JP2010040083A - 磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製造コストの上昇を抑制し、かつコア幅を微細化することが可能な磁気ヘッドの製造方法が望まれている。
【解決手段】 基板上に、磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果膜(12)を形成する。磁気抵抗効果膜の上に、第１のマスク膜(14)及び第２のマスク膜(15)を形成する。第２のマスク膜の上に、読取素子領域が被覆され、該読取素子領域の両側に開口が設けられたレジストパターン(16)を形成する。レジストパターンをエッチングマスクとして、第２のマスク膜をエッチングすることにより、第２のマスクパターン(15)を残す。第２のマスクパターンの表層部をエッチング除去することにより、第２のマスクパターンの寸法を縮小させる。縮小された第２のマスクパターンをエッチングマスクとして、第１のマスク膜をエッチングすることにより、第１のマスクパターン(14)を残す。第１のマスクパターンをエッチングマスクとして、磁気抵抗効果膜をエッチングする。
【選択図】 図１−２

Description

本発明は、磁気抵抗効果膜をパターニングして微細なコア幅の読取素子の形成に適した磁気ヘッドの製造方法に関する。

従来の磁気ヘッドの読取素子の製造方法について説明する。基板上に磁気抵抗効果膜を形成した後、読取素子領域をレジストパターンで覆う。このレジストパターンをエッチングマスクとして、読取素子領域の両側の磁気抵抗効果膜をイオンミリングにより除去し、凹部を形成する。読取素子の磁化フリー層にバイアス磁化を与えるための磁区制御膜を、凹部内及び磁気抵抗効果膜の上に堆積させた後、レジストパターンを、その上に堆積している磁区制御膜と共に除去する。

読取素子のトラック方向の寸法（コア幅）を小さくするために、レジストパターンの幅を狭くし、かつ適切なイオンミリング条件を適用しなければならない。しかしながら、レジストパターン形成プロセス及びイオンミリングプロセスの制約により、コア幅を１００ｎｍ以下にすることが困難である。

コア幅を狭くするために、イオンミリングと化学機械研磨（ＣＭＰ）とを組み合わせた方法が有望である（特許文献１参照）。この方法では、読取素子領域の両側に形成された凹部内に磁区制御膜を残し、それ以外の領域の磁区制御膜がＣＭＰにより除去される。

特開２００６−３５１６６８号公報

ＡｒＦエキシマレーザ等の波長の短い光源を用い、かつ液浸リソグラフィを採用することにより、読取素子のコア幅を狭くすることできる。ただし、この方法では、製造装置が高価なため、磁気ヘッドの製造コストが上昇してしまう。製造コストの上昇を抑制し、かつコア幅を微細化することが可能な磁気ヘッドの製造方法が望まれている。

上記課題を解決する磁気ヘッドの製造方法は、
基板上に、磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の上に、第１のマスク膜を形成する工程と、
前記第１のマスク膜の上に、該第１のマスク膜とはエッチング耐性が異なる第２のマスク膜を形成する工程と、
前記第２のマスク膜の上に、読取素子領域が被覆され、該読取素子領域の両側に開口が設けられたレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記第２のマスク膜をエッチングすることにより、第２のマスクパターンを残す工程と、
前記第２のマスクパターンの表層部をエッチング除去することにより、該第２のマスクパターンの寸法を縮小させる工程と、
寸法が縮小された前記第２のマスクパターンをエッチングマスクとして、前記第１のマスク膜をエッチングすることにより、第１のマスクパターンを残す工程と、
前記第１のマスクパターンをエッチングマスクとして、前記磁気抵抗効果膜をエッチングする工程と
を有する。

第２のマスク膜をエッチングして第２のマスクパターンを形成した後、その表層部をエッチングして寸法を縮小させることにより、レジストパターンの寸法より微細なパターンを磁気抵抗効果膜に転写することができる。

以下、図面を参照しながら、実施例１〜実施例４について説明する。

図１Ａ〜図３を参照して、実施例１による磁気ヘッドの製造方法について説明する。

図１Ａに示すように、基板１０の上に、下地膜１１、磁気抵抗効果膜１２、キャップ膜１３、第１のマスク膜１４、及び第２のマスク膜１５を、スパッタリングにより、この順番に堆積させる。基板１０は、後に説明するように、アルミニウムチタンカーバイド等の基板上に磁気シールド膜を形成し、その上にＡｌ_２Ｏ_３等の絶縁膜を形成したものである。

下地膜１１は、図１Ｂに示すように、例えば厚さ３ｎｍのＴａ膜１１ａと、厚さ２ｎｍのＮｉＦｅ膜１１ｂとをこの順番に積層した２層で構成される。磁気抵抗効果膜１２は、例えばＩｒＭｎからなる厚さ７ｎｍのピニング層１２ａ、ＣｏＦｅからなる厚さ１．８ｎｍのピンド層１２ｂ、Ｒｕからなる厚さ０．８ｎｍの非磁性中間層１２ｃ、ＣｏＦｅＢからなる厚さ２．４ｎｍのレファレンス層１２ｄ、ＭｇＯからなるトンネル絶縁層１２ｅ、ＮｉＦｅからなる厚さ３ｎｍのフリー層１２ｆ、及び厚さ５ｎｍのＴａ膜１２ｇがこの順番に積層された構造を有する。磁気抵抗効果膜１２は、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子として機能する。キャップ膜１３は、例えばＲｕで形成され、その厚さは１０ｎｍである。

