JP4263728B2 - デバイス構造の形成方法、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、各種マイクロデバイス分野におけるデバイス構造の形成方法、ならびにそのデバイス構造の形成方法を応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、デバイス構造が広く利用されている。このデバイス構造の一例としては、薄膜磁気ヘッドに搭載される磁気抵抗効果（ＭＲ；magneto-resistive effect）素子が挙げられる。このデバイス構造の形成工程では、マスクパターンを使用したエッチングおよびリフトオフが行われている。

このリフトオフに関しては、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。）。このレジストパターンは、下層レジスト膜（ＰＭＧＩ（ポリメチルグルタルイミド））および上層レジスト膜（フォトレジスト）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フォト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されている。
特公平０７−００６０５８号公報

最近のマイクロデバイスの加速度的な小型化に伴い、デバイス構造の形成工程では、微細パターン化の要望に答えつつ、マスクパターンを良好にリフトオフすることが困難になっている。具体的には、目標とするパターン幅が１００ｎｍ以下まで狭くなると、マスクパターンのアンダーカット幅が極めて狭くなる。この場合には、マスクパターンを使用してエッチングしたのちにリフトオフしようとすると、エッチング時に生じた付着膜（ばりの発生要因となるいわゆる再付着膜）の影響を受けてマスクパターンをリフトオフしにくくなったり、あるいはリフトオフできたとしてもばりが生じやすくなる。これにより、デバイス構造の歩留りが問題視されている。

そこで、リフトオフ工程においてばりが生じることを防止するために、アンダーカット部を有するマスクパターンを光架橋性の有機樹脂層で覆い、その有機樹脂層を光架橋させることによりマスクパターンを捕捉したのち、有機樹脂層を除去しながらマスクパターンをリフトオフする技術が知られている（例えば、特許文献２参照。）。このリフトオフ工程では、エッチング工程においてマスクパターンに付着膜が付着すると、その付着膜がマスクパターンと一緒に有機樹脂層により捕捉される。これにより、マスクパターンおよび付着膜が併せて除去される。
特開２００４−２０７４８８号公報

光架橋性の有機樹脂層を使用した従来のデバイス構造の形成方法では、付着膜の膜強度や接着強度が弱い場合には、リフトオフ工程においてばりが生じることを防止可能であると見込まれる。しかしながら、付着膜が付着したままの状態でマスクパターンをリフトオフするのでは、付着膜の膜強度や接着強度が強い場合に、未だばりが生じるおそれがある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、リフトオフ工程においてばりが生じることを簡単に防止することにより歩留りを向上させることが可能なデバイス構造の形成方法、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を提供することにある。

本発明の第１のデバイス構造の形成方法は、第１のデバイス膜を形成する第１の工程と、第１のデバイス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第１のデバイス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まないように第２のデバイス膜およびエッチング保護膜をこの順に積層形成する第４の工程と、エッチング保護膜をマスクとして第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等方性エッチングする第５の工程と、マスクパターンをその上の第２のデバイス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除去する第７の工程とを含むものである。また、本発明の第２のデバイス構造の形成方法は、第１のデバイス膜を形成する第１の工程と、第１のデバイス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第１のデバイス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まないように第２のデバイス膜を形成する第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等方性エッチングする第５の工程と、マスクパターンをその上の第２のデバイス膜と共に除去する第６の工程とを含むものである。

これらの第１および第２のデバイス構造の形成方法では、第１のデバイス膜がエッチングされる際にアンダーカット部においてマスクパターンの側壁に飛散物（付着膜）が付着しても、その後に全体が等方性エッチングされることにより付着膜が除去されるため、マスクパターンが除去（リフトオフ）される際にばりが生じない。しかも、付着膜を除去するために等方性エッチングしているため、異方性エッチングする場合と比較して、エッチング作業が簡単になる。なお、デバイス構造の一例として磁気抵抗効果素子を挙げることにより第１および第２のデバイス膜を具体的に説明すると、第１のデバイス膜は磁気抵抗効果膜であり、第２のデバイス膜は磁気抵抗効果膜を機能させるための機能膜（例えばギャップ膜、磁気バイアス膜またはリード膜など）である。

第１のデバイス構造の形成方法では、第４の工程において、指向性の膜形成方法を使用して第２のデバイス膜およびエッチング保護膜の形成を行うと共に、エッチング保護膜が第１のデバイス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。

本発明の第１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マスクパターンのアンダーカット部にまで入り込まないように機能膜およびエッチング保護膜をこの順に積層形成する第４の工程と、エッチング保護膜をマスクとして第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等方性エッチングする第５の工程と、マスクパターンをその上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除去する第７の工程とを含むものである。また、本発明の第２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マスクパターンのアンダーカット部にまで入り込まないように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等方性エッチングする第５の工程と、マスクパターンをその上の機能膜と共に除去する第６の工程とを含むものである。

