KR100221912B1 - 자기저항 효과형 헤드 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명의 자기저항 효과형 헤드의 제조 방법은 자기저항 경화 소자(5)를 구성하는 다층막 위에 유기막을 형성하고, 이 유기막 위에 레지스트 또는 무기막으로 이루어진 상측막을 형성하며, 그리고 유기막과 상측막을 패터닝하여 유기막 패턴의 테두리를 상측막 패턴의 테두리로부터 내측으로 침투시키고, 그 침투량은 상측막 위와 다층막 위에 형성되는 박막의 분자가 유기막 패턴의 측부에 부착되지 않을 정도로 하는 공정을 갖는다.

Description

자기저항 효과형 헤드 제조 방법

본 발명은 자기저항 효과형 헤드의 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 리프트 오프에 의한 패턴의 형성 공정을 포함하는 자기저항 효과형 헤드의 제조 방법에 관한 것이다.

자기 기록 장치의 재생 헤드로서 사용되는 자기저항 효과형 헤드는 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같은 구성을 하고 있다. 그 자기저항 효과형 헤드는 하측 갭층(101) 위에 SAL(Soft Adjacent Layer)(102)과 비자성층(103)과 자기저항 효과층(이하, MR층이라 함)(104)을 차례로 형성한 후에, 이 3개의 층을 평면 직사각형으로 패터닝하여 그 직사각형 패턴의 양측에 각각 반강자성층(105a, 105b)과 리드 단자(lead)(106a, 106b)를 형성하는 공정을 거쳐서 형성된다. 2개의 리드 단자(106a, 106b) 사이의 영역이 센서 영역(S)이 된다.

한쌍의 리드 단자(106a, 106b)는 도 2a 내지 도 2c에 도시된 바와 같은 리프트 오프에 의해서 형성된다.

도 2a에서는 직사각형의 패터닝된 SAL(102), 비자성층(103) 및 MR층(104) 위와 하측 캡층(101) 위에 레지스트(107)를 1회 도포한 후에, 레지스트(107)를 노광 및 현상함으로써, 2개의 리드 단자 형성 영역을 노출시키고 또한 MR층(104)의 센서 영역(S)을 덮는 형상으로 레지스트(107)를 패터닝한다. 다음에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 스퍼터에 의해 반강자성층(105)과 금속막(106)을 형성한다. 그 후, 레지스트(107)를 박리하여 2개의 리드 단자 형성 영역에만 그 금속층(106)을 남긴다. 이것에 의해 2개의 리드 단자 형성 영역에 반강자성층(105)과 금속층(106)을 남기고, 그들을 도 2c에 도시된 바와 같은 반강자성층(105a, 105b) 및 리드 단자(106a, 106b)로서 사용한다.

그러나, 패터닝된 레지스트의 측부가 수직인 평면이 되는 경우에는 리드 단자(106a, 106b)의 테두리에 버르(burr)가 발생하기 쉽다는 문제가 있다.

패턴의 버르 발생을 억제하기 위해서 2층 구조의 레지스트를 이용하는 방법이 공지되어 있다.

예컨대, 자기 헤드의 갭층을 패터닝하기 위해서, 레지스트를 2번 도포하여 2회 노광하고, 현상함으로써 레지스트의 단면을 버섯모양으로 형성하고, 그리고, 그 레지스트를 리프트 오프용 마스크에 사용하는 것이 U.S.P. 5,087,332, 일본 특허 공개 공보 제 3-125311 호에 기재되어 있다. 또한, 상측층을 레지스트로, 하측층을 Al₂O₃막으로 한 버섯모양의 리프트 오프용 마스크가 일본 특허 공개 공보 제 7-65326호에 기재되어 있다.

그러나, 이들 마스크는 2번의 패터닝을 거치기 위해서, 노광시에 상대적으로 위치가 어긋남이 생기면, 버섯모양의 좌우 밸런스가 무너지거나, 혹은 상층측의 레지스트층의 측방으로의 돌출량이 지나치게 커져서 만곡될 우려가 있다. 이것에 의해 자기 헤드의 수율을 향상시키는 것이 어렵게 된다.

또한, 단면이 버섯모양인 레지스트를 리프트 오프용 마스크에 사용하는 동시에, 자성층 패턴 형성용 마스크로서도 사용할 때가 있다. 이 경우, 진공 공정시에 레지스트가 손상을 받으므로, 레지스트로부터 유기물등의 구성 물질이 비산하여 자성층의 표면에 부착되어 자성층과 리드 단자의 콘택트 불량의 원인이 된다.

또, 2층 레지스트의 박리액이나 조건을 적절히 하지 않으면 자성층에 손상을 주게 된다.

본 발명의 목적은 패터닝으로 정밀도가 향상된 막을 제공하고, 레지스트가 손상되는 것을 억제하는 자기저항 효과형 헤드의 제조 방법을 제공하는 것이다.

도 1은 일반적인 자기저항 효과형 소자를 도시하는 사시도.

도 2a 내지 도 2c는 종래의 자기저항 효과형 헤드의 형성 공정을 도시하는 단면도.

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 제 1 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 형성 공정을 도시하는 단면도.

도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 제 2 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 형성 공정을 도시하는 단면도.

도 5는 본 발명의 제 4 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 형성 공정에 있어서 리드 단자의 패터닝에 사용하는 마스크를 구성하는 유기막과 레지스트막의 사이에 중간층을 형성한 제 1 예를 도시하는 단면도.

도 6은 본 발명의 제 4 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 형성 공정에 있어서, 리드 단자의 패터닝에 사용하는 마스크를 구성하는 유기막과 레지스트막의 사이에 중간층을 형성한 제 2 예를 도시하는 단면도.

도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 제 7 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 형성 공정을 도시하는 단면도.

도 8a 내지 도 8h는 본 발명의 제 8 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 형성 공정을 도시하는 단면도.

도 9는 본 발명의 제 8 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 형성 공정에 있어서, 자기저항 효과 소자의 패터닝 상태를 도시하는 부분 단면도.

도 10은 본 발명의 제 9 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 비자성 절연층과 하측 자기 시일드층을 패터닝한 제 1 예를 도시하는 단면도.

도 11은 본 발명의 제 9 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 비자성 절연층과 하측 자기 시일드층을 패터닝한 제 2 예를 도시하는 단면도.

도 12는 본 발명의 제 10 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 제조에 있어서, 마스크를 구성하는 다층 구조의 막의 형성 상태를 도시하는 단면도.

도 13a 내지 도 13d는 본 발명의 제 10 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 제조 공정에 있어서, 리프트 오프용 마스크를 자기저항 효과 소자의 패터닝에 병용하는 공정을 도시하는 단면도.

도 14a 및 도 14b는 본 발명의 제 10 실시 형태에 사용하는 마스크와 자기저항 효과 소자 패턴 공정의 다른 예를 도시하는 단면도.

도 15a 및 도 15b는 본 발명의 제 10 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 형성에 사용하는 마스크와 자기저항 효과 소자 패턴 공정의 또 다른 예를 도시하는 단면도.

도 16은 리프트 오프용 마스크의 상층이 하측으로 지나치게 만곡된 예를 도시하는 단면도.

도 17은 리프트 오프용 마스크의 상층이 상측으로 만곡한 예를 도시하는 단면도.

도 18a는 본 발명의 제 11 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 제조 공정에 있어서 사용하는 마스크를 형성한 상태를 도시하는 단면도이고, 도 18b는 그 마스크를 사용하여 단자 형성용 막을 리프트 오프하기전의 상태를 도시하는 단면도.

도 19a 내지 도 19h는 본 발명의 제 12 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 형성 공정을 도시하는 단면도.

도 20은 제 1 실시 형태에서 제 11 실시 형태까지 적용되는 리프트 오프용 마스크의 평면도.

