JP2004253437A - パターン形成方法、これを用いた磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドの製造方法、並びに、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リフトオフ用レジストパターンをマスクとしてドライエッチングによりパターニングした膜の周縁部等の上に残る不要な形成物を、除去する。
【解決手段】基板１０１上に成膜された複数層２３〜２８からなる第１の膜上に、リフトオフ用レジストパターンを形成する。前記レジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行うことにより、前記第１の膜をパターニングする。
その後、前記レジストパターンが前記第１の膜上に存在する状態で、第２の膜３０を成膜する。次に、前記リフトオフ用レジストパターンを除去してリフトオフする。その後、この状態の基板１０１をエッチングする。このエッチング段階は、エッチング粒子の入射角度を、基板１０１の法線方向に対して６０゜以上９０゜以下に設定して、ドライエッチングを行う段階を含む。
【選択図】 図１７

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、リフトオフ法を用いたパターン形成方法、これを用いた磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドの製造方法、並びに、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の大容量小型化に伴い、高感度、高出力のヘッドが要求されている。その要求に対して、現行製品であるＧＭＲヘッド（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｈｅａｄ）の懸命な特性改善が進んでおり、一方でＧＭＲヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できるトンネル磁気抵抗効果型ヘッド（ＴＭＲヘッド）の開発も精力的に行われている。
【０００３】
ＧＭＲヘッドとＴＭＲヘッドは、一般的に、センス電流を流す方向の違いからヘッド構造が異なる。一般にＧＭＲヘッドのような膜面に対して平行にセンス電流を流すヘッド構造をＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎ Ｐｌａｎｅ）構造、ＴＭＲヘッドのように膜面に対して垂直にセンス電流を流すヘッド構造をＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ Ｐｌａｎｅ）構造と呼ぶ。ＣＰＰ構造は、磁気シールドそのものを電極として用いることができるため、ＣＩＰ構造の狭リードギャップ化において深刻な問題になっている、磁気シールド−素子間ショート（絶縁不良）が本質的に生じない。そのため、高記録密度化においてＣＰＰ構造は大変有利である。
【０００４】
ＣＰＰ構造のヘッドとしては、ＴＭＲヘッドの他にも、例えば、磁気抵抗効果素子にスピンバルブ膜（スペキュラー型、デュアルスピンバルブ型磁性多層膜を含む）を用いながらもＣＰＰ構造を持つＣＰＰ−ＧＭＲヘッドも知られている。
【０００５】
ＣＰＰ構造のヘッドでは、いずれのタイプのヘッドであっても、基体上に形成された磁気抵抗効果層に電流を流すための上部電極及び下部電極が、前記磁気抵抗効果層の上面側（基体と反対側）及び下面側（基体側）にそれぞれ形成されている。そして、ＣＰＰ構造のヘッドは、上部電極と下部電極との間の電流パスを制限するための絶縁層が、磁気抵抗効果層の主要な層（例えば、ＴＭＲヘッドの場合にはトンネルバリア層）の周囲に配置された構造を有している。この制限された電流パスは、磁気記録媒体からの磁場を検出するための有効領域とほぼ一致する。特許文献１には、このようなＣＰＰ構造のヘッドの例として、ＴＭＲヘッドが開示されている。前記絶縁層の材料としては、一般的に、Ａｌ_２Ｏ_３又はＳｉＯ_２が用いられている。また、磁気ヘッドでは、ＣＰＰ構造のヘッドであるかＣＩＰ構造のヘッド（後述するＬＯＬ構造のヘッドを含む）であるかを問わず、一般的に、磁気抵抗効果層のトラック幅方向の両側に磁区制御層を設けることが多い。この磁区制御層は、磁気抵抗効果層の一部を構成するフリー層に磁区制御のためのバイアス磁界（いわゆる縦バイアス）を付与するものである。
【０００６】
特許文献１に開示されているような従来のＣＰＰ構造のヘッドを製造する場合、一般的に、リフトオフ法が用いられている。すなわち、基板上に形成された磁気抵抗効果層を構成する構成層上にリフトオフ用レジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてイオンミリング等のドライエッチングにより前記構成層をパターニングし、更に前記レジストパターンが存在する状態で絶縁層（あるいは、絶縁層と金属層（磁区制御層）との積層）を成膜し、前記レジストパターン及びその上の絶縁層（あるいは、絶縁層と金属層（磁区制御層）との積層）を除去し、これにより、前記絶縁層を前記構成層の周囲に形成するとともに、磁区制御層を前記構成層のトラック幅方向の両側に形成している。
【０００７】
その後前記上部電極が形成されるが、製造工程上、一般的に、磁気抵抗効果層の形成後であって上部電極の形成前に、磁気抵抗効果層が形成された基体が大気中に置かれる。このとき、磁気抵抗効果層の上面が空気中で酸化されてしまうことにより磁気抵抗効果層のＭＲ比等の特性を損なうような事態を防止するため、磁気抵抗効果層の上面には、保護膜として、キャップ層と呼ばれる非磁性金属層が予め形成される。この非磁性金属層としては、例えば、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｃｕなどが用いられている。そして、ＣＰＰ構造のヘッドでは、上部電極は、この非磁性金属層を介して、磁気抵抗効果層に電気的に接続されている。前記非磁性金属層は、前記構成層の最上に形成され、他の構成層と共に前記イオンミリング等によりパターニングされる。
【０００８】
ＣＰＰ構造のヘッドでは、上部電極及び前記非磁性金属層を経由して磁気抵抗効果層に電流を流すため、上部電極と非磁性金属層との間に良好な電気的接触を保ち、低抵抗化を実現する必要がある。ところが、非磁性金属層としてＴａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｃｕなどが用いられているので、磁気抵抗効果層及び非磁性金属層が形成された基体を大気中に置いた際に、非磁性金属層の表面は空気中で酸化するか、あるいは、非磁性金属層の表面にＯ_２、Ｈ_２Ｏなどが吸着する。このため、そのままの状態で非磁性金属層の上に上部電極などの他の層を形成するとすれば、上部電極と非磁性金属層との間に良好な電気的接触を保つことができない。そこで、非磁性金属層の上に上部電極などの他の層を形成する前に、上部電極等を成膜するのと同一の真空装置内で、ドライエッチング（スパッタエッチング、イオンビームエッチング等、ドライプロセス全般を含む）することより、非磁性金属層の表面酸化膜が除去されている。従来は、このドライエッチングは、クラスターを形成しないエッチング粒子を用い、そのエッチング粒子の入射角を基体の面の法線方向に設定して、行われていた。
【０００９】
ＣＩＰ構造のヘッドとしては、ＬＯＬ（ｌｅａｄ ｏｖｅｒｌａｙ）構造を持つヘッドも知られている（例えば、特許文献２）。ＬＯＬ構造は、スピンバルブ膜等の磁気抵抗効果層の上面側に、磁気抵抗効果層に電流を流すための２つの上部電極が形成され、一方の上部電極の一部が磁気抵抗効果層の面方向の一方側部分に重なるとともに他方の上部電極の一部が磁気抵抗効果層の面方向の他方方側部分に重なるように配置され、両者の電極が面方向に間隔をあけた構造である。すなわち、ＬＯＬ構造は、磁気抵抗効果層の有効領域にその膜面と略々平行な方向に電流を流すための一対のリード層が、磁気抵抗効果層の上面側（基体とは反対側）において前記前記磁気抵抗効果層の一部上まで延在するオーバーレイ部を有する構造である。
【００１０】
このようなＬＯＬ構造のヘッドを製造する場合にも、ＣＰＰ構造のヘッドを製造する場合と同様に、一般的にリフトオフ法が用いられている。すなわち、基板上に形成された磁気抵抗効果層を構成する構成層上にリフトオフ用レジストパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとしてイオンミリング等のドライエッチングにより前記構成層をパターニングし、更に前記レジストパターンが存在する状態で絶縁層（あるいは、金属層（磁区制御層））を成膜し、前記レジストパターン及びその上の絶縁層（あるいは、金属層（磁区制御層））を除去し、これにより、前記絶縁層を前記構成層の周囲（ＬＯＬ構造では、ハイト方向後端部（ＡＢＳ（エアベアリング面）とは反対側の端部）に形成するとともに、磁区制御層を前記構成層のトラック幅方向の両側に形成している。
【００１１】
その後前記リード層が形成されるが、製造工程上、一般的に、磁気抵抗効果層の形成後であってリード層の形成前に、磁気抵抗効果層が形成された基体が大気中に置かれる。このとき、磁気抵抗効果層の上面が空気中で酸化されてしまうことにより磁気抵抗効果層のＭＲ比等の特性を損なうような事態を防止するため、ＣＰＰ構造のヘッドの場合と同様に、磁気抵抗効果層の上面には、保護膜として、キャップ層と呼ばれる非磁性金属層が予め形成される。この非磁性金属層としては、例えば、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｃｕなどが用いられている。そして、ＬＯＬ構造のヘッドでは、リード層は、この非磁性金属層を介して、磁気抵抗効果層に電気的に接続されている。前記非磁性金属層は、前記構成層の最上に形成され、他の構成層と共に前記イオンミリング等によりパターニングされる。
【００１２】
ＬＯＬ構造のヘッドでは、リード層及び前記非磁性金属層を経由して磁気抵抗効果層に電流を流すため、リード層と非磁性金属層との間に良好な電気的接触を保ち、低抵抗化を実現する必要がある。ところが、非磁性金属層としてＴａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｃｕなどが用いられているので、磁気抵抗効果層及び非磁性金属層が形成された基体を大気中に置いた際に、非磁性金属層の表面は空気中で酸化するか、あるいは、非磁性金属層の表面にＯ_２、Ｈ_２Ｏなどが吸着する。このため、そのままの状態で非磁性金属層の上にリード層などの他の層を形成するとすれば、リード層と非磁性金属層との間に良好な電気的接触を保つことができない。そこで、非磁性金属層の上にリード層などの他の層を形成する前に、リード層等を成膜するのと同一の真空装置内で、ドライエッチング（スパッタエッチング、イオンビームエッチング等、ドライプロセス全般を含む）することより、非磁性金属層の表面酸化膜が除去されている。従来は、このドライエッチングは、ＣＰＰ構造のヘッドの場合と同様に、クラスターを形成しないエッチング粒子を用い、そのエッチング粒子の入射角を基体の面の法線方向に設定して、行われていた。
【００１３】
また、磁気ヘッドの製造以外の種々の用途においても、リフトオフ法を用いたパターン形成方法が用いられている。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−２３１３１号公報
【特許文献２】
特開２０００−９９９２６号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述したＣＰＰ構造のヘッド及びＬＯＬ構造のヘッドを製造する従来の製造方法では、前記リフトオフ用レジストパターンがアンダーカットを有する断面形状又は逆テーパ状の断面形状などを持つことに起因して、前記非磁性金属層の周縁部等の上に、前記非磁性金属層の表面酸化膜やイオンミリング等のドライエッチングの際の再付着物や前記絶縁層（あるいは、絶縁層と金属層（磁区制御層）との積層）が残ってしまい、これにより磁気抵抗効果層に流れる電流の通路が制限され、電気的に良好な接触をしている領域が減ってしまう。その結果、従来の製造方法で製造されたヘッドでは、磁気抵抗効果素子の直列抵抗成分が増大し、ＭＲ特性の劣化やヘッドの高抵抗化に伴う周波数特性の劣化等などが生ずる。前記リフトオフ用レジストパターンのアンダーカット等の寸法は、リフトオフ時のバリの発生等を避けるために所定寸法以下にすることが困難である。このため、高記録密度化を図るべく磁気抵抗効果素子の寸法を小さくすると、電気的に良好な接触をしている領域が著しく減り、磁気抵抗効果層に流れる電流の通路が著しく制限され、ＭＲ特性の劣化やヘッドの高抵抗化に伴う周波数特性の劣化等などの影響が顕著に現れてしまう。これらの点については、本発明と比較される比較例の説明において、後に詳述する。
【００１６】
また、前述したように、前記リフトオフ用レジストパターンのアンダーカット等に起因して、前記非磁性金属層の周縁部（ここでは、トラック幅方向の両側の周縁部）等の上に磁区制御層も残ってしまう。このため、磁区制御層も磁気抵抗効果層上に乗り上げた状態となる。したがって、磁区制御層からのバイアス磁界の一部がフリー層に入らずに両側の磁区制御層の乗り上げ部間を通ってバイパスされてしまう。その結果、磁区制御層によるフリー層に対する縦バイアス効果が弱まってしまい、フリー層の磁区制御を十分に行うことができない。前述したように前記リフトオフ用レジストパターンのアンダーカット等の寸法を所定寸法以下にすることが困難であることから、高記録密度化を図るべく磁気抵抗効果素子の寸法を小さくすると、両側の磁区制御層の乗り上げ部間の距離が著しく狭まり、フリー層の磁区制御への影響が顕著に現れてしまう。この点についても、本発明と比較される比較例の説明において、後に詳述する。
【００１７】
以上、磁気ヘッドの製造方法を例に挙げて説明したが、磁気ヘッドの製造以外の種々の用途において用いられる、リフトオフ法を利用したパターン形成方法においても、リフトオフ用レジストパターンがアンダーカット等を持つことに起因して、不都合が生ずる場合がある。すなわち、リフトオフ用レジストパターンをマスクとしてイオンミリング等によりパターニングした第１の膜の周縁部等の上に、イオンミリング等の際の再付着物や前記第１の膜の周囲に形成した第２の膜などによる不要な形成物が残ってしまうことにより、不都合が生ずる場合がある。
【００１８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、リフトオフ用レジストパターンをマスクとしてドライエッチングによりパターニングした膜の周縁部等の上に残る不要な形成物を、除去又は減らすことができるパターン形成方法を提供することを目的とする。
【００１９】
また、本発明は、リフトオフ用レジストパターンをマスクとしてドライエッチングによりパターニングした膜の周縁部等の上に残る不要な形成物を、除去又は減らすことができ、これにより、直列抵抗成分を低減できるという利点及び／又は縦バイアスをより有効にフリー層に印加できるという利点を得ることができる磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドを製造することができる磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドの各製造方法を提供することを目的とする。
【００２０】