本発明の第１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、磁気抵抗効果素子を製造する工程が、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マスクパターンのアンダーカット部にまで入り込まないように機能膜およびエッチング保護膜をこの順に積層形成する第４の工程と、エッチング保護膜をマスクとして第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等方性エッチングする第５の工程と、マスクパターンをその上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除去する第７の工程とを含むものである。また、本発明の第２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、磁気抵抗効果素子を製造する工程が、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マスクパターンのアンダーカット部にまで入り込まないように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等方性エッチングする第５の工程と、マスクパターンをその上の機能膜と共に除去する第６の工程とを含むものである。

これらの第１または第２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、上記したデバイス構造の形成方法を応用しているため、マスクパターンの側壁に付着した付着膜が除去されることにより、そのマスクパターンが除去される際にばりが生じない。しかも、付着膜を除去するためのエッチング作業が簡単になる。

第１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、第４の工程において、指向性の膜形成方法を使用して機能膜およびエッチング保護膜の形成を行うと共に、エッチング保護膜が機能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。

本発明のデバイス構造の形成方法、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、マスクパターンを使用して第１のデバイス膜または磁気抵抗効果膜を選択的にエッチングし、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まないように第２のデバイス膜または機能膜を形成し、全体を等方性エッチングし、マスクパターンをその上の第２のデバイス膜または機能膜と共に除去するようにしたので、リフトオフ工程においてばりが生じることを簡単に防止することにより歩留りを向上させることができる。

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。

［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るデバイス構造の形成方法を使用して形成されるデバイス構造の構成について簡単に説明する。図１は、デバイス構造１０の断面構成を表している。

デバイス構造１０は、各種マイクロデバイスに応用されるものであり、例えば、基体１の一面に設けられている。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、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。

このデバイス構造１０は、第１のデバイス膜パターン２（厚さＴ２）と、その第１のデバイス膜パターン２の周囲に連結された第２のデバイス膜パターン３（厚さＴ３）とを備えている。これらの第１および第２のデバイス膜パターン２，３の材質や厚さＴ２，Ｔ３は、デバイス構造１０の応用用途に応じて任意に設定可能である。ここでは、例えば、２つの側面２Ｓがいずれも基体１の表面の垂線Ｐに対して傾斜することにより、第１のデバイス膜パターン２がパターン幅（最大幅）Ｗ２を有している。ただし、側面２Ｓは垂線Ｐに対して傾斜していなくてもよい。

なお、基体１は、デバイス構造１０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６を参照して、デバイス構造１０の形成方法について説明する。図２〜図６は、デバイス構造１０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を示している。

デバイス構造１０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第１のデバイス膜４（厚さＴ２）を形成する。この第１のデバイス膜４は、図１に示した第１のデバイス膜パターン２を形成するための前準備膜である。

続いて、第１のデバイス膜４上に、外縁に沿ってアンダーカット部５Ｕ（アンダーカット幅Ｗ５Ｕ）を有するようにマスクパターン５を形成する。この場合には、例えば、相対的に狭い幅を有する下層レジストパターン５１と相対的に広い幅（幅Ｗ５）を有する上層レジストパターン５２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）を有するようにする。

この種のマスクパターン５は、例えば、第１のデバイス膜４を覆うように下層レジスト膜（例えばＰＭＧＩ）および上層レジスト膜（例えばポジ型フォトレジスト）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。このポジ型フォトレジストとしては、例えば、電子線（ＥＢ；electron beam ）用レジスト、ｉ線用レジスト、ＫｒＦエキシマレジスト、ＡｒＦエキシマレジストまたはＡｒＦ液浸用レジストなどを使用可能である。

続いて、マスクパターン５を使用して第１のデバイス膜４を選択的にエッチングする。この場合には、例えば、イオンミリングなどを使用する。このエッチング処理により、第１のデバイス膜４のうちのマスクパターン５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３に示したように、第１のデバイス膜パターン２が形成される。このエッチング工程では、第１のデバイス膜４がエッチングされる際に飛散物（エッチングかす）が生じるため、その飛散物がアンダーカット部５Ｕにおいてマスクパターン５の側壁に付着膜４Ｈとして付着する。ここでは、例えば、付着膜４Ｈにより下層レジストパターン５１の側壁から第１のデバイス膜パターン２の上面まで連続的に覆われた場合を示している。この付着膜４Ｈの付着現象は、いわゆるエッチングかすの再付着現象である。