第１のマスク膜１４は、例えばＴａで形成され、その厚さは５０ｎｍである。第２のマスク膜１５は、例えばアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）で形成され、その厚さは５０ｎｍである。

図１Ｃに示すように、第２のマスク膜１５の上に感光性レジスト膜を形成し、露光マスクを介した露光、及び現像を行うことによりレジストパターン１６を形成する。

図１Ｄに、レジストパターン１６を形成した基板１０の平面図を示す。図１Ｄの一点鎖線１Ｃ−１Ｃにおける断面図が図１Ｃに相当する。基板１０の表面をｙｚ面とし、法線方向をｘ軸方向とするｘｙｚ直交座標系を定義する。ｙ方向がトラック幅方向、ｘ方向がトレーリング方向に相当し、ｘｙ面に平行な面で切断した表面が磁気記録媒体に対向する。

基板１０の表面に、ｚ方向に細長い読取素子領域ＲＥが画定されている。読取素子領域ＲＥの両側に、磁区制御領域ＭＣが画定されている。 磁区制御領域ＭＣの各々は、ほぼ等脚台形の部分と、ほぼ長方形の部分とを接続した平面形状を有する。等脚台形の下底と長方形の１つの長辺とが共有される。磁区制御領域ＭＣは、等脚台形部分の上底同士が平行になるように配置される。等脚台形部分の上底の間に、読取素子領域ＲＥが画定される。

レジストパターン１６が、読取素子領域ＲＥを覆う。また、磁区制御領域ＭＣに対応する領域に開口２０が形成されている。読取素子領域ＲＥを覆うレジストパターン１６のｙ方向の幅Ｗ０は、実際の読取素子領域ＲＥに形成される読取素子のコア幅Ｗ１よりもやや広く設定されている。例えば、読取素子のコア幅Ｗ１を６０ｎｍにしたい場合、読取素子領域ＲＥ上のレジストパターン１６の幅Ｗ０を１００ｎｍとする。

図１Ｅに示すように、レジストパターン１６をエッチングマスクとして、第２のマスク膜１５をエッチングする。アルミナからなる第２のマスク膜１５のエッチングには、例えばＢＣｌ_３ガスを用いた反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を適用することができる。このエッチングにより、レジストパターン１６の下に、アルミナからなる第２のマスクパターン１５が残る。

図１Ｆに示すように、レジストパターン１６を除去する。これにより、第２のマスクパターン１５の上面が露出する。

図１Ｇ及び図１Ｈに示すように、第２のマスクパターン１５の表層部をエッチングすることにより、その寸法を縮小させる。寸法が縮小する前の第２のマスクパターンを点線で示す。

アルミナからなる第２のマスクパターン１５の表層部のエッチングには、感光性レジストを現像することができる薬液、フッ酸、過酸化水素水等を用いたウェットエッチングが適用される。第２のマスク膜１５ａ上面及び側面から２０ｎｍの深さまでエッチングすると、読取素子領域ＲＥ上の第２のマスク膜１５のｙ方向の幅Ｗ１が６０ｎｍになり、目標とするコア幅と等しくなる。感光性レジストを現像することができる薬液の例として、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）及びトリメチル−２ヒドロキシエチルアンモニウムハイドロオキサイド等が挙げられる。

一般に、アルミナは、コランダム結晶のαアルミナと、アモルファス相のアルミナとに区分される。αアルミナよりもアモルファス相のアルミナの方が、現像液でエッチングされやすい。第２のマスクパターン１５の表層部を現像液でエッチングするために、第２のマスク膜１５には、アモルファス相のアルミナを用いることが好ましい。アモルファス相のアルミナをＴＭＡＨを含む現像液でエッチングする場合のエッチングレートは、約１０ｎｍ／分であることがわかった。また、現像液の温度とｐＨとを高精度に調整すると、エッチングレートの十分な再現性も保証されることがわかった。

図７に、αアルミナとアモルファスアルミナとを電子エネルギ損失分光法（ＥＥＬＳ）により測定して得られるスペクトルを示す。横軸は損失エネルギを単位「ｅＶ」で表し、縦軸は測定された強度を任意単位で表す。アモルファス相のアルミナのスペクトルには、損失エネルギ約７６．５ｅＶの位置にピークｐ１が現れるのに対し、αアルミナのスペクトルには、損失エネルギ約７８．６ｅＶの位置にピークｐ２が現れる。このように、ＥＥＬＳでアルミナを評価することにより、対象のアルミナがアモルファス相であるか、αアルミナであるかを決定することができる。