도 21은 패턴 폭이 좁은 영역에서 하측층이 상실한 이층 구조의 리프트 오프용 마스크를 도시하는 단면도.

도 22a는 본 발명의 제 13 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드에 사용하는 리프트 오프용 마스크를 도시하는 평면도, 도 22b는 그 리프트 오프용 마스크의 자기저항 효과 소자 형성 영역과 그 주변을 도시하는 확대 평면도.

도 23a 내지 도 23d는 본 발명의 제 13 실시 형태의 자기저항 효과 소자와 단자 형성 공정을 도시하는 단면도.

도 24a 및 도 24b는 본 발명의 제 13 실시 형태의 자기저항 효과 소자와 단자 형성 공정을 도시하는 평면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 2 : 비자성 절연층

3 : 하측 자기 시일드층 4 : 하측 캡층

5 : 자기저항 효과 소자 6 : 유기막

7 : 화학 증폭 레지스트막 8 : 반 강자성층

9 : 금속막

본 발명에 따르면, 자기저항 효과 소자를 구성하는 다층막 위에 유기막을 형성하고, 유기막 위에 레지스트막을 형성하며, 그리고 유기막과 레지스트막을 패터닝하여 유기막 패턴의 테두리를 레지스트막 패턴의 테두리로부터 내측으로 침투시키고 있다. 이 경우의 침투량은 레지스트막 및 상기 다층막 위에 스퍼터링이나 증착 등에 의해 형성되는 자성막 및 금속막과 같은 상측 박막의 입자가 유기막 패턴의 측부에 부착되지 않을 정도로 하고 있다.

이 때문에, 유기막과 레지스트막을 마스크에 사용하는 리프트 오프에 의해서 다층막 위에만 상측 박막을 남겨서 패턴을 형성하여도, 그 상측 박막의 패턴에는 버르가 발생하는 일은 없다.

레지스트막 대신에 무기막을 이용해도 버르 발생을 방지할 수 있다. 마스크의 상층부를 무기막으로 형성하면, 마스크를 통상의 포토리소그래피에 사용할 경우에도 에칭에 의한 마스크의 감소를 줄이고 마스크 구성 재료에 의한 자기저항 효과 소자의 오염물의 부착을 억제할 수 있다. 또한, 그 무기막이 금속으로 이루어지고, 또한 리프트 오프에 의해 단자를 형성할 경우에는 자기저항 효과 소자의 표면에 부착되는 오염물은 금속이므로 단자와 자기저항 효과 소자의 접촉 저항이 커지는 일은 없다.

또한, 본 발명에서는 센서 영역을 덮는 패턴을 갖는 이층 구조의 마스크에 있어서, 센서 영역의 주변에 있는 마스크의 폭을 넓히도록 하고 있으므로, 마스크의 제조 과정에서 센서 영역에 마스크의 하층부가 상실하였다고 해도 상층부는 떠오른 상태를 유지하므로 리프트 오프에 지장을 초래하는 일은 없다.

또한, 단면이 거의 T자형인 리프트 오프용 마스크를 형성하는 경우에, 그 상층부가 압축 응력을 가지도록 하고 있다. 이것에 의하면, 그 상층부가 하측으로 만곡하므로, 마스크로부터 비산한 오염물이 자기저항 효과 소자에 부착하기 어렵게 된다. 그 압축 응력은 0 dyn/c㎡ 이하에서 -20.0×10⁹dyn/c㎡ 이상으로 설정함으로써 그 과잉된 만곡을 방지할 수 있다.

또, 마스크의 상층부의 압축 응력을 위에 위치하는만큼 커지도록 하면, 그 마스크를 포토리소그래피와 리프트 오프의 2공정의 패터닝에 사용하는 경우에, 마스크의 상층부가 에칭됨에 따라 상층부의 만곡이 완만하게 되므로, 그 후의 리프트 오프에 지장을 초래하지 않게 된다.

또한, 마스크를 구성하는 하측막에 감광성의 유기막을 사용하고, 상측막에 무기막을 사용하는 공정에 있어서, 유기막을 전면 감광하는 경우에는 무기막의 형성전에 행하면 된다. 이것에 의하면, 무기막의 형성시에 발생하는 열에 의한 감광성 열화의 영향에 따른 마스크 정밀도 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 자기저항 효과 소자 아래의 시일드 막등을 패터닝할 경우에는 자기저항 효과 소자의 패터닝을 끝낸 후에 행하도록 하고 있으므로, 자기저항 효과 소자를 패터닝할 때에 사용하는 레지스트가 평탄화가 되어 정밀도가 향상된 자기저항 효과 소자의 패터닝이 가능하게 된다.

또 다른 실시예에 따르면, 리프트 오프에 의해서 상측 박막을 패터닝하기전에, 유기막 및 레지스트막을 다른 용도의 마스크에 사용하여 상기 다층막을 패터닝하도록 하고 있으므로, 패터닝마다 마스크를 형성하는 수고가 줄고, 처리량이 향상된다. 이 경우, 유기막상의 레지스트막의 아르곤 스퍼터 에칭에 의한 에칭 속도가 소정 조건에서 450Å/min 이하이면, 유기막의 구성 물질에 의한 다층막의 표면의 오염이나 다층막 아래의 비자성층의 표면의 오염을 극히 적게 할 수 있다. 또한, 가교형 네거티브 레지스트 또는 유기 실리콘 수지는 스퍼터에 의한 에칭 속도가 작으므로 레지스트재료로서 사용하는 것은 바람직하다. 가용성 수지, 가교제 및 광산 발생제를 포함한 재료로 이루어지는 화학 증폭 레지스트도 동일하게 스퍼터에 의한 에칭 속도가 작으므로, 화학 증폭 레지스트를 상기한 레지스트막으로서 사용하는 것이 바람직하다.

레지스트막의 에칭 레이트를 작게 하는 다른 방법으로서, 가열 혹은 과잉된 광 조사에 의해 레지스트막을 경화하는 방법도 있다. 경화된 레지스트막은 오염물 발생을 억제하는 것에 부가하여 에칭시의 레지스트막 자신의 치수 축소를 억제한다는 이점도 있다.

레지스트막의 현상액을 이용하여 레지스트막의 패터닝에 계속해서 그 아래의 유기막을 패터닝하고자 하는 경우에, 유기막/레지스트막의 용해 속도비를 10이상으로 하면 유기막의 패턴 정밀도가 높아진다. 또한, 유기 실리콘을 주성분으로 하는 레지스트막은 산소 플라스마와 같은 드라이 처리를 이용하거나 레지스트막을 마스크에 사용하여 유기막을 패터닝하면, 처리시의 제어에 의해서 유기막의 평면 형상을 용이하게 제어할 수 있다. 또, 유기막을 액에 의해서 에칭하는 것은 등방성 에칭에 바람직하다.

유기막의 재료로서는 비닐 알콜 구조의 수지, 카르복실산기를 함유하는 수지 또는 설폰산을 함유하는 수지 등이 적합하다.

폴리아믹산을 함유하는 수지를 유기막으로서 이용하는 경우에는 120∼170℃의 온도에서 1∼20분간 베이크(bake)하면 된다. 그 이외의 온도나 시간의 조건에서는 그 수지막의 패터닝을 위한 에칭이 너무 빠르거나 너무 늦어져서 유기막의 패터닝이 어렵게 된다.

마스크의 하측에 있는 유기막으로 감광성 재료를 사용하는 경우에, 상측의 레지스트막의 패턴을 유기막용 노광 마스크로서 사용하면, 노광된 유기막에는 향상된 정밀도의 잠상이 형성된다. 빛이 조사되지 않는 유기막의 영역은 유기막내에서의 빛의 난반사가 있으므로 빛이 내측으로 들어가 레지스트막의 패턴보다도 좁아진다. 또한, 감광성의 유기막과 레지스트막의 광반응 감도를 다르게함으로써, 1회의 노광에 의해 레지스트막의 패턴을 유기막의 패턴보다도 크게 형성할 수 있고, 처리량을 향상시킬 수 있다.