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５のアンダーカット部５Ｕにまで入り込まないように第２のデバイス膜６（厚さＴ３）およびエッチング保護膜７をこの順に積層形成する。この第２のデバイス膜６は、図１に示した第２のデバイス膜パターン３を形成するための前準備膜である。また、エッチング保護膜７は、後工程（図５参照）において付着膜４Ｈをエッチングするためのマスクとして使用されるものである。この場合には、例えば、アンダーカット部５Ｕを塞がないようにするため、イオンビームスパッタリング法などに代表される指向性（直進性）の膜形成方法を使用し、垂線Ｐに対してほぼ平行な方向（下方向）に膜形成処理を施す。また、例えば、エッチング保護膜７が第１のデバイス膜４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、第１のデバイス膜４の形成材料としてタンタル（Ｔａ）を使用した場合には、エッチング保護膜７の形成材料としてアルミナを使用する。あるいは、第１のデバイス膜４の形成材料として金（Ａｕ）または銅（Ｃｕ）を使用した場合には、エッチング保護膜７の形成材料としてアルミナまたは酸化ケイ素（ＳｉＯ₂ ）を使用する。

続いて、エッチング保護膜７をマスクとして、先工程において形成された構造体の全体を等方性エッチングする。この場合には、例えば、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ；reactive ion etching）などを使用する。このＲＩＥによる等方性エッチングを行う場合には、例えば、マイクロ波プラズマまたはＲＦプラズマなどのプラズマ源を使用する。特に、エッチング保護膜７をマスクとして有効に機能させる（選択比を確保する）ために、そのエッチング保護膜７がエッチングされにくくなるようなガス（エッチングガス）を使用するのが好ましい。一例を挙げれば、エッチング後に腐食残留物が生じることを防止するため、エッチングガスとしてアルゴン（Ａｒ）および酸素（Ｏ₂ ）の混合ガスを使用する。このエッチング処理により、エッチング保護膜７により覆われていないアンダーカット部５Ｕにおいて付着膜４Ｈが選択的にエッチングされるため、図５に示したように、アンダーカット部５Ｕにおいて、付着膜４Ｈが除去されることにより下層レジストパターン５１および第１のデバイス膜パターン２が露出する。

続いて、マスクパターン５をその上の第２のデバイス膜６およびエッチング保護膜７と共に除去（いわゆるリフトオフ）することにより、図６に示したように、第２のデバイス膜６の残存部分として第２のデバイス膜パターン３を形成する。この場合には、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してマスクパターン５を剥離させる。

最後に、第２のデバイス膜パターン３を覆っているエッチング保護膜７を除去する。この場合には、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７をエッチングする。これにより、図１に示したデバイス構造１０が完成する。

本実施の形態に係るデバイス構造の形成方法では、（１）アンダーカット部５Ｕを有するマスクパターン５を使用して第１のデバイス膜４（厚さＴ２）を選択的にエッチングし、（２）全体を覆うと共にアンダーカット部５Ｕにまで入り込まないように第２のデバイス膜６（厚さＴ３）およびエッチング保護膜７をこの順に積層形成し、（３）エッチング保護膜７をマスクとして全体を等方性エッチングし、（４）マスクパターン５をリフトオフしているので、以下の理由により、リフトオフ工程においてばりが生じることを防止することにより歩留りを向上させることができる。

図７および図８は、本実施の形態に係るデバイス構造の形成方法に対する比較例としてのデバイス構造の形成方法を説明するためのものであり、それぞれ図４および図６に対応する断面構成を示している。この比較例は、エッチング保護膜７を形成しないと共に全体を等方性エッチングしない点を除き、本実施の形態と同様の手順を経るものである。

比較例では、図７に示したように、第１のデバイス膜パターン２の形成工程において、その第１のデバイス膜パターン２およびマスクパターン５に付着膜４Ｈが付着すると、その付着膜４Ｈが残存したままの状態でマスクパターン５がリフトオフされる。この場合には、第１のデバイス膜パターン２およびマスクパターン５が付着膜４Ｈを介して互いに接続されている状態においてマスクパターン５がリフトオフされるため、その付着膜４Ｈの膜強度や接着強度によっては、図８に示したように、マスクパターン５と一緒に除去されなかった付着膜４Ｈの一部が第１のデバイス膜パターン２の上面に残存し、すなわちばりが生じやすくなる。このばりの発生傾向は、第１のデバイス膜パターン２のパターン幅Ｗ２を約１００ｎｍ以下まで狭めるために、マスクパターン５のパターン幅Ｗ５を狭めるほど顕著になる。なぜなら、アンダーカット幅Ｗ５Ｕが著しく狭められるため、下層レジストパターン５１の側壁に付着膜４Ｈが付着しやすくなるからである。

これに対して、本実施の形態では、図４に示したように、第１のデバイス膜パターン２およびマスクパターン５に付着膜４Ｈが付着しても、その後にエッチング保護膜７をマスクとして全体が等方性エッチングされることにより付着膜４Ｈが除去されるため、付着膜４Ｈの膜強度や接着強度に関係なく、マスクパターン５のリフトオフ工程においてばりが生じない。もちろん、ばりの発生は、第１のデバイスパターン２のパターン幅Ｗ２に関係なく防止される。したがって、本実施の形態では、リフトオフ工程においてばりが生じることを防止することにより歩留りを向上させることができるのである。

