JP3568925B2 - 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
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Description
【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（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ、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 Ｍａｇｎ
ｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ； 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２２０Ａ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の輪郭と、第１の輪郭よりも高い加工精度を必要とし、または第１の輪郭よりも小さいサイズを有する第２の輪郭とを有する場合に、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およびダミー抵抗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およびダミー抵抗膜パターンは、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、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、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る。すなわち、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、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、第１の輪郭と、第１の輪郭よりも高い加工精度を必要とし、または第１の輪郭よりも小さいサイズを有する第２の輪郭とを含む第１の薄膜パターンと、第２の薄膜パターンとを同一の基体上に形成する方法である。ここで、同一の工程で形成されたマスクを用いたフォトリソグラフィにより、第１の薄膜パターンにおける第１の輪郭と第２の薄膜パターンとを形成する工程と、電子ビームリソグラフィにより、第１の薄膜パターンにおける第２の輪郭を形成する工程とを含むようにしている。
【００２７】
本発明による薄膜パターン形成方法では、第１の薄膜パターンにおける第１の輪郭と第２の薄膜パターンとが、同一の工程で形成されたマスクを用いたフォトリソグラフィにより形成される。電子ビームリソグラフィのような帯電が生ずることないフォトリソグラフィによって同時に形成されるので、第１の薄膜パターンにおける第１の輪郭と、第２の薄膜パターンとの相対的位置が精度よく制御される。一方、第１の薄膜パターンにおける第２の輪郭は電子ビームリソグラフィによって形成される。第２の輪郭は、第１の輪郭よりも高い加工精度を必要とし、または第１の輪郭よりも小さいサイズを有している。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、電子ビームリソグラフィが適用された第２の輪郭は、フォトリソグラフィが適用された第１の輪郭や第２の薄膜パターンと比べて高精度にパターニングされる。
【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１１０Ａ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 Ｏ３ ）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１７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３７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Ｓ１０１）。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−Ｌｉｋｅ 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１１０Ｂ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、ＮｉＦｅ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、上部シールド層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３２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、薄膜コイル３４およびフォトレジスト層３５を形成する。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３３，３５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１２２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１２１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，下部シールド層１２および下部ギャップ層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（ＰｔＭｎ）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２３Ｂ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２６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５１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〜５００ｎｍ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５１Ａ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 とするのが好ましい。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５１Ａ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１６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５４Ｂ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５４ＢＫ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，５４Ｂ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〜５０μｍ、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５４Ａ，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２０Ｂ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６２Ａ，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，６２Ｂ，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である輪郭が、本発明における「第１の輪郭」の一具体例に対応し、寸法がＷ１である輪郭が、本発明における「第２の輪郭」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ＭＲ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２１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、ＭＲ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２Ａ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２０μｍ〜５０μｍ、高さ方向寸法が約２０μｍ〜５０μｍ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５７ＡＳ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５７Ａ，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６２Ｄ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、フォトレジストパターン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、ＥＢ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２０Ｆ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２０Ｆ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２０Ｆ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−ｐｌａｎｅ）−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、基体上に、第１の輪郭と、第１の輪郭よりも高い加工精度を必要とし、または第１の輪郭よりも小さいサイズを有する第２の輪郭とを含む第１の薄膜パターンと、第２の薄膜パターンとを同一の基体上に形成するにあたって、同一の工程で形成されたマスクを用いたフォトリソグラフィにより第１の輪郭と第２の薄膜パターンとを形成すると共に、電子ビームリソグラフィにより第２の輪郭を形成するようにしたので、第１の薄膜パターンにおける第１の輪郭と、第２の薄膜パターンとの相対的位置を正確に保持するようにパターニングしつつ、第１の薄膜パターンにおける第２の輪郭を高精度にパターニングすることができる。
【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。
【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（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ、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 Ｍａｇｎ
ｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ； 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２２０Ａ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の輪郭と、第１の輪郭よりも高い加工精度を必要とし、または第１の輪郭よりも小さいサイズを有する第２の輪郭とを有する場合に、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およびダミー抵抗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およびダミー抵抗膜パターンは、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、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、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る。すなわち、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、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、第１の輪郭と、第１の輪郭よりも高い加工精度を必要とし、または第１の輪郭よりも小さいサイズを有する第２の輪郭とを含む第１の薄膜パターンと、第２の薄膜パターンとを同一の基体上に形成する方法である。ここで、同一の工程で形成されたマスクを用いたフォトリソグラフィにより、第１の薄膜パターンにおける第１の輪郭と第２の薄膜パターンとを形成する工程と、電子ビームリソグラフィにより、第１の薄膜パターンにおける第２の輪郭を形成する工程とを含むようにしている。