스핀 코팅에 의해 유기막을 도포할 때에 유기막이 너무 얇으면 그 막 두께가 불균일하게 된다. 그 반대로, 유기막이 너무 두꺼우면, 레지스트막상에 스퍼터에 의해 형성되는 상측 박막의 입자가 유기막 패턴의 측부에 부착되기 쉬워져 버르 발생의 원인이 된다.

또한, 마스크가 되는 유기막이나 레지스트막을 균일한 두께로 도포하기 위해서는 마스크의 아래에 존재하는 단차가 작은 쪽이 바람직하다. 따라서, 마스크의 제거에 의한 리프트 오프 후에 그리고 자기저항소자의 패터닝 후에 비자성층의 패터닝을 행하는 쪽이 바람직하다.

유기막의 재료와 레지스트막의 재료의 혼합을 방지하기 위해서, 그들 막 사이에 중간층을 개재시키면 된다.

유기막과 레지스트막을 박리할 때에 유기막과 레지스트막의 각각에 가장 적합한 박리액을 따로따로 사용하면 박리 속도가 빨라져서 처리량이 향상된다.

(제 1 실시 형태)

도 3a 내지 도 3h는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 BCS(Boundary Control Stabilizer) 바이어스 자기저항 효과형 헤드의 제조 공정을 나타내는 단면도이다. 우선, 도 3a에 도시된 바와 같이, 기판(1) 위에, 막두께 14μm의 Al₂0₃로이루어진 비자성 절연층(2)과, 막두께 2.3μm의 NiFe로 이루어진 하측 자기 시일드층(3)과, 막두께 200nm의 Al₂O₃으로 이루어진 비자성 및 절연성의 하측 갭층(4)을 차례로 형성한 후에, 그 하측 갭층(4) 위에 평면이 직사각형인 자기저항 효과 소자(5)를 형성한다.

자기저항 효과 소자(5)는 하측 갭층(4) 위에 막두께 20nm의 SAL(5a), 막두께 10nm의 비자성층(5b) 및 막두께 20nm의 MR층(5c)을 차례로 형성하여 이루어진 다층막으로 구성된다. 예컨대, SAL재료로는 NiFeCr, 비자성재료로는 Ta, MR층 재료로는 NiFe 등이 있다.

다음에, 리드 단자 형성을 위한 리프트 오프에 사용하는 마스크의 형성 공정으로 이동한다.

도 3b에 도시된 바와 같이, 폴리아믹산(닛산카가꾸(주)에서 제조된, 상품명 "XLX10")으로 이루어진 유기막(6)을 0.2μm의 두께로 스핀 코팅한 후에, 유기막(6)을 160℃에서 2분간 베이크한다.

이후에, 도 3c에 도시된 바와 같이, 네가티브형의 화학 증폭 레지스트막(7)을 유기막(6)상에 2.0μm의 두께로 스핀 코팅한 후에, 이 화학 증폭 레지스트막(7)을 100℃에서 2분간 베이크한다. 네가티브형의 화학 증폭 레지스트막(7)의 재료로서, 예컨대 니혼제온(주)에서 제조된 "ZPP-LAX-1"(상품명)을 사용한다.

계속해서, 도 3c에 도시된 바와 같이, 리드 단자 형성 영역에 있는 화학 증폭 레지스트막(7)에 자외선을 200mJ/c㎡의 양으로 조사한다. 이러한 노광 공정 후에, 유기막(6) 및 화학 증폭 레지스트막(7)을 100℃에서 2분간 포스트 익스포져(exposure) 베이크한다.

그리고, 농도 2.38mol%의 테트라메틸암모늄 하이드로옥사이드 수용액을 현상액으로 이용하여 화학 증폭 레지스트막(7)을 80초간 현상하고, 자기저항 효과 소자(5)의 양단 부근의 부분을 포함하는 리드 단자 형성 영역에 도 3e에 나타낸 바와 같은 창(7a)을 갖는 패턴을 형성하였다. 이 현상시에는 유기막(6)도 현상액에 용해하여 패터닝되고, 도 3f에 나타낸 바와 같이, 화학 증폭 레지스트막(7) 아래에만 잔존한다.

이와 같이, 화학 증폭 레지스트막(7)의 현상액에 의해서 동시에 하층의 유기막(6)을 패터닝하는 것은 공정의 단축화가 도모되므로 바람직하다. 다만, 현상액에 의한 유기막(6)의 용해 속도는 유기막 용해도/레지스트막 용해도로 표시되는 용해도비가 10이상인 것이 바람직하고, 10을 밑돌면 형상의 제어가 곤란해진다.

상기 조건에 의하면, 유기막(6)은 그 테두리가 화학 증폭 레지스트막(7)의 테두리로부터 그 내측으로 1.2μm 침투한 형상이 되었다. 그 침투 치수는 화학 증폭 레지스트막(7)의 패턴의 둘레를 따라 거의 균일하게 되었다. 이들은 패턴 위에서 광학 현미경으로 관찰함으로써 확인할 수 있었다. 패턴의 관찰은 화학 증폭 레지스트막(7)이 광 투과성을 갖기 때문에 용이하게 이루어진다. 또한, 유기막(6)을 광흡수 재료로 형성하면 주위와의 구별이 명확해져서 더욱 관찰하기 쉽게 된다.

이상과 같은 방법으로 패터닝된 유기막(6)과 화학 증폭 레지스트막(7)에 의해서 마스크 M이 구성된다.

다음에, 도 3g에 도시된 바와 같이, 막두께 18nm의 MnFe으로 이루어진 반강자성층(8)과 막두께 150nm의 Au로 이루어진 금속막(9)을 스퍼터에 의해 형성한 후에, 도 3h에 도시된 바와 같이, n메틸피롤리돈(NMP)과 에탄올아민을 같은 비율로 혼합한 용액을 사용하여 화학 증폭 레지스트막(7)과 유기막(6)을 제거하고, 그 위의 반강자성층(8)과 금속막(9)을 리프트 오프하였다. 이 결과, 반강자성층(8)과 금속막(9)은 2개의 리드 단자 형성 영역에만 남고, 반강자성층(8)은 BCS 막(8a, 8b)으로서, 금속막(9)은 리드 단자(9a, 9b)로서 사용된다. 한쌍의 리드 단자 사이가 센서 영역(S)이 된다.

또, 화학 증폭 레지스트막(7)의 내측에 1.2μm으로 침투되어 존재하고 있는 유기막(6)의 측부에는 반강자성층(8) 및 금속막(9)의 입자가 부착되지 않았다.

그런데, 스핀 코팅에 의해 도포되는 유기막(6)을 0.05μm이하로 하고자 하면, 그 막두께가 불균일하게 된다. 그 반대로, 유기막을 1.0μm이상으로 두껍게 하면, 반강자성층(8) 및 금속막(9)의 입자가 레지스트막(7)을 돌아 들어가서 유기막(6)의 패턴의 측부에 부착될 우려가 있다. 따라서, 유기막(6)의 두께에는 최적치가 존재하고, 경험상, 0.05∼1.0μm이고 또한 자기저항 효과 소자(5)와 그 주변과의 단차의 20%이상인 것이 바람직하다. 이것은 이하의 실시 형태에서도 동일하다.

계속해서, 에탄올, 아세트산에틸, 이소프로판올 또는 아세톤과 같은 고휘발성 유기 용제를 이용하여 자기저항 효과 소자(5), 리드 단자(9a, 9b)등의 표면을 세척하고, 이어서 그 표면을 건조시켰다. 유기 용제는 건조 시간을 짧게 하기 때문에 20℃에서 증기압 30mmHg 이상의 재료인 것이 바람직하다.