この場合には、特に、付着膜４Ｈを除去するためにＲＩＥによる等方性エッチングを行っているので、イオンミリングやＲＩＥによる異方性エッチングを行う場合と比較して、付着膜４Ｈを簡単かつ安価に除去することができる。すなわち、イオンミリングによる異方性エッチングを行う場合には、エッチング作用が指向性を有するため、そのエッチング作用をアンダーカット部５Ｕまで十分に及ぼすためにビーム角度の調整などの煩雑な設定作業が必要である。また、ＲＩＥによる異方性エッチングを行う場合には、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ）または誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）などの特殊なプラズマ源を使用しなければならないため、高価な装置が必要である。これに対して、ＲＩＥによる等方性エッチングを行う場合には、マスクパターン５（上層レジストパターン５２）の陰となっているアンダーカット部５Ｕまで十分にエッチング作用が及び、そのマスクパターン５が存在する状態においても付着膜４Ｈを十分にエッチングすることが可能であるため、上記した煩雑な設定作業が不要である。しかも、マイクロ波プラズマまたはＲＦプラズマなどの一般的なプラズマ発生源を使用すればよく、上記した特殊なプラズマ源を使用しなくてよいため、安価な装置で済む。

また、本実施の形態では、付着膜４Ｈを除去するために、エッチング保護膜７をマスクとして全体を等方性エッチングするようにしたので、そのエッチング保護膜７により第２のデバイス膜６が保護された状態において全体が等方性エッチングされる。この場合には、付着膜４Ｈのみがエッチングされ、第２のデバイス膜６までエッチングされないため、その第２のデバイス膜６の厚さＴ３が維持される。したがって、第２のデバイス膜６の膜減りを防止することにより、設計仕様通りにデバイス構造１０を形成することができる。

また、本実施の形態では、図４に示したように、第２のデバイス膜６およびエッチング保護膜７を形成するためにイオンビームスパッタリング法などの指向性の膜形成方法を使用したので、第２のデバイス膜６により第１のデバイス膜パターン２の周囲が十分に埋め込まれると共にエッチング保護膜７によりマスクパターン５のアンダーカット部５Ｕを塞がないように、全体が覆われる。したがって、後工程において、第１のデバイス膜パターン２の周囲に目標通りの厚さＴ３となるように第２のデバイス膜パターン３を形成することができると共に、エッチング保護膜７をマスクとして付着膜４Ｈのみをエッチングすることができる。

また、本実施の形態では、エッチング保護膜７が第１のデバイス膜４よりも遅いエッチングレートを有するようにしたので、図４に示したように、その第１のデバイス膜４の飛散物である（第１のデバイス膜４と同様の材質である）付着膜４Ｈをエッチングする際に、付着膜４Ｈとエッチング保護膜７との間において選択比が確保される。具体的には、相対的に遅いエッチングレートを有するエッチング保護膜７がエッチングされにくくなる一方で、相対的に速いエッチグレートを有する付着膜４Ｈがエッチングされやすくなる。したがって、エッチング保護膜７をマスクとして全体をエッチングする際に、付着膜４Ｈを選択的かつ十分にエッチングすることができる。

［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。

図９および図１０は、第２の実施の形態に係るデバイス構造の形成方法を説明するためのものであり、それぞれ図４および図５に対応する断面構成を示している。なお、図９および図１０では、上記第１の実施の形態において説明した構成要素と同一の構成要素に同一の符号を付している。

このデバイス構造の形成方法は、以下で説明する点を除き、上記第１の実施の形態と同様の手順を経るものである。すなわち、図３に示したように、第１のデバイス膜パターン２を形成したのち、図９に示したように、第２のデバイス膜６を形成する。この場合には、例えば、後工程において等方性エッチングを行う場合に第２のデバイス膜６が膜減りする（第２のデバイス膜６がエッチングされることにより厚さが減少する）ことを考慮して、目標厚さＴ３よりも大きな厚さＴ４を有するようにする。この場合には、必要に応じて、第２のデバイス膜６の構成材料として、エッチングされにくい材料を使用するのが好ましい。なお、厚さＴ４は、エッチング時における第２のデバイス膜６の膜減り量に応じて任意に設定可能である。続いて、ＲＩＥを使用して、先工程において形成された構造体の全体を等方性エッチングすることにより、図１０に示したように、付着膜４Ｈを除去する。この場合には、必要に応じて、第２のデバイス膜６の膜減り量を少なくするために、その第２のデバイス膜６がエッチングされにくくなる（選択比が確保される）ようなエッチングガスの種類またはエッチング条件を選択する。このエッチング処理により、付着膜４Ｈだけでなく第２のデバイス膜６もエッチングされるため、その第２のデバイス膜６の厚さがＴ４からＴ３まで減少する。