さらに、本発明は、高記録密度化を図ることができる磁気ディスク装置、及びこれに用いることができるヘッドサスペンションアセンブリを提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の第１の態様によるパターン形成方法は、基体の一方の面側に成膜された１層以上からなる第１の膜上に、リフトオフ用レジストパターンを形成するリフトオフ用レジストパターン形成段階と、前記リフトオフ用レジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行うことにより、前記第１の膜をパターニングするパターニング段階と、前記パターニング段階の後に、前記リフトオフ用レジストパターンが前記第１の膜上に存在する状態で、前記基体の前記一方の面側に、１層以上からなる第２の膜を成膜する成膜段階と、前記リフトオフ用レジストパターンを除去することにより、前記第２の膜の前記リフトオフ用レジストパターン上の部分を除去する除去段階と、前記除去段階の後に、前記基体の前記一方の面側をエッチングするエッチング段階と、を備え、前記エッチング段階は、実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用い、前記基体の前記一方の面側に対する前記エッチング粒子の主たる入射角度を、前記基体の前記一方の面の法線方向に対して６０゜以上９０゜以下に設定して、ドライエッチングを行う段階を含むものである。
【００２２】
この第１の態様によれば、前記パターニング段階のドライエッチングの際に、リフトオフ用レジストパターンのアンダーカット等に相当する前記第１の膜上の領域に、再付着物が形成される。また、前記成膜段階において、前記再付着物上に前記第２の膜の一部が乗り上がる。したがって、前記再付着物及びその上への前記第２の膜の乗り上げ部からなる形成物が、前記除去段階の後に、リフトオフ用レジストパターンのアンダーカット等に相当する前記第１の膜上の領域に、形成されることになる。しかしながら、前記第１の態様によれば、前記エッチング段階の前記ドライエッチングが行われるので、前記形成物が除去又は減らされる。なお、前記エッチング段階の前記ドライエッチングは、所望の程度（前記形成物が除去又は減らされる程度）行えばよい。
【００２３】
前記エッチング段階の前記ドライエッチングを前記入射角度に設定して行うことで、前記形成物を選択的に除去又は減らすことができる傾向（以下、「形成物の除去又は低減の選択性」という。）を高めることことができることが、後述する実験等により確認された。これは、エッチング粒子が前記形成物を横から叩くことにより、前記形成物の除去又は低減の選択性（換言すると、凸部を平坦化する平坦化能力）が高まるものと考えられる。前述した従来技術と同様にエッチング粒子の入射角を基体の面の法線方向に設定してドライエッチングを行うことで、前記形成物を除去又は減らすことも可能であるが、その場合には、前記形成物の除去又は低減の選択性が低くなる。このため、前記形成物を十分に減らそうとすると、前記第１の膜のエッチング量もかなり大きく増えてしまい、前記第１の膜の本来の機能等を阻害したりするなどの不都合が生ずる。これに対し、前記第１の態様では、前記形成物の除去又は低減の選択性を高めることができるので、そのような不都合は生じない。前記形成物の除去又は低減の選択性をより向上させるためには、前記エッチング段階の前記ドライエッチングの前記入射角度を７５゜以上９０゜以下に設定することが好ましく、８０゜以上９０゜以下に設定することがより好ましく、８５゜以上９０゜以下に設定することがより一層好ましい。これらは、後述する実験等から判明した。
【００２４】
ところで、前記第１の態様において、前記エッチング段階は、例えば、前記入射角度を６０゜以上９０゜以下に設定したドライエッチングの前又は後に、実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用いてそのエッチング粒子の入射角度を他の角度（例えば、略０゜）に設定したドライエッチングを含んでもよい。この場合であっても、前記エッチング段階全体としての前記形成物の除去又は低減の選択性は、前記入射角度を０゜に設定したドライエッチングのみを行う場合に比べて、高まる。
【００２５】
なお、前記第１の膜の最上層が金属層でありこの金属層が既に酸化されている場合において、当該金属層の表面酸化膜を除去する必要がある場合、前記エッチング段階によって前記表面酸化膜を除去することも可能である。
【００２６】
本発明の第２の態様によるパターン形成方法は、前記第１の態様において、前記エッチング段階の前記ドライエッチングは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅからなる群より選ばれた１種以上からなる単体ガス又は混合ガスを用いたイオンビームエッチングであるものである。
【００２７】
この第２の態様は、前記エッチング段階の前記ドライエッチングの具体例を挙げたものである。もっとも、前記第１の態様では、前記ドライエッチングは、必ずしもこの例に限定されるものではない。
【００２８】
本発明の第３の態様によるパターン形成方法は、基体の一方の面側に成膜された１層以上からなる第１の膜上に、リフトオフ用レジストパターンを形成するリフトオフ用レジストパターン形成段階と、前記リフトオフ用レジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行うことにより、前記第１の膜をパターニングするパターニング段階と、前記パターニング段階の後に、前記リフトオフ用レジストパターンが前記第１の膜上に存在する状態で、前記基体の前記一方の面側に、１層以上からなる第２の膜を成膜する成膜段階と、前記リフトオフ用レジストパターンを除去することにより、前記第２の膜の前記リフトオフ用レジストパターン上の部分を除去する除去段階と、前記除去段階の後に、前記基体の前記一方の面側をエッチングするエッチング段階と、を備え、前記エッチング段階は、ガスクラスターイオンビームによるドライエッチングを行う段階を含むものである。
【００２９】
この第３の態様によれば、前記第１の態様と同様に、前記再付着物及びその上への前記第２の膜の乗り上げ部からなる形成物が、前記除去段階の後に、リフトオフ用レジストパターンのアンダーカット等に相当する前記第１の膜上の領域に、形成されることになる。しかしながら、前記第３の態様によれば、前記エッチング段階でガスクラスターイオンビームによるドライエッチングが行われるので、前記形成物が除去又は減らされる。すなわち、ガスクラスターイオンビームを用いると、クラスターが基板に衝突した後に、クラスターを構成する原子又は分子による多体衝突効果により当該原子又は分子には基板表面に平行な運動量成分が生じるため、平坦化作用により前記形成物が除去又は減らされる。ガスクラスターイオンビームの入射角度は、特に限定されるものではなく、例えば、前記基体の前記一方の面の法線方向に対して略々０゜に設定することができる。なお、ガスクラスターイオンビームを用いる場合、その条件を適宜設定することで、前記第１の膜を実質的にエッチングしないことも、前記第１の膜を所望の程度エッチングすることも可能である。
【００３０】
ところで、前記第３の態様において、前記エッチング段階は、例えば、前記ガスクラスターイオンビームによるドライエッチングの前又は後に、実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用いてそのエッチング粒子の入射角度を所定の角度（例えば、略０゜）に設定したドライエッチングを含んでもよい。この場合であっても、前記エッチング段階全体としての前記形成物の除去又は低減の選択性は、クラスターを形成しないエッチング粒子を用いて前記入射角度を０゜に設定したドライエッチングのみを行う場合に比べて、高まる。
【００３１】
本発明の第４の態様によるパターン形成方法は、前記第１乃至第３のいずれかの態様において、前記リフトオフ用レジストパターンは、アンダーカットを有する断面形状又は逆テーパ状の断面形状を持つものである。
【００３２】
この第４の態様は、リフトオフ用レジストパターンの断面形状の具体例を挙げたものである。もっとも、前記第１乃至第３の態様では、リフトオフ用レジストパターンの断面形状は、必ずしもこの例に限定されるものではない。
【００３３】
本発明の第５の態様によるパターン形成方法は、前記第１乃至第４のいずれかの態様において、前記エッチング段階の前記ドライエッチングは、前記基体を前記法線と略平行な軸回りに回転させながら行うものである。
【００３４】
この第５の態様によれば、基体が法線と略平行な軸回りに回転しながらドライエッチングされる。したがって、前記第１及び第２の態様のように実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用いる場合であっても、前記形成物に対して種々の方向からエッチング粒子が当たるため、種々の方向の側に形成された前記形成物を効率良く減らすことができる。もっとも、前記第１及び第２の態様において、前記第１乃至第２の態様では、例えば所定の方向の側に形成された前記形成物を除去するような場合には、基体を回転させることなく、例えば直線状に揺動等させてもよい。なお、前記第３の態様のようにクラスターイオンビームを用いる場合には、基体を回転させなくても、種々の方向の側に形成された前記形成物を比較的効率良く減らすことができる。勿論、基体を回転させても良い。
【００３５】
本発明の第６の態様によるパターン形成方法は、前記第１乃至第５のいずれかの態様において、前記第２の膜が絶縁層を含むものである。
【００３６】
この第６の態様は、前記第２の膜の具体例を挙げたものである。もっとも、前記第１乃至第５の態様では、前記第２の膜は、必ずしもこの例に限定されるものではない。例えば、前記第２の膜は金属層を含んでいてもよい。また、前記絶縁層の材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２などを挙げることができるが、これらに限定されるもではない。
【００３７】
本発明の第７の態様によるパターン形成方法は、前記第１乃至第６のいずれかの態様において、前記第１の膜の前記基体とは最も反対側の層が金属層であるものである。
【００３８】
この第７の態様は、前記第１の膜の基体とは最も反対側の層の具体例を挙げたものであるが、前記第１乃至第６の態様では、前記第１の膜は、必ずしもこの例に限定されるものではない。
【００３９】
本発明の第８の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、基体の一方の面側に形成された磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子の製造方法であって、前記第１乃至第７のいずれかの態様によるパターン形成方法を含み、前記第１の膜は、前記磁気抵抗効果層を構成する構成層のうちの少なくとも前記基体とは最も反対側の構成層を含むものである。
【００４０】
この第８の態様によれば、前記第１乃至第７のいずれかの態様によるパターン形成方法が用いられているので、前記形成物を除去又は減らすことができる。したがって、前記第８の態様による製造方法により製造した磁気抵抗効果素子では、下記の第１の利点及び／又は第２の利点を得ることができる。
【００４１】
第１の利点について説明する。磁気抵抗効果層に流れる電流の通路の前記形成物等による制限が少なくなり、磁気抵抗効果素子の直列抵抗成分が減少する。このため、高記録密度化等を図るべく磁気抵抗効果素子の寸法を小さくしても、ＭＲ特性の劣化やヘッドの高抵抗化に伴う周波数特性の劣化等などの影響を低減することができるという利点が得られる。
【００４２】
第２の利点について説明する。後述する第９の態様のように前記第２の膜が磁区制御層を含むと、磁区制御層の磁気抵抗効果層上への乗り上がり部が減らされることになる。したがって、磁区制御層からのバイアス磁界がより多くフリー層に入る。このため、高記録密度化等を図るべく磁気抵抗効果素子の寸法を小さくしても、縦バイアスを有効にフリー層に印加することができ、磁区制御層によるフリー層に対する縦バイアス効果を向上させることができるという利点が得られる。
【００４３】
本発明の第９の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記８の態様において、前記第１の膜がフリー層を含み、前記第２の膜が前記フリー層の磁区を制御する磁区制御層を含むものである。
【００４４】
この第９の態様によれば、前記第８の態様に関して説明した第２の利点を得ることができる。
【００４５】
本発明の第１０の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第８又は９の態様において、前記磁気抵抗効果素子は、前記磁気抵抗効果層の有効領域にその膜面と略々垂直な方向に電流を流すための一対の電極を有するものである。
【００４６】
この第１０の態様は、本発明による製造方法を、ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子の製造方法に適用した例を挙げたものである。
【００４７】
本発明の第１１の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第１０の態様において、前記磁気抵抗効果層は、フリー層と、該フリー層の一方の面側に形成されたトンネルバリア層又は非磁性金属層と、前記トンネルバリア層又は前記非磁性金属層の前記フリー層とは反対の側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリア層又は前記非磁性金属層とは反対の側に形成されたピン層とを含むものである。
【００４８】
この第１１の態様は、本発明による製造方法を、ＴＭＲ素子又はＣＰＰ構造を持つＧＭＲ素子の製造方法に適用した例を挙げたものである。
【００４９】
本発明の第１２の態様による磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記第８又は９の態様において、前記磁気抵抗効果素子は、前記磁気抵抗効果層の有効領域にその膜面と略々平行な方向に電流を流すための一対のリード層を備え、前記一対のリード層は、前記磁気抵抗効果層の前記基体とは反対側において前記前記磁気抵抗効果層の一部上まで延在するオーバーレイ部を有するものである。
【００５０】
この第１２の態様は、本発明による製造方法を、ＬＯＬ構造の磁気抵抗効果素子の製造方法に適用した例を挙げたものである。
【００５１】
本発明の第１３の態様による磁気ヘッドの製造方法は、基体の一方の面側に形成された磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの製造方法であって、前記第８乃至第１２のいずれかの態様による製造方法を含むものである。
【００５２】
この第１３の態様によれば、前記第８の態様に関して説明した第１の利点及び／又は第２の利点を得ることができる磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッドを製造することができ、ひいては、高記録密度化を図っても、ＭＲ特性の劣化やヘッドの高抵抗化に伴う周波数特性の劣化やフリー層への縦バイアス効果の低下などの影響が少ない磁気ヘッドを製造することができる。
【００５３】
本発明の第１４の態様による磁気ヘッドの製造方法は、前記第１３の態様において、前記パターニング段階により少なくとも前記磁気抵抗効果素子のハイト方向の一方側の端部が規定されるものである。
【００５４】
本発明の第１５の態様による磁気ヘッドの製造方法は、前記第１３又は第１４の態様において、前記パターニング段階により少なくとも前記磁気抵抗効果素子のトラック幅方向の両側の端部が規定されるものである。
【００５５】
