JP4108093B2 - 薄膜パターンの形成方法、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 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜パターンの形成方法、ならびにその方法を利用した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に関する。

近年、各種マイクロデバイス分野において、微小なパターン幅を有する薄膜パターンの形成方法が広く利用されている。この薄膜パターンの一例としては、薄膜磁気ヘッドに搭載される磁気抵抗効果（ＭＲ；magneto-resistive effect）素子の主要部（ＭＲ膜パターン）などが挙げられる。このＭＲ膜パターンとは、ピンニング層、ピンド層およびフリー層を含む積層構造を有するものである。

従来の薄膜パターンの形成方法としては、フォトリソグラフィ法を使用してフォトレジスト膜をパターニング（露光・現像）することによりフォトレジストパターンを形成したのち、そのフォトレジストパターンをマスクとして薄膜をエッチングする方法が主流である。このフォトリソグラフィ工程では、露光用の光源を搭載した露光装置を使用しており、その露光装置を使用してフォトレジスト膜を選択的に露光している。最近では、光源として水銀ランプのｉ線（波長λ＝３６５ｎｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長λ＝２４８ｎｍ）またはＡｒＦエキシマレーザ（波長λ＝１９３ｎｍ）などの短波長光源が使用されることにより、解像限界が１００ｎｍ未満に至っている。

この薄膜パターンの形成方法に関連する技術としては、既にいくつかの技術が提案されている。

具体的には、金属膜のリフトオフ性を向上させるために、アンダーカット部を有するレジストパターン（いわゆるアンダーカット型バイレイヤーレジストパターン）を使用する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
特公平０７−００６０５８号公報

また、薄膜磁気ヘッドの製造工程において、十分な厚さおよび微小な幅の上部磁極（一定幅部分）を形成するために、フレームめっき法を使用して非磁性金属膜をパターン形成し、引き続き非磁性金属膜の側面に微小幅のめっき膜を選択的に成長させることにより上部磁極を形成したのち、非磁性金属膜のみを除去する技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開２０００−２４２９１０号公報

マイクロデバイスの加速度的な小型化に伴い、従来の薄膜パターンの形成方法では、今日におけるパターン幅の要望に答えることが困難になっている。すなわち、薄膜パターンのパターン幅が露光装置の解像限界に依存する方法は、そのパターン幅のより一層の狭小化を図る上で既に限界にある。このパターン幅の狭小化技術は、マイクロデバイスの性能向上（例えば、再生トラック幅の狭小化に伴う薄膜磁気ヘッドの再生性能向上）に不可欠である。

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、露光装置の解像限界に依存せずに、微小なパターン幅を有する薄膜パターンを高精度に形成することが可能な薄膜パターンの形成方法を提供することにある。

また、本発明の第２の目的は、再生トラック幅を高精度に狭小化することが可能な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。

本発明の薄膜パターンの形成方法は、薄膜を形成する第１の工程と、薄膜上に外縁に沿ってアンダーカット部を有するようにマスクパターンを形成する第２の工程と、マスクパターンを使用して薄膜を選択的にエッチングする第３の工程と、第１ないし第３の工程において形成された構造体の全体を覆うと共にマスクパターンのアンダーカット部にまで入り込むようにエッチング保護膜を形成する第４の工程と、マスクパターンをその上のエッチング保護膜と共に除去する第５の工程と、残存するエッチング保護膜をマスクとして薄膜を選択的にエッチングする第６の工程とを含むものである。

この薄膜パターンの形成方法では、アンダーカット部を有するマスクパターンを使用して薄膜が選択的にエッチングされることにより、薄膜パターンのうちの上面と一方の側面とが形成される。こののち、残存するエッチング保護膜をマスクとして薄膜が選択的にエッチングされることにより、薄膜パターンのうちの他方の側面が形成される。この場合には、２段階のエッチング工程を経て形成される２つの側面に基づいて薄膜パターンのパターン幅が規定され、そのパターン幅が露光装置の解像限界に依存しないため、所望の微小幅となるようにパターン幅が狭められる。しかも、上面の幅および２つの側面の傾斜角度に基づいて薄膜パターンのパターン幅が決定されるため、そのパターン幅が高精度に制御される。

この薄膜パターンの形成方法では、第４の工程において、エッチング保護膜が薄膜よりも遅いエッチングレートを有するようにするのが好ましい。また、第３の工程および第６の工程において、薄膜の表面の垂線に対して所定の角度をなす方向からイオンビームを照射しながらイオンミリングしてもよい。この場合には、マスクパターンがエッチング保護膜よりも大きな厚さを有するようにし、第３の工程よりも第６の工程においてイオンビームの照射角度を大きくするのが好ましい。また、残存するエッチング保護膜を除去する第７の工程を含み、第６の工程においてエッチングされた薄膜を所定のパターン形状となるようにエッチングする第８の工程を含むようにしてもよい。さらに、第５の工程と第６の工程との間に、エッチング保護膜と部分的に重なるように補助エッチング保護膜を形成する第９の工程を含み、第６の工程において、エッチング保護膜および補助エッチング保護膜の双方をマスクとして使用してもよい。

本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法は、磁気抵抗効果膜を形成する第１の工程と、磁気抵抗効果膜上に外縁に沿ってアンダーカット部を有するようにマスクパターンを形成する第２の工程と、マスクパターンを使用して磁気抵抗効果膜を選択的にエッチングする第３の工程と、第１ないし第３の工程において形成された構造体の全体を覆うと共に磁気抵抗効果膜の周囲を埋設するように第１の機能膜を形成する第４の工程と、第１ないし第４の工程において形成された構造体の全体を覆うと共にマスクパターンのアンダーカット部にまで入り込むようにエッチング保護膜を形成する第５の工程と、マスクパターンをその上の第１の機能膜およびエッチング保護膜と共に除去する第６の工程と、残存するエッチング保護膜をマスクとして磁気抵抗効果膜を選択的にエッチングする第７の工程と、第１ないし第７の工程において形成された構造体の全体を覆うように第２の機能膜を形成する第８の工程と、磁気抵抗効果膜が露出するまで第２の機能膜およびエッチング保護膜を研磨する第９の工程と、研磨後の磁気抵抗効果膜ならびに第１および第２の機能膜を所定のパターン形状となるようにエッチングする第１０の工程とを含むものである。

本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘッドを製造する方法であり、上記した磁気抵抗効果素子の製造方法を使用して磁気抵抗効果素子を製造するものである。

これらの磁気抵抗効果素子の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法では、磁気抵抗効果膜のパターン幅が所望の微小幅となるように狭められると共に、そのパターン幅が高精度に制御される。

本発明の薄膜パターンの形成方法によれば、アンダーカット部を有するマスクパターンを使用して薄膜を選択的にエッチングし、引き続きマスクパターンのアンダーカット部まで入り込むようにエッチング保護膜を形成したのち、そのエッチング保護膜をマスクとして薄膜を選択的にエッチングするようにしたので、露光装置の解像限界に依存せずに、微小なパターン幅を有する薄膜パターンを高精度に形成することができる。

本発明の磁気抵抗効果素子の製造方法または薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、アンダーカット部を有するマスクパターンを使用して磁気抵抗効果膜を選択的にエッチングし、引き続きマスクパターンのアンダーカット部まで入り込むようにエッチング保護膜を形成したのち、そのエッチング保護膜をマスクとして磁気抵抗効果膜を選択的にエッチングするようにしたので、再生トラック幅を高精度に狭小化することができる。

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。

まず、図１を参照して、本発明の一実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法を使用して形成される薄膜パターンの構成について簡単に説明する。図１は薄膜パターン２の構成を表しており、（Ｂ）は平面構成を示し、（Ａ）は（Ｂ）に示したＡ−Ａ線に沿った断面構成を示している。

薄膜パターン２は、各種マイクロデバイスに利用されるものであり、微小なパターン幅を有している。この「マイクロデバイス」としては、例えば、薄膜磁気ヘッド、薄膜インダクタ、薄膜センサ、薄膜アクチュエータ、半導体デバイスまたはこれらを搭載した装置などが挙げられる。