第２のマスク膜１５をＥＥＬＳで評価したとき、アモルファス相のアルミナを示す損失エネルギ約７６．５ｅＶの位置にピークが現れれば、第２のマスク膜１５がアモルファス相のアルミナを含むといえる。なお、部分的にαアルミナが形成されている場合には、損失エネルギ約７８．６ｅＶの位置にもピークが現れる。第２のマスク膜１５には、部分的にαアルミナが形成されていてもよい。

フォトリソグラフィ技術を用いてパターニングを行う対象物には、通常、感光性レジスト膜の現像液に対して耐性を持つ材料が用いられる。すなわち、現像液に触れても変質等が生じない材料が用いられる。第２のマスクパターン１５の縮小化の工程で現像液を用いることができれば、第２のマスクパターン１５の縮小化の工程を実施することに起因して、図１Ａに示した積層構造の各膜の材料の選択の自由度が低下することはない。

図１Ｉに示すように、縮小化された後の第２のマスクパターン１５をエッチングマスクとして、第１のマスク膜１４をエッチングすることにより、Ｔａからなる第１のマスクパターン１４を残す。第１のマスク膜１４のエッチングには、例えばＣＦ_４を用いたＲＩＥを適用することができる。

図１Ｊに示すように、第２のマスクパターン１５を、ＢＣｌ_３を用いたＲＩＥにより除去する。

図１Ｋに示すように、第１のマスクパターン１４をエッチングマスクとして、キャップ膜１３及び磁気抵抗効果膜１２をエッチングする。このエッチングには、メタノール、またはＣＯとＮＨ_３との混合ガスを用いたＲＩＥを適用することができる。このエッチングにより、エッチングマスクとして利用した第１のマスクパターン１４もエッチングされて薄くなる。

なお、キャップ膜１３と磁気抵抗効果膜１２のエッチングに、Ａｒを用いたミリングを採用してもよい。また、図１Ｉに示した第１のマスク膜１４のエッチングの工程で、Ａｒを用いたミリングを採用し、図１Ｋに示したキャップ膜１３及び磁気抵抗効果膜１２のエッチングに、ＲＩＥを採用してもよい。

磁区制御領域ＭＣに凹部２０が形成され、下地膜１１が露出する。読取素子領域ＲＥには、磁気抵抗効果膜１２、キャップ膜１３、及び第１のマスクパターン１４が積層されたリッジ状凸部２１が残る。第１のマスクパターン１４の厚さは、磁気抵抗効果膜１２のエッチング時に、約２５ｎｍ〜３０ｎｍまで薄くなる。なお、キャップ膜１３と磁気抵抗効果膜１２のエッチングに、Ａｒを用いたミリングを採用した場合には、第１のマスクパターン１４は約２０ｎｍまで薄くなる。

また、図１Ｊの工程で、図１Ｉに示した第２のマスクパターン１５を除去したが、第２のマスクパターン１５を残した状態で、キャップ膜１３及び磁気抵抗効果膜１２をエッチングしてもよい。この場合には、キャップ膜１３及び磁気抵抗効果膜１２のエッチング時に、第２のマスクパターン１５が完全に除去され、第１のマスクパターン１４が薄くなる条件でエッチングを行えばよい。

図１Ｌに示すように、基板全面に、Ａｌ_２Ｏ_３からなる絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、ＣｏＣｒＰｔ等の硬質磁性材料からなる磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８を、スパッタリングにより、この順番に堆積させる。絶縁膜２５、下側のＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及び上側のＣｒＴｉ膜２８の厚さは、例えば、それぞれ７ｎｍ、５ｎｍ、２０ｎｍ、及び１０ｎｍである。なお、絶縁膜２５には、Ａｌ_２Ｏ_３以外の絶縁材料を用いてもよい。磁区制御膜２７には、ＣｏＣｒＰｔ以外の硬質磁性材料、例えばＣｏＰｔを用いてもよい。

下側のＣｒＴｉ膜２６及び上側のＣｒＴｉ膜２８の形成は、必須ではない。また、下側のＣｒＴｉ膜２６に代えて、ＴｉＷ膜とＴａ膜との積層構造を採用してもよい。

凹部２０内が、これらの膜の積層構造で埋め込まれる。上側のＣｒＴｉ膜２８の上面には、凹部２０の形状を反映した凹部２８Ａが形成される。

図１Ｍ及び図１Ｎに示すように、平面視において、２つの凹部２０、及び読取素子領域に形成されている凸部２１を内包するように、ＣｒＴｉ膜２８の上にレジストパターン３０を形成する。図１Ｍは、図１Ｎの一点鎖線１Ｍ−１Ｍにおける断面図に相当する。レジストパターン３０は、凹部２０の縁よりもやや外側まで広がっている。図１Ｎは、レジストパターン３０がほぼ長方形の平面形状を持つ場合を示している。このため、凹部２０の等脚台形部分の相互に対向する斜辺の間に画定される三角状の領域２２も、レジストパターン３０で覆われる。なお、レジストパターン３０の縁を、凹部２０の縁よりやや内側に配置してもよい。