이후에, 별도로 도시하지 않지만, 하측 시일드막(4)을 포토리소그래피에 의해 패터닝한다.

한쌍의 리드 단자(9a, 9b)간의 거리(이하, 코어폭이라 함)를 3μm으로 설정한 경우에, 그 코어폭의 불균형은 ±0.1μm이 되며, 또한 리드 단자(9a, 9b)는 버르가 없는 양호한 형상이 되었다.

이것에 대하여, 도 2a 내지 도 2c에 도시한 바와 같이, 리프트 오프시에 일반적으로 사용되는 레지스트막 (헥스트화이스트(주)에서 제조된 상품명 "AZ5214E") (107)을 단층으로 사용하고, 이미지 역전법으로 패터닝한 후에, 금속막(106)을 스퍼터에 의해 형성하며, 그 후에 아세톤을 사용하여 레지스트막(107)과 그 위의 금속막(106)을 리프트 오프하였다. 이 결과, 금속막(106)으로 이루어진 리드 단자(106a, 106b)에 버르가 발생하며, 또한, 3μm의 코어폭에 대하여 ±0.5μm의 오차가 생긴다.

이것에 의해, 리드 단자의 패턴의 정밀도를 향상시키기기 위해서는 본 실시 형태가 적합한 것을 알 수 있다.

상기 네가티브형의 화학 증폭 레지스트는 진공 공정에 있어서의 에칭 내성이 높은 가교형의 네가 레지스트막의 하나이다. 화학 증폭형 레지스트막(7)은 알칼리 가용성 수지, 가교제 및 광산 발생제를 포함한 재료로 이루어지며, 노광 후의 현상은 80∼120℃에서 베이킹한 후에 행해진다.

아르곤 스퍼터에 의한 가교형의 네가 레지스트막의 에칭 레이트는 작으므로, 에칭되어 레지스트막으로부터 발생하는 물질의 양은 극히 적고, 그 물질에 의한 자기저항 효과 소자(5)의 오염이 억제된다. 가교형의 네가티브 레지스트막의 에칭 레이트가 작은 것은 진공 공정시의 레지스트막의 패턴 치수 시프트가 억제되게 된다.

또, 포지티브형의 레지스트막을 이용하는 경우에는 감광제등의 저분자량 성분의 배합이 작은 것이 에칭 레이트가 작아진다.

상술한 바와 같이, 유기막(6)상의 레지스트막(7)은 진공 공정에 있어서의 에칭 내성이 높은 것이 바람직하다. 구체적으로는 평행 평판형 반응성 이온 에칭 장치를 사용하는 경우에, 평행 평판 전극으로의 공급 전력이 0.3W/c㎡, 에칭 분위기의 압력이 20mTorr로 설정하여 아르곤 스퍼터 에칭 레이트가 450Å/min 이하가 되는 것이 바람직하다.

또, 화학 증폭 레지스트막(7)과 유기막(6)을 현상한 후에, 적어도 가열이나 과잉 노광중 어느 하나를 행하면, 화학 증폭 레지스트막의 표면의 가교가 자발적으로 경화하여 에칭 내성이 더욱 향상된다.

아르곤 스퍼터는 예컨대 금속막 형성전에 자기저항 효과 소자의 표면 청정화등에 사용될 가능성이 있다.

(제 2 실시 형태)

도 4a 내지 도 4h는 본 발명의 막 패터닝 방법을 적용한 하드 마그네트막 바이어스 자기저항 효과형 헤드의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.

우선, 제 1 실시 형태와 같이, 비자성 절연층(2), 하측 자기 시일드층(3) 및 하측 갭층(4)이 형성된 기판(1)을 이용한다. 그리고, 도 4a에 도시된 바와 같이, 하측 갭층(4) 위에, SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)을 스퍼터에 의해 차례로 형성한다.

계속해서, MR층(10c)상에 포지티브형의 글루탈이미드계 감광성 수지(일본 마크다밋(주)에서 제조된, 상품명 "SF5")로 이루어진 유기막(11)을 0.2μm의 두께로 스핀 코팅한 후에, 유기막(11)을 260℃에서 2분간 베이크한다.

다음에, 도 4b에 도시된 바와 같이, 네가티브형의 화학 증폭 레지스트막(12)을 유기막(11)상에 2.0μm의 두께로 스핀 코팅한다. 계속해서, 화학 증폭 레지스트막(12)을 100℃에서 2분간 베이크한다. 네가티브형의 화학 증폭 레지스트막(12)은 제 1 실시 형태와 같은 재료를 사용한다. 이 단계에서는 감광성 유기막(11)은 노광되지 않은 상태에 있다.

계속해서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 센서 영역에 있는 화학 증폭 레지스트막(12)에 자외선을 200mJ/c㎡의 양으로 조사한다. 이 노광 후에, 유기막(11) 및 화학 증폭 레지스트막(12)을 100℃에서 2분간 포스트 익스포져 베이크를 행한다.

그리고, 농도 2.38mol %의 테트라메틸암모늄 하이드로옥사이드 수용액을 현상액에 이용하여 화학 증폭 레지스트막(12)을 80초간(사이) 현상함으로써, 도 4d에 도시된 바와 같이, 화학 증폭 레지스트막(12)은 센서 영역에 남았다.

그 후, 유기막(11)을 향하여 3.0J/cm²의 자외선을 조사하면, 화학 증폭 레지스트막(12)에 의해 자외선이 흡수되므로, 화학 증폭 레지스트막(12) 아래의 노광량은 적으며, 그 이외의 영역의 유기막(11)의 노광량은 많아진다. 더구나, 광의 회절, 반사 등에 의해서 화학 증폭 레지스트막(12)의 둘레로부터 1μm정도 침투한 영역의 유기막(11)이 노광된다.

계속해서, 다시 테트라메틸암모늄 하이드로옥사이드 수용액을 이용하여 유기막(11)을 현상하였다. 이 결과, 도 4e에 도시된 바와 같이, 유기막(11)은 화학 증폭 레지스트막(12) 아래에 잔존하며, 또한, 유기막(11)의 주연부는 화학 증폭 레지스트막(12)의 테두리로부터 내부로 1μm 침투한 영역까지 후퇴한 것이 광학 현미경에 의해 확인되었다. 그 침투 치수는 화학 증폭 레지스트막(12)의 둘레에 대해서 균일하였다. 또한, 유기막(11)의 가장자리는 거의 수직형상이 되었다.

다음에, 유기막(11) 및 화학 증폭 레지스트막(12)을 마스크(M)로 사용하여 SAL(10a)에서 MR층(10c)까지를 아르곤 스퍼터 에칭에 의해 에칭하고, 도 4f에 도시된 바와 같이, 그들 층을 센서 영역이외의 영역에 남긴다. SAL(10a)에서 MR층(10c)의 측면은 기판면에 대하여 10∼30도 경사하는 조건으로 에칭한다.

SAL(10a)에서 MR층(10c)은 뒤의 공정에서 다시 패터닝되어 직사각형의 자기저항 효과 소자(10)가 된다.

이 스퍼터 에칭시에, 자기저항 효과 소자(10)의 표면은 거의 오염되지 않는다. 이것은 화학 증폭 레지스트막(12)이 과잉되게 노광되어 가교가 촉진되고, 에칭 내성이 증가하며, 이것에 의해 화학 증폭 레지스트막(12)으로부터의 유기물등의 비산이 억제되기 때문이다. 상기 노광량에 의하면, 아르곤 스퍼터 에칭에 의한 화학 증폭 레지스트막(12)의 에칭 레이트는 200Å/min이었다.