この薄膜パターン２は、図１（Ａ）に示したように、上面２Ａ（幅Ｗ２Ａ）、２つの側面２Ｂ，２Ｃおよび下面２Ｄ（幅Ｗ２Ｄ）を含むと共に、厚さＴ２を有している。なお、薄膜パターン２は、例えば、基体１の一面に設けられており、下面２Ｄにおいて基体１に隣接している。ここでは、例えば、２つの側面２Ｂ，２Ｃが基体１の表面の垂線Ｐに対して傾斜し、幅Ｗ２Ｄが幅２ＷＡよりも大きくなっていることにより、薄膜パターン２が台形型の断面形状を有している。側面２Ｂと垂線Ｐとの間の角度は傾斜角度ωＢであり、側面２Ｃと垂線Ｐとの間の角度は傾斜角度ωＣである。上記した「薄膜パターン２のパターン幅」とは、ここでは幅Ｗ２Ｄである。この幅Ｗ２Ｄは、Ｗ２Ｄ＝Ｗ２Ａ＋Ｔ２（ｔａｎωＢ＋ｔａｎωＣ）で表される。

また、薄膜パターン２は、図１（Ｂ）に示したように、２つの端面２Ｅ，２Ｆを有している。ここでは、例えば、薄膜パターン２が一方向（Ｙ軸方向）に延在する矩形型のパターン形状を有している

この薄膜パターン２の材質および上記した一連のパラメータ（幅Ｗ２Ａ，Ｗ２Ｄ，厚さＴ２，傾斜角度ωＢ，ωＣ）は、利用用途に応じて任意に設定可能である。

なお、基体１は、薄膜パターン２を支持するものである。この基体１は、例えば、アルティック（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ＴｉＣ）基板またはシリコン（Ｓｉ）基板などの各種基板であってもよいし、あるいは各種基板に下地膜（例えば酸化アルミニウム（Ａｌ₂ Ｏ₃ ；いわゆるアルミナ））などの各種膜が設けられたものであってもよい。

次に、図１〜図９を参照して、図１に示した薄膜パターン２の形成方法について説明する。図２〜図９は薄膜パターン２の形成工程を説明するためのものであり、いずれも図１に対応する断面構成（Ａ）および平面構成（Ｂ）を示している。

薄膜パターン２を形成する際には、まず、図２に示したように、基体１の一面を覆うように薄膜３（厚さＴ２）を形成する。

続いて、薄膜３上に、外縁に沿ってアンダーカット部４Ｕ（アンダーカット幅Ｗ４Ｕ）を有するようにマスクパターン４（厚さＴ４）を形成する。このマスクパターン４を形成する際には、例えば、相対的に狭い幅を有する下層レジストパターン４１と相対的に広い幅を有する上層レジストパターン４２とがこの順に積層された積層構造（いわゆるバイレイヤーレジストパターン構造）を有すると共に、エッチング用の開口４Ｋを有するようにする。

この種のマスクパターン４は、例えば、薄膜３を覆うように下層レジスト膜（例えばＰＭＧＩ（ポリメチルグルタルイミド））と上層レジスト膜（例えばフォトレジスト）とをこの順に積層形成したのち、フォトリソグラフィ法を使用して両レジスト膜を一括してパターニング（露光・現像）することにより形成可能である。マスクパターン４にアンダーカット部４Ｕを設けるためには、下層レジスト膜であるＰＭＧＩの現像速度（アルカリ溶液に対する現像速度）が露光量に依存せずに一定であるという性質を利用する。この種のマスクパターン４を形成する際には、例えば、耐エッチング性を考慮して、厚さＴ４が十分に厚くなるようにする（例えばＴ４＝１５０ｎｍ〜８００ｎｍ）。

このマスクパターン４の形成工程では、現像時間に基づいてアンダーカット幅Ｗ４Ｕを制御可能である。具体的には、現像時間を短くするとアンダーカット幅Ｗ４Ｕが狭くなり、現像時間を長くするとアンダーカット幅Ｗ４Ｕが広くなる。

続いて、マスクパターン４を使用して薄膜３を選択的にエッチングする。この薄膜３をエッチングする際には、例えば、垂線Ｐに対して所定の角度（照射角度θＢ）をなす方向からイオンビームを照射しながらイオンミリングする。この場合には、例えば、薄膜３の底近傍においてエッチング残り（いわゆる裾引き）が生じないようにするために、オーバーミリングするのが好ましい。

このエッチング処理により、薄膜３のうちの開口４Ｋに対応する部分が選択的に除去されるため、図３に示したように、アンダーカット部４Ｕに露出する上面２Ａ（幅Ｗ２Ａ）と垂線Ｐに対して傾斜角度ωＢだけ傾斜する側面２Ｂとを有するようにプレ薄膜パターン５が形成される。このプレ薄膜パターン５は、薄膜パターン２を形成するための前準備膜である。

このプレ薄膜パターン５の形成工程では、アンダーカット幅Ｗ４Ｕに基づいて上面２Ａの幅Ｗ２Ａを制御可能であると共に、照射角度θＢに基づいて傾斜角度ωＢを制御可能である。具体的には、幅Ｗ２Ａは、アンダーカット幅Ｗ４Ｕにほぼ等しくなる。また、照射角度θＢを小さくすると傾斜角度ωＢが小さくなり、照射角度θＢを大きくすると傾斜角度ωＢが大きくなる。ただし、マスクパターン４の厚さＴ４が薄膜３の厚さＴ２よりも厚い場合には、傾斜角度ωＢは照射角度θＢよりも大きくなる傾向を示す。なお、傾斜角度θＢは、マスクパターン４の厚さＴ４の増減によっても増減する。

プレ薄膜パターン５の形成条件に関して一例を挙げれば、薄膜３（タンタル（Ｔａ））の厚さＴ２＝５０ｎｍ，マスクパターン４（ＰＭＧＩ／フォトレジスト）の厚さＴ４＝２５０ｎｍ，照射角度θＢ＝５°の場合には、傾斜角度ωＢ＝２５°となる。

続いて、図４に示したように、先工程において形成された構造体の全体を覆うと共にマスクパターン４のアンダーカット部４Ｕにまで入り込むようにエッチング保護膜６（厚さＴ６）を形成する。より具体的には、プレ薄膜パターン５の上面２Ａおよび側面２Ｂと、マスクパターン４と、それらの周辺の基体１とを覆うようにエッチング保護膜６を形成する。このエッチング保護膜６は、後工程（図５参照）においてプレ薄膜パターン５をエッチングする際にマスクとして使用されるものである。このエッチング保護膜６の形成手法としては、例えば、マスクパターン４の陰となっている上面２Ａを十分に覆うために、傾斜スパッタリング法（成膜角度＞０°）を使用するのが好ましい。

この場合には、特に、エッチング保護膜６がプレ薄膜パターン５よりも遅いエッチングレートを有するようにする。一例を挙げれば、プレ薄膜パターン５の形成材料としてタンタル（エッチングレート＝８．１ｎｍ／分）を使用した場合には、エッチング保護膜６の形成材料として（アルミナ；エッチングレート＝３．０ｎｍ／分）を使用する。また、プレ薄膜パターン５の形成材料として金（Ａｕ；エッチングレート＝３４．９ｎｍ／分）または銅（Ｃｕ；エッチングレート＝２１．３ｎｍ／分）を使用した場合には、エッチング保護膜６の形成材料としてアルミナまたは酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ；８．２ｎｍ／分）を使用する。

続いて、マスクパターン４をその上のエッチング保護膜６と共に除去（いわゆるリフトオフ）することにより、図５に示したように、残存しているエッチング保護膜６の周辺にプレ薄膜パターン５を露出させる。このマスクパターン４を除去する際には、例えば、ＮＭＰ（Ｎ−メチル−２−ピロリドン）またはアセトンなどの有機溶剤を使用する。

続いて、エッチング保護膜６をマスクとしてプレ薄膜パターン５を選択的にエッチングする。このプレ薄膜パターン５をエッチングする際には、例えば、垂線Ｐに対して所定の角度（照射角度θＣ）をなす方向からイオンビームを照射しながらイオンミリングする。この場合には、例えば、薄膜３をエッチングした場合（図２参照）と同様に、オーバーミリングするのが好ましい。