【００２７】
本発明による薄膜パターン形成方法では、第１の薄膜パターンにおける第１の輪郭と第２の薄膜パターンとが、同一の工程で形成されたマスクを用いたフォトリソグラフィにより形成される。電子ビームリソグラフィのような帯電が生ずることないフォトリソグラフィによって同時に形成されるので、第１の薄膜パターンにおける第１の輪郭と、第２の薄膜パターンとの相対的位置が精度よく制御される。一方、第１の薄膜パターンにおける第２の輪郭は電子ビームリソグラフィによって形成される。第２の輪郭は、第１の輪郭よりも高い加工精度を必要とし、または第１の輪郭よりも小さいサイズを有している。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、電子ビームリソグラフィが適用された第２の輪郭は、フォトリソグラフィが適用された第１の輪郭や第２の薄膜パターンと比べて高精度にパターニングされる。
【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１１０Ａ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 Ｏ３ ）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１７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３７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Ｓ１０１）。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−Ｌｉｋｅ 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１１０Ｂ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、ＮｉＦｅ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、上部シールド層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３２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、薄膜コイル３４およびフォトレジスト層３５を形成する。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３３，３５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１２２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１２１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，下部シールド層１２および下部ギャップ層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（ＰｔＭｎ）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２３Ｂ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２６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５１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〜５００ｎｍ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５１Ａ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 とするのが好ましい。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５１Ａ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１６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５４Ｂ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５４ＢＫ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，５４Ｂ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〜５０μｍ、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５４Ａ，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２０Ｂ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６２Ａ，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，６２Ｂ，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である輪郭が、本発明における「第１の輪郭」の一具体例に対応し、寸法がＷ１である輪郭が、本発明における「第２の輪郭」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ＭＲ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２１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、ＭＲ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２Ａ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２０μｍ〜５０μｍ、高さ方向寸法が約２０μｍ〜５０μｍ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５７ＡＳ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５７Ａ，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６２Ｄ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、フォトレジストパターン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、ＥＢ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２０Ｆ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２０Ｆ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２０Ｆ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−ｐｌａｎｅ）−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、基体上に、第１の輪郭と、第１の輪郭よりも高い加工精度を必要とし、または第１の輪郭よりも小さいサイズを有する第２の輪郭とを含む第１の薄膜パターンと、第２の薄膜パターンとを同一の基体上に形成するにあたって、同一の工程で形成されたマスクを用いたフォトリソグラフィにより第１の輪郭と第２の薄膜パターンとを形成すると共に、電子ビームリソグラフィにより第２の輪郭を形成するようにしたので、第１の薄膜パターンにおける第１の輪郭と、第２の薄膜パターンとの相対的位置を正確に保持するようにパターニングしつつ、第１の薄膜パターンにおける第２の輪郭を高精度にパターニングすることができる。
【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。
Claims (14)
- 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。 - 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。
- 前記磁気抵抗効果膜パターンが、第１の輪郭と、第１の輪郭よりも高い加工精度を必要とし、または第１の輪郭よりも小さいサイズを有する第２の輪郭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。 - 前記第１の輪郭の形成工程と、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。
- 前記第２の輪郭の形成工程を、前記第１の輪郭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。
- 前記第１の輪郭の形成工程および前記第４の工程を、前記第２の輪郭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。
- 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。
- 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および前記ダミー抵抗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。 - 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、
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
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。 - 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。
- 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。
- 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。
- 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。
- 第１の輪郭と、第１の輪郭よりも高い加工精度を必要とし、または第１の輪郭よりも小さいサイズを有する第２の輪郭とを含む第１の薄膜パターンと、第２の薄膜パターンとを同一の基体上に形成する方法であって、
同一の工程で形成されたマスクを用いたフォトリソグラフィにより、前記第１の薄膜パターンにおける前記第１の輪郭と前記第２の薄膜パターンとを形成する工程と、
電子ビームリソグラフィにより、前記第１の薄膜パターンにおける前記第２の輪郭を形成する工程と
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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