前記第１４の態様は前記パターニング段階により磁気抵抗効果素子のハイト方向の一方側の端部が規定される例を挙げたものであり、前記第１５の態様は前記パターニング段階により磁気抵抗効果素子のトラック幅方向の両側の端部が規定される例を挙げたものである。勿論、前記パターニング段階により、磁気抵抗効果素子のハイト方向の一方側の端部及び磁気抵抗効果素子のトラック幅方向の両側の端部の全てが、同時に規定されてもよい。また、前記磁気抵抗効果素子のハイト方向の一方側の端部を規定するためのパターニング段階並びにこれに引き続く成膜段階及び除去段階と、前記磁気抵抗効果素子のトラック幅方向の両側の端部を規定するためのパターニング段階並びにこれに引き続く成膜段階及び除去段階とを、別々に行い、これらの段階の後に、１度のドライエッチングで、トラック幅方向の側及びハイト方向の側にそれぞれ形成された前記形成物を、一括して除去してもよい。
【００５６】
本発明の第１６の態様によるヘッドサスペンションアセンブリは、前記第１３乃至第１５のいずれかの態様による製造方法により製造された磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備えたものである。
【００５７】
この第１６の態様によれば、前記第１３乃至第１５のいずれかの態様による製造方法により製造された磁気ヘッドが用いられているので、磁気ディスク装置等の高記録密度化等を図ることができる。
【００５８】
本発明の第１７の態様による磁気ディスク装置は、前記第１６の態様によるヘッドサスペンションアセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、該アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うアクチュエータと、を備えたものである。
【００５９】
この第１７の態様によれば、前記第１４の態様によるヘッドサスペンションアセンブリが用いられているので、高記録密度化等を図ることができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるパターン形成方法、これを用いた磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドの製造方法、並びに、ヘッドサスペンションアセンブリ及び磁気ディスク装置について、図面を参照して説明する。
【００６１】
［第１の実施の形態］
【００６２】
図１は、本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。図２は、図１に示す磁気ヘッドのＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３の部分を模式的に示す拡大断面図である。図３は、図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。図４は、図２中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。図５は、図３中のＴＭＲ素子２付近を更に拡大した拡大図である。理解を容易にするため、図１乃至図５に示すように、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を定義する（後述する図についても同様である。）。また、Ｚ軸方向のうち矢印の向きを＋Ｚ方向又は＋Ｚ側、その反対の向きを−Ｚ方向又は−Ｚ側と呼び、Ｘ軸方向及びＹ軸方向についても同様とする。Ｘ軸方向が磁気記録媒体の移動方向と一致している。Ｚ軸方向がＴＭＲ素子２のトラック幅方向と一致している。
【００６３】
本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドは、図１に示すように、基体としてのスライダ１と、再生用磁気ヘッド素子として用いられる磁気抵抗効果素子としてのＴＭＲ素子２と、記録用磁気ヘッド素子としての誘導型磁気変換素子３と、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜等からなる保護膜４とを備え、複合型磁気ヘッドとして構成されている。もっとも、本発明により製造される磁気ヘッドは、例えば、ＴＭＲ素子２のみを備えていてもよい。また、本例では、素子２，３はそれぞれ１個ずつ設けられているが、その数は何ら限定されるものではない。
【００６４】
スライダ１は磁気記録媒体対向面側にレール部１１，１２を有し、レール部１１、１２の表面がＡＢＳ（エアベアリング面）を構成している。図１に示す例では、レール部１１、１２の数は２本であるが、これに限らない。例えば、１〜３本のレール部を有してもよいし、ＡＢＳはレール部を持たない平面であってもよい。また、浮上特性改善等のために、ＡＢＳに種々の幾何学的形状が付されることもある。本発明による磁気ヘッドは、いずれのタイプのスライダを有していてもよい。
【００６５】
本例では、保護膜４はレール部１１，１２の表面にのみ設けられ、保護膜４の表面がＡＢＳを構成している。もっとも、保護膜４は、スライダ１の磁気記録媒体対向面の全面に設けてもよい。また、保護膜４を設けることが好ましいが、必ずしも保護膜４を設ける必要はない。
【００６６】
ＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図１に示すように、レール部１１、１２の空気流出端部ＴＲの側に設けられている。記録媒体移動方向は、図中のＸ軸方向と一致しており、磁気記録媒体が高速移動した時に動く空気の流出方向と一致する。空気は流入端部ＬＥから入り、流出端部ＴＲから流出する。スライダ１の空気流出端部ＴＲの端面には、ＴＭＲ素子２に接続されたボンディングパッド５ａ，５ｂ及び誘導型磁気変換素子３に接続されたボンディングパッド５ｃ，５ｄが設けられている。
【００６７】
ＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、スライダ１を構成するセラミック基体１５の上に設けられた下地層１６の上に、積層されている。セラミック基体１５は、通常、アルチック（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）又はＳｉＣ等で構成される。Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣを用いる場合、これは導電性があるので、下地層１６として、例えばＡｌ_２Ｏ_３からなる絶縁膜が用いられる。
下地層１６は、場合によっては設けなくてもよい。
【００６８】
ＴＭＲ素子２は、図４及び図５に示すように、下地層１６上に形成された下部電極２１と、下部電極２１の上側（基体１５と反対側）に形成された上部電極３１と、電極２１，３１間に下部電極２１側から順に積層された、下部金属層（下層）２２、下部金属層（上層）２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、保護膜となる非磁性金属層としての上部金属層（キャップ層）２８、及び、上部電極３１の下地層としての上部金属層２９と、を備えている。ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６及びフリー層２７が、磁気抵抗効果層を構成している。実際のＴＭＲ素子２は、図示されたような層数の膜構造ではなく、より多層の膜構造を有するのが一般的であるが、図に示す磁気ヘッドでは、説明の簡略化のため、ＴＭＲ素子２の基本動作に必要な最少膜構造を示してある。なお、図４において、ＭＲｈは、ＴＭＲ素子２が規定するＭＲハイトを示している。図５において、ＴＷは、ＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。
【００６９】
本例では、下部電極２１及び上部電極３１は、下部磁気シールド及び上部磁気シールドとしてそれぞれ兼用されている。電極２１，３１は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成されている。図面には示していないが、これらの電極２１，３１は、前述したボンディングパッド５ａ，５ｂにそれぞれ電気的に接続されている。なお、下部電極２１及び上部電極３１とは別に、下部磁気シールド及び上部磁気シールドを設けてもよいことは、言うまでもない。
【００７０】
下部金属層２２は、導電体となっており、例えば、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｃｕなどで構成される。下部金属層２３は、導電体となっており、例えば、ＮｉＦｅ層などで構成される。本例では、上側の下部金属層２３は磁気抵抗効果層の部分のみに形成され、下側の下部金属層２２はＺ軸方向に電極２１上に広く延在しているが、上側の下部金属層２３もＺ軸方向に広く延在させてもよいし、あるいは、下側の下部金属層２２も磁気抵抗効果層の部分のみに形成してもよい。あるいは、下部金属層２２，２３を、Ｚ軸方向のみならずＹ軸方向にも電極２１上に広く延在させてもよい。
【００７１】
ピン層２４は、反強磁性層で構成され、例えば、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＲｈＭｎ又はＣｒＭｎＰｔなどのＭｎ系合金で形成することが好ましい。ピンド層２５及びフリー層２７は、それぞれ強磁性層で構成され、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、ＦｅＣｏ、ＮｉＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ又はＦｅＣｏＮｉなどの材料で形成される。ピンド層２５は、ピン層２４との間の交換結合によってその磁化方向が所定方向に固定されている。一方、フリー層２７は、基本的に磁気情報である外部磁場に応答して自由に磁化の向きが変わるようになっている。なお、本例では、下部電極２１側からピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７の順に配置されているが、下部電極２１側からフリー層２７、トンネルバリア層２６、ピンド層２５、ピン層２４の順に配置してもよい。トンネルバリア層２６は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＮｉＯ、ＧｄＯ、ＭｇＯ、Ｔａ_２Ｏ_５、ＭｏＯ_２、ＴｉＯ_２又はＷＯ_２などの材料で形成される。
【００７２】
キャップ層としての上部金属層（非磁性金属層）２８は、例えば、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｃｕの単体、又は、これらのいずれか２種以上の組み合わせからなる合金、を用いた、単層膜又は多層膜で形成される。本例では、上部金属層２８は後述するように製造時に層２３〜２７と一緒にミリングされ、上部金属層２８は層２３〜２７と実質的にちょうど重なっている。
【００７３】
上部電極の下地層となる上部金属層２９は、導電体となっており、Ｔａ、Ｔｉなどの非磁性金属材料で形成される。本例では、上部金属層２９は、磁気シールドギャップ（電極２１，３１間のギャップ）を所望の間隔に保つために、設けられている。もっとも、必ずしも上部金属層２９を設ける必要はない。
【００７４】
図３及び図５に示すように、前記磁気抵抗効果層のＺ軸方向の両側には、フリー層２７に磁区制御のためのバイアス磁界を付与する磁区制御層３２が形成されている。磁区制御層３２は、例えば、Ｃｒ／ＣｏＰｔ（コバルト白金合金）、Ｃｒ／ＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金合金）、ＴｉＷ／ＣｏＰｔ、ＴｉＷ／ＣｏＣｒＰｔなどの硬磁性材料で形成される。あるいは、磁区制御層３２は、例えば、軟磁性層と反強磁性層を積層し交換結合を使った層でもよい。磁区制御層３２の下側には、Ａｌ_２Ｏ_３又はＳｉＯ_２などからなる絶縁層３４が形成されている。絶縁層３４は、磁区制御層３２と層２３〜２８の端面との間にも介在し、層２３〜２８が磁区制御層３２によって電気的に短絡しないようになっている。
【００７５】
また、図２及び図４に示すように、磁区制御層３２が形成されていない領域には、下部金属層２２と上部金属層２９間において、Ａｌ_２Ｏ_３又はＳｉＯ_２などからなる絶縁層３０が形成されている。
【００７６】
誘導型磁気変換素子３は、図２及び図３に示すように、当該素子３に対する下部磁性層としても兼用される前記上部電極３１、上部磁性層３６、コイル層３７、アルミナ等からなるライトギャップ層３８、ノボラック樹脂等の有機樹脂で構成された絶縁層３９及びアルミナ等からなる保護層４０などを有している。磁性層３６の材質としては、例えば、ＮｉＦｅ又はＦｅＮなどが用いられる。下部磁性層としても兼用された上部電極３１及び上部磁性層３６の先端部は、微小厚みのアルミナなどのライトギャップ層３８を隔てて対向する下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａとなっており、下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａにおいて磁気記録媒体に対して情報の書き込みを行なう。下部磁性層としても兼用された上部電極３１及び上部磁性層３６は、そのヨーク部が下部ポール部３１ａ及び上部ポール部３６ａとは反対側にある結合部４１において、磁気回路を完成するように互いに結合されている。絶縁層３９の内部には、ヨーク部の結合部４１のまわりを渦巻状にまわるように、コイル層３７が形成されている。コイル層３７の両端は、前述したボンディングパッド５ｃ，５ｄに電気的に接続されている。コイル層３７の巻数及び層数は任意である。また、誘導型磁気変換素子３の構造も任意でよい。上部電極３１は、誘導型磁気変換素子３の下部磁性層とＴＭＲ素子２の上部電極の役割を分けるために、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２などの絶縁層を挟んで２層に分けても良い。
【００７７】
次に、本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法として、図１乃至図５に示す磁気ヘッドの製造方法の一例について、説明する。
【００７８】
まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体１５となるべきＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ又はＳｉＣ等のウエハ１０１を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ１０１上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域にそれぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形成する。
【００７９】
このウエハ工程の概要について、図６乃至図１９を参照して説明する。図６乃至図１９はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図である。図６（ａ）、図７（ａ）、図１２（ａ）及び図１９（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図７（ａ）において、ＴＷは、ＴＭＲ素子２が規定するトラック幅を示している。図６（ｂ）は図６（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）中のＣ−Ｄ線に沿った概略断面図、図１２（ｂ）は図１２（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図、図１９（ｂ）は図１９（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図である。図８乃至図１１はそれぞれ、図６に示す状態から図７に示す状態に至る各工程を詳細に示す概略拡大断面図である。図１３乃至図１６はそれぞれ、図７に示す状態から図１２に示す状態に至る各工程を詳細に示す概略拡大断面図である。図１７及び図１８はそれぞれ、図１２及び図１６に示す状態の後の工程を示す概略拡大断面図である。