このエッチング処理により、プレ薄膜パターン５のうちのエッチング保護膜６により覆われていない部分が選択的に除去されるため、図６に示したように、上記した上面２Ａおよび側面２Ｂ（傾斜角度ωＢ）と垂線Ｐに対して傾斜角度ωＣだけ傾斜する側面２Ｃと下面２Ｄ（幅Ｗ２Ｄ）とを有するように薄膜パターン７が形成される。この薄膜パターン７は、ここでは薄膜パターン２を形成するための前準備膜パターンである。

この薄膜パターン７の形成工程では、照射角度θＣに基づいて傾斜角度ωＣを制御可能である。具体的には、照射角度θＣを小さくすると傾斜角度ωＣが小さくなり、照射角度θＣを大きくすると傾斜角度ωＣが大きくなる。この傾斜角度ωＣは、エッチング保護膜６の厚さＴ６が十分に薄い場合において、照射角度θＣにほぼ等しくなる。

薄膜パターン７の形成条件に関して一例を挙げれば、薄膜３（タンタル）の厚さＴ２＝５０ｎｍ，エッチング保護膜６（アルミナ）の厚さＴ６＝３０ｎｍ，照射角度θＣ＝２３°の場合には、傾斜角度ωＣ＝２５°となる。上記した照射角度θＢと傾斜角度ωＢとの間の関係および照射角度θＣと傾斜角度ωとの間の関係から、傾斜角度ωＢ，ωＣを互いに等しくすることにより薄膜パターン７が左右対象の台形型の断面形状を有するようにするためには、照射角度θＢよりも照射角度θＣを大きくする必要がある。

続いて、薄膜パターン７を覆っているエッチング保護膜６を除去することにより、図７に示したように、薄膜パターン７を露出させる。このエッチング保護膜６を除去する際には、例えば、ウェットエッチングまたはドライエッチングなどを使用してエッチング保護膜６をエッチングする。この薄膜パターン７は、図７（Ｂ）に示したように、リング型のパターン形状を有している。

続いて、図８に示したように、薄膜パターン７を所望のパターン形状となるようにエッチングするために、その薄膜パターン７を選択的に覆うようにエッチングマスク８を形成する。このエッチングマスク８を形成する際には、例えば、薄膜パターン７のうちの薄膜パターン２に対応する部分（直線部分；図１参照）を覆うようにする。このエッチングマスク８は、例えば、薄膜パターン７を覆うようにフォトレジスト膜を形成したのち、フォトリソグラフィ法を使用してフォトレジスト膜をパターニングすることにより形成可能である。

続いて、エッチングマスク８を使用して薄膜パターン７を選択的にエッチングする。この薄膜パターン７をエッチングする際には、例えば、垂直方向（図６に示した垂線Ｐに平行な方向）からイオンビームを照射しながらイオンミリングすると共に、オーバーミリングする。

このエッチング処理により、薄膜パターン７のうちのエッチングマスク８により覆われていない部分が選択的に除去されるため、図９に示したように、薄膜パターン７の残存部分として、２つの端面２Ｅ，２Ｆを有するように薄膜パターン２が形成される。

最後に、薄膜パターン２を覆っているエッチングマスク８を除去する。このエッチングマスク８を除去する際には、例えば、マスクパターン４を除去した場合（図４および図５参照）と同様の有機溶剤を使用する。これにより、図１に示した薄膜パターン２が完成する。この薄膜パターン２の形成工程では、幅Ｗ２Ａおよび傾斜角度ωＢ，ωＣに基づいてパターン幅（幅Ｗ２Ｄ）を制御可能である。

本実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法では、アンダーカット部４Ｕを有するマスクパターン４を使用して薄膜３を選択的にエッチングすることによりプレ薄膜パターン５（上面２Ａ，側面２Ｂ）を形成し、引き続きプレ薄膜パターン５の上面２Ａおよび側面２Ｂを覆うようにエッチング保護膜６を形成したのち、そのエッチング保護膜６をマスクとしてプレ薄膜パターン５を選択的にエッチングすることにより薄膜パターン７（側面２Ｃ）を形成している。この場合には、２段階のエッチング工程を経て形成される２つの側面２Ｂ，２Ｃに基づいて薄膜パターン７のパターン幅（幅Ｗ２Ｄ）が規定され、そのパターン幅が露光装置の解像限界に依存しないため、所望の微小幅となるようにパターン幅が狭められる。しかも、幅Ｗ２Ａおよび傾斜角度ωＢ，ωＣに基づいて幅Ｗ２Ｄが決定されるため、薄膜パターン７のパターン幅が高精度に制御される。したがって、露光装置の解像限界に依存せずに、微小なパターン幅を有する薄膜パターン２を高精度に形成することができる。

特に、本実施の形態では、幅Ｗ２Ａ，Ｗ２Ｄ、厚さＴ２および傾斜角度ωＢ，ωＣを調整することにより薄膜パターン７の断面形状を制御可能であるため、所望の立体構造となるように薄膜パターン２を形成することができる。

また、本実施の形態では、マスクパターン４の厚さＴ４がエッチング保護膜６の厚さＴ６よりも厚い場合に、照射角度θＢよりも照射角度θＣを大きくしたので、上記したように、傾斜角度ωＢ，ωＣを互いに等しくすることが可能である。したがって、薄膜パターン２の断面形状の左右対称性を確保することができる。

なお、本実施の形態では、図１（Ｂ）に示したように、矩形型のパターン形状を有する薄膜パターン２を形成したが、必ずしもこれに限られるものではなく、その薄膜パターン２のパターン形状は自由に変更可能である。具体的には、図７に示したようにリング型の薄膜パターン７を形成したのち、図８に示したエッチングマスクの配設範囲を変更することにより、薄膜パターン２のパターン形状を変化させることが可能である。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

一例を挙げれば、図１（Ｂ）に対応する図１０および図１１に示したように、薄膜パターン７のうちのＬ字型部分を覆うようにエッチングマスク８を形成すれば（図１０参照）、Ｌ字型のパターン形状を有する薄膜パターン２を形成可能である（図１１参照）。なお、図１０および図１１に示した薄膜パターン２の形成方法に関する上記以外の手順は、図１、図８および図９を参照して説明した場合と同様である。

また、本実施の形態では、図１（Ｂ）に示したように、全体に渡って微小なパターン幅（幅Ｗ２Ｄ）を有するように薄膜パターン２を形成したが、必ずしもこれに限られるものではなく、その微小なパターン幅を有する狭幅部分と共に他の広幅部分を併せて含むように薄膜パターン２を形成してもよい。具体的には、図５に示したようにエッチング保護膜６の周辺にプレ薄膜パターン５を露出させたのち、そのプレ薄膜パターン５をエッチングする前にエッチング保護膜６と部分的に重なるように他のエッチング保護膜を形成することにより、薄膜パターン２に広幅部分を含ませることが可能である。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

一例を挙げれば、図１（Ｂ）に対応する図１２〜図１７に示した通りである。すなわち、まず、図１２に示したように、エッチング保護膜６と部分的に重なるように補助エッチング保護膜９を形成する。続いて、エッチング保護膜６および補助エッチング保護膜９の双方をマスクとして使用してプレ薄膜パターン５を選択的にエッチングすることにより、図１３に示したように、薄膜パターン７を形成する。続いて、図１４および図１５に示したように、補助エッチング保護膜９およびエッチング保護膜６を順に除去する。この薄膜パターン７は、微小なパターン幅（幅Ｗ２Ｄ）を有する狭幅部分７１と、その幅Ｗ２Ｄよりも広い幅Ｗ２Ｚを有する広幅部分７２とを含んでいる。続いて、図１６に示したように、狭幅部分７１の一部と広幅部分７２とを覆うようにエッチングマスク１０を形成する。最後に、エッチングマスク１０を使用して薄膜パターン７を選択的にエッチングしたのち、そのエッチングマスク１０を除去することにより、図１７に示したように、狭幅部分７１に対応するＬ字型の狭幅部分２１（幅Ｗ２Ｄ）と広幅部分７２に対応する略矩形型の広幅部分２２（幅Ｗ２Ｚ）とを含む薄膜パターン２が完成する。上記した補助エッチング保護膜９およびエッチングマスク１０の形成手順および除去手順は、いずれもエッチングマスク８を形成および除去した場合（図１、図８および図９参照）と同様である。なお、図１２〜図１７に示した薄膜パターン２の形成方法に関する上記以外の手順は、図１および図６〜図９を参照して説明した場合と同様である。