이후에, 도 4g에 도시된 바와 같이, 막두께 30nm의 CoCrPt로 이루어진 경자성막(13)과 막두께 150nm의 Au로 이루어진 금속막(14)을 스퍼터에 의해 형성하였다. 이 경우, 화학 증폭 레지스트막(12) 아래의 유기막(11) 측부에 경자성막(13) 및 금속막(14)은 부착되지 않았다. 이어서, NMP와 에탄올아민을 같은 비율로 혼합한 용액을 사용하여 화학 증폭 레지스트막(12)과 유기막(11)을 제거하고, 그 위의 경자성막(13) 및 금속막(14)을 리프트 오프하였다.

이 결과, 도 4h에 도시된 바와 같이, 경자성막(13) 및 금속막(14)은 자기저항 효과 소자(10)의 양단으로부터 리드 단자 형성 영역에 남고, 적어도 경자성막(13)은 자기저항 효과 소자(10)의 양단에 접하는 형상으로 패터닝된다. 경자성막(13)은 자기저항 효과 소자(10)를 사이에 두고 2분할되며, 그 위의 금속막(14)은 한쌍의 리드 단자(14a, 14b)가 된다. 계속해서, 에탄올을 이용하여 자기저항 효과 소자(10), 리드 단자(14a, 14b)등의 표면을 세척하고, 이어서, 그 표면을 건조시켰다. 이후에, 따로 도시하지 않지만, 경자성막(13) 및 금속막(14)을 소정의 형상으로 패터닝하여 불필요한 부분을 제외시키는 동시에 자기저항 효과 소자(10)를 센서 영역에만 직사각형으로 남긴다. 또, 하측 시일드막(4)을 포토리소그래피에 의해 패터닝한다.

한쌍의 리드 단자(14a, 14b) 사이의 거리(이하, 코어 폭이라 함)를 3μm으로 설정한 경우에, 그 코어폭의 불균형은 흙 0.1μm이 되며, 더구나 리드 단자는 버르가 없는 양호한 형상이 되었다.

이것에 대하여, 리프트 오프시에 일반적으로 사용되는 레지스트막(헥스트화이스트(주)에서 제조된, 상품명 "AZ5214E")를 단층으로 사용한 경우에는 3μm의 코어폭에 대하여 ±0.5μm의 오차가 생겼다. 더구나, 그 레지스트막의 아르곤 스퍼터링시의 에칭 레이트는 500Å/min으로 스퍼터 에칭 내성이 약하고, 자기저항 효과 소자를 패터닝할 때에 레지스트막 성분인 탄소가 하측 갭층이나 자기저항 효과 소자의 테두리에 다량으로 부착되어 오염되고 있는 것이 SIMS 분석에 의해 확인되었다. 그 탄소의 존재에 따라 리드 단자와 자기저항 효과 소자의 콘택트 저항이 높아지며, 자기 특성에 악영향을 준다.

또, 포지티브형의 감광성 유기막(11)으로, 상기 재료이외에, 아프트키논디아지드계의 노보락 포지티브 레지스트막이 있다.

(제 3 실시 형태)

다음에, 리프트 오프에 사용되는 마스크(M)의 형성에 대해서, 상기 기술된 것과 다른 방법에 대해서 설명한다.

우선, 도 4a에 도시된 유기막(11)으로서 폴리아믹산을 사용한다. 폴리아믹산은 폴리이미드의 전구체이다. 또한, 도 4b에 도시된 레지스트막(12)의 재료로서는 감광성 유기 실리콘 수지를 사용한다. 감광성 유기 실리콘 수지로서는 일본 특허 공개 공보 제 4-181254 호에 기재되어 있는 바와 같이, 비닐기 및 페닐기를 갖고 있는 폴리실록산 또는 폴리 실세스키옥산중 어느쪽에 증감제를 첨가한 것이 있다.

그리고, 도 4c에 도시된 바와 같이, 레지스트막(12)을 자외선으로 노광한 후에, 레지스트막(12)을 현상하여 MR층(10c)의 센서 영역 위에 레지스트막(12)을 선택적으로 남긴다.

계속해서, 폴리아믹산으로 이루어진 유기막(11)을 산소 플라스마에 의해서 등방적으로 에칭하면, 레지스트막(12)을 구성하는 유기 실리콘은 산소 플라스마에 의해서 에칭되지 않고서 마스크 M의 일부로서 기능하므로, 유기막(11)의 테두리는 레지스트막(11)의 테두리로부터 내부에 침투한 형상이 된다. 산소 플라스마에 조사하는 시간을 제어함으로써 1μm정도의 균일한 침투 치수를 수득할 수 있었다.

이러한 재료를 이용하여도 코어폭의 불균형은 코어폭 3μm에 대하여 ±0.1μm이 되었다.

실록산 레지스트의 제거와 폴리아믹산의 제거는 NMP과 에탄올 아민의 혼합액을 이용하여 동시에 행한다.

또, 레지스트막(12)을 구성하는 유기 실리콘 수지는 네가티브형 또는 포지티브형을 불문하고 진공 공정에 있어서의 에칭 내성이 높으므로, 리프트 오프용의 마스크 M을 스퍼터 에칭용 마스크로서도 사용하고 싶은 경우에 바람직한 재료이다.

(제 4 실시 형태)

상기 실시 형태에서는 유기막의 위에 바로 레지스트막을 형성하고 있다. 유기막과 그 위의 레지스트막 사이에서 그들의 혼합층이 형성되면, 향상된 정밀도의 패턴 형상을 수득할 수 없으므로, 이하와 같은 대책을 행한다.

레지스트막 아래의 유기막으로서는 수용성의 재료를 사용하면 레지스트막과의 혼합층의 발생을 방지할 수 있다. 수용성 유기물로서는 폴리비닐알콜(PVA) 구조를 함유하고 있는 수지, 카르복실산기를 함유하고 있는 수지, 혹은 설폰산기를 함유하고 있는 수지가 있다. 구체적으로는, PVA와 아세트산비닐과 이타콘산의 공중합체(쿠라레(주)에서 제조된, 상품명 "포발"), PVA와 아세트산비닐과 무수말레인산의 공중합체(쿠라레(주)에서 제조된, 상품명"포발"), 설폰화 폴리아닐린류(닛토카가꾸(주)에서 제조된, 상품명 "SAVE"), 설폰화 포리티오펜류(쇼와덴코우(주)에서 제조된, "에스페이사")가 있다.

또, 유기막의 재료로서 수용성 유기물을 사용하고, 이 유기막을 에칭하는 경우에는 물이나 유기 알칼리 수용액을 이용한다.

또한, 레지스트막과 유기막이 혼합되기 쉬운 재료인 경우에는 제 1 실시 형태에 대응한 도 5에 도시된 바와 같이, 레지스트막(7)과 유기막(6)의 사이에 상기한 폴리아믹산이나 전술한 수용성 유기물로 이루어진 중간층(15)을 넣으면, 레지스트막(7)과 유기막(6)의 화합이 방지된다. 제 2 실시 형태에 대응한 도 6에 도시된 바와 같이, 레지스트막(12)과 유기막(11)의 사이에 같은 중간층(16)을 넣으면, 레지스트막(12)과 유기막(11)의 혼합이 방지된다.

또, 중간층(15, 16)의 재료로서 수용성 유기물을 사용하고, 이 중간층(15, 16)을 에칭하는 경우에는 물이나 유기 알칼리 수용액을 이용한다.