【００８０】
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部電極２１、下部金属層２２、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７及び上部金属層２８を、順次積層する（図６）。このとき、下部電極２１は例えばめっき法により形成し、他の層は例えばスパッタ法で形成する。その後、この状態の基板が一旦大気中に置かれる。このとき、磁気抵抗効果層の上面（本実施の形態では、フリー層２７の上面）は、上部金属層２８により保護されるので、酸化されない。しかし、上部金属層２８の上面に酸化膜５０が形成されることになる（図６）。
【００８１】
次に、第１のドライエッチングとしてのイオンミリングにより、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、上部金属層２８及び酸化膜５０を、部分的に除去して、パターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁層３４及び磁区制御層３２を形成する（図７）。
【００８２】
この工程について、図８乃至図１１を参照して詳細に説明する。まず、図６に示す状態の基板上（本実施の形態では、表面酸化膜５０上）に、第１のリフトオフ用レジストパターン７１を形成する（図８）。本実施の形態では、第１のリフトオフ用レジストパターン７１として、アンダーカット７１ａを有する断面形状を持つ２層レジストが用いられている。もっとも、第１のリフトオフ用レジストパターン７１として、例えば、単層レジスト法によって形成したアンダーカットを有する断面形状を持つレジストを用いてもよいし、単層レジスト法等によって形成した逆テーパ状の断面形状を持つレジストを用いてもよい。この点は、後述する第２のリフトオフ用レジストパターン８１、及び、後述する第３の実施の形態で用いるリフトオフ用レジストパターン１１１，１２１についても、同様である。
【００８３】
次に、第１のリフトオフ用レジストパターン７１をマスクとして、第１のドライエッチングとしてのイオンミリング（他のドライエッチングでもよい。）を行うことにより、層２３〜２８，５０をパターニングする（図９）。このパターニングにより、ＴＭＲ素子２のトラック幅ＴＷが規定されて、ＴＭＲ素子２のトラック幅方向の両側の端部が規定される。このパターニングの際に、アンダーカット７１ａに相当する表面酸化膜５０上の領域には、図９に示すように、層２３〜２８，５０のイオンミリングによる再付着物７２が形成される。なお、図９において、領域Ｒ３は、アンダーカット７１ａに相当する領域のうち＋Ｚ側（トラック幅方向の一方側）の領域を示している。この点は、図５、図７、図１０、図１１、図１９についても同様である。図５、図７及び図１９において、領域Ｒ２は、アンダーカット７１ａに相当する領域のうち−Ｚ側（トラック幅方向の他方側）の領域を示している。
【００８４】
次いで、第１のリフトオフ用レジストパターン７１が表面酸化膜５０上に存在する状態で、基板１０１上に絶縁層３４及び磁区制御層３２をスパッタ法等により順次成膜する（図１０）。このとき、アンダーカット７１ａに相当する表面酸化膜５０上の領域には（すなわち、再付着物７２上には）、図１０に示すように、絶縁層３４及び磁区制御層３２の一部（以下、「乗り上げ部」と呼ぶ。）が乗り上がる。
【００８５】
このように、第１のリフトオフ用レジストパターン７１のアンダーカット７１ａに相当する表面酸化膜５０上の領域には、再付着物７２、並びに、絶縁層３４及び磁区制御層３２の乗り上げ部による形成物が形成される。
【００８６】
その後、第１のリフトオフ用レジストパターン７１を除去することにより、絶縁層３４及び磁区制御層３２の第１のリフトオフ用レジストパターン７１上の部分を除去する（図１１）。図１１は図７と同じ状態を示している。
【００８７】
次に、第２のドライエッチングとしてのイオンミリングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分を残して、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、トンネルバリア層２６、フリー層２７、上部金属層２８、表面酸化膜５０、磁区制御層３２及び絶縁層３４を、部分的に除去して、パターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、絶縁層３０を形成する（図１２）。
【００８８】
この工程について、図１３乃至図１６を参照して詳細に説明する。まず、図７及び図１１に示す状態の基板上に、第２のリフトオフ用レジストパターン８１を形成する（図１３）。
【００８９】
次に、第２のリフトオフ用レジストパターン８１をマスクとして、第２のドライエッチングとしてのイオンミリング（他のドライエッチングでもよい。）を行うことにより、層２３〜２８，５０，３２，３４をパターニングする（図１４）。このパターニングにより、ＴＭＲ素子２のハイト方向の一方の端部（本実施の形態では、−Ｙ側の端部、すなわち、ＡＢＳと反対側の端部）が規定される。このパターニングの際に、第２のリフトオフ用レジストパターン８１のアンダーカット８１ａに相当する表面酸化膜５０等の上の領域には、図１４に示すように、層２３〜２８，５０，３２，３４のイオンミリングによる再付着物８２が形成される。なお、図１４において、領域Ｒ１は、アンダーカット８１ａに相当する領域のうち−Ｙ側（ＡＢＳと反対側）の領域を示している。この点は、図４、図１２、図１５〜図１８についても同様である。
【００９０】
次いで、第２のリフトオフ用レジストパターン８１が基板上に存在する状態で、基板１０１上に絶縁層３０をスパッタ法等により成膜する（図１５）。このとき、アンダーカット８１ａに相当する表面酸化膜５０等の上の領域には（すなわち、再付着物８２上には）、図１５に示すように、絶縁層３０の一部（以下、「乗り上げ部」と呼ぶ。）が乗り上がる。
【００９１】
このように、第２のリフトオフ用レジストパターン８１のアンダーカット８１ａに相当する表面酸化膜５０上等の領域には、再付着物８２及び絶縁層３０の乗り上げ部による形成物が形成される。
【００９２】
その後、第２のリフトオフ用レジストパターン８１を除去することにより、絶縁層３０の第２のリフトオフ用レジストパターン８１上の部分を除去する（図１６）。図１６は図１２と同じ状態を示している。
【００９３】
次に、図１２及び図１６に示す状態の基板１０１の上面側をエッチングするエッチング工程を行う。このエッチング工程では、図１７に示すように、実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用い、基板１０１の上面側に対する前記エッチング粒子の主たる入射角度θを、基板１０１の上面の法線Ｐの方向に対して６０゜以上９０゜以下に設定して、ドライエッチングを行う。本実施の形態では、このドライエッチングとして、通常のイオンビームエッチング（すなわち、実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用いたイオンビームエッチング）を行う。このとき、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅからなる群より選ばれた１種以上からなる単体ガス又は混合ガスを用いることが好ましい。もっとも、本発明では、前記エッチング工程で行う実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用いたドライエッチングは、イオンビームエッチングに限定されるものではない。前記形成物（再付着物７２，８２、絶縁層３４及び磁区制御層３２の乗り上げ部、及び、絶縁層３０の乗り上げ部）の除去又は低減の選択性（換言すると、凸部を平坦にする平坦化能力）をより向上させるためには、前記入射角度θを７５゜以上９０゜以下に設定することが好ましく、８０゜以上９０゜以下に設定することがより好ましく、８５゜以上９０゜以下に設定することがより一層好ましい。
【００９４】
入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングは、法線Ｐとほぼ平行な軸回りに基板１０１を回転させながら行うことが好ましいが、必ずしも基板１０１を回転させる必要はない。
【００９５】
本実施の形態では、入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングは、上部金属層２９を形成するのと同じ真空装置内で、前記形成物が除去されるとともに前記形成物の下及びその他の領域に存在する表面酸化膜５０が除去される程度まで、行う。もっとも、例えば、前記形成物が除去され前記形成物下の表面酸化膜５０が残る程度まで、入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングを行ってもよい。この場合、表面酸化膜５０を除去するために、入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングの後に、例えば、エッチング粒子の主たる入射角度θを他の角度（例えば、略０゜）に設定したドライエッチング（例えば、イオンビームエッチング）を行ってもよい。この場合、エッチング粒子の主たる入射角度θを他の角度（例えば、略０゜）に設定したドライエッチングを、上部金属層２９を形成するのと同じ真空装置内で行うことにより、入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングを、上部金属層２９を形成するのとは別の真空装置内で行うこともできる。これは、入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングによって前記形成物が除去又は低減された後に、一旦大気暴露されて表面酸化膜が形成されても、その表面酸化膜は、エッチング粒子の主たる入射角度θを他の角度（例えば、略０゜）に設定したドライエッチングによって除去することができるためである。なお、前述した順序とは逆に、エッチング粒子の主たる入射角度θを他の角度（例えば、略０゜）に設定したドライエッチングを行った後に、入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングを行ってもよい。
【００９６】
本実施の形態では、前述した入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングによって、図１８に示すように、前記形成物（再付着物７２，８２、絶縁層３４及び磁区制御層３２の乗り上げ部、及び、絶縁層３０の乗り上げ部）、並びに、前記形成物下及びその他の領域に存在していた表面酸化膜５０が、除去される。なお、図１８はＸＹ平面と平行な平面に沿った断面を示しているので、図１８には、領域Ｒ２，Ｒ３上の形成物（再付着物７２、絶縁層３４及び磁区制御層３２の乗り上げ部）の除去後の様子は現れていないが、その除去後の様子は、後述する図１９等に現れている。
【００９７】
このとき、前述したように入射角度θが６０゜以上９０゜以下に設定されたことによって、前記形成物の除去又は低減の選択性が高まる。これは、エッチング粒子が前記形成物を横から叩くことにより、前記形成物の除去又は低減の選択性（換言すると、凸部を平坦にする平坦化能力）が高まるものと考えられる。また、本実施の形態では、次の理由によっても、前記形成物の除去又は低減の選択性が高まるものと考えられる。すなわち、イオンビームの入射角度θが略０゜である場合には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の絶縁膜のエッチングレートは金属のエッチングレートに対して低いが、イオンビームの入射角度θが６０゜以上９０゜以下である場合には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の絶縁膜のエッチングレートは金属のエッチングレートと大差がないかあるいは金属のエッチングレートより高くなる。そして、前記形成物には絶縁層３４及び絶縁層３０の乗り上げ部が含まれる一方、上部金属層２８は金属からなる。したがって、絶縁物と金属とのエッチングレートの関係からも、前記形成物の除去又は低減の選択性が高まるものと考えられる。
【００９８】
その後、図１８に示す状態の基板１０１上に、上部金属層２９がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により上部電極３１を形成する（図１９）。
【００９９】
最後に、ギャップ層３８、コイル層３７、絶縁層３９、上部磁性層３６及び保護膜４０を形成し、更に電極５ａ〜５ｄ等を形成する。これにより、ウエハ工程が完了する。
【０１００】
次に、ウエハ工程が完了したウエハに対して、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。簡単に説明すると、前記ウエハから、基体上に複数の磁気ヘッドの部分が一列状に配列された各バー（バー状磁気ヘッド集合体）切り出す。次いで、このバーに対して、スロートハイト、ＭＲハイト等を設定するために、そのＡＢＳ側にラッピング処理（研磨）を施す。次に、ＡＢＳ側に保護膜４を形成し、更に、エッチング等によりレール１１，１２を形成する。最後に、機械加工により切断してバーを個々の磁気ヘッドに分離する。これにより、本実施の形態による磁気ヘッドが完成する。
【０１０１】
なお、本実施の形態はＴＭＲヘッドの例であるが、本実施の形態において、トンネルバリア層２６に代えてＣｕ、Ａｕ又はＡｇなどの非磁性金属層を形成することで、ＣＰＰ−ＧＭＲヘッドを構成してもよい。
【０１０２】
ここで、本実施の形態による製造方法と比較される第１の比較例について、図２０乃至図２４を参照して説明する。図２０乃至図２２は、この第１の比較例による製造方法の一部の各工程を模式的に示す図である。図２０及び図２１は、それぞれ図１７及び図１８に対応する概略拡大断面図である。図２２（ａ）は概略平面図、図２２（ｂ）は図２２（ａ）中のＥ−Ｆ線に沿った概略断面図である。
図２２は図１２に対応している。図２３及び図２４は、この第１の比較例による製造方法により製造される磁気ヘッドのＴＭＲ素子２の部分を模式的に示す拡大断面図である。図２３及び図２４は、それぞれ図４及び図５に対応している。図２０乃至図２４において、図１乃至図２２中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１０３】
この第１の比較例による製造方法は、従来技術に準じて、前述した本実施の形態による製造方法を次のように変形したものである。すなわち、この第１の比較例による製造方法が前述した第１の実施の形態による製造方法と異なる所は、前記エッチング工程で、図１７に示すように入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定した通常のイオンビームエッチングに代えて、図２０に示すように入射角度θを０゜に設定した通常のイオンビームエッチングを行う点のみである。
【０１０４】