図１Ｏに示すように、レジストパターン３０を、その縁が、凹部２０の等脚台形部分の斜辺に沿うような平面形状にしてもよい。

図１Ｐに示すように、レジストパターン３０に覆われていない領域のＣｒＴｉ膜２８、磁区制御膜２７、ＣｒＴｉ膜２６、及び絶縁膜２５を、イオンミリングにより除去する。第１のマスクパターン１４が、イオンミリング時のストッパとして作用する。

図１Ｑに示すように、レジストパターン３０を除去する。絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８からなる積層構造が、凹部２０の内部、及び第１のマスクパターン１４の表面のうち凹部２０の縁に隣接する一部の領域（凸部２１の上面を含む）上に残る。

なお、図１Ｍに示したレジストパターン３０の縁を、凹部２０の縁よりやや内側に配置する場合には、リッジ状凸部２１から遠い方の凹部２０の縁に沿って溝が発生する。リッジ状凸部２１の上には、絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８からなる積層構造が残る。

図１Ｒに示すように、絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８からなる積層構造のうち、第１のマスクパターン１４よりも上方（凹部２１の開口面よりも上方）に突出していた部分を、ＣＭＰにより除去する。このとき、第１のマスクパターン１４の研磨速度が、磁区制御膜２７等の研磨速度よりも遅い条件でＣＭＰを行う。このため、第１のマスクパターン１４が研磨停止層として作用する。凹部２０内には、絶縁膜２５、ＣｒＴｉ膜２６、磁区制御膜２７、及びＣｒＴｉ膜２８からなる積層構造が残る。

ＣＭＰの条件は、例えば下記の通りである。
・研磨圧力 ２００ｇ／ｃｍ^２
・ヘッド回転数 ３１ｒｐｍ
・下定盤回転数 ３０ｒｐｍ
・研磨剤 砥粒アルミナ、ｐＨ４
研磨時間は、表面が平坦な基板の全面に、Ａｌ_２Ｏ_３膜、ＣｒＴｉ膜、及びＣｏＣｒＰｔ膜が形成されていると仮定したときに必要な研磨時間（以下、「標準研磨時間」という。）から予測することができる。本実施例においては、研磨時間を、標準研磨時間の５０％とした。

ＣＭＰ後に、図１Ｎに示した三角状領域２２を光学顕微鏡で観察することにより、残膜の有無を確認することができる。また、レジストパターン３０を図１Ｍに示した平面形状とした場合には、三角状領域２２内の残膜を観察することは困難である。ただし、図１Ｍに示した構造を採用した場合には、ＣＭＰにより除去すべき部分の体積が小さくなるため、ＣＭＰの時間短縮を図ることが可能である。

図１Ｓに示すように、図１Ｒに示した第１のマスクパターン１４を、ＣＦ_４とＡｒとを用いたＲＩＥにより除去する。キャップ膜１３のエッチング速度は、Ｔａからなる第１のマスクパターン１４のエッチング速度の１／１０以下である。例えば、厚さ２０ｎｍのＴａ膜は、１０〜３０秒で除去される。

図１Ｔに示すように、読取素子領域の凸部２１、及びその両側の磁区制御膜２７等の一部を覆うレジストパターン３５を形成する、
図１Ｕに示すように、レジストパターン３５で覆われていない領域の積層膜を、下地層１１の上面までイオンミリングにより除去する。図１Ｍに示した段階で、レジストパターン３０の縁を、凹部２０の縁よりやや内側に配置した場合には、前述したように、図１Ｑに示した段階で、凹部２０の外方の縁に沿った溝が発生する。図１Ｒに示したＣＭＰ工程時に、この溝内にスラリ等が残留する場合がある。残留したスラリ等は、図１Ｕに示したイオンミリング工程で除去される。

図１Ｖに示すように、基板全面にＡｌ_２Ｏ_３からなる絶縁膜３８をスパッタリングにより堆積させる。

図１Ｗに示す段階までの工程について説明する。レジストパターン３５を、その上に堆積している絶縁膜３８と共に除去する。これにより、読取素子領域に形成されているキャップ膜１３が露出する。読取素子領域を含む一部の領域に、上部磁気シールド膜３９を形成する。

以下、上部磁気シールド膜３９の形成方法について説明する。基板全面に、めっきのシード層となるＴａ膜とＮｉＦｅ膜との積層をスパッタリングにより形成する。シード層の上にレジスト膜を形成する。このレジスト膜を露光、現像することにより、上部磁気シールド膜３９を配置すべき領域に開口を形成する。開口が形成されている領域に、ＮｉＦｅをめっきする。めっき後、レジストパターンを除去する。めっきされていない領域のシード層をイオンミリングにより除去する。

上記実施例１では、図１Ｇに示した工程で、第２のマスク膜１５をパターニングした後に、縮小する。磁気抵抗効果膜１２には、縮小された後の第２のマスクパターン１５の平面形状が転写される。このため、読取素子のコア幅を、フォトリソグラフィにより形成したレジストパターン１６（図１Ｃ参照）の寸法よりも小さくすることができる。実施例１では、読取素子領域ＲＥ上のレジストパターン１６の幅が１００ｎｍであるのに対し、読取素子のコア幅は６０ｎｍまで縮小される。