また、本実施の形態では、図１および図７〜図９に示したように、リング型の薄膜パターン７を選択的にエッチングすることにより形成された矩形型の薄膜パターン２を最終形成物としたが、必ずしもこれに限られるものではなく、薄膜パターン７を最終形成物としてもよい。もちろん、薄膜パターン７を最終形成物とする場合には、薄膜パターン２を形成するために薄膜パターン７をエッチングする工程は不要となる。薄膜パターン２，７のいずれを最終形成物とするかは、利用用途等に応じて自由に選択可能である。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明の薄膜パターンの形成方法の応用例について説明する。以下では、薄膜パターンの形成方法が応用されるマイクロデバイスを代表して、例えば、ＭＲ素子を搭載した薄膜磁気ヘッドの製造方法について説明する。

まず、図１８〜図２２を参照して、薄膜磁気ヘッドの製造方法を使用して製造される薄膜磁気ヘッドの構成について簡単に説明する。図１８〜図２０は薄膜磁気ヘッド１００の構成を表しており、それぞれ分解斜視構成、図１８に示した矢印ＸＩＸ方向から見た平面構成、図１９に示したＸＸ−ＸＸ線に沿った矢視方向の断面構成を示している。また、図２１および図２２は薄膜磁気ヘッド１００のうちのＭＲ素子２００の構成を拡大して表しており、それぞれ図１９および図２０に示したＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿った矢視方向の断面構成、ならびにＭＲ膜パターン２０１の断面構成を示している。図２２において、（Ｂ）は平面構成を示し、（Ａ）は（Ｂ）に示したＡ−Ａ線に沿った断面構成を示している。

薄膜磁気ヘッド１００は、例えば、図１８〜図２０に示したように、セラミック（例えばアルティック）製のスライダ９０の一面に設けられており、そのスライダ９０と共にエアベアリング面９０Ｍを構成している。この薄膜磁気ヘッド１００は、例えば、再生機能を担う再生ヘッド部１００Ａと、記録機能を担う記録ヘッド部１００Ｂとを含む複合型ヘッドである。

再生ヘッド部１００Ａは、例えば、スライダ９０上に設けられており、絶縁層１０１と、下部シールド層１０２と、ＭＲ素子２００およびシールド絶縁層１０３と、上部シールド層１０４とがこの順に積層された積層構造を有している。

絶縁層１０１は、再生ヘッド部１００Ａをスライダ９０から電気的に分離するものであり、例えば、アルミナまたは酸化ケイ素などの絶縁性材料により構成されている。下部シールド層１０２および上部シールド層１０４は、ＭＲ素子２００を周辺から磁気的に遮蔽するものであり、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ（いわゆるパーマロイ（商品名））、鉄コバルトニッケル合金（ＦｅＣｏＮｉ）または鉄コバルト合金（ＦｅＣｏ）などの磁性材料により構成されている。ＭＲ素子２００は、磁気抵抗効果を利用して磁気記録媒体（図示せず）の信号磁界を検出することにより、その磁気記録媒体に記録されている情報を磁気的に再生するものである。このＭＲ素子２００の詳細な構成については、後述する（図２１および図２２参照）。シールド絶縁層１０３は、ＭＲ素子２００を周辺から電気的に分離するものであり、例えば、アルミナなどの絶縁性材料により構成されている。なお、図１８では、シールド絶縁層１０３の図示を省略している。

記録ヘッド部１００Ｂは、例えば、再生ヘッド部１００Ａ上に非磁性層１０５を介して設けられており、下部磁極１０６と、記録ギャップ層１０７と、絶縁層１０８，１１０，１１２により埋設された２段構成の薄膜コイル１０９，１１１と、上部磁極１１３とがこの順に積層された積層構造を有する長手記録ヘッドである。なお、非磁性層１０５は、再生ヘッド部１００Ａと記録ヘッド部１００Ｂとの間を磁気的に分離するものであり、例えばアルミナなどの非磁性材料により構成されている。

下部磁極１０６は、上部磁極１１３と共に磁路を構成するものであり、例えば、パーマロイなどの高飽和磁束密度磁性材料により構成されている。記録ギャップ層１０７は、下部磁極１０６と上部磁極１１３との間に磁気的なギャップを設けるものであり、例えば、アルミナなどの絶縁性材料により構成されている。絶縁層１０８，１１０，１１２は、薄膜コイル１０９，１１１を周辺から電気的に分離するものであり、例えば、フォトレジストまたはアルミナなどの絶縁性材料により構成されている。薄膜コイル１０９，１１１は、磁束を発生させるものであり、例えば、銅などの高導電性材料により構成されたスパイラル状構造を有している。これらの薄膜コイル１０９，１１１の一端は互いに連結されており、他端には通電用のパッドが設けられている。上部磁極１１３は、薄膜コイル１０９，１１１において発生した磁束を利用して記録ギャップ層１０７近傍に記録用の磁界を発生させるものであり、例えば、パーマロイまたは窒化鉄（ＦｅＮ）などの高飽和磁束密度磁性材料により構成されている。この上部磁極１１３は、記録ギャップ層１０７に設けられたバックギャップ１０７Ｇを通じて下部磁極１０６と磁気的に連結されている。なお、上部磁極１１３上には、さらに、記録ヘッド部１００Ｂを周辺から電気的に分離するためのオーバーコート層（図示せず）が設けられている。

再生ヘッド部１００ＡのうちのＭＲ素子２００は、例えば、図２１に示したように、リード層としての機能を兼ねる下部シールド層１０２と上部シールド層１０４との間に配置されており、シールド絶縁層１０３により周囲を囲まれている。このＭＲ素子２００は、下部シールド層１０２上に設けられたＭＲ膜パターン２０１と、そのＭＲ膜パターン２０１の再生トラック幅方向（Ｘ軸方向）における両側の空間に積層された下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌおよび磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌと、ＭＲ膜パターン２０１、下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌおよび磁気バイアス膜パターン２０３，２０３Ｌを覆うように設けられた上部ギャップ膜２０４とを備えている。

ＭＲ膜パターン２０１は、例えば、図２１および図２２に示したように、下部シールド層１０２に近い側から順に、シード層２０１１と、ピンニング層２０１２と、ピンド層２０１３と、トンネル絶縁層２０１４と、フリー層２０１５と、保護層２０１６とが積層された積層構造を有している。この種のＭＲ膜パターン２０１を備えたＭＲ素子２００は、いわゆるトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ；tunneling magneto-resistive effect）素子である。なお、ピンニング層２０１２からフリー層２０１５に至る積層順は、上記した順序と反転していてもよい。

シード層２０１１は、その上に形成される層（ここではピンニング層２０１２等）の磁気特性を安定化するものであり、例えば、ニッケルクロム合金（ＮｉＣｒ）などの金属材料により構成されている。ピンニング層２０１２は、ピンド層２０１３の磁化方向を固定するものであり、例えば、イリジウムマンガン合金（ＩｒＭｎ）などの反強磁性材料により構成されている。ピンド層２０１３は、ピンニング層２０１２と交換結合されることにより磁化方向が固定されたものであり、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）などの強磁性材料を含んで構成されている。このピンド層２０１３は、例えば、単層構造であってもよいし、あるいは非磁性層を挟んで２つの強磁性層が積層された積層構造（いわゆるシンセティックピンド層）であってもよい。トンネル絶縁層２０１４は、ピンド層２０１３とフリー層２０１５との間において電子をトンネリングさせるものであり、例えば、アルミナなどの絶縁性材料により構成されている。フリー層２０１５は、外部磁界に応じて磁化方向が回転可能なものであり、例えば、コバルト鉄合金などの強磁性材料を含んで構成されている。このフリー層２０１５は、例えば、単層構造であってもよいし、あるいは非磁性層を挟んで２つの強磁性層が積層された積層構造（いわゆるシンセティックフリー層）であってもよい。保護層２０１６は、ＭＲ膜パターン２０１のうちの主要部（主にピンニング層２０１２からフリー層２０１５に至る積層部分）を保護するものであり、例えば、タンタルなどの非磁性材料により構成されている。