(제 5 실시 형태)

상기 유기막에 이용되는 재료는 레지스트막 재료 도포시에 손상을 받지 않고 또한 원하는 패턴 형상을 수득할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 그와 같은 재료로서, 예컨대 "UR5100"(도레이(주)에서 제조된 상품명), "TL-X50"(아사히카세이(주)의 상품명)과 같이, 폴리아믹산을 함유하는 재료가 있다. 그와 같은 재료를 사용하는 경우에는 유기막을 120∼170℃의 온도에서 1∼10분간 베이킹하고, 그 위에 알칼리 현상형 레지스트막을 형성하면, 레지스트막을 현상할 때의 현상액에 의한 유기막의 용해 속도가 남은 레지스트막의 용해 속도의 10배 이상이 되므로 바람직하다. 유기막의 베이킹 온도가 170℃보다 높으면, 용해 속도가 느리게 되어 유기막이 원하는 삽입 치수를 수득할 수 없고, 온도가 높을수록 유기막의 잔류물이 생기기 쉬워진다. 그 반대로, 베이킹 온도가 120℃보다도 낮아지면, 유기막의 용해 속도가 지나치게 빨라져 형상의 균일성이 손상된다.

또한, 유기막으로서 감광성의 수지를 이용하고, 그 위에 레지스트막을 도포하기전에 미리 노광에 의해서 용해성을 조정함으로써, 유기막이 원하는 침투를 정밀도 좋게 형성할 수 있다.

또, 유기막으로서 감광성의 수지를 이용하는 경우에, 유기막과 그 위의 레지스트막의 광 반응의 감도를 상이하게 함으로써, 한번의 노광으로, 레지스트 패턴보다도 좁은 유기막의 패턴을 형성할 수 있다.

예컨대, 유기막과 레지스트막의 쌍방 모두 포지티브형을 이용하는 경우에는 유기막의 광반응의 감도를 레지스트막의 감도보다도 높게함으로써, 유기막의 노광 영역을 넓혀 레지스트막의 테두리로부터의 침투 치수를 확실하게 확보할 수 있으므로 바람직한 패턴이 형성된다. 예컨대 나프트키논디아지드계의 노보락 포지티브 레지스트막을 사용하고, 그 중의 감광제의 종류와 양을 조정하여 감광성 유기막과의 감도차를 생기도록 한다.

한편, 유기막과 레지스트막의 쌍방모두 네가티브형을 이용하는 경우에는 레지스트막의 광반응의 감도를 유기막의 감도보다도 높게 함으로써, 유기막의 노광 영역을 좁게하여 레지스트막의 테두리로부터의 침투 치수를 확실하게 확보할 수 있으므로 바람직한 패턴이 형성된다. 예컨대, 시프레이사에서 제조된 "SAL-601"과 같은 화학 증폭 네가티브 레지스트막과, 헥스트사에서 제조된 "AZ-5213E"와 같은 이미지 역전 레지스트막을 조합하고, 노광량과 베이크 조건을 조정하여 사용할 수 있다. 이 경우, 이미지 역전 레지스트막을 유기막으로서 사용한다.

또, 패터닝된 레지스트막의 테두리에 대한 유기막의 침투 치수는 레지스트막의 막두께의 1∼3배인 것이 바람직하다. 3배를 초과하면, 레지스트막의 유기막으로부터의 돌출량이 지나치게 커져서 레지스트의 둘레가 처지고, 리드 단자의 버르 발생의 원인이 된다. 한편,1배 이하인 경우에는 돌출량이 지나치게 작아서 리드 단자를 구성하는 금속막이 레지스트막의 테두리를 돌아 들어가서 유기막의 측부에 부착되고, 리드 단자의 버르 발생의 원인이 된다.

(제 6실시 형태)

이하에, 상기한 유기막 및 레지스트막을 제거하기 위한 박리액에 대해서 설명한다.

박리액으로서는 하측의 유기막을 용해시키키 쉽게 한 쪽이 리프트 오프 공정의 시간 단축화상에서 바람직하다. 유기막으로서, 폴리아믹산과 같은 비수용성인 것을 이용하는 경우에는 용해성 파라미터 δ가 9.0∼12인 유기 용제를 이용하는 것이 바람직하다. 특히, NMP를 적어도 30중량부 함유하여 이루어진 용액이나, 아민류를 적어도 30중량부 함유하여 이루어진 용액을 이용하면 좋고, 예컨대, n-메틸- 2-피롤리돈과 2-(2-아모노에톡시)에탄올을 같은 비율로 혼합한 용액이 있다.

그 외에, 하측의 유기막의 용해 특성에 따라서 물(δ는 약 20), 또는 알칼리 수용액(δ는 15∼19정도)를 이용해도 된다. 알칼리 수용액으로서, 0.2∼15wt%의 테트라메틸암모늄 하이드로옥사이드 수용액을 이용해도 된다.

또한, 상측의 레지스트와 하측의 유기막을 제거할 때에, 제 1 박리액으로 레지스트를 박리하고, 제 2 박리액으로 유기막을 박리해도 된다. 특히, 레지스트막이 두껍고, 유기막이 얇은 경우에는 유기막보다도 레지스트의 용해성을 높게 한 액을 제 1 박리액으로 사용하며, 그 후에, 레지스트보다도 유기막을 우선적으로 용해하는 액을 제 2 박리액으로 사용하면, 박리 공정에 걸리는 시간을 단축화할 수 있다. 예컨대, 제 1 박리액으로서, 아세톤, THF, 아세트산부틸 등이 있고, 또한, 제 2 박리액으로서, 알칼리 수용액, NMP 등이 있다.

상기 제 1 내지 제 6의 실시 형태에서는 리프트 오프에 사용하는 마스크 M의 일층째를 유기막, 이층째를 레지스트로 하였지만, 그 이층째를 Al₂0₃, 금속 등의 무기막으로 하여도 좋다. 그러한 무기막을 사용한 리프트 오프용의 마스크(M)에 대해서 이하의 제 7, 제 8 실시 형태로 설명한다.

(제 7 실시 형태)

도 7a 내지 7h는 본 발명의 제 8 실시 형태에 따른 BCS 바이어스 자기저항 효과형 헤드의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.

우선, 도 7a에 도시된 바와 같이, 기판(1) 위에, 막두께 14μm의 Al₂O₃으로 이루어진 비자성 절연층(2)과, 막두께 2.3μm의 NiFe로 이루어진 하측 자기 시일드층(3)과, 막두께 200nm의 Al₂0₃으로 이루어진 비자성 또한 절연성의 하측 갭층(4)을 차례로 형성한 후에, 그 하측 갭층(4) 위에 평면의 직사각형의 자기저항 효과 소자(5)를 형성한다.

자기저항 효과 소자(5)는 막두께 20nm의 SAL(5a), 막두께 10nm의 비자성층(5b) 및 막두께 20nm의 MR층(5c)을 하측 갭층(4)상에 차례로 형성하여 이루어진 다층막으로 구성된다. 예컨대, SAL재로서는 NIFeCr, 비자성재로서는 Ta, MR층 재료로서는 NiFe등이 있다.

다음에, 리드 단자 형성을 위한 리프트 오프용의 마스크(M)의 형성 공정으로 이동한다.

도 7b에 도시된 바와 같이, 하측 갭층(4) 및 자기저항 효과 소자(5)위에 유기재로 이루어진 포토레지스트막(20)을 0.05∼0.2μm의 두께로 스핀 코팅한 후에, 포토레지스트막(20)을 베이크한다. 포토레지스트막(20)은 네가티브형이어도 좋고, 포지티브형이어도 좋지만, 현상액 또는 유기 용제에 의해 용해 가능한 상태로 한다.

이후에, 도 7c에 도시된 바와 같이, Al₂0₃, SiO₂, Ta₂O₅와 같은 무기막(21)을 스퍼터에 의해 포토레지스트막(20) 위에 0.05∼0.2μm의 두께로 형성한다.

계속해서, 무기막(21) 위에 제 2 레지스트막(22)을 도포하고, 이것을 노광, 현상하여 도 7d에 도시된 바와 같이, 자기저항 효과 소자(5)의 양단을 포함하는 리드 단자 형성 영역에 창(22a)을 갖는 패턴을 형성한다.