また、上記実施例１では、図１Ｒに示したＣＭＰ工程の前に、磁区制御膜２７等がパターニングされている。このため、研磨時間を短くすることができる。研磨時間が長くなると、読取素子領域の磁気抵抗効果膜１２等に生じるせん断応力により、ダメージが発生し易くなる。これにより、読取素子のＭＲ比が低下してしまう。

読取素子領域の磁気抵抗効果膜１２が受けるダメージを軽減させるためには、その上に配置されるキャップ膜１３及び第１のマスク膜１４を厚くすればよい。ところが、これらの膜を厚くすると、図１Ｉに示した工程で第１のマスク膜１４の微細加工が困難になる。実施例１では、研磨時間を短くすることができるため、キャップ膜１３及び第１のマスク膜１４を厚くすることなく、読取素子領域の磁気抵抗効果膜１２の受けるダメージを低減させることができる。これにより、ＭＲ比の低下が抑制される。

特に、読取素子のコア幅が１００ｎｍ以下になると、研磨時に生じるダメージの影響が顕在化する。実施例１では、研磨時に、読取素子領域の磁気抵抗効果膜１２の上に、厚さ約２０ｎｍの第１のマスクパターン１４が残存している。ただし、残存している第１のマスクパターン１４が２０ｎｍより薄い場合でも、ＭＲ比の低下を抑制する効果が得られる。このように、実施例１は、コア幅が１００ｎｍ以下の場合に、特に顕著な効果が期待できる。

基板全面に磁区制御膜２７が形成された図１Ｌの状態で、ＣＭＰにより磁区制御膜２７等を除去する場合、ハードマスク膜１４の一部の領域上に磁区制御膜２７が残存してしまう現象が見られる。これは、研磨速度が基板面内で均一ではないためである。また、ＣｒＴｉ膜と、磁区制御膜２７とでは、研磨速度の面内分布の傾向が異なるため、膜の残留を防止することは容易ではない。過度の研磨を行えば、膜の残留は防止できるが、読取素子領域の磁区抵抗効果膜１２が受けるダメージが大きくなってしまう。

図２Ａに、実施例１による方法で製造される磁気ヘッドの浮上面（媒体に対向する面）の正面図を示す。浮上面をｘｙ面とし、トレーリング方向をｘ軸、トラック幅方向をｙ軸、浮上面に垂直な方向をｚ軸とするｘｙｚ直交座標系を定義する。図２Ｂに、磁気ヘッドのｚｘ面に平行な断面図を示す。

アルミニウムチタンカーバイド等からなる基板１００の上に、読取素子部１０５及び記録素子部１１５がこの順番に積層されている。読取素子部１０５は、下部磁気シールド層１０１、読取素子１０２、上部磁気シールド層１０３を含む。記録素子部１１５は、主磁極１１０、主磁極補助層１１１、補助磁極１１２、接続部１１４を含む。主磁極１１０、主磁極補助層１１１、補助磁極１１２、及び接続部１１４が、磁気記録時に発生する磁場の磁路の一部を構成する。この磁路と鎖交するように、記録用コイル１１３が配置されている。

読取素子部１０５の形成には、上記第１の実施例による方法が適用される。記録素子部１１５は、公知の方法で形成することができる。

図３に、上記実施例による方法で作製した磁気ヘッドを用いた磁気ディスク装置の概略図を示す。ロータリアクチュエータ１２４で支持されたサスペンションアーム１２３の先端に、ジンバルと呼ばれる支持具でスライダ１２２が取り付けられている。スライダ１２２の端部に磁気ヘッド１２１が取り付けられている。磁気ヘッド１２１の読取素子には、上記第１の実施例による方法で製造されたものが用いられる。

磁気ヘッド１２１は、磁気ディスク１２０の表面から微小な高さだけ浮上している。磁気ディスク１２０の表面に、同心円状の多数のトラック１２５が画定されている。ロータリアクチュエータ１２４を駆動してサスペンションアーム１２３を旋回させることにより、磁気ヘッド１２１を、磁気ディスク１２０の半径方向に関して異なる位置に移動させることができる。

実施例１により、読取素子のコア幅を縮小することができるため、磁気記録密度の向上を図ることが可能になる。

上記実施例１では、第２のマスク膜１５にアルミナを用いたが、アルミナに代えて酸化シリコンを用いてもよい。この場合、図１Ｅに示した第２のマスク膜１５をパターニングする工程では、例えばＣＦ_４を用いたＲＩＥが適用される。また、図１Ｇに示した第２のマスクパターン１５を縮小化させる工程では、希フッ酸を用いたウェットエッチングを適用することができる。図１Ｊに示した第２のマスクパターン１５を除去する工程では、ＣＦ_４を用いたＲＩＥを適用することができる。