下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌは、ＭＲ膜パターン２０１を周辺から磁気的に分離するものである。この下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌは、例えば、アルミナまたは酸化ケイ素などの非磁性絶縁性材料により構成されており、約１５ｎｍの厚さを有している。特に、下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌは、ＭＲ膜パターン２０１の側面および下部シールド層１０２の表面を覆うように設けられている。

磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌは、ＭＲ膜パターン２０１に磁気バイアスを供給するものである。この磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌは、例えば、バッファ層と、バイアス層と、非磁性金属層とが積層された積層構造を有しており、全体として約３５ｎｍの厚さを有している。バッファ層は、例えば、クロム、チタン、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）またはこれらの合金（例えばクロムチタン合金（ＣｒＴｉ））などにより構成されており、約５ｎｍの厚さを有している。バイアス層は、実質的に磁気バイアスを供給するものであり、例えば、コバルト白金合金（ＣｏＰｔ）、コバルトクロム白金合金（ＣｏＣｒＰｔ）またはサマリウムコバルト合金（ＳｍＣｏ）などの強磁性材料により構成されており、約２５ｎｍの厚さを有している。なお、バイアス層は、例えば、上記した強磁性材料層の単層構造または積層構造であってもよいし、あるいは強磁性材料層および非磁性材料層が交互に積層された積層構造であってもよい。非磁性金属層は、バイアス層を保護するものであり、例えば、クロム、チタン、タングステン、ルテニウム（Ｒｕ）またはロジウム（Ｒｈ）などの非磁性金属材料により構成されており、約５ｎｍの厚さを有している。

上部ギャップ膜２０４は、ＭＲ膜パターン２０１を上部シールド層１０４から磁気的に分離するものであり、例えば、クロム、チタン、タングステン、銅、タンタルまたはルテニウムなどの非磁性金属材料により構成されている。

この薄膜磁気ヘッド１００では、再生ヘッド部１００ＡのうちのＭＲ素子２００により再生処理が実行される。すなわち、情報の再生時には、磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３ＬからＭＲ膜パターン２０１に磁気バイアスが供給された状態において、下部シールド層１０２および上部シールド層１０４を通じてＭＲ膜パターン２０１にセンス電流が流れる。この場合には、磁気記録媒体の信号磁界を検出することによりフリー層２０１５の磁化方向が回転すると、ＭＲ膜パターン２０１中を流れる伝導電子は、ピンド層２０１３の磁化方向とフリー層２０１５の磁化方向との間の相対角度に応じた抵抗を受ける。このＭＲ膜パターン２０１の抵抗は信号磁界の大きさに応じて変化するため（磁気抵抗効果）、その抵抗変化が電圧変化として検出されることにより、磁気記録媒体に記録されている情報が磁気的に再生される。

次に、図１８〜図３１を参照して、図１８〜図２２に示した薄膜磁気ヘッド１００の製造方法について説明する。図２３〜図３１はＭＲ素子２００の製造工程を説明するものであり、いずれも図２１に対応する断面構成（Ａ）および平面構成（Ｂ）を示している。以下では、まず、図１８〜図２２を参照して薄膜磁気ヘッド１００全体の製造工程について簡単に説明したのち、図２１〜図３１を参照してＭＲ素子２００の製造工程について詳細に説明する。なお、薄膜磁気ヘッド１００を構成する一連の構成要素の材質に関しては既に説明したので、その説明を省略する。また、ＭＲ素子２００の製造工程を説明する際には、上記した薄膜パターンの形成方法を説明するために使用した一連の図面（図１〜図９）および符号（Ｐ，θＢ，θＣ，ωＢ，ωＣ）を適宜引用する。

薄膜磁気ヘッド１００は、例えば、スパッタリング法、電解めっき法または化学蒸着（ＣＶＤ；chemical vapor deposition ）法に代表される成膜技術、フォトリソグラフィ法に代表されるパターニング技術、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；reactive ion etching）に代表されるエッチング技術、ならびに化学機械研磨（ＣＭＰ；chemical mechanical polishing ）法に代表される研磨技術などを使用して一連の構成要素を積層形成することにより製造可能である。すなわち、スライダ９０を準備したのち、まず、スライダ９０の一面に、絶縁層１０１と、下部シールド層１０２と、ＭＲ素子２００およびシールド絶縁層１０３と、上部シールド層１４とをこの順に積層形成することにより、再生ヘッド部１００Ａを形成する。続いて、再生ヘッド部１００Ａ（上部シールド層１０４）上に非磁性層１０５を形成したのち、その非磁性層１５上に、下部磁極１０６と、記録ギャップ層１０７と、絶縁層１０８，１１０，１１２により埋設された薄膜コイル１０９，１１１と、上部磁極１１３とをこの順に積層形成することにより、記録ヘッド部１００Ｂを形成する。最後に、記録ヘッド部１００Ｂを覆うようにオーバーコート層（図示せず）を形成したのち、再生ヘッド部１００Ａおよび記録ヘッド部１００Ｂを含む積層構造をスライダ９０と共に一括研磨してエアベアリング面９０Ｍを形成することにより、薄膜磁気ヘッド１００が完成する。

ＭＲ素子２００を製造する際には、まず、図２３に示したように、下部シールド層１０２の一面を覆うように、薄膜３（図２参照）に対応するＭＲ膜１１４（厚さＴ１１４）を形成する。このＭＲ膜１１４を形成する際には、例えば、図２２に示したように、スパッタリング法を使用して、下部シールド層１０２上に、シード層２０１１と、ピンニング層２０１２と、ピンド層２０１３と、トンネル絶縁層２０１４と、フリー層２０１５と、保護層２０１６とをこの順に積層形成する。

続いて、ＭＲ膜１１４上に、外縁に沿って設けられたアンダーカット部１１５Ｕ（アンダーカット幅Ｗ１１５Ｕ）および開口１１５Ｋを有するように、マスクパターン４（図２参照）に対応するマスクパターン１１５（厚さＴ１１５）を形成する。このマスクパターン１１５を形成する際には、例えば、下層レジストパターン１１５１（例えばＰＭＧＩ）および上層レジストパターン１１５２（例えばフォトレジスト）を含むようにする。

続いて、マスクパターン１１５を使用してＭＲ膜１１４を選択的にエッチングする。このＭＲ膜１１４をエッチングする際には、例えば、垂線Ｐに対して照射角度θＢをなす方向からイオンビームを照射しながらイオンミリングすると共に、ＭＲ膜１１４に裾引きが生じないようにオーバーミリングする。このエッチング処理により、図２４に示したように、アンダーカット部１１５Ｕに露出する上面２０１Ａ（幅Ｗ２０１Ａ）と垂線Ｐに対して傾斜角度ωＢだけ傾斜する側面２０１Ｂとを有するように、プレ薄膜パターン５（図３参照）に対応するプレＭＲ膜パターン１１６が形成される。このプレＭＲ膜パターン１１６を形成する際にＭＲ膜１１４がエッチングされた箇所には、開口１１６Ｋが設けられる。

続いて、図２５に示したように、先工程において形成された構造体の全体を覆うと共にプレＭＲ膜パターン１１６の周囲（開口１１６Ｋ）を埋設するように下部ギャップ膜１１７（例えば厚さ＝１５ｎｍ）および磁気バイアス膜１１８（例えば厚さＴ１１８＝３５ｎｍ）をこの順に積層形成する。これらの下部ギャップ膜１１７および磁気バイアス膜１１８は、それぞれ後工程において下部ギャップ膜パターン２０２Ｒおよび磁気バイアス膜パターン２０３Ｒとなるものである。この下部ギャップ膜１１７を形成する際には、例えばスパッタリング法（成膜角度＝０°）を使用して、プレＭＲ膜パターン１１６の側面２０１Ｂおよびその周辺の下部シールド層１０２を覆い、上面２０１Ａを覆わないようにする。また、磁気バイアス膜１１８を形成する際には、下部ギャップ膜１１７を形成した場合と同様のスパッタリング法（成膜角度＝０°）を使用して、下部ギャップ膜１１７により囲まれた空間を埋設すると共に、上面２０１Ａを覆わないようにする。