前記形成物（再付着物７２，８２、絶縁層３４及び磁区制御層３２の乗り上げ部、及び、絶縁層３０の乗り上げ部）が形成されていない領域の表面酸化膜５０がちょうど除去される程度まで、入射角度θを０゜に設定した前記イオンビームエッチングを行うと、図２１に示すように、前記形成物の一部は除去されるものの、前記形成物の他の部分が残るとともに、前記形成物下の表面酸化膜５０が残る。これは、エッチング粒子が前記形成物を上から叩くことにより、前記形成物の除去又は低減の選択性（すなわち、平坦化能力）が低いためであると考えられる。また、イオンビームの入射角度θが略０゜である場合には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の絶縁膜のエッチングレートは金属のエッチングレートに対して低いので、これによっても前記形成物の除去又は低減の選択性が低くなるためであると考えられる。
【０１０５】
したがって、図２１に示す状態の基板１０１上に、上部金属層２９及び上部電極３１を形成すると、図２２に示すようになる。このため、この第１の比較例による製造方法により製造された磁気ヘッドでは、図２３及び図２４に示すように、前述した領域Ｒ１〜Ｒ３に、表面酸化膜５０、再付着物７２，８２及び絶縁層３０，３４などが残ってしまい、これらによって、磁気抵抗効果層に流れる電流の通路が制限され、電気的に良好な接触をしている領域が減ってしまう。その結果、ＴＭＲ素子２の直列抵抗成分が増大し、これにより、ＭＲ特性の劣化やヘッドの高抵抗化に伴う周波数特性の劣化等などが生ずる。領域Ｒ１〜Ｒ３の幅は、前述した第１のリフトオフ用レジストパターン７１，８１のアンダーカット７１ａ，８１ａの寸法により定まる。したがって、リフトオフ時のバリの発生等を避けるためには、領域Ｒ１〜Ｒ３の幅を所定寸法（例えば、数十ｎｍ）以下にすることは困難である。このため、高記録密度化を図るべくＴＭＲ素子２の寸法を小さくする（例えば、ＭＲハイトＭＲｈを１００ｎｍ以下にしようとする）と、電気的に良好な接触をしている領域が著しく減り、磁気抵抗効果層に流れる電流の通路が著しく制限され、ＭＲ特性の劣化やヘッドの高抵抗化に伴う周波数特性の劣化等などの影響が顕著に現れてしまう。
【０１０６】
また、この第１の比較例による製造方法により製造された磁気ヘッドでは、図２４に示すように、領域Ｒ２，Ｒ３に、磁区制御層３２が乗り上げている。したがって、磁区制御層３２からのバイアス磁界の一部がフリー層２７に入らずに両側の磁区制御層３２の乗り上げ部間を通ってバイパスされてしまう。その結果、磁区制御層３２によるフリー層２７に対する縦バイアス効果が弱まってしまい、フリー層２７の磁区制御を十分に行うことができない。前述したように領域Ｒ２，Ｒ３の幅は所定寸法以下にすることが困難であるため、高記録密度化を図るべくＴＭＲ素子２の寸法を小さくすると、両側の磁区制御層３２の乗り上げ部間の距離が著しく狭まり、フリー層２７の磁区制御への影響が顕著に現れてしまう。
【０１０７】
これに対し、前述した本実施の形態による製造方法では、前述したように、前記エッチング工程において、図１７に示すように入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングを行う。これにより、図１８に示すように、前記形成物（再付着物７２，８２、絶縁層３４及び磁区制御層３２の乗り上げ部、及び、絶縁層３０の乗り上げ部）、並びに、前記形成物下及びその他の領域に存在していた表面酸化膜５０が、除去される。したがって、本実施の形態による製造方法で製造した図１乃至図５に示す磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果層に流れる電流の通路が制限されず、電気的に良好な接触をしている領域が減ってしまうことがない。このため、高記録密度化を図るべくＴＭＲ素子２の寸法を小さくしても、ＭＲ特性の劣化やヘッドの高抵抗化に伴う周波数特性の劣化等などを防止することができる。また、磁区制御層３２の乗り上げ部が除去されることから、磁区制御層３２からのバイアス磁界がより多くフリー層２７に入る。このため、高記録密度化等を図るべくＴＭＲ素子２の寸法を小さくしても、縦バイアスを有効にフリー層２７に印加することができ、磁区制御層３２によるフリー層２７に対する縦バイアス効果を向上させることができる。
【０１０８】
ところで、前述した第１の比較例においても、図２０に示すように入射角度θを０゜に設定したイオンビームエッチングを十分に長く行えば、前記形成物及びその下の表面酸化膜５０を除去することは可能である。しかし、その場合には、前記形成物の除去又は低減の選択性が低いため、上部金属層２８のエッチング量も大きく増えてしまう。このため、エッチング分布が問題になったり、磁気抵抗効果層（特にトンネルバリア層２６）へのイオンビームによるダメージの影響が大きくなってＭＲ比が下がるという問題（すなわち、磁気抵抗効果層の本来の機能を阻害するという問題）が生じたりする。これに対し、前述した本実施の形態による製造方法では、前記形成物の除去又は低減の選択性を高めることができるので、そのような不都合は生じない。
【０１０９】
次に、本実施の形態の変形例について説明する。本実施の形態では、前述したように、図１２及び図１６に示す状態の基板１０１の上面側をエッチングするエッチング工程として、実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用いその入射角度θを前述した角度に設定した通常のイオンビームエッチングを行っている。しかしながら、本発明は、この通常のイオンビームエッチングの代わりに、ガスクラスターイオンビーム（ＧＣＩＢ）によるドライエッチングを行ってもよい。具体的には、例えば、１〜５ｋｇ程度に加圧したガスを１０^−４Ｔｏｒｒ〜１０^−１Ｔｏｒｒ程度に減圧したチャンバに吹き出すことにより断熱膨張によって生じる１０^３〜１０^６個のガスクラスターをイオン化し、加速電極によって所定の電圧にて加速して基板１０１の上面側に入射させる。基板１０１の上面側に対するガスクラスターイオンビームの入射方向は、ほぼ基板１０１の上面の法線の方向とすることができるが、その入射方向は適宜傾けてもよい。ガスクラスターイオンビームのために用いられるガスとしては、例えば、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ及びＨからなる群より選ばれた１種以上からなる単体ガス又は混合ガスを挙げることができる。また、加速電圧は例えば１０〜２０ｋｅＶ、総照射量（総ドーズ量）は例えば１０^１５〜１０^１７ｉｏｎｓ／ｃｍ^２とすることができる。
【０１１０】
このようにガスクラスターイオンビームを用いると、クラスターが基板１０１に衝突した後に、クラスターを構成する原子又は分子による多体衝突効果により当該原子又は分子には基板１０１表面に平行な運動量成分が生じるため、平坦化作用により前記形成物（再付着物７２，８２、絶縁層３４及び磁区制御層３２の乗り上げ部、及び、絶縁層３０の乗り上げ部）される。したがって、ガスクラスターイオンビームを用いた場合にも、本実施の形態と同様の利点が得られる。なお、ガスクラスターイオンビームにより平坦化作用を得ることができることは、後述する実験により確認された。
【０１１１】
なお、ガスクラスターイオンビームによるドライエッチングの条件を適宜設定することによって、前記形成物下及びその他の領域に存在していた表面酸化膜５０を同時に除去することも可能であるし、表面酸化膜５０を実質的に除去しないことも可能である。後者の場合には、例えば、ガスクラスターイオンビームによるドライエッチングの前又は後に、表面酸化膜除去のために、実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用いそのエッチング粒子の主たる入射角度θを例えば略０゜に設定したドライエッチングを行えばよい。
【０１１２】
［第２の実施の形態］
【０１１３】
図２５は、本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドのＴＭＲ素子２及び誘導型磁気変換素子３の部分を模式的に示す拡大断面図である。図２６は、図２５中のＴＭＲ素子２の付近を更に拡大した拡大図である。図２５及び図２６は、それぞれ図２及び図４に対応している。図２７は、本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の一工程を模式的に示す概略断面図であり、図１７に対応している。図２５乃至図２７において、図１乃至図５及び図１７中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１１４】
図２５及び図２６に示す磁気ヘッドが図１乃至図５に示す磁気ヘッドと異なる所は、図２５及び図２７に示すように、図２及び図４中の絶縁層３０の位置に、下側の絶縁層３０ａとその上に積層された層３０ｂが設けられている点のみである。絶縁層３０ａの材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３又はＳｉＯ_２などが用いられる。また、層３０ｂの材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３及びＳｉＯ_２よりイオンビームダメージ低減効果の高い材料、例えば金属が用いられている。
【０１１５】
ここで、２つの材料のイオンビームダメージ低減効果の高低について説明すると、当該２つの材料でそれぞれ同じ厚さの層を構成し、各層の一方側にそれぞれイオンビームダメージが問題となる対象層（例えば、トンネルバリア層）を形成し、前記２つの材料の層に、対象層と反対側から同じエネルギーのイオンビームをそれぞれ直接又は同じ所定層を介して照射したとき、対象層が破壊されなかったりその特性が劣化し難い方の材料を他方の材料よりイオンビームダメージ低減効果が高いという。一般的に、構成元素の原子量が大きい材料ほど、ここでいうイオンビームダメージ低減効果が高くなると考えられる。イオンビームダメージは、前記材料内を通過してＡｒ等のイオンビームが対象層に直接到達し対象層を破壊したり、あるいは、前記材料内の結晶格子中を格子振動という形でイオンビームのエネルギーが伝わり対象層を破壊したり、前記材料内の結晶中の原子が玉突き状態でイオンビームのエネルギーを伝えて対象層を破壊したりすることにより、生ずるものと考えられる。
【０１１６】
本実施の形態による磁気ヘッド製造方法が、前記第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法と異なる所は、基本的に、前記第１の実施の形態において絶縁層３０を形成する代わりに、絶縁層３０ａ及び層３０ｂを順次形成する点のみである。
【０１１７】
図２７は、入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングの工程（前記第１の実施の形態における図１７に示すイオンビームエッチングの工程と同じ工程）の状況を示している。本実施の形態では、絶縁層３０に代えて絶縁層３０ａ及び層３０ｂが形成されたことに伴い、図２７に示すように、領域Ｒ１の再付着物８２上には、絶縁層３０ａ及び層３０ｂの一部が乗り上がっている。本実施の形態では、トンネルバリア層２６の−Ｙ側の端面に向かおうとするイオンビームの経路には、絶縁層３０よりイオンビームダメージ低減効果の高い材料からなる層３０ｂが介在している。このため、本実施の形態によれば、前記第１の実施の形態に比べて、トンネルバリア層２６の−Ｙ側の端面に向かおうとするイオンビームによるトンネルバリア層２６のダメージがより低減されるので、好ましい。
【０１１８】
その他の点については、本実施の形態によっても、前記第１の実施の形態と同様の利点が得られる。なお、前述した第１の実施の形態の変形例と同様の変形を、本実施の形態にも適用できることは、言うまでもない。
【０１１９】
［第３の実施の形態］
【０１２０】
図２８は、本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドのＧＭＲ素子６及び誘導型磁気変換素子３の部分を模式的に示す拡大断面図である。図２９は、図２８中のＧＭＲ素子６の付近を更に拡大した拡大図である。図３０は、図２９中のＢ−Ｂ’矢視概略図である。図２８乃至図３０は、それぞれ図２、図４及び図５に対応している。図２８乃至図３０において、図１乃至図５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１２１】
図２８乃至図３０に示す磁気ヘッドは、ＬＯＬ構造を持つ磁気ヘッドの一例である。図２８乃至図３０に示す磁気ヘッドが図１乃至図５に示す磁気ヘッドと異なる所は、層２１，３１間の構造と、これに伴う層２１，３１の機能である。図１乃至図５に示す磁気ヘッドでは、層２１，３１がそれぞれ磁気シールド及び電極を兼用しているのに対し、図２８乃至図３０に示す磁気ヘッドでは、層２１，３１は、磁気シールドとしてのみ用いられ、電極として作用しない。したがって、図２８乃至図３０に示す磁気ヘッドでは、層２１，３１をそれぞれ下部磁気シールド層及び上部磁気シールド層と呼ぶ。
【０１２２】
図２８乃至図３０に示す磁気ヘッドでは、下部磁気シールド層２１と上部磁気シールド層３１との間に、下部シールドギャップ層６１及び上部シールドギャップ層６２が形成されている。磁気抵抗効果素子として図１乃至図５に示す磁気ヘッドにおけるＴＭＲ素子２に代わりに設けられたＧＭＲ素子６が、シールドギャップ層６１，６２間に形成されている。図２８及び図２９中において、６３はシールドギャップ層６１，６２間に形成されたシールドギャップ層である。シールドギャップ層６１，６２，６３は、絶縁層であり、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３又はＳｉＯ_２などの材料で形成される。
【０１２３】
ＧＭＲ素子６が図１乃至図５中のＴＭＲ素子２と異なる所は、トンネルバリア層２６に代えて、Ｃｕ、Ａｕ又はＡｇなどの非磁性金属層６４が形成されている点である。ピン層２４、ピンド層２５、非磁性金属層６４及びフリー層２７が、磁気抵抗効果層を構成している。なお、図２８乃至図３０に示す磁気ヘッドでは、図１乃至図５中の磁気ヘッドで形成された下地層２２は形成されていない。
【０１２４】
磁区制御層３２は、前記磁気抵抗効果層のＺ軸方向の両側において、下部シールドギャップ層６１上に形成されている。なお、図２８乃至図３０に示す磁気ヘッドでは、図１乃至図５中の磁気ヘッドで形成された絶縁層３４は形成されていない。一対のリード層（電極層）６５が、上部金属層２８を介して前記磁気抵抗効果層の両端部にそれぞれ部分的にオーバーラップしてオーバーレイ部を持つように、上部金属層２８及び磁区制御層３２上にそれぞれ形成されている。リード層６５は、例えば、Ａｕ、ＡｕＣｕ、ＡｕＮｉ、ＡｕＳｉ又はＡｌＴｉなどの材料で形成される。
【０１２５】
なお、図２９において、ＭＲｈは、ＧＭＲ素子６が規定するＭＲハイトを示している。図３０において、ＴＷは、ＧＭＲ素子６が規定するトラック幅を示している。
【０１２６】
次に、本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法として、図２８乃至図３０に示す磁気ヘッドの製造方法の一例について、説明する。
【０１２７】
まず、ウエハ工程を行う。すなわち、基体１５となるべきＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ又はＳｉＣ等のウエハ１０１を用意し、薄膜形成技術等を用いて、ウエハ１０１上のマトリクス状の多数の磁気ヘッドの形成領域にそれぞれ、前述した各層を前述した構造となるように形成する。
【０１２８】