다음에, 창(22a)으로부터 노출된 무기막(21)을 이온 밀링(milling)에 의해 에칭하면, 무기막(21)에는 리드 단자의 형상의 개구부(21a)가 형성된다. 개구부(21a)를 형성한 후에 제 2 레지스트막(22)을 제거하면, 도 7e와 같은 단면을 얻을 수 있다.

계속해서, 유기막(21)의 개구부(21a)에 레지스트용의 현상액을 공급하고, 개구부(21a) 아래의 포토레지스트막(20)을 현상액에 의해 등방 에칭한다. 이 경우, 도 7f에 도시된 바와 같이, 포토레지스트막(20)을 개구부(21a)로부터 0.2∼1.5μm정도 측방에 후퇴시키고, 포토레지스트막(20)의 테두리가 무기막(21)의 개구부(21a)의 테두리로부터 0.2∼1.5μm정도 넓어진 형상으로 한다. 무기막(21)의 테두리에 대한 포토레지스트막(20)의 테두리의 후퇴량(W)은 포토레지스트막(20)의 패턴의 둘레를 따라 거의 균일하게 되었다.

이상으로 레지스트막(20)과 무기막(21)으로 이루어진 리프트 오프용 마스크(M)의 형성이 종료한다.

다음에, 도 7g에 도시된 바와 같이, 막두께 30nm의 MnFe로 이루어진 반강자성층(23)과 막두께 100nm의 Au로 이루어진 금속막(24)을 스퍼터에 의해 형성한 후에, 도 7h에 도시된 바와 같이, 현상액에 의해서 유기막(20)을 제거함으로써, 그 위의 무기막(21), 반강자성층(23) 및 금속막(24)을 리프트 오프하였다. 이 결과, 반강자성층(23)과 금속막(24)은 2개의 리드 단자 형성 영역에만 남고, 반강자성층(23)은 BCS막(23a, 23b)으로서, 금속막(24)은 리드 단자(24a, 24b)로서 사용된다. 한쌍의 리드 단자(24a, 24b) 사이가 센서 영역(S)이 된다. 센서 영역(S)중 리드 단자(24a, 24b)사이의 거리가 코어폭이다.

무기막(20)의 내측에 0.2∼1.5μm 후퇴하여 존재하고 있는 레지스트막(21)의 측부에는, 반강자성층(23) 및 금속막(24)의 입자가 부착되지 않고, 버르의 발생은 보이지 않았다. 더구나, 센서 영역(S)의 코어폭의 불균형은 코어폭 3μm에 대하여 오차가 ±0.1μm이 되고, 리드 단자(24a, 24b)를 고 정밀도로 형성할 수 있다.

그 버르를 발생시키지 않기 위해서는 제 1 실시 형태에서 도시된 바와 같이, 리프트 오프용의 마스크(M)의 하층측의 포토레지스트막(20)두께를 0.05∼1.0μm으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 마스크(M)의 상층측의 무기막(21)의 두께는 0.05∼0.5μm으로 하는 것이 바람직하다.

그런데, 본 실시 형태에서는 마스크(M)의 상층측을 무기막(21)으로 하였으므로, 무기막을 얇고, 또한 그 아래의 포토레지스트막(20)의 후퇴량(침투량)(W)을 크게하여도 마스크(M)이 만곡하지 않고, 버르의 발생을 보다 확실하게 방지하여 수율을 향상시킬 수 있다. 또한, 무기막(21)에 의하면 레지스트에 비하여 균일 또한 얇게 막을 형성할 수 있으며, 하층 재료와 혼합하는 일도 없으므로, 그 무기막(21)의 패턴 정밀도가 향상괴는 동시에 마스크(M)의 패턴 정밀도도 향상된다.

또한, 무기막(21)을 광 투과 가능한 두께로 형성하면, 그 아래의 유기막(20)의 현미경에 의한 관찰이 용이해진다.

또, 포토레지스트막(20)을 에칭하기 위해서는 레지스트용 현상액 이외에 유기 용제를 사용해도 되고, 혹은, 제 3 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 산소 플라스마등의 드라이 에칭법을 이용하여도 된다.

무기막(21)은 절연재 이외에 금속을 이용해도 되고, 또한, 무기막(21)의 상측을 금속층, 하측을 Al₂O₃, SiO₂등의 절연층으로 한 2층 구조를 채용하여도 좋고, 무기막(21)의 적어도 상층부를 금속으로 형성하는 경우에는 그 금속의 두께를 예컨대 20∼40nm으로서 광을 투과시키도록 하면, 유기막(26)의 평면 형상의 현미경에 의한 관찰이 가능하게 되기 때문이다. 이 경우, 유기막(26)을 반사 방지 재료로 형성하면, 유기막(26)의 패턴과 그 주변의 층과의 구별이 명확하게 되므로 패턴 관찰이 더욱 용이해진다.

(제 8 실시 형태)

도 8a 내지 도 8h는 본 발명의 막 패터닝 방법을 적용한 하드 마그네트막 바이어스 자기저항 효과형 헤드의 제조 공정을 나타내는 단면도이다.

우선, 제 1 실시 형태와 같이, 비자성 절연층(2), 하측 자기 시일드층(3) 및 하측 갭층(4)이 형성된 기판(1)을 이용한다. 그리고, 도 8a에 도시된 바와 같이, 하측 갭층(4)위에 SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)을 스퍼터에 의해 차례로형성한다.

계속해서, MR층(10c)상에 감광성의 유기막(25)을 0.05∼0.2μm의 두께로 스핀 코팅한 후에, 유기막(25)을 베이크한다. 유기막(25)은 포토레지스트용 현상액 또는 유기 용제에 의해서 용해가능한 상태로 해 둔다. 포지티브형의 감광성 유기막을 사용하는 것에 대해서는 제 12 실시 형태에서 다시 설명한다.

다음에, 도 8b에 도시된 바와 같이, Al₂O₃, Si0₂, Ta₂0₅와 같은 무기막(26)을 스퍼터 또는 증착에 의해 0.05∼0.2μm의 두께로 형성한다. 계속해서, 레지스막(29)을 도포하고, 이것을 노광, 현상하여 리드 단자 형성 영역에 도 8c에 도시된 바와 같은 창(29a)을 형성한다. 또, 리드 단자 형성 영역에 끼워지는 영역이 센서 영역(S)이 된다.

다음에, 창(29a)으로부터 노출된 무기막(26)을 이온 밀링에 의해 에칭하면, 무기막(26)에는 리드 단자 형상의 개구부(26a)가 형성된다. 개구부(26a)를 형성한 후에 레지스트막(29)을 제거하면, 도 8d와 같은 단면이 된다.

그 후, 유기 용매 또는 포토레지스트용 현상액에 의해서 유기막(25)을 등방성 에칭하였다. 이 결과, 도 8e에 도시된 바와 같이, 유기막(25)은 무기막(26) 아래에 잔존하고, 또한, 유기막(25)의 주연부는 무기막(26)의 테두리로부터 내부에 0.2∼1.5μm정도 후퇴한 것이 광학 현미경에 의해 확인되었다. 그 후퇴량(침투 치수)는 유기막(25)의 둘레에 대해서 균일하였다. 또한, 유기막(25)의 가장자리는 거의 수직 형상이 되었다.

다음에, 무기막(26) 및 유기막(25)을 마스크(M)에 사용하여 SAL(10a)에서 MR층(10c)까지를 아르곤 가스(Ar)를 이용하는 이온 밀링에 의해서 에칭하고, 도 8f에 도시된 바와 같이, 그들 층을 리드 단자 영역 이외의 영역에만 남겼다.