続いて、先工程において形成された構造体の全体を覆うと共にマスクパターン１１５のアンダーカット部１１５Ｕにまで入り込むように、エッチング保護膜６（図４参照）に対応するエッチング保護膜１１９（例えば厚さＴ１１９＝３０ｎｍ）を形成する。具体的には、プレＭＲ膜パターン１１６の上面２０１Ａと、マスクパターン１１５と、それらの周辺領域とを覆うようにエッチング保護膜１１９を形成する。このエッチング保護膜１１９を形成する際には、プレＭＲ膜パターン１１６よりも遅いエッチングレートを有する形成材料（例えばアルミナ）を使用すると共に、例えば傾斜スパッタリング法（例えば成膜角度＝１０°）を使用して上面２０１Ａを十分に覆うようにする。こののち、図２６に示したように、マスクパターン１１５をその上の下部ギャップ膜１１７、磁気バイアス膜１１８およびエッチング保護膜１１９と共に除去（リフトオフ）する。

続いて、エッチング保護膜１１９をマスクとしてプレＭＲ膜パターン１１６を選択的にエッチングする。このプレＭＲ膜パターン１１６をエッチングする際には、例えば、垂線Ｐに対して照射角度θＣをなす方向からイオンビームを照射しながらイオンミリングすると共に、プレＭＲ膜パターン１１６に裾引きが生じないようにオーバーミリングする。このエッチング処理により、図２７に示したように、上記した上面２０１Ａおよび側面２０１Ｂ（傾斜角度ωＢ）と垂線Ｐに対して傾斜角度ωＣだけ傾斜する側面２０１Ｃとを有するように、薄膜パターン７（図６参照）に対応するプレＭＲ膜パターン１２０が形成される。

続いて、図２８に示したように、例えばスパッタリング法（成膜角度＝０°）を使用して、エッチング保護膜１１９、プレＭＲ膜パターン１２０およびそれらの周辺の下部シールド層１０２を覆うように、下部ギャップ膜１２１（例えば厚さ＝１５ｎｍ）および磁気バイアス膜１２２（厚さＴ１２２）を積層形成する。これらの下部ギャップ膜１２１および磁気バイアス膜１２２は、それぞれ後工程において下部ギャップ膜パターン２０２Ｌおよび磁気バイアス膜パターン２０３Ｌとなるものである。この磁気バイアス膜１２２を形成する際には、例えば、厚さＴ１２２が磁気バイアス膜１１８の厚さＴ１１８よりも大きくなるようにする。

続いて、例えばＣＭＰ法を使用して、プレＭＲ膜パターン１２０が露出するまで磁気バイアス膜１２２、下部ギャップ膜１２１およびエッチング保護膜１１９を研磨する。この研磨工程では、例えば、研磨材粒子として、アルミナ、コロイダルシリカ、酸化セリウム、酸化ケイ素、シリコンカーバイド、酸化ジルコニウム、ダイヤモンドまたは酸化鉄などを使用する。この研磨処理により、図２９に示したように、プレＭＲ膜パターン１２０の上面２０１Ａを含む面内において磁気バイアス膜１２２および下部ギャップ膜１２１が平坦化されるため、そのプレＭＲ膜パターン１２０の周囲に下部ギャップ膜１１７，１２１および磁気バイアス膜１１８，１２２が埋設される。

続いて、プレＭＲ膜パターン１２０、下部ギャップ膜１１７，１２１および磁気バイアス膜１１８，１２２を選択的にエッチングすることにより、図３０に示したように、薄膜パターン２（図１参照）に対応するＭＲ膜パターン２０１を形成する。このＭＲ膜パターン２０１が形成される際には、下部ギャップ膜１１７，１２１の残存部分として下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌが形成されると共に、磁気バイアス膜１１８，１２２の残存部分として磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌが形成される。このエッチング工程の詳細は、上記実施の形態において薄膜パターン７をエッチングした場合（図８および図９参照）と同様であるので、その説明を省略する。確認まで説明しておくと、このエッチング工程では、図２９に示した領域Ｓにエッチングマスクを設けるようにする。

続いて、図３１に示したように、ＭＲ膜パターン２０１、下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌ、磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌおよびその周辺の下部シールド層１０２を覆うように、シールド絶縁層１０３を形成する。

続いて、例えばＣＭＰ法を使用して、ＭＲ膜パターン２０１、下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌおよび磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌが露出するまでシールド絶縁層１０３を研磨する。この研磨処理により、図２１に示したように、ＭＲ膜パターン２０１、下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌおよび磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌの周囲にシールド絶縁層１０３が埋設される。

最後に、例えばスパッタリング法（成膜角度＝０°）を使用して、ＭＲ膜パターン２０１、下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌ、磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌを覆うように上部ギャップ膜２０４を形成する。この上部ギャップ膜２０４を形成する際には、例えば、シールド絶縁層１０３の一部まで覆うようにする。これにより、ＭＲ素子２００が完成する。

この薄膜磁気ヘッドの製造方法では、上記した薄膜パターンの形成方法を利用してＭＲ素子２００を製造しているので、ＭＲ膜パターン２０１のパターン幅が所望の微小幅となるように狭められると共に、そのパターン幅が高精度に制御される。したがって、再生トラック幅を高精度に狭小化することができる。この薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する上記以外の手順、作用および効果は、上記した薄膜パターンの形成方法と同様である。

なお、上記した薄膜磁気ヘッドの製造方法では、図２１および図２２に示したように、ＭＲ素子２００をＴＭＲ素子としたが、必ずしもこれに限られるものではなく、ＭＲ素子２００をいわゆる膜面直交電流型巨大磁気抵抗効果（ＣＰＰ−ＧＭＲ；current perpendicular to the plane-giant magneto-resistive effect ）素子または膜面平行電流型巨大磁気抵抗効果（ＣＩＰ−ＧＭＲ；current in the plane-giant magneto-resistive effect ）素子としてもよい。これらの場合においても、上記した薄膜磁気ヘッドの製造方法と同様の効果を得ることができる。

ＣＰＰ−ＧＭＲ素子としてのＭＲ素子２００は、図２２に対応する図３２に示したように、ＭＲ膜パターン２０１がトンネル絶縁層２０１４に代えてスペーサ層２０１７を備える点を除き、ＴＭＲ素子としてのＭＲ素子２００と同様の構造を有している。このスペーサ層２０１７は、ピンド層２０１３とフリー層２０１５との間を離間させるものであり、例えば、ルテニウムなどの非磁性材料により構成されている。

また、ＣＩＰ−ＧＭＲ素子としてのＭＲ素子２００は、例えば、図２１に対応する図３３に示したように、下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌに代えて磁気バイアス膜パターン２０５Ｒ，２０５Ｌを備え、磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌに代えてリード膜パターン２０６Ｒ，２０６Ｌを備えている。また、下部シールド層１０２とＭＲ膜パターン２０１との間に下部ギャップ膜２０７を備え、ＭＲ膜パターン２０１と上部シールド層１０４との間に上部ギャップ膜２０８を備えている。このＭＲ素子２００の上記以外の構成は、図２１および図２２に示した場合と同様である。磁気バイアス膜パターン２０５Ｒ，２０５Ｌは、磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌと同様の機能および材質を有している。リード膜パターン２０６Ｒ，２０６Ｌは、ＭＲ膜パターン２０１に電流を流すためのものであり、例えば、金などの導電性材料により構成されている。下部ギャップ膜２０７および上部ギャップ膜２０８は、ＭＲ膜パターン２０１を下部シールド層１０２および上部シールド層１０４から磁気的かつ電気的に分離するものであり、例えば、アルミナなどの非磁性絶縁性材料により構成されている。

また、上記した薄膜磁気ヘッドの製造方法では、薄膜磁気ヘッド１００のうちの記録ヘッド部１００Ｂを長手記録ヘッドとしたが、必ずしもこれに限られるものではなく、記録ヘッド部１００Ｂを垂直記録ヘッドとしてもよい。この場合においても、上記した薄膜磁気ヘッドの製造方法と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明に関する実施例について説明する。