このウエハ工程の概要について、図３１乃至図４５を参照して説明する。図３１乃至図４５はウエハ工程を構成する各工程を模式的に示す図である。図３１（ａ）、図３２（ａ）、図３７（ａ）、図４４（ａ）及び図４５（ａ）はそれぞれ概略平面図である。図３２（ａ）において、ＴＷは、ＧＭＲ素子６が規定するトラック幅を示している。図３１（ｂ）は図３１（ａ）中のＨ−Ｊ線に沿った概略断面図、図３２（ｂ）は図３２（ａ）中のＨ−Ｊ線に沿った概略断面図、図３７（ｂ）は図３７（ａ）中のＬ−Ｋ線に沿った概略断面図、図４４（ｂ）は図４４（ａ）中のＨ−Ｊ線に沿った概略断面図、図４５（ｂ）は図４５（ａ）中のＨ−Ｊ線に沿った概略断面図である。図３３乃至図３６はそれぞれ、図３１に示す状態から図３２に示す状態に至る各工程を詳細に示す概略拡大断面図である。図３８乃至図４１はそれぞれ、図３２に示す状態から図３７に示す状態に至る各工程を詳細に示す概略拡大断面図である。図４２及び図４３はそれぞれ、図３７及び図４１に示す状態の後の工程を示す概略拡大断面図である。
【０１２９】
ウエハ工程では、まず、ウエハ１０１上に、下地層１６、下部磁気シールド層２１、下部シールドギャップ層６１、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、非磁性金属層６４、フリー層２７及び上部金属層２８を、順次積層する（図３１）。このとき、下部磁気シールド層２１は例えばめっき法により形成し、他の層は例えばスパッタ法で形成する。その後、この状態の基板が一旦大気中に置かれる。このとき、磁気抵抗効果層の上面（本実施の形態では、フリー層２７の上面）は、上部金属層２８により保護されるので、酸化されない。しかし、上部金属層２８の上面に酸化膜５０が形成されることになる（図３１）。
【０１３０】
次に、第１のドライエッチングとしてのイオンミリングにより、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、非磁性金属層６４、フリー層２７、上部金属層２８及び酸化膜５０を、部分的に除去して、パターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、磁区制御層３２を形成する（図３２）。
【０１３１】
この工程について、図３３乃至図３６を参照して詳細に説明する。まず、図３２に示す状態の基板上（本実施の形態では、表面酸化膜５０上）に、第２のリフトオフ用レジストパターン１１１を形成する（図３３）。
【０１３２】
次に、第１のリフトオフ用レジストパターン１１１をマスクとして、第１のドライエッチングとしてのイオンミリング（他のドライエッチングでもよい。）を行うことにより、層２３〜２５，６４，２７，２８，５０をパターニングする（図３４）。このパターニングにより、ＧＭＲ素子６のトラック幅方向の両側の端部が規定される。このパターニングの際に、第１のリフトオフ用レジストパターン１１１のアンダーカット１１１ａに相当する表面酸化膜５０上の領域には、図３４に示すように、層２３〜２５，６４，２７，２８，５０のイオンミリングによる再付着物１１２が形成される。なお、図３４において、領域Ｒ６は、アンダーカット１１１ａに相当する領域のうち＋Ｚ側（トラック幅方向の一方側）の領域を示している。この点は、図３０、図３２、図３５、図３６、図４４、図４５についても同様である。図３０、図３２、図４４及び図４５において、領域Ｒ５は、アンダーカット１１１ａに相当する領域のうち−Ｚ側（トラック幅方向の他方側）の領域を示している。
【０１３３】
次いで、第１のリフトオフ用レジストパターン１１１が表面酸化膜５０上に存在する状態で、基板１０１上に磁区制御層３２をスパッタ法等により成膜する（図３５）。このとき、アンダーカット１１１ａに相当する表面酸化膜５０上の領域には（すなわち、再付着物１１２上には）、図３５に示すように、磁区制御層３２の一部（以下、「乗り上げ部」と呼ぶ。）が乗り上がる。
【０１３４】
このように、第１のリフトオフ用レジストパターン１１１のアンダーカット１１１ａに相当する表面酸化膜５０上の領域には、再付着物１１２及び磁区制御層３２の乗り上げ部による形成物が形成される。
【０１３５】
その後、第１のリフトオフ用レジストパターン１１１を除去することにより、磁区制御層３２の第１のリフトオフ用レジストパターン１１１上の部分を除去する（図３６）。図３６は図３２と同じ状態を示している。
【０１３６】
次に、第２のドライエッチングとしてのイオンミリングにより、ＧＭＲ素子６のハイト方向に関して必要な幅（Ｙ軸方向の幅）を持つとともに所定長さだけＺ軸方向に延びる帯状部分を含むコ字状部分を残して、下部金属層２３、ピン層２４、ピンド層２５、非磁性金属層６４、フリー層２７、上部金属層２８、表面酸化膜５０及び磁区制御層３２を、部分的に除去して、パターニングする。次いで、この除去した部分に、リフトオフ法により、シールドギャップ層（絶縁層）６３を形成する（図３７）。
【０１３７】
この工程について、図３８乃至図４１を参照して詳細に説明する。まず、図３２及び図３６に示す状態の基板上に、第２のリフトオフ用レジストパターン１２１を形成する（図３８）。
【０１３８】
次に、第２のリフトオフ用レジストパターン３８をマスクとして、第２のドライエッチングとしてのイオンミリング（他のドライエッチングでもよい。）を行うことにより、層２３〜２５，６４，２７，２８，５０，３２をパターニングする（図３９）。このパターニングにより、ＧＭＲ素子６のハイト方向の一方の端部（本実施の形態では、−Ｙ側の端部、すなわち、ＡＢＳと反対側の端部）が規定される。このパターニングの際に、第２のリフトオフ用レジストパターン１２１のアンダーカット１２１ａに相当する表面酸化膜５０等の上の領域には、図３９に示すように、層２３〜２５，６４，２７，２８，５０，３２のイオンミリングによる再付着物１２２が形成される。なお、図３９において、領域Ｒ４は、アンダーカット１２１ａに相当する領域のうち−Ｙ側（ＡＢＳと反対側）の領域を示している。この点は、図２９、図３７、図４０〜図４３についても同様である。
【０１３９】
次いで、第２のリフトオフ用レジストパターン１２１が基板上に存在する状態で、基板１０１上にシールドギャップ層（絶縁層）６３をスパッタ法等により成膜する（図４０）。このとき、アンダーカット１２１ａに相当する表面酸化膜５０等の上の領域には（すなわち、再付着物１２２上には）、図４０に示すように、シールドギャップ層６３の一部（以下、「乗り上げ部」と呼ぶ。）が乗り上がる。
【０１４０】
このように、第２のリフトオフ用レジストパターン１２１のアンダーカット１２１ａに相当する表面酸化膜５０上等の領域には、再付着物１２２及びシールドギャップ層６３の乗り上げ部による形成物が形成される。
【０１４１】
その後、第２のリフトオフ用レジストパターン１２１を除去することにより、シールドギャップ層６３の第２のリフトオフ用レジストパターン１２１上の部分を除去する（図４１）。図４１は図３７と同じ状態を示している。
【０１４２】
次に、図３７及び図４１に示す状態の基板１０１の上面側をエッチングするエッチング工程を行う。このエッチング工程では、図４２に示すように、前述した第１の実施の形態における図１７に示すドライエッチングと同様に、実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用い、基板１０１の上面側に対するエッチング粒子の主たる入射角度θを、基板１０１の上面の法線Ｐの方向に対して６０゜以上９０゜以下に設定して、ドライエッチングを行う。このドライエッチングに関しても、第１の実施の形態において図１７に関して説明した内容は基本的にそのまま適合する。
【０１４３】
本実施の形態では、前述した入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングによって、図４３に示すように、前記形成物（再付着物１１２，１２２、磁区制御層３２の乗り上げ部、及び、シールドギャップ層６３の乗り上げ部）、並びに、前記形成物下及びその他の領域に存在していた表面酸化膜５０が、除去される。このとき、前述したように入射角度θが６０゜以上９０゜以下に設定されたことによって、前記形成物の除去又は低減の選択性が高まる。なお、図４３はＸＹ平面と平行な平面に沿った断面を示しているので、図４３には、領域Ｒ５，Ｒ６上の形成物（再付着物１１２及び磁区制御層３２の乗り上げ部）の除去後の様子は現れていないが、その除去後の様子は、後述する図４４等に現れている。
【０１４４】
その後、図４３に示す状態の基板１０１上に、リード層６５が形成される（図４４）。次いで、上部シールドギャップ層６２がスパッタ法等により形成され、更に、メッキ法等により上部磁気シールド層３１を形成する（図４５）。
【０１４５】
最後に、ギャップ層３８、コイル層３７、絶縁層３９、上部磁性層３６及び保護膜４０を形成し、更に電極５ａ〜５ｄ等を形成する。これにより、ウエハ工程が完了する。
【０１４６】
次に、ウエハ工程が完了したウエハに対して、前述した第１の実施の形態と同様に、公知の工程を経て磁気ヘッドを完成させる。
【０１４７】
ここで、本実施の形態による製造方法と比較される第２の比較例について、図４６乃至図５２を参照して説明する。図４６乃至図４９は、この第２の比較例による製造方法の一部の各工程を模式的に示す図である。図４６及び図４７は、それぞれ図４２及び図４３に対応する概略拡大断面図である。図４８（ａ）及び図４９（ａ）は概略平面図、図４８（ｂ）は図４８（ａ）中のＨ−Ｊ線に沿った概略断面図、図４９（ｂ）は図４９（ａ）中のＨ−Ｊ線に沿った概略断面図である。図４８及び図４９は、それぞれ図４４及び図４５に対応している。図５０乃至図５２は、この第２の比較例による製造方法により製造された磁気ヘッドのＧＭＲ素子６の部分を模式的に示す拡大断面図である。図５０は図２９に対応している。図５１は、図５０中のＭ−Ｍ’矢視概略図であり、図３０に対応している。
図５２は、図５０中のＮ−Ｎ’矢視概略図である。図４６乃至図５２において、図２９乃至図４５中の要素と同一又は対応する要素には同一符号を付し、その重複する説明は省略する。
【０１４８】
この第２の比較例による製造方法は、従来技術に準じて、前述した本実施の形態による製造方法を次のように変形したものである。すなわち、この第２の比較例による製造方法が前述した第２の実施の形態による製造方法と異なる所は、前記エッチング工程で、図４２に示すように入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定した通常のイオンビームエッチングに代えて、図４６に示すように入射角度θを０゜に設定した通常のイオンビームエッチングを行う点のみである。
【０１４９】
前記形成物（再付着物１１２，１２２、磁区制御層３２の乗り上げ部、及び、シールドギャップ層６３の乗り上げ部）が形成されていない領域の表面酸化膜５０がちょうど除去される程度まで、入射角度θを０゜に設定した前記イオンビームエッチングを行うと、図４７に示すように、前記形成物の一部は除去されるものの、前記形成物の他の部分が残るとともに、前記形成物下の表面酸化膜５０が残る。これは、エッチング粒子が前記形成物を上から叩くことにより、前記形成物の除去又は低減の選択性が低いためであると考えられる。また、イオンビームの入射角度θが略０゜である場合には、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等の絶縁膜のエッチングレートは金属のエッチングレートに対して低いので、これによっても前記形成物の除去又は低減の選択性が低くなるためであると考えられる。
【０１５０】
したがって、図４７に示す状態の基板１０１上に、リード層６５を形成すると、図４８に示すようになる。更に上部シールドギャップ層６２及び上部磁気シールド層３１を形成すると、図４９に示すようになる。このため、この第２の比較例による製造方法により製造された磁気ヘッドでは、図５０乃至図５２に示すように、前述した領域Ｒ４〜Ｒ６に、表面酸化膜５０、再付着物１１２，１２２及びシールドギャップ層（絶縁層）６３などが残ってしまい、これらによって、磁気抵抗効果層に流れる電流の通路が制限され、電気的に良好な接触をしている領域が減ってしまう。その結果、ＧＭＲ素子６から本来の出力が得られないという問題が生ずる。領域Ｒ４〜Ｒ６の幅は、前述した第１のリフトオフ用レジストパターン１１１，１２１のアンダーカット１１１ａ，１２１ａの寸法により定まる。したがって、リフトオフ時のバリの発生等を避けるためには、領域Ｒ４〜Ｒ６の幅を所定寸法（例えば、数十ｎｍ）以下にすることは困難である。このため、高記録密度化を図るべくＧＭＲ素子６の寸法を小さくする（例えば、ＭＲハイトＭＲｈを１００ｎｍ以下にしようとする）と、電気的に良好な接触をしている領域が著しく減り、ＧＭＲ素子６から本来の出力が得られないという問題が顕著に現れてしまう。
【０１５１】
また、この第２の比較例による製造方法により製造された磁気ヘッドでは、図５１に示すように、領域Ｒ５，Ｒ６に、磁区制御層３２が乗り上げている。したがって、前述した第１の比較例の場合と同様に、磁区制御層３２からのバイアス磁界の一部がフリー層２７に入らずに両側の磁区制御層３２の乗り上げ部間を通ってバイパスされてしまう。その結果、磁区制御層３２によるフリー層２７に対する縦バイアス効果が弱まってしまい、フリー層２７の磁区制御を十分に行うことができない。前述したように領域Ｒ５，Ｒ６の幅は所定寸法以下にすることが困難であるため、高記録密度化を図るべくＧＭＲ素子６の寸法を小さくすると、両側の磁区制御層３２の乗り上げ部間の距離が著しく狭まり、フリー層２７の磁区制御への影響が顕著に現れてしまう。
【０１５２】
これに対し、前述した本実施の形態による製造方法では、前述したように、前記エッチング工程において、図４２に示すように入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定したイオンビームエッチングを行う。これにより、図４３に示すように、前記形成物（再付着物１１２，１２２、磁区制御層３２の乗り上げ部、及び、シールドギャップ層６３の乗り上げ部）、並びに、前記形成物下及びその他の領域に存在していた表面酸化膜５０が、除去される。したがって、本実施の形態による製造方法で製造した図２８乃至図３０に示す磁気ヘッドでは、磁気抵抗効果層に流れる電流の通路が制限されず、電気的に良好な接触をしている領域が減ってしまうことがない。このため、高記録密度化を図るべくＧＭＲ素子６の寸法を小さくしても、出力の低下などを防止することができる。また、磁区制御層３２の乗り上げ部が除去されることから、磁区制御層３２からのバイアス磁界がより多くフリー層２７に入る。このため、高記録密度化等を図るべくＴＭＲ素子２の寸法を小さくしても、縦バイアスを有効にフリー層２７に印加することができ、磁区制御層３２によるフリー層２７に対する縦バイアス効果を向上させることができる。
【０１５３】
ところで、前述した第２の比較例においても、図４６に示すように入射角度θを０゜に設定したイオンビームエッチングを十分に長く行えば、前記形成物及びその下の表面酸化膜５０を除去することは可能である。しかし、その場合には、前記形成物の除去又は低減の選択性が低く、また平坦化効果も使えないため、上部金属層２８のエッチング量も大きく増えてしまう。このため、エッチング分布が問題になったり、磁気抵抗効果層へのイオンビームによるダメージの影響が大きくなってＭＲ比が下がるという問題（すなわち、磁気抵抗効果層の本来の機能を阻害するという問題）が生じたりする。これに対し、前述した本実施の形態による製造方法では、前記形成物の除去又は低減の選択性を高めることができるので、そのような不都合は生じない。
【０１５４】
なお、前述した第１の実施の形態の変形例と同様の変形を、本実施の形態にも適用できることは、言うまでもない。
【０１５５】
［第４の実施の形態］
【０１５６】
図５３は、本発明の第４の実施の形態による磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
【０１５７】
第４の実施の形態による磁気ディスク装置は、軸１７０の回りに回転可能に設けられた磁気ディスク１７１と、磁気ディスク１７１に対して情報の記録及び再生を行う磁気ヘッド１７２と、磁気ヘッド１７２を磁気ディスク１７１のトラック上に位置決めするためのアッセンブリキャリッジ装置１７３と、を備えている。