図４Ａ及び図４Ｂを参照して、実施例２による磁気ヘッドの製造方法について説明する。図４Ａの状態に至るまでの工程は、実施例１の図１Ｇの状態に至るまでの工程と共通である。実施例１では、図１Ｉに示した第１のマスク膜１４のエッチング工程と、図１Ｋに示したキャップ膜１３及び磁気抵抗効果膜１２のエッチング工程とを別々に行ったが、実施例２では、これらの膜を、同一の工程でエッチングする。

図４Ｂに示すように、縮小された第２のマスクパターン１５をエッチングマスクとして、第１のマスク膜１４から、磁気抵抗効果膜１２まで、連続してエッチングする。このエッチングは、Ａｒを用いたイオンミリングにより行うことができる。金属とアルミナとのエッチングレートの比は、約２：１である。

第１のマスク膜１４及び第２のマスク膜１５は、磁気抵抗効果膜１２の底面までエッチングされた時点で、第２のマスクパターン１５が完全に除去され、第１のマスクパターン１４は薄くなるが、完全には除去されない程度の厚さに設定されている。

このエッチング後の状態は、実施例１の図１Ｋに示した状態と同一である。その後の工程は、実施例１の工程と共通である。

実施例２においても、第２のマスク膜１５をパターニングした後に、残った第２の膜の表層部をエッチングすることにより、読取素子のコア幅を微小化することができる。

図５Ａ〜図５Ｈを参照して、実施例３による磁気ヘッドの製造方法について説明する。以下、実施例１との相違点に着目して説明する。

図５Ａに示すように、基板１０の上に、下地膜１１から第１のマスク膜１４までの各膜を形成する。この工程は、実施例１の図１Ａに示した第１のマスク膜１４を形成するまでの工程と共通である。実施例１では、第１のマスク膜１４の上に、第２のマスク膜１５が直接形成されていた。実施例３では、第１のマスク膜１４の上に、エッチング停止膜８０を形成し、その上に第２のマスク膜１５を形成する。

エッチング停止膜８０は、第１のマスク膜１４及び第２のマスク膜１５のいずれともエッチング耐性の異なる材料で形成される。エッチング停止膜８０には、例えばＣｒが用いられ、その厚さは５ｎｍである。

図５Ｂに示すように、第２のマスク膜１５の上に、レジストパターン１６を形成する。このレジストパターン１６は、実施例１の図１Ｃに示したものと同一の平面形状を持つ。

図５Ｃに示すように、レジストパターン１６をエッチングマスクとして第２のマスク膜１５をエッチングする。これにより、第２のマスクパターン１５が残る。第２のマスク膜１５のエッチングには、ＢＣｌ_３を用いたＲＩＥが採用される。Ｃｒからなるエッチング停止膜８０は、上記エッチング条件においてエッチングレートが相対的に低い。例えば、アルミナのエッチングレートに対するＣｒのエッチングレートの比は、１／１０程度である。従って、エッチング停止膜８０が露出した時点で、再現性よくエッチングを停止させることができる。

図５Ｄに示すように、レジストパターン１６を除去する。これにより、第２のマスクパターン１５が露出する。

図５Ｅに示すように、第２のマスクパターン１５をエッチングマスクとして、エッチング停止膜８０をエッチングする。エッチング停止膜８０のエッチングには、例えばＣｌ_２とＯ_２との混合ガスを用いたＲＩＥが適用される。

図５Ｆに示すように、第２のマスクパターン１５の表層部をエッチングする。このエッチングは、図１Ｇに示した実施例１による第２のマスクパターン１５の表層部のエッチングと同じ条件で行われる。このエッチングにより、第２のマスクパターン１５の平面寸法が縮小される。

図５Ｇに示すように、縮小された第２のマスクパターン１５をエッチングマスクとして、エッチング停止膜８０及び第１のマスク膜１４を、Ａｒを用いたイオンミリングで除去する。

図５Ｈに示すように、第２のマスクパターン１５をエッチング除去する。第２のマスクパターン１５のエッチングには、例えばＢＣｌ_３を用いたＲＩＥが適用される。その後の工程は、実施例１の図１Ｋ以降の工程と共通である。

実施例２においては、図５Ｃに示した第２のマスク膜１５のエッチング時に、エッチング停止膜８０で再現性よくエッチングを停止させることができる。このため、第１のマスク膜１４の過剰なエッチングの発生を抑制できる。

上記実施例３では、第２のマスク膜１５にアルミナを用いたが、アルミナに代えて酸化シリコンを用いてもよい。この場合、図５Ｃに示した第２のマスク膜１５をパターニングする工程では、例えばＣＦ_４を用いたＲＩＥが適用される。また、図５Ｆに示した第２のマスクパターン１５を縮小させる工程では、希フッ酸を用いたウェットエッチングを適用することができる。図５Ｈに示した第２のマスクパターン１５を除去する工程では、ＣＦ_４を用いたＲＩＥを適用することができる。