本実施の形態に係るデバイス構造の形成方法では、（１）アンダーカット部５Ｕを有するマスクパターン５を使用して第１のデバイス膜４（厚さＴ２）を選択的にエッチングし、（２）全体を覆うと共にアンダーカット部５Ｕにまで入り込まないように第２のデバイス膜６（厚さＴ４）を形成し、（３）全体を等方性エッチングし、（４）マスクパターン５をリフトオフしているので、上記第１の実施の形態と同様の作用により、リフトオフ工程においてばりが生じることを簡単に防止することにより歩留りを向上させることができる。この場合には、特に、上記第１の実施の形態と比較して、第２のデバイス膜６の厚さを目標厚さＴ３よりも大きなＴ４に設定しなければならないが、エッチング保護膜７の形成・除去工程が不要になるため、デバイス構造１０の形成工程をより簡単にすることができる。

本実施の形態のデバイス構造の形成方法に関する上記以外の作用および効果は、上記第１の実施の形態と同様である。

次に、本発明のデバイス構造の形成方法の応用例について説明する。以下では、デバイス構造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１１〜図１５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１１〜図１３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１１に示した矢印ＸＩＩ方向から見た平面構成、図１２に示したＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線に沿った矢視方向の断面構成を示している。また、図１４および図１５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１２および図１３に示したＸＩＶ−ＸＩＶ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。

薄膜磁気ヘッド１００は、例えば、図１１〜図１３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の詳細な構成については、後述する（図１４および図１５参照）。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１１および図１２では、シールド絶縁層１０３を含む一部の構成要素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、記録用の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１４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および上部シールド層１０４の間に配置されている。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）における両側に設けら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１４および図１５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り、それぞれＭＲ膜パターン２０１の両側に分離配置されている。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、約１５ｎｍの厚さを有していると共に、ＭＲ膜パターン２０１の側面および下部シールド層１０２の上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り、それぞれ下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌ上に積層されている。この磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌは、例えば、下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌに近い側から順に、バッファ層、バイアス層および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（総厚）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、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、タンタル、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、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。この場合において、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た情報が磁気的に再生される。

次に、図１１〜図２０を参照して、薄膜磁気ヘッド１００の製造方法について説明する。ここでは、上記第１および第２の実施の形態において説明したデバイス構造の形成方法を代表して、第１の実施の形態のデバイス構造の形成方法を応用した場合について説明する。図１６〜図２０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１４に対応する断面構成を示している。以下では、まず、図１１〜図１５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１４〜図２０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。この場合には、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。

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 ）法に代表される膜形成技術、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ＲＩＥ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を含む構造体をスライダ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１６に示したように、例えばスパッタリング法を使用して、下部シールド層１０２の一面を覆うようにＭＲ膜１１４（厚さＴ１１４）を形成する。この場合には、例えば、図１５に示したように、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、例えばフォトリソグラフィ法を使用して、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）を有するようにマスクパターン１１５を形成する。この場合には、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）を含む積層構造を有するようにする。

続いて、例えばイオンミリングを使用して、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。このエッチング処理により、図１７に示したように、ＭＲ膜パターン２０１が形成される。この場合には、ＭＲ膜パターン２０１およびマスクパターン１１５（下層レジストパターン１５１１）に付着膜１１４Ｈが付着する。

続いて、図１８に示したように、例えばイオンビームスパッタリング法などの指向性の膜形成方法を使用して、垂線Ｐに対してほぼ平行な方向（下方向）に膜形成処理を施すことにより、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にまで入り込まないように、下部ギャップ膜１１６、磁気バイアス膜１１７およびエッチング保護膜１１８をこの順に積層形成する。この下部ギャップ膜１１６および磁気バイアス膜１１７は、いわゆる機能膜であり、それぞれ後工程において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となるものである。この場合には、例えば、エッチング保護膜１１８がＭＲ膜１１４よりも遅いエッチングレートを有するようにする。

続いて、例えばＲＩＥなどの等方性のエッチングを使用して、エッチング保護膜１１８をマスクとして、先工程において形成された構造体の全体をエッチングする。このエッチング処理により、図１９に示したように、付着膜１１４Ｈが除去される。

続いて、例えばＮＭＰまたはアセトンなどの有機溶剤を使用して、マスクパターン１１５をその上の下部ギャップ膜１１６、磁気バイアス膜１１７およびエッチング保護膜１１８と共に除去（リフトオフ）することにより、図２０に示したように、下部ギャップ膜１１６の残存部分として下部ギャップ膜パターン２０２Ｒ，２０２Ｌを形成すると共に、磁気バイアス膜１１８の残存部分として磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌを形成する。