【０１５８】
アセンブリキャリッジ装置１７３は、軸１７４を中心にして回動可能なキャリッジ１７５と、このキャリッジ１７５を回動駆動する例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）からなるアクチュエータ１７６とから主として構成されている。
【０１５９】
キャリッジ１７５には、軸１７４の方向にスタックされた複数の駆動アーム１７７の基部が取り付けられており、各駆動アーム１７７の先端部には、磁気ヘッド１７２を搭載したヘッドサスペンションアッセンブリ１７８が固着されている。各ヘッドサスペンションアセンブリ１７８は、その先端部に有する磁気ヘッド１７２が、各磁気ディスク１７１の表面に対して対向するように駆動アーム１７７の先端部に設けられている。
【０１６０】
第４の実施の形態では、磁気ヘッド１７２として、前述した第１乃至第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法のいずれかにより製造された磁気ヘッドが、搭載されている。したがって、第４の実施の形態によれば、高記録密度化を図ることができるなどの利点が得られる。
【０１６１】
【実施例】
［実施例１及び比較例１のサンプル］
【０１６２】
実施例１のサンプルとして、前記第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法により図１乃至図５に示す磁気ヘッドと同様の磁気ヘッドを作製した。また、比較例１のサンプルとして、前記第１の実施の形態に関連して説明した前記第１の比較例による磁気ヘッド製造方法により図２３及び図２４に示す磁気ヘッドと同様の磁気ヘッドを作製した。
【０１６３】
これらのサンプルの各層の構成は、同一とした。その主要な各層の構成は、下記の表１に示す通りとした。これらのサンプルの製造方法は、図１７及び図２０にそれぞれ示すイオンビームエッチングに相当するイオンビームエッチングの条件を除き、同一の方法及び条件とした。
【０１６４】
【表１】

【０１６５】
実施例１のサンプルでは、前記イオンビームエッチングの条件は、使用ガスをＡｒガス、加速電圧を２５０Ｖ、ビーム電流を０．１ｍＡ／ｃｍ^２、Ａｒガス圧を２×１０^−４Ｔｏｒｒ、基板温度を５０℃、エッチング時間を２０分、イオンビーム入射角度（基板の法線に対する角度）θを８０゜とした。このエッチング条件は、上部金属層２８を構成するＴａに対するエッチングレートが０．３５ｎｍ／ｍｉｎとなることを、実験により確認した。
【０１６６】
一方、比較例１のサンプルでは、前記イオンビームエッチングの条件は、使用ガスをＡｒガス、加速電圧を２５０Ｖ、ビーム電流を０．１ｍＡ／ｃｍ^２、Ａｒガス圧 ２×１０^−４Ｔｏｒｒ、基板温度を５０℃、エッチング時間を５．４分、イオンビーム入射角度（基板の法線に対する角度）θを０゜とした。このエッチング条件は、上部金属層２８を構成するＴａに対するエッチングレートが１．３ｎｍ／ｍｉｎとなることを、実験により確認した。
【０１６７】
このように、実施例１のサンプルと比較例１のサンプルとでは、前記イオンビームエッチングの条件について、イオンビーム入射角度θ及びエッチング時間のみを変え、他の条件は同一とした。両者のエッチング時間は、Ｔａに対する両者のエッチング量（エッチングレートに基づく計算値）が同じく７ｎｍとなるように設定した。
【０１６８】
なお、実施例１のサンプル及び比較例１のサンプルの両方とも、ＴＭＲ素子２のトラック幅ＴＷを０．１３μｍとし、ＴＭＲ素子２のＭＲハイトＭＲｈを０．１μｍとし、保護膜４を厚さ３ｎｍのＤＬＣ膜とし、浮上型磁気ヘッドとした。
【０１６９】
そして、これらのサンプルの再生出力を測定した。この測定では、全てサンプルについて、フライングハイトを１０ｎｍ、メディア保護膜を３ｎｍとし、バイアス電圧は１５０ｍＶと一定にした。
【０１７０】
この測定の結果、実施例１のサンプルの場合は、抵抗値は２５０Ω、出力は５．２５ｍＶとなり、比較例１のサンプルの場合は、抵抗値は７００Ω、出力は１．９０ｍＶとなった。このように、実施例１のサンプルは、比較例１のサンプルと比べて良好な結果を示した。
【０１７１】
これは、比較例１のサンプルでは、図２３及び図２４に示すように、領域Ｒ１〜Ｒ３に、前記形成物（再付着物７２，８２、絶縁層３４及び磁区制御層３２の乗り上げ部、及び、絶縁層３０の乗り上げ部）、並びに、表面酸化膜５０が存在することにより、接触抵抗が増加し、抵抗値の増大及びＭＲ比の劣化による出力の低下が起きたのに対し、実施例１のサンプルでは、図４及び図５に示すように、領域Ｒ１〜Ｒ３に前記形成物及び表面酸化膜５０が存在しないことにより、接触抵抗が低下し、ＭＲ比の向上による出力の増加が起きたためであると考えられる。
【０１７２】
［サンプル１〜５］
【０１７３】
前述した実施例１のサンプル及び比較例１のサンプルと同一の各層の構成（その主要な各層の構成は表１の通り。）を持ち、かつ、図１７及び図２０にそれぞれ示すイオンビームエッチングに相当するイオンビームエッチングの条件を除き、前述した実施例１のサンプル及び比較例１のサンプルと同一の方法及び条件で前記イオンビームエッチングまでの工程を行ったウエハを、サンプル１〜５として作製した。
【０１７４】
サンプル１〜５では、前記イオンビームエッチングの条件について、イオンビーム入射角度θ及びエッチング時間のみを表２に示す通りに変え、他の条件は前記実施例１のサンプル及び前記比較例１のサンプルの場合と同一とした。表２には、各イオンビーム入射角度θ毎のＴａ（上部金属層２８の材料）に対するエッチングレート（実験値）及びＡｌ_２Ｏ_３に対するエッチングレート（実験値）も掲載している。表２からわかるように、サンプル１〜５のエッチング時間は、Ｔａに対するエッチング量（エッチングレートに基づく計算値）が同じく５ｎｍとなるように設定した。
【０１７５】
【表２】

【０１７６】
そして、各サンプル１〜５について、前記イオンビームエッチングの前後において、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いてプロファイルを得ることで、図５４に示す乗り上げ部の高さｈ１及び段差ｈ２を測定した。図５４は、サンプル１〜５の測定個所を模式的に示す断面図であり、図１７及び図１８、並びに、図２０及び図２１に対応している。ただし、図５４では、前記イオンビームエッチングの前後の状態の表面の高さの様子を模式的に示しており、表面酸化膜５０及び再付着物８２等は図示していない。高さｈ１は、乗り上げ部から＋Ｙ方向に十分に離れた位置の表面の高さ（この高さは、勿論、前記イオンビームエッチングの前後で変化する。）を基準とした乗り上げ部の高さ（層２３〜２８の−Ｙ側の端面付近において最も高い高さ）である。段差ｈ２は、乗り上げ部から＋Ｙ方向に十分に離れた位置の表面の高さを基準とした、乗り上げ部から−Ｙ方向に十分に離れた位置の表面の高さである。
【０１７７】
各サンプル１〜５の前記イオンビームエッチングの前後における乗り上げ部の高さｈ１及び段差ｈ２の測定結果を、表３に示す。また、この測定結果のうちイオンビーム入射角度θとイオンビームエッチング後の乗り上げ部の高さｈ１との関係を、図５５に示す。
【０１７８】
【表３】

【０１７９】
各サンプル１〜５は、前述したように、前記イオンビームエッチングにより、Ｔａからなる上部金属層２８を計算上５ｎｍエッチングされている。そして、表２、表３及び図５５からわかるように、イオンビーム入射角度θを６０゜以上９０゜以下にすると、乗り上げ部の高さｈ１は５ｎｍ以下となる。したがって、イオンビーム入射角度θを６０゜以上９０゜以下にすると、計算上は、乗り上げ部においてＴａ面が完全に露出し、絶縁層の乗り上げ部、ミリング再付着物及び表面酸化膜５０を完全に除去していると考えられる。
【０１８０】
また、表２及び表３からわかるように、イオンビーム入射角度θが６０゜以上９０゜以下では、前記イオンビームエッチング後の乗り上げ部の高さｈ１が前記イオンビームエッチング前の乗り上げ部の高さｈ１の６０％以下、イオンビーム入射角度θが７５゜以上９０゜以下では３０％以下、イオンビーム入射角度θが８５゜以上９０゜以下では１０％以下となっている。したがって、Ｔａからなる上部金属層２８の同じエッチング量に対して、入射角度θが大きいほど乗り上げ部を平坦化することができ、絶縁層の乗り上げ部、ミリング再付着物及び表面酸化膜５０をより多く除去できていると考えられる。
【０１８１】
以上の理由で、イオンビーム入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定することが好ましく、７５゜以上９０゜以下に設定することがより好ましく、８０゜以上９０゜以下に設定することがより一層好ましく、８５゜以上９０゜以下に設定することが更に一層好ましい。
【０１８２】
前述したように、表２には、各イオンビーム入射角度θ毎のＴａに対するエッチングレート（実験値）及びＡｌ_２Ｏ_３に対するエッチングレート（実験値）も掲載している。本発明者は、Ｔａ以外に上部金属層２８として用いることができる他の代表的な金属材料（具体的には、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕ）、及び、Ａｌ_２Ｏ_３以外に絶縁層として用いることができる他の代表的な絶縁材料（具体的には、ＳｉＯ_２）について、各イオンビーム入射角度θ毎のエッチングレートを実験により得た。その結果を、表４に示す。なお、これらのエッチングレートを得た際のイオンビームエッチングの条件は、Ｔａ及びＡｌ_２Ｏ_３のエッチングレートを得た際の条件と同一とした。
【０１８３】
【表４】

【０１８４】
表２及び表４に示す各材料に対するエッチングレートから、Ａｌ_２Ｏ_３のエッチングレートに対するＴａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕのエッチングレートの比（エッチングレート比）をそれぞれ算出した。その算出結果を、下記の表５及び図５６に示す。
【０１８５】
【表５】

【０１８６】
また、表２及び表４に示す各材料に対するエッチングレートから、ＳｉＯ_２のエッチングレートに対するＴａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ａｕのエッチングレートの比（エッチングレート比）をそれぞれ算出した。その算出結果を、下記の表６及び図５７に示す。
【０１８７】
【表６】

【０１８８】
表５、表６、図５６、図５７に挙げた金属材料は、上部金属層（キャップ層）２８として代表的なものである。表５及び図５６からわかるように、Ａｌ_２Ｏ_３に対するエッチングレート比は、イオンビーム入射角度θが６０゜以上において、ほとんど全ての金属材料で１より小さくなる。また、表６及び図５７からわかるように、ＳｉＯ_２に対するエッチングレート比は、イオンビーム入射角度θが６０゜以上において、全ての金属材料で１より小さくなる。これらのエッチングレート比が１より小さいということは、Ａｌ_２Ｏ_３又はＳｉＯ_２が上部金属層（キャップ層）２８となるべき当該金属材料に比べてエッチングされ易いことを意味し、磁気抵抗効果層の周辺部の前述した形成物が選択的に除去され易いことを意味する。
【０１８９】
したがって、表５、表６、図５６、図５７に示す結果からも、イオンビーム入射角度θを６０゜以上９０゜以下に設定することが好ましいことわかる。また、Ａｌ_２Ｏ_３又はＳｉＯ_２に対するエッチングレート比が小さいほど好ましいので、表５、表６、図５６、図５７に示す結果からも、イオンビーム入射角度θを７５゜以上９０゜以下に設定することがより好ましく、８０゜以上９０゜以下に設定することがより一層好ましく、８５゜以上９０゜以下に設定することが更に一層好ましいことが、わかる。
【０１９０】
［サンプル６〜１７］
【０１９１】
さらに、本発明者は、イオンビーム入射角度θを９０゜に近づけた通常のイオンビームエッチング、及び、ガスクラスターイオンビームによるエッチングについて、次の実験により凸部の平坦化効果を確かめた。
【０１９２】
図５８に示すような構造を持つサンプル６〜１７を作製した。これらのサンプル６〜１７は、次の工程により作製したものである。まず、シリコン基板２０１上に厚さ５０ｎｍのＴａ層２０２をスパッタにて成膜した。次に、電子ビームリソグラフィ（ＥＢリソグラフィ）にて所定幅Ｗ３のレジストパターン（図示せず）を形成した。次いで、このレジストパターンをマスクとして、Ｔａ層２０２をイオンミリングによりパターニングした。その後、前記レジストを剥離した後に、シリコン基板２０１及びＴａ層の上に、厚さ１００ｎｍのＳｉＯ_２層２０３を成膜した。これにより得たものをそれぞれサンプル６〜１７とした。
【０１９３】
前記幅Ｗ３を、サンプル６，１０，１４では８０ｎｍ、サンプル７，１１，１５では１２０ｎｍ、サンプル８，１２，１６では１６０ｎｍ、サンプル９，１３，１７では１６０ｎｍとした。この点以外については、全てのサンプル６〜１７について同一とした。
【０１９４】
サンプル６〜１３については、図１７及び図２０にそれぞれ示すイオンビームエッチングに相当する通常のイオンビームエッチングを行った。
【０１９５】
サンプル６〜９では、前記イオンビームエッチングの条件は、使用ガスをＡｒガス、加速電圧を５００Ｖ、ビーム電流を０．３２ｍＡ／ｃｍ^２、Ａｒガス圧を４．１×１０^−４Ｔｏｒｒ、基板温度を５０℃、エッチング時間を１８．２分、イオンビーム入射角度（基板の法線に対する角度）θを８０゜とした。このエッチング条件は、ＳｉＯ_２に対するエッチングレートが１．１ｎｍ／ｍｉｎとなることを、実験により確認した。
【０１９６】
サンプル１０〜１３では、前記イオンビームエッチングの条件は、エッチング時間を２３．５分、イオンビーム入射角度（基板の法線に対する角度）θを８５゜とした以外、サンプル６〜９の場合と同じ条件とした。このエッチング条件は、ＳｉＯ_２に対するエッチングレートが０．８５ｎｍ／ｍｉｎとなることを、実験により確認した。
【０１９７】
サンプル６〜９の前記エッチング時間及びサンプル１０〜１３のエッチング時間は、ＳｉＯ_２に対するエッチング量（エッチングレートに基づく計算値）が同じく２０ｎｍとなるように設定した。
【０１９８】
サンプル１４〜１７については、ガスクラスターイオンビームによるエッチングを行った。その条件は、サンプル１４〜１７について同一とし、使用ガスをＡｒガス、加速電圧を２０ｋＶ、総ドーズ量を５×１０^１５ｉｏｎｓ／ｃｍ^２とし、ガスクラスターイオンビームの入射角度（基板の法線に対する角度）θを０゜とした。
【０１９９】
そして、各サンプル６〜１７について、前記エッチングの前後において、ＡＦＭを用いてプロファイルを得ることで、図５８に示す段差ｈ３を測定した。その測定結果を、下記の表７〜表９に示す。
【０２００】
【表７】

【０２０１】
【表８】

【０２０２】
【表９】

【０２０３】
表７〜表９からわかるように、いずれのエッチングの後においても、段差ｈ３が小さくなっており、平坦化効果が得られる。このことは、前述した第１乃至第３の実施の形態及びその変形例のように、入射角度θを大きくした通常のイオンビームエッチングを行ったりガスクラスターイオンビームによるエッチングを行ったりすることで、磁気抵抗効果層の周辺部の前述した形成物（凸部）を除去し得ることを、意味する。
【０２０４】
そして、表９を表７及び表８と比較することでわかるように、ガスクラスターイオンビームによるエッチングによっても、入射角度θを大きくした通常のイオンビームエッチングと同様の平坦化効果が得られる。このことから、磁気抵抗効果層の周辺部の前述した形成物を除去するために、イオンビーム入射角度θを大きくした通常のイオンビームエッチングの代わりに、ガスクラスターイオンビームによるエッチングを有効に用いることができることが、判明した。