図６Ａ〜図６Ｆを参照して、実施例４による磁気ヘッドの製造方法について説明する。

図６Ａに示した構造と、実施例１による磁気ヘッドの製造方法における図１Ａに示した構造との相違点について説明する。実施例１では、磁気抵抗効果膜１２の上に、Ｒｕからなるキャップ膜１３とＴａからなる第１のマスク膜１４が形成されていたが、実施例４では、第１のマスク膜１４がＲｕで形成される。このため、実施例１のキャップ膜１３と第１のマスク膜１４とが区別されず、単層のＲｕ膜に置き換えられる。すなわち、磁気抵抗効果膜１２の上に、Ｒｕからなる第１のマスク膜１４が形成されていると考えることができる。第１のマスク膜１４の上に、アルミナからなる第２のマスク膜１５が形成されている。

図６Ｂに示すように、第２のマスク膜１５の上に、レジストパターン１６を形成する。レジストパターン１６は、図１Ｃに示した実施例１による方法で形成したレジストパターン１６と同一の平面形状を有する。

図６Ｃに示すように、レジストパターン１６をエッチングマスクとして、第２のマスク膜１５をエッチングすることにより、第２のマスクパターン１５を残す。第２のマスク膜１５のエッチングには、ＢＣｌ_３を用いたＲＩＥを適用することができる。

図６Ｄに示すように、レジストパターン１６を除去し、その下の第２のマスクパターン１５を露出させる。

図６Ｅに示すように、第２のマスクパターン１５の表層部をエッチングすることにより、その平面寸法を縮小させる。

図６Ｆに示すように、縮小した第２のマスクパターン１５をエッチングマスクとして、Ａｒを用いたイオンミリングにより磁気抵抗効果膜１２の底面までエッチングする。このとき、エッチングマスクとして用いた第２のマスクパターン１５は完全に除去され、第２のマスクパターン１５で覆われていた領域の第１のマスク膜１４の上層部分もエッチングされる。これにより、パターニングされた磁気抵抗効果膜１２の上に、Ｒｕからなる第１のマスク膜１４の下層部分が残る。その後の工程は、実施例１の図１Ｋの状態以降の工程と共通である。

実施例６に示したように、磁気抵抗効果膜１２の上に配置する第１のマスク膜１４が、図１Ａに示した実施例１のキャップ膜１３を兼ねる構成としてもよい。

以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。

以上の第１〜第ｎの実施例を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。

（付記１）
基板上に、磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜の上に、第１のマスク膜を形成する工程と、
前記第１のマスク膜の上に、該第１のマスク膜とはエッチング耐性が異なる第２のマスク膜を形成する工程と、
前記第２のマスク膜の上に、読取素子領域が被覆され、該読取素子領域の両側に開口が設けられたレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記第２のマスク膜をエッチングすることにより、第２のマスクパターンを残す工程と、
前記第２のマスクパターンの表層部をエッチング除去することにより、該第２のマスクパターンの寸法を縮小させる工程と、
寸法が縮小された前記第２のマスクパターンをエッチングマスクとして、前記第１のマスク膜をエッチングすることにより、第１のマスクパターンを残す工程と、
前記第１のマスクパターンをエッチングマスクとして、前記磁気抵抗効果膜をエッチングする工程と
を有する磁気ヘッドの製造方法。

（付記２）
前記第２のマスク膜がアルミナで形成されており、前記第２のマスクパターンを縮小させる工程において、感光性レジストを現像することができる薬液を用いて該第２のマスクパターンの表層部をウェットエッチングする付記１に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記３）
前記第２のマスク膜が、アモルファス相のアルミナを含む付記２に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記４）
前記第２のマスク膜が酸化シリコンで形成されており、前記第２のマスクパターンを縮小させる工程において、フッ酸を含むエッチング液を用いて該第２のマスクパターンの表層部をウェットエッチングする付記１に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記５）
前記第１のマスク膜が、ＴａまたはＲｕを含む付記１乃至４のいずれか１項に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記６）
前記磁気抵抗効果膜をエッチングする工程において、前記第１のマスクパターンの下層部分が残っている状態でエッチングを停止させ、その後、前記読取素子領域に残っている前記磁気抵抗効果膜及び前記第１のマスクパターンの両側に、硬質磁性材料を含む磁区制御膜を形成する付記１乃至５のいずれか１項に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記７）
前記第２のマスク膜を形成する前に、さらに、前記第１のマスク膜の上に、該第１のマスク膜及び第２のマスク膜のいずれともエッチング耐性が異なるエッチング停止膜を形成する工程を含み、
前記第２のマスク膜をエッチングする際に、前記エッチング停止膜のエッチングレートが前記第２のマスク膜のエッチングレートよりも遅い条件で、該第２のマスク膜をエッチングし、前記レジストパターンで覆われていない領域に前記エッチング停止膜を露出させ、
前記第１のマスク膜をエッチングする前に、前記第２のマスクパターンをエッチングマスクとして前記エッチング停止膜をエッチングする付記１乃至６のいずれか１項に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（付記８）
前記エッチング停止膜がＣｒを含む付記７に記載の磁気ヘッドの製造方法。