続いて、図１４に示したように、例えばウェットエッチングまたはドライエッチングを使用して、磁気バイアス膜パターン２０３Ｒ，２０３Ｌを覆っているエッチング保護膜１１８を除去する。

最後に、例えばスパッタリング法を使用して、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を覆うように上部ギャップ膜２０４を形成する。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、上記第１の実施の形態において説明したデバイス構造の形成方法を応用してＭＲ素子２００を製造しているので、マスクパターン１１５の側壁に付着した付着膜１１４Ｈが除去されることにより、リフトオフ工程においてばりが生じない。しかも、付着膜１１４Ｈを除去するためのエッチング作業が簡単になる。したがって、リフトオフ工程においてばりが生じることを簡単に防止することにより歩留りを向上させることができる。なお、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、第１の実施の形態において説明した場合と同様である。

なお、上記した薄膜磁気ヘッドの製造方法では、第１の実施の形態において説明したデバイス構造の形成方法を応用したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、図１８および図１９にそれぞれ対応する図２１および図２２に示したように、第２の実施の形態において説明したデバイス構造の形成方法を応用することにより、エッチング保護膜１１８を使用しないようしてもよい。この場合には、例えば、磁気バイアス膜１１７を形成する際に、最上層である非磁性金属層の厚さを目標厚さよりも大きくすることにより、全体として目標厚さＴ２０３よりも大きな厚さＴ２０４を有するようにする。特に、必要に応じて、非磁性金属層の構成材料として、エッチングされにくい材料（例えばタンタル）を使用するのが好ましい。この場合においても、上記した手順を除いて、図１８および図１９に示した場合と同様の手順を経ることにより、付着膜１１４Ｈを除去するためのエッチング工程後において磁気バイアス膜１１７の厚さがＴ２０４からＴ２０３まで減少するため、リフトオフ工程においてばりが生じることを簡単に防止することにより歩留りを向上させることができる。

また、上記した薄膜磁気ヘッドの製造方法では、図１４および図１５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、そのＴＭＲ素子に代えて、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、例えば、図１５に対応する図２３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を備えている点を除き、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１４に対応する図２４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、上部ギャップ膜２０４に代えて上部ギャップ膜２０８を備えている。また、下部シールド層１０２とＭＲ膜パターン２０１および磁気バイアス膜パターン２０５Ｒ，２０５Ｌとの間に、下部ギャップ膜２０７を新たに備えている。このＭＲ素子２００に関する上記以外の構成は、図１４および図１５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、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。

まず、上記第１の実施の形態のデバイス構造の形成方法を応用した薄膜磁気ヘッドの製造方法を使用して、ＭＲ素子を形成した。すなわち、まず、スパッタリング法を使用して、下部シールド層上に、シード層（ニッケルクロム合金）、ピンニング層（イリジウムマンガン合金）、ピンド層（コバルト鉄合金）、トンネル絶縁層（アルミナ）、フリー層（コバルト鉄合金）および保護層（タンタル）をこの順に積層形成することにより、ＭＲ膜を形成した。続いて、フォトリソグラフィ法を使用して、ＭＲ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（フォトレジスト）を含む積層構造を有すると共に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した。続いて、イオンミリングを使用してＭＲ膜を選択的にエッチングすることにより、ＭＲ膜パターンを形成した。続いて、イオンビームスパッタリング法を使用して、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のアンダーカット部にまで入り込まないように、下部ギャップ膜（アルミナ）、磁気バイアス膜（クロムチタン合金（５ｎｍ厚）／コバルト白金合金（２５ｎｍ厚）／タンタル（５ｎｍ厚））およびエッチング保護膜（アルミナ（１０ｎｍ厚））をこの順に積層形成した。続いて、ＲＩＥを使用して全体を等方性エッチングした。この場合には、エッチング条件としてプラズマ源＝マイクロ波プラズマ源，出力＝１０００Ｗ，圧力＝８０Ｐａ，処理時間＝１分間とした。続いて、アセトンを使用してマスクパターンをリフトオフすることにより、下部ギャップ膜パターンおよび磁気バイアス膜パターンを形成した。続いて、ウェットエッチングを使用してエッチング保護膜を除去した。最後に、スパッタリング法を使用して上部ギャップ膜（タンタル）を形成することにより、ＭＲ素子が完成した。

この薄膜磁気ヘッドの製造方法に関して、リフトオフ工程におけるばりの発生状況を調べたところ、表１に示した結果が得られた。表１は、エッチングガスの種類とばりの発生状況との間の相関を表している。この相関を調べる際には、エッチングガスとしてアルゴン，酸素，アルゴンおよび酸素の混合ガス，塩素（Ｃｌ₂ ），四フッ化炭素（ＣＦ₄ ）の５種類を使用し、いずれの場合においても流量＝６×１０^-3ｍ³ ／ｈ（＝１００ｓｃｃｍ）とした。特に、混合ガスの流量については、アルゴン＝３×１０^-3ｍ³ ／ｈ（＝５０ｓｃｃｍ）および酸素＝３×１０^-3ｍ³ ／ｈとした。表１では、エッチングガスの種類ごとに、付着膜の除去の可否、エッチング保護膜の被エッチングの有無、磁気バイアス膜の被エッチングの有無、ばりの発生の有無および総合判定（○または×）を示している。