以下の手順を経ることにより、本発明の薄膜パターンの形成方法を使用して薄膜パターンを形成した。なお、以下の説明では、上記実施の形態において説明した幅、厚さおよび角度に関する一連の符号を随時引用している。

まず、基体として、下地膜（アルミナ；厚さ＝１μｍ）が設けられたアルティック基板を準備したのち、その基体の一面に、スパッタリング法を使用して薄膜（タンタル；厚さＴ２＝５０ｎｍ）を形成した。続いて、薄膜上に、下層レジストパターン（ＰＭＧＩ）および上層レジストパターン（ＡＺエレクトロニックマテリアルズ株式会社製フォトレジストＡＺ５１０５Ｐ）をこの順に積層形成することにより、アンダーカット部（アンダーカット幅Ｗ４Ｕ）およびエッチング用の開口を有するようにマスクパターン（厚さＴ４）を形成した。このマスクパターンを形成する際には、薄膜上に下層レジスト膜および上層レジスト膜をこの順に形成したのち、フォトリソグラフィ法を使用して両レジスト膜を一括してパターニング（露光・現像）した。この場合には、露光装置としてＫｒＦエキシマレーザステッパ（露光エネルギー＝３０ｍＪ，フォーカス＝０μｍ）を使用したと共に、現像液としてテトラメチルアンモニウム２．３８％水溶液を使用した。

続いて、マスクパターンを使用して薄膜を選択的にエッチング（イオンミリング；照射角度θＢ）することにより、プレ薄膜パターン（傾斜角度ωＢ）を形成した。この場合には、エッチング時間に換算して１０％（５ｎｍ厚の薄膜のエッチング時間に相当）だけオーバーミリングした。続いて、全体を覆うように、傾斜イオンビームスパッタリング法（傾斜角度＝１０°）を使用してエッチング保護膜（アルミナ；厚さＴ６＝３０ｎｍ厚）を形成した。続いて、アセトンを使用して洗浄することにより、マスクパターンをその上のエッチング保護膜と共に除去（いわゆるリフトオフ）した。

続いて、エッチング保護膜をマスクとしてプレ薄膜パターンを選択的にエッチング（イオンミリング；照射角度θＣ）することにより、リング型の薄膜パターン（幅Ｗ２Ａ，Ｗ２Ｄ，傾斜角度ωＣ）を形成した。この場合には、薄膜をエッチングした場合と同様に、エッチング時間に換算して１０％だけオーバーミリングした。続いて、アルカリ水溶液によるウェットエッチングを使用して、薄膜パターンを覆っているエッチング保護膜を選択的にエッチングすることにより、そのエッチング保護膜を除去した。こののち、薄膜パターンをテトラメチルアンモニウム２．３８％水溶液に浸漬（浸漬時間＝２分間）させたのち、純水でリンス（リンス時間＝１分間）した。

続いて、リング型の薄膜パターンを選択的に覆うようにエッチングマスクを形成したのち、そのエッチングマスクを使用して薄膜パターンを選択的にエッチング（イオンミリング）することにより、矩形型の薄膜パターンを形成した。最後に、アセトンを使用して洗浄することにより、薄膜パターンを覆っているマスクパターンを除去した。

この薄膜パターンの形成条件と薄膜パターンの立体構造との間の関係を調べたところ、以下の一連の結果が得られた。

まず、マスクパターンの形成時における現像時間とアンダーカット幅との間の関係を調べたところ、図３４に示した結果が得られた。図３４はマスクパターンのアンダーカット幅の現像時間依存性を表しており、横軸は現像時間Ｔ（秒）を示し、縦軸はアンダーカット幅Ｗ４Ｕ（ｎｍ）を示している。この関係を調べる際には、マスクパターンの厚さＴ４＝２５０ｎｍ（下層レジストパターンの厚さ＝５０ｎｍ，上層レジストパターンの厚さ＝２００ｎｍ）としたと共に、現像時間Ｔを６段階（Ｔ＝１５秒，２０秒，２５秒，３０秒，３５秒，４０秒）に変化させた。

図３４に示した結果から判るように、アンダーカット幅Ｗ４Ｕは現像時間Ｔが長くなるにしたがって広くなり、アンダーカット幅Ｗ４Ｕと現像時間Ｔとの間にはほぼ比例関係が成立した。上記実施の形態において図３を参照して説明したように、薄膜パターンの幅Ｗ２Ａは、アンダーカット幅Ｗ４Ｕにほぼ等しくなる。このことから、本発明の薄膜パターンの形成方法では、マスクパターンの形成時における現像時間Ｔを調整することにより、薄膜パターンの幅Ｗ２Ａを制御可能であることが確認された。

続いて、プレ薄膜パターンの形成時におけるイオンビームの照射角度と側面の傾斜角度との間の関係を調べたところ、図３５に示した結果が得られた。図３５はプレ薄膜パターンの傾斜角度の照射角度依存性を表しており、横軸は照射角度θＢ（°）を示し、縦軸は傾斜角度ωＢ（°）を示している。この関係を調べる際には、アンダーカット幅Ｗ４Ｕ＝３０ｎｍとし、照射角度θＢを４段階（θＢ＝０°，５°，１０°，２０°）に変化させたと共に、マスクパターンの厚さＴ４を４段階（Ｔ４＝１５０ｎｍ，２５０ｎｍ，５００ｎｍ，８００ｎｍ）に変化させた。なお、いずれの厚さＴ４においても、下層レジストパターンの厚さ＝５０ｎｍとした。図３５中に示した●，○，■，□は、それぞれＴ４＝１５０ｎｍ，２５０ｎｍ，５００ｎｍ，８００ｎｍの場合の関係を示している。

図３５に示した結果から判るように、厚さＴ４をいずれの値に設定した場合においても、傾斜角度ωＢは照射角度θＢが大きくなるにしたがって大きくなり、傾斜角度ωＢと照射角度θＢとの間にはほぼ比例関係が成立した。また、傾斜角度ωＢは、厚さＴ４が大きくなるほど大きくなった。このことから、本発明の薄膜パターンの形成方法では、プレ薄膜パターンの形成時におけるイオンビームの照射角度θＢを調整することにより、薄膜パターンの傾斜角度ωＢを制御可能であることが確認された。また、マスクパターンの厚さＴ４を調整することによっても、傾斜角度ωＢを制御可能であることが確認された。

最後に、薄膜パターンの形成時におけるイオンビームの照射角度と側面の傾斜角度との間の関係を調べたところ、図３６に示した結果が得られた。図３６は薄膜パターンの傾斜角度の照射角度依存性を表しており、横軸は照射角度θＣ（°）を示し、縦軸は傾斜角度ωＣ（°）を示している。この関係を調べる際には、エッチング保護膜の厚さＴ６＝３０ｎｍとしたと共に、照射角度θＣを６段階（θＣ＝０°，１０°，２０°，３０°，４５°，６０°）に変化させた。

図３６に示した結果から判るように、傾斜角度ωＣは照射角度θＣが大きくなるにしたがって大きくなり、傾斜角度ωＣと照射角度θＣとの間にはほぼ比例関係が成立した。このことから、本発明の薄膜パターンの形成方法では、薄膜パターンの形成時におけるイオンビームの照射角度θＣを調整することにより、傾斜角度ωＣを制御可能であることが確認された。

以上、実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。

具体的には、上記実施の形態では、図１に示したように、薄膜３のエッチング工程（図２参照）およびプレ薄膜パターン５の形成工程（図５参照）において照射角度θＢ，θＣ＞０とすることにより、薄膜パターン２の側面２Ｂ，２Ｃが垂線Ｐに対して傾斜するようにしたが、必ずしもこれに限られるものではない。すなわち、照射角度θＢ，θＣ＝０とすることにより、側面２Ｂ，２Ｃが垂線Ｐに対して傾斜しない（薄膜パターン２が矩形型の断面形状を有する）ようにしてもよい。この場合においても、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態では、図１〜図９に示したように、薄膜パターン２を形成するために、開口４Ｋを有するマスクパターン４を使用したが、必ずしもこれに限られるものではなく、開口４Ｋを有しないマスクパターン（孤立パターン）を使用してもよい。この場合においても、図２〜図９を参照して説明した手順と同様の手順を経ることにより、図１に示した立体構造を有する薄膜パターン２を形成することができる。この場合には、側面２Ｂが形成されたのちに側面２Ｃが形成される上記実施の形態とは異なり、側面２Ｃが形成されたのちに側面２Ｂが形成される。