（１Ａ）〜（１Ｃ）は、実施例１による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図であり、（１Ｄ）は、製造途中段階における基板の平面図である。 （１Ｅ）〜（１Ｇ）は、実施例１による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図であり、（１Ｈ）は、製造途中段階における基板の平面図である。 （１Ｉ）〜（１Ｋ）は、実施例１による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図である。 （１Ｌ）〜（１Ｍ）は、実施例１による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図であり、（１Ｎ）は、製造途中段階における基板の平面図であり、（１Ｏ）は、変形例による製造方法の製造途中段階における基板の平面図である。 （１Ｐ）〜（１Ｒ）は、実施例１による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図である。 （１Ｓ）〜（１Ｕ）は、実施例１による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図である。 （１Ｖ）〜（１Ｗ）は、実施例１による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図である。 （２Ａ）は、実施例１による方法で製造される読取素子を含む磁気ヘッドの正面図であり、（２Ｂ）は、その断面図である。 ハードディスクドライブの概略図である。 （４Ａ）〜（４Ｂ）は、実施例２による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図である。 （５Ａ）〜（５Ｄ）は、実施例３による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図である。 （５Ｅ）〜（５Ｈ）は、実施例３による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図である。 （６Ａ）〜（６Ｄ）は、実施例４による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図である。 （６Ｅ）〜（６Ｆ）は、実施例４による磁気ヘッドの製造方法の製造途中段階における磁気ヘッドの断面図である。 αアルミナとアモルファス相のアルミナとを電子エネルギ損失分光法（ＥＥＬＳ）により測定して得られるスペクトルである。

符号の説明

１０ 基板
１１ 下地膜
１２ 磁気抵抗効果膜
１３ キャップ膜
１４ 第１のマスク膜（第１のマスクパターン）
１５ 第２のマスク膜（第２のマスクパターン）
１６ レジストパターン
２０ 凹部
２１ 凸部
２２ 三角状領域
２５ 絶縁膜
２６ ＣｒＴｉ膜
２７ 磁区制御膜
２８ ＣｒＴｉ膜
２８Ａ 凹部
３０ レジストパターン
３５ レジストパターン
３８ 絶縁膜
３９ 上部磁気シールド膜
８０ エッチング停止膜
１００ 基板
１０１ 下部シールド膜
１０２ 読取素子
１０３ 上部シールド膜
１０５ 読取素子部
１１０ 主磁極
１１１ 主磁極補助層
１１２ 補助磁極
１１３ 記録用コイル
１１４ 接続部
１１５ 記録素子部
１２０ 磁気ディスク
１２１ 磁気ヘッド
１２２ スライダ
１２３ サスペンションアーム
１２４ ロータリアクチュエータ
１２５ トラック

Claims (5)

1. 基板上に、磁気抵抗効果を示す磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
   前記磁気抵抗効果膜の上に、第１のマスク膜を形成する工程と、
   前記第１のマスク膜の上に、該第１のマスク膜とはエッチング耐性が異なる第２のマスク膜を形成する工程と、
   前記第２のマスク膜の上に、読取素子領域が被覆され、該読取素子領域の両側に開口が設けられたレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンをエッチングマスクとして、前記第２のマスク膜をエッチングすることにより、第２のマスクパターンを残す工程と、
   前記第２のマスクパターンの表層部をエッチング除去することにより、該第２のマスクパターンの寸法を縮小させる工程と、
   寸法が縮小された前記第２のマスクパターンをエッチングマスクとして、前記第１のマスク膜をエッチングすることにより、第１のマスクパターンを残す工程と、
   前記第１のマスクパターンをエッチングマスクとして、前記磁気抵抗効果膜をエッチングする工程と
   を有する磁気ヘッドの製造方法。
2. 前記第２のマスク膜がアルミナで形成されており、前記第２のマスクパターンを縮小させる工程において、感光性レジストを現像することができる薬液を用いて該第２のマスクパターンの表層部をウェットエッチングする請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
3. 前記第２のマスク膜が、アモルファス相のアルミナを含む請求項２に記載の磁気ヘッドの製造方法。
4. 前記第２のマスク膜が酸化シリコンで形成されており、前記第２のマスクパターンを縮小させる工程において、フッ酸を含むエッチング液を用いて該第２のマスクパターンの表層部をウェットエッチングする請求項１に記載の磁気ヘッドの製造方法。
5. 前記第２のマスク膜を形成する前に、さらに、前記第１のマスク膜の上に、該第１のマスク膜及び第２のマスク膜のいずれともエッチング耐性が異なるエッチング停止膜を形成する工程を含み、
   前記第２のマスク膜をエッチングする際に、前記エッチング停止膜のエッチングレートが前記第２のマスク膜のエッチングレートよりも遅い条件で、該第２のマスク膜をエッチングし、前記レジストパターンで覆われていない領域に前記エッチング停止膜を露出させ、
   前記第１のマスク膜をエッチングする前に、前記第２のマスクパターンをエッチングマスクとして前記エッチング停止膜をエッチングする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の磁気ヘッドの製造方法。

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