表１に示した結果から判るように、アルゴンまたは酸素を単体で使用した場合には、エッチング保護膜および磁気バイアス膜がエッチングされなかったが、付着膜も除去されなかったため、ばりが発生してしまった。また、塩素または四フッ化炭素を使用した場合には、付着膜が除去されたため、ばりが発生しなかったが、エッチング保護膜だけでなく磁気バイアス膜までエッチングされてしまった。これに対して、アルゴンおよび酸素の混合ガスを使用した場合には、付着膜が除去されたため、ばりが発生せず、しかもエッチング保護膜および磁気バイアス膜がエッチングされなかった。このことから、エッチング保護膜を使用する場合には、エッチングガスとしてアルゴンおよび酸素の混合ガスを使用することにより、磁気バイアス膜の膜減りを防止しつつばりの発生を防止することが可能であることが確認された。

ここで、確認までに、アルゴンおよび酸素の混合ガスを使用した場合についてエッチング時間の影響を調べたところ、表２に示した結果が得られた。表２は、エッチング時間（分）とばりの発生状況との間の相関を表している。この相関を調べる際には、エッチング時間を０．５分，１分，２分，３分，５分の５段階に変化させた。表２では、エッチング時間ごとに、表１に示した場合と同様の評価結果を示している。

表２に示した結果から判るように、０．５分の場合には、エッチング保護膜および磁気バイアス膜がエッチングされなかったが、付着膜も除去されなかったため、ばりが発生してしまった。また、３分または５分の場合には、付着膜が除去されたため、ばりが発生しなかったが、エッチング保護膜だけでなく磁気バイアス膜までエッチングされてしまった。これに対して、１分または２分の場合には、付着膜が除去されたため、ばりが発生ず、しかもエッチング保護膜および磁気バイアス膜がエッチングされなかった。このことから、エッチングガスとしてアルゴンおよび酸素の混合ガスを使用する場合には、バリの発生状況および磁気バイアス膜の膜減りに関してエッチング時間が寄与することが確認された。

次に、上記第２の実施の形態のデバイス構造の形成方法を応用した薄膜磁気ヘッドの製造方法を使用して、ＭＲ素子を形成した。この場合には、エッチング保護膜を形成しなかったと共に、磁気バイアス膜のうちの非磁性金属層の形成材料を変更した点を除き、第１の実施の形態のデバイス構造の形成方法を応用した場合と同様の手順を経るようにした。

この薄膜磁気ヘッドの製造方法に関して、リフトオフ工程におけるばりの発生状況を調べたところ、表３に示した結果が得られた。表３は、非磁性金属層の厚さ（ｎｍ）とばりの発生状況との間の相関を表している。この相関を調べる際には、非磁性層金属層の厚さを５ｎｍ，１０ｎｍ，１５ｎｍ，２０ｎｍ，３０ｎｍ，５０ｎｍの６段階に変化させた。また、エッチングガスとしてアルゴンおよび酸素の混合ガスを使用したと共に、その流量およびエッチング条件を表１について説明した場合と同様にした。表３では、非磁性金属層の厚さごとに、付着膜の除去の可否、磁気バイアス膜のうちのバイアス層の露出の有無、ばりの発生の有無および総合判定を示している。

表３に示した結果から判るように、５ｎｍまたは１０ｎｍの場合には、付着膜が除去されたため、ばりが発生しなかったが、非磁性金属層が消失することによりバイアス層が露出してしまった。また、３０ｎｍまたは５０ｎｍの場合には、バイアス層が露出しなかったが、付着膜が除去されなかったため、ばりが発生してしまった。これに対して、１５ｎｍまたは２０ｎｍの場合には、付着膜が除去されたため、ばりが発生せず、しかもバイアス層が露出しなかった。このことから、エッチング保護膜を使用しなくても、磁気バイアス膜のうちの非磁性金属層の厚さを調整することにより、ばりの発生を防止することが可能であることが確認された。

以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記各実施の形態および実施例で説明した態様に限定されず、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、本発明のデバイス構造の形成方法を薄膜磁気ヘッドに応用する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、上記したように、薄膜インダクタ、薄膜センサ、半導体デバイスまたはこれらを搭載した装置などにも応用可能である。薄膜磁気ヘッド以外の一例として、本発明のデバイス構造の形成方法を薄膜インダクタに応用した場合には、第１のデバイス膜パターンが薄膜コイルとなり、第２のデバイス膜パターンが絶縁膜となる。