【０２０５】
以上、本発明の各実施の形態及びそれらの変形例について説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【０２０６】
例えば、前述した第１乃至第３の実施の形態は、本発明によるパターン形成方法を磁気ヘッド製造方法における磁気抵抗効果素子製造方法に適用した例であるが、本発明によるパターン形成方法は、磁気検出器やＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ ｒａｎｄｏｍ ａｃｃｅｓｓ ｍｅｍｏｒｙ）などの製造方法における磁気抵抗効果素子製造方法に適用したり、その他の種々の用途に適用することができる。
【０２０７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、リフトオフ用レジストパターンをマスクとしてドライエッチングによりパターニングした膜の周縁部等の上に残る不要な形成物を、除去又は減らすことができるパターン形成方法を提供することができる。
【０２０８】
また、本発明によれば、リフトオフ用レジストパターンをマスクとしてドライエッチングによりパターニングした膜の周縁部等の上に残る不要な形成物を、除去又は減らすことができ、これにより、直列抵抗成分を低減できるという利点及び／又は縦バイアスをより有効にフリー層に印加できるという利点を得ることができる磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドを製造することができる磁気抵抗効果素子及び磁気ヘッドの各製造方法を提供することができる。
【０２０９】
さらに、本発明によれば、高記録密度化を図ることができる磁気ディスク装置、及びこれに用いることができるヘッドサスペンションアセンブリを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドを模式的に示す概略斜視図である。
【図２】図１に示す磁気ヘッドのＴＭＲ素子及び誘導型磁気変換素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図３】図２中のＡ−Ａ’矢視概略図である。
【図４】図２中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。
【図５】図３中のＴＭＲ素子付近を更に拡大した拡大図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の一工程を模式的に示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の他の工程を模式的に示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１８】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図１９】本発明の第１の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図２０】第１の比較例による磁気ヘッド製造方法の一工程を模式的に示す図である。
【図２１】第１の比較例による磁気ヘッド製造方法の他の工程を模式的に示す図である。
【図２２】第１の比較例による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図２３】第１の比較例による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドのＴＭＲ素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図２４】第１の比較例による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドのＴＭＲ素子の部分を模式的に示す他の拡大断面図である。
【図２５】本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドのＴＭＲ素子及び誘導型磁気変換素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図２６】図２５中のＴＭＲ素子の付近を更に拡大した拡大図である。
【図２７】本発明の第２の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の一工程を模式的に示す概略断面図である。
【図２８】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドのＧＭＲ素子及び誘導型磁気変換素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図２９】図２８中のＧＭＲ素子の付近を更に拡大した拡大図である。
【図３０】図２９中のＢ−Ｂ’矢視概略図である。
【図３１】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の一工程を模式的に示す図である。
【図３２】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の他の工程を模式的に示す図である。
【図３３】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図３４】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図３５】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図３６】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図３７】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図３８】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図３９】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図４０】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図４１】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図４２】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図４３】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図４４】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図４５】本発明の第３の実施の形態による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図４６】第２の比較例による磁気ヘッド製造方法の一工程を模式的に示す図である。
【図４７】第２の比較例による磁気ヘッド製造方法の他の工程を模式的に示す図である。
【図４８】第２の比較例による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図４９】第２の比較例による磁気ヘッド製造方法の更に他の工程を模式的に示す図である。
【図５０】第２の比較例による磁気ヘッド製造方法により製造される磁気ヘッドのＧＭＲ素子の部分を模式的に示す拡大断面図である。
【図５１】図５０中のＭ−Ｍ’矢視概略図である。
【図５２】図５０中のＮ−Ｎ’矢視概略図である。
【図５３】本発明の第４の実施の形態による磁気ディスク装置の要部の構成を示す概略斜視図である。
【図５４】イオンビームエッチングの前後の状態の表面の高さの様子を模式的に示す図である。
【図５５】イオンビーム入射角度θとイオンビームエッチング後の乗り上げ部の高さとの関係を示す図である。
【図５６】イオンビーム入射角度θとＡｌ_２Ｏ_３に対する各金属のエッチングレート比との関係を示す図である。
【図５７】イオンビーム入射角度θとＳｉＯ_２に対する各金属のエッチングレート比との関係を示す図である。
【図５８】所定のサンプルの構造を模式的に示す概略断面図である。
【符号の説明】
１ スライダ
２ ＴＭＲ素子
３ 誘導型磁気変換素子
６ ＧＭＲ素子
２１ 下部電極（下部磁気シールド層）
２２，２３ 下部金属層
２４ ピン層
２５ ピンド層
２６ トンネルバリア層
２７ フリー層
２８ 上部金属層
２９ 上部金属層
３０，３４ 絶縁層
３１ 上部電極（上部磁気シールド層）
３２ 磁区制御層
３３，３５ 絶縁層
５０ 表面酸化膜
６１ 下部シールドギャップ層
６２ 上部シールドギャップ層
６３ シールドギャップ層（絶縁層）
６４ 非磁性金属層
７１，８１，１１１，１２１ リフトオフ用レジストパターン
７１ａ，８１ａ，１１１ａ，１２１ａ アンダーカット
７２，８２，１１２，１２２ 再付着物

Claims (17)

1. 基体の一方の面側に成膜された１層以上からなる第１の膜上に、リフトオフ用レジストパターンを形成するリフトオフ用レジストパターン形成段階と、
   前記リフトオフ用レジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行うことにより、前記第１の膜をパターニングするパターニング段階と、
   前記パターニング段階の後に、前記リフトオフ用レジストパターンが前記第１の膜上に存在する状態で、前記基体の前記一方の面側に、１層以上からなる第２の膜を成膜する成膜段階と、
   前記リフトオフ用レジストパターンを除去することにより、前記第２の膜の前記リフトオフ用レジストパターン上の部分を除去する除去段階と、
   前記除去段階の後に、前記基体の前記一方の面側をエッチングするエッチング段階と、を備え、
   前記エッチング段階は、実質的にクラスターを形成しないエッチング粒子を用い、前記基体の前記一方の面側に対する前記エッチング粒子の主たる入射角度を、前記基体の前記一方の面の法線方向に対して６０゜以上９０゜以下に設定して、ドライエッチングを行う段階を含む、ことを特徴とするパターン形成方法。
2. 前記エッチング段階の前記ドライエッチングは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ及びＸｅからなる群より選ばれた１種以上からなる単体ガス又は混合ガスを用いたイオンビームエッチングであることを特徴とする請求項１記載のパターン形成方法。
3. 基体の一方の面側に成膜された１層以上からなる第１の膜上に、リフトオフ用レジストパターンを形成するリフトオフ用レジストパターン形成段階と、
   前記リフトオフ用レジストパターンをマスクとしてドライエッチングを行うことにより、前記第１の膜をパターニングするパターニング段階と、
   前記パターニング段階の後に、前記リフトオフ用レジストパターンが前記第１の膜上に存在する状態で、前記基体の前記一方の面側に、１層以上からなる第２の膜を成膜する成膜段階と、
   前記リフトオフ用レジストパターンを除去することにより、前記第２の膜の前記リフトオフ用レジストパターン上の部分を除去する除去段階と、
   前記除去段階の後に、前記基体の前記一方の面側をエッチングするエッチング段階と、を備え、
   前記エッチング段階は、ガスクラスターイオンビームによるドライエッチングを行う段階を含む、ことを特徴とするパターン形成方法。
4. 前記リフトオフ用レジストパターンは、アンダーカットを有する断面形状又は逆テーパ状の断面形状を持つことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のパターン形成方法。
5. 前記エッチング段階の前記ドライエッチングは、前記基体を前記法線と略平行な軸回りに回転させながら行うことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のパターン形成方法。
6. 前記第２の膜が絶縁層を含むことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のパターン形成方法。
7. 前記第１の膜の前記基体とは最も反対側の層が金属層であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のパターン形成方法。
8. 基体の一方の面側に形成された磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子の製造方法であって、請求項１乃至７のいずれかに記載のパターン形成方法を含み、前記第１の膜は、前記磁気抵抗効果層を構成する構成層のうちの少なくとも前記基体とは最も反対側の構成層を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
9. 前記第１の膜がフリー層を含み、前記第２の膜が前記フリー層の磁区を制御する磁区制御層を含むことを特徴とする請求項８記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
10. 前記磁気抵抗効果素子は、前記磁気抵抗効果層の有効領域にその膜面と略々垂直な方向に電流を流すための一対の電極を有することを特徴とする請求項８又は９記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
11. 前記磁気抵抗効果層は、フリー層と、該フリー層の一方の面側に形成されたトンネルバリア層又は非磁性金属層と、前記トンネルバリア層又は前記非磁性金属層の前記フリー層とは反対の側に形成されたピンド層と、前記ピンド層の前記トンネルバリア層又は前記非磁性金属層とは反対の側に形成されたピン層とを含むことを特徴とする請求項１０記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
12. 前記磁気抵抗効果素子は、前記磁気抵抗効果層の有効領域にその膜面と略々平行な方向に電流を流すための一対のリード層を備え、
    前記一対のリード層は、前記磁気抵抗効果層の前記基体とは反対側において前記前記磁気抵抗効果層の一部上まで延在するオーバーレイ部を有することを特徴とする請求項８又は９記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
13. 基体の一方の面側に形成された磁気抵抗効果層を有する磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドの製造方法であって、請求項８乃至１２のいずれかに記載の製造方法を含むことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
14. 前記パターニング段階により少なくとも前記磁気抵抗効果素子のハイト方向の一方側の端部が規定されることを特徴とする請求項１３記載の磁気ヘッドの製造方法。
15. 前記パターニング段階により少なくとも前記磁気抵抗効果素子のトラック幅方向の両側の端部が規定されることを特徴とする請求項１３又は１４記載の磁気ヘッドの製造方法。
16. 請求項１３乃至１５のいずれかに記載の製造方法により製造された磁気ヘッドと、該磁気ヘッドが先端部付近に搭載され前記磁気ヘッドを支持するサスペンションと、を備えたことを特徴とするヘッドサスペンションアセンブリ。
17. 請求項１６記載のヘッドサスペンションアセンブリと、該アセンブリを支持するアーム部と、該アーム部を移動させて磁気ヘッドの位置決めを行うアクチュエータと、を備えたことを特徴とする磁気ディスク装置。

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