本発明に係る薄膜パターンの形成方法は、薄膜磁気ヘッド（磁気抵抗効果素子）などのマイクロデバイスの製造方法に適用することが可能である。

本発明の一実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法を使用して形成される薄膜パターンの構成を表す断面図および平面図である。 本発明の一実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法における一工程を説明するための断面図および平面図である。 図２に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図３に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図４に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図５に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図６に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図７に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図８に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 本発明の一実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法に関する変形例における一工程を説明するための平面図である。 図１０に続く工程を説明するための平面図である。 本発明の一実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法に関する他の変形例における一工程を説明するための平面図である。 図１２に続く工程を説明するための平面図である。 図１３に続く工程を説明するための平面図である。 図１４に続く工程を説明するための平面図である。 図１５に続く工程を説明するための平面図である。 図１６に続く工程を説明するための平面図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法を使用して製造される薄膜磁気ヘッドの分解斜視構成を表す斜視図である。 図１８に示した矢印ＸＩＸ方向から見た薄膜磁気ヘッドの平面構成を表す平面図である。 図１９に示したＸＸ−ＸＸ線に沿った矢視方向における薄膜磁気ヘッドの断面構成を表す断面図である。 図１９および図２０に示したＸＸＩ−ＸＸＩ線に沿った矢視方向におけるＭＲ素子の断面構成を拡大して表す断面図である。 図２１に示したＭＲ素子のうちのＭＲ膜パターンの断面構成を拡大して表す断面図である。 ＭＲ素子の製造方法における一工程を説明するための断面図および平面図である。 図２３に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図２４に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図２５に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図２６に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図２７に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図２８に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図２９に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 図３０に続く工程を説明するための断面図および平面図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する変形例を説明するための断面図である。 本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する他の変形例を説明するための断面図である。 マスクパターンのアンダーカット幅の現像時間依存性を表す図である。 プレ薄膜パターンの傾斜角度の照射角度依存性を表す図である。 薄膜パターンの傾斜角度の照射角度依存性を表す図である。

符号の説明

１…基体、２，７…薄膜パターン、２Ａ，２０１Ａ…上面、２Ｂ，２Ｃ，２０１Ｂ，２０１Ｃ…側面、２Ｄ…下面、２Ｅ，２Ｆ…端面、３…薄膜、４，１１５…マスクパターン、４Ｋ，１１５Ｋ，１１６Ｋ…開口、４Ｕ，１１５Ｕ…アンダーカット部、５…プレ薄膜パターン、６，１１９…エッチング保護膜、８，１０…エッチングマスク、９…補助エッチング保護膜、２１，７１…狭幅部分、２２，７２…広幅部分、４１，１１５１…下層レジストパターン、４２，１１５２…上層レジストパターン、９０…スライダ、９０Ｍ…エアベリング面、１００…薄膜磁気ヘッド、１００Ａ…再生ヘッド部、１００Ｂ…記録ヘッド部、１０１，１０８，１１０，１１２…絶縁層、１０２…下部シールド層、１０３…シールド絶縁層、１０４…上部シールド層、１０５…非磁性層、１０６…下部磁極、１０７…記録ギャップ層、１０７Ｇ…バックギャップ、１０９，１１１…薄膜コイル、１１３…上部磁極、１１４…ＭＲ膜、１１６，１２０…プレＭＲ膜パターン、１１７，１２１…下部ギャップ膜、１１８，１２２…磁気バイアス膜、２００…ＭＲ素子、２０１…ＭＲ膜パターン、２０２Ｒ，２０２Ｌ…下部ギャップ膜パターン、２０３Ｒ，２０３Ｌ，２０５Ｒ，２０５Ｌ…磁気バイアス膜パターン、２０４…上部ギャップ膜、２０６Ｒ，２０６Ｌ…リード膜パターン、２０７…下部ギャップ膜、２０８…上部ギャップ膜、２０１１…シード層、２０１２…ピンニング層、２０１３…ピンド層、２０１４…トンネル絶縁層、２０１５…フリー層、２０１６…保護層、２０１７…スペーサ層、Ｐ…垂線、Ｔ２，Ｔ４，Ｔ６，Ｔ１１４，Ｔ１１５，Ｔ１１８，Ｔ１１９…厚さ、Ｗ２Ａ，Ｗ２Ｄ，Ｗ２Ｚ，Ｗ２０１Ａ…幅、Ｗ４Ｕ，Ｗ１１５Ｕ…アンダーカット幅、θＢ，θＣ…照射角度、ωＢ，ωＣ…傾斜角度。

Claims (9)

1. 薄膜を形成する第１の工程と、
   前記薄膜上に、外縁に沿ってアンダーカット部を有するようにマスクパターンを形成する第２の工程と、
   前記マスクパターンを使用して前記薄膜を選択的にエッチングする第３の工程と、
   前記第１ないし第３の工程において形成された構造体の全体を覆うと共に前記マスクパターンのアンダーカット部にまで入り込むようにエッチング保護膜を形成する第４の工程と、
   前記マスクパターンをその上のエッチング保護膜と共に除去する第５の工程と、
   残存するエッチング保護膜をマスクとして前記薄膜を選択的にエッチングする第６の工程と
   を含むことを特徴とする薄膜パターンの形成方法。
2. 前記第４の工程において、前記エッチング保護膜が前記薄膜よりも遅いエッチングレートを有するようにする
   ことを特徴とする請求項１記載の薄膜パターンの形成方法。
3. 前記第３の工程および前記第６の工程において、前記薄膜の表面の垂線に対して傾いた方向からイオンビームを照射しながらイオンミリングする
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜パターンの形成方法。
4. 前記マスクパターンが前記エッチング保護膜よりも大きな厚さを有するようにし、
   前記第３の工程よりも前記第６の工程においてイオンビームの照射角度を大きくする
   ことを特徴とする請求項３記載の薄膜パターンの形成方法。
5. さらに、残存するエッチング保護膜を除去する第７の工程を含む
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成方法。
6. さらに、前記第６の工程においてエッチングされた前記薄膜を所定のパターン形状となるようにエッチングする第８の工程を含む
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成方法。
7. さらに、前記第５の工程と前記第６の工程との間に、前記エッチング保護膜と部分的に重なるように補助エッチング保護膜を形成する第９の工程を含み、
   前記第６の工程において、前記エッチング保護膜および前記補助エッチング保護膜の双方をマスクとして使用する
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成方法。
8. 磁気抵抗効果膜を形成する第１の工程と、
   前記磁気抵抗効果膜上に、外縁に沿ってアンダーカット部を有するようにマスクパターンを形成する第２の工程と、
   前記マスクパターンを使用して前記磁気抵抗効果膜を選択的にエッチングする第３の工程と、
   前記第１ないし第３の工程において形成された構造体の全体を覆うと共に前記磁気抵抗効果膜の周囲を埋設するように第１の機能膜を形成する第４の工程と、
   前記第１ないし第４の工程において形成された構造体の全体を覆うと共に前記マスクパターンのアンダーカット部にまで入り込むようにエッチング保護膜を形成する第５の工程と、
   前記マスクパターンをその上の第１の機能膜およびエッチング保護膜と共に除去する第６の工程と、
   残存するエッチング保護膜をマスクとして前記磁気抵抗効果膜を選択的にエッチングする第７の工程と、
   前記第１ないし第７の工程において形成された構造体の全体を覆うように第２の機能膜を形成する第８の工程と、
   前記磁気抵抗効果膜が露出するまで前記第２の機能膜および前記エッチング保護膜を研磨する第９の工程と、
   研磨後の前記磁気抵抗効果膜ならびに前記第１および第２の機能膜を所定のパターン形状となるようにエッチングする第１０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。
9. 磁気抵抗効果素子を備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
   請求項８に記載した磁気抵抗効果素子の製造方法を使用して、前記磁気抵抗効果素子を製造する
   ことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。

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