本発明に係るデバイス構造の形成方法は、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応用することが可能である。

本発明の第１の実施の形態に係るデバイス構造の形成方法を使用して形成されるデバイス構造の断面構成を表す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るデバイス構造の形成方法における一工程を説明するための断面図である。 図２に続く工程を説明するための断面図である。 図３に続く工程を説明するための断面図である。 図４に続く工程を説明するための断面図である。 図５に続く工程を説明するための断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るデバイス構造の形成方法に対する比較例のデバイス構造の形成方法を説明するための断面図である。 図７に続く工程を説明するための断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るデバイス構造の形成方法における一工程を説明するための断面図である。 図９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１１に示した矢印ＸＩＩ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１２に示したＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ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１２および図１３に示したＸＩＶ−ＸＩＶ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１４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である。 図１６に続く工程を説明するための断面図である。 図１７に続く工程を説明するための断面図である。 図１８に続く工程を説明するための断面図である。 図１９に続く工程を説明するための断面図である。 他の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である。 図２１に続く工程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。

符号の説明

１…基体、２…第１のデバイス膜パターン、２Ｓ…側面、３…第２のデバイス膜パターン、４…第１のデバイス膜、４Ｈ，１１４Ｈ…付着膜、５，１１５…マスクパターン、５Ｕ，１１５Ｕ…アンダーカット部、６…第２のデバイス膜、７，１１８…エッチング保護膜、５１，１１５１…下層レジストパターン、５２，１１５２…上層レジストパターン、９０…スライダ、９０Ｍ…エアベアリング面、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、１１６，２０７…下部ギャップ膜、１１７…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、２０４，２０８…上部ギャップ膜、２０６Ｒ，２０６Ｌ…リード膜パターン、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，Ｔ１１４，Ｔ２０３，Ｔ２０４…厚さ、Ｗ２，Ｗ５，Ｗ１１５，Ｗ２０１…幅、Ｗ５Ｕ，Ｗ１１５Ｕ…アンダーカット幅。

Claims (12)

1. 第１のデバイス膜を形成する第１の工程と、
   前記第１のデバイス膜上に、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第１のデバイス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まないように第２のデバイス膜およびエッチング保護膜をこの順に積層形成する第４の工程と、
   前記エッチング保護膜をマスクとして、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等方性エッチングする第５の工程と、
   前記マスクパターンをその上の第２のデバイス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除去する第７の工程と
   を含むことを特徴とするデバイス構造の形成方法。
2. 前記第４の工程において、指向性の膜形成方法を使用して前記第２のデバイス膜および前記エッチング保護膜の形成を行う
   ことを特徴とする請求項１記載のデバイス構造の形成方法。
3. 前記第４の工程において、前記エッチング保護膜が前記第１のデバイス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または請求項２に記載のデバイス構造の形成方法。
4. 第１のデバイス膜を形成する第１の工程と、
   前記第１のデバイス膜上に、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第１のデバイス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まないように第２のデバイス膜を形成する第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等方性エッチングする第５の工程と、
   前記マスクパターンをその上の第２のデバイス膜と共に除去する第６の工程と
   を含むことを特徴とするデバイス構造の形成方法。
5. 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マスクパターンのアンダーカット部にまで入り込まないように機能膜およびエッチング保護膜をこの順に積層形成する第４の工程と、
   前記エッチング保護膜をマスクとして、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等方性エッチングする第５の工程と、
   前記マスクパターンをその上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除去する第７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。
6. 前記第４の工程において、指向性の膜形成方法を使用して前記機能膜および前記エッチング保護膜の形成を行う
   ことを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
7. 前記第４の工程において、前記エッチング保護膜が前記機能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５または請求項６に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
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マスクパターンのアンダーカット部にまで入り込まないように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等方性エッチングする第５の工程と、
   前記マスクパターンをその上の機能膜と共に除去する第６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、
   前記磁気抵抗効果素子を製造する工程が、
   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マスクパターンのアンダーカット部にまで入り込まないように機能膜およびエッチング保護膜をこの順に積層形成する第４の工程と、
   前記エッチング保護膜をマスクとして、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等方性エッチングする第５の工程と、
   前記マスクパターンをその上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除去する第７の工程と
   を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
10. 前記第４の工程において、指向性の膜形成方法を使用して前記機能膜および前記エッチング保護膜の形成を行う
    ことを特徴とする請求項９記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
11. 前記第４の工程において、前記エッチング保護膜が前記機能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９または請求項１０に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
12. 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、
    前記磁気抵抗効果素子を製造する工程が、
    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マスクパターンのアンダーカット部にまで入り込まないように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等方性エッチングする第５の工程と、
    前記マスクパターンをその上の機能膜と共に除去する第６の工程と
    を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。

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