이 에칭은 도 9에 도시된 바와 같이, 기판(1)을 회전시키면서 경사 방향으로부터 이온을 조사하여 SAL(10a)에서 MR층(10c) 측면의 경사 각도(θ₁)를 기판(1)상면에 대하여 10∼40도로 한다. 그 경사 각도(θ₁)가 10도보다 작으면 그 측면의 면적이 넓어져서 미세화에 지장을 초래하거나, 형상의 불균일성이 증가한다고 하는 부적당이 있다. 또한, 그 경사 각도(θ₁)가 40도 이상이 되면, 후술하는 리드 단자와의 접촉 면적이 작아져서 리드 단자와의 콘택트 저항이 증가한다.

SAL(10a)로부터 MR층(10c)의 측면을 최적치로 경사시키기 위해서는 경험상 유기막(27)의 막두께를 0.05∼0.2μm, 무기막(28)의 막두께를 0.05∼0.2μm으로 하는 동시에, 무기막(28)의 테두리에 대한 유기막(27)의 후퇴량을 0.2∼1.5μm정도로 할 필요가 있다. 또, 아르곤 이온의 진행하는 각도(θ₀)를 10∼40도로 하면 된다.

SAL(10a)로부터 MR층(10c)은 뒤의 공정에서 다시 패터닝되어 센서 영역(S)에서 직사각형의 자기저항 효과 소자(10)가 된다.

MR층(10c)등의 이온 밀링시에는 자기저항 효과 소자(10)의 표면은 거의 오염되지 않는다. 이것은 레지스트를 이용하는 종래 기술에 비하여 무기막(26)의 에칭 내성이 크고 이온 밀링에 의한 마스크(M) 구성 물질의 비산량이 반감하기 때문이다.

이후에, 도 8g에 도시된 바와 같이, 막두께 30nm의 CoCrPt로 이루어진 경자성막(27)과 막두께 150nm의 Au로 이루어진 금속막(28)을 스퍼터에 의해 형성하였다. 이 경우, 무기막(26) 아래의 유기막(25) 측부에는 경자성막(27) 및 금속막(28)은 부착되지 않았다. 이어서, 유기 용제 또는 포토레지스트용 현상액을 사용하여 유기막(27)을 완전히 제거하여 그 위의 무기막(26), 경자성막(27) 및 금속막(28)을 리프트 오프하였다.

이 결과, 도 8h에 도시된 바와 같이, 경자성막(27) 및 금속막(28)은 자기저항 효과 소자(10)의 양단에 접하여 센서 영역(S)의 외측에 남고, 적어도 경자성막(27)은 자기저항 효과 소자(10)의 양단에 접하고 있다. 경자성막(27)은 자기저항 효과 소자(10)에 의해서 2분할되며, 그 위의 금속막(28)은 한쌍의 리드 단자(28a, 28b)가 된다.

이후에, 특별히 도시하지 않지만, 포토리소그래피에 의해서 자기저항 효과소자(10), 경자성막(27), 금속막(28)을 소정의 형상으로 패터닝하여 불필요한 부분을 제거하는 동시에, 자기저항 효과 소자(10)를 직사각형으로 패터닝한다. 이어서, 하측 시일드막(4)을 포토리소그래피에 의해 패터닝한다.

이상과 같은 공정에 의해 형성되는 한쌍의 리드 단자(28a, 28b)간의 거리(이하, 코어폭이라 함)를 3μm으로 설정한 경우에, 그 코어폭의 불균형은 ±0.1μm이 되고, 또한 리드 단자(28a, 28b)는 버르가 없는 양호한 형상이 되었다.

이상의 진술한 바와 같이 본 실시 형태에 따르면, 리프트 오프용 단면 거의 T자형 마스크(M)의 상층측을 Al₂0₃과 같은 무기막(26)으로 하였으므로, 그 아래의 유기막(25)의 후퇴량(침투량)(W)을 크게하여도 마스크(M)가 만곡하는 일이 없고, 버르의 발생을 보다 확실하게 방지하여 수율이 향상될 수 있다. 또한, 무기막(26)을 사용하면, 마스크(M)의 상층과 하층의 재료가 혼합하는 일은 없고, 제 5 실시 형태와 같이 마스크(M)의 패턴 정밀도가 향상된다. 또, 무기막(26)은 레지스트에 비하여 균일 또한 얇게 형성되기 쉬우므로, 패턴 정밀도가 향상된다. 무기막(26)이 광 투과성 재료에 의해 형성되는 경우에는 현미경에 의한 유기막(20)의 패턴의 관찰이 가능해진다.

그런데, 무기막(26)을 모두 절연 재료로 구성하는 것은 아니고, 적어도 상층부를 금속으로 형성하는 쪽이 바람직하다. 무기막(26)을 마스크(M)에 사용하여 SAL(10a)에서 MR층(10c)까지를 패터닝할 때에 무기막(26)의 상층부의 구성 재료가에칭에 의해 비산하여 자기저항 효과 소자(10)에 부착하므로, 그 상층부가 경자성재와 같은 금속이라면, 그 비산물에 의해서 경자성층(13)과 자기저항 효과 소자(10)와의 콘택트 불량은 생기지 않는다.

무기막(26)의 적어도 상층부를 금속으로 형성하는 경우에는 그 금속의 두께를 20∼40nm으로서 광을 투과시키도록 하는 것이 바람직하다. 즉, 무기막(26)을 광 투과성으로 하면, 유기막(25)의 평면 형상의 현미경에 의한 관찰이 가능하게 되기 때문이다. 또, 유기막(25)을 반사 방지 재료로 구성하면 유기막(25)과 그 주위와의 구별이 명확하게되어 관찰이 더욱 하기 쉬워진다.

또, 유기막(27)을 에칭하기 위해서는 현상액 이외에 유기 용제를 사용해도 되고, 혹은, 산소 플라스마등의 등방성 드라이 에칭을 이용하여도 된다.

(제 9 실시 형태)

상기한 BCS 바이어스 자기저항 효과형 헤드의 하측 갭층(4)과 하측 자기 시일드층(3)은 최종적으로는 도 10에 도시된 바와 같이, 자기저항 효과 소자(5)의 패터닝과 다른 공정에서 소정의 크기로 패터닝된다. 이 패터닝은 상기한 리프트 오프후에 행하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 하측 갭층(4)과 하측 자기 시일드층(3)의 패턴에 의해 생기는 단차는 리프트 오프용 마스크(M)의 평탄성, 막두께 제어를 저해하여 마스크(M)의 패턴 정밀도를 저하시키기 때문이다.

또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 자기저항 효과 소자(5)를 스퍼터에 의해 형성하기 전에, 하측 자기 시일드층(3)의 최종적 형상보다도 넓어지도록 하측 갭층으로부터 하측 자기 시일드층(3)까지의 각 층을 패터닝해 두어도 좋다.

이것은 상기 하드 마그네트막 바이어스 자기저항 효과형 헤드의 비자성 절연층(2)과 하측 자기 시일드층(3)의 패터닝에 대해서 동일한 것을 말할 수 있다.

(제 10 실시 형태)

상기한 제 8 실시 형태의 자기저항 효과형 헤드의 제조 방법에서는 리프트 오프용 마스크(M)의 상부를 무기막에 의해 구성하고 있다. 그 무기막이 산화물인 경우에는 이온 밀링에 의해 마스크(M)로부터 비산한 무기 재료가 자기저항 효과 소자(10)를 오염시키게 되는 것은 피할수 없다.

그래서, 그 오염을 더욱 감소시키는 방법을 이하에 설명한다.

이 실시 형태에서는 기판상(1)에, 비자성 절연층(2), 하측 자기 시일드층(3), 하측 갭층(4), SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)을 차례로 형성한 후에, 유기막(25)을 도포하는 공정까지는 도 8A와 같다.

그 후에, 도 12에 도시된 바와 같이, 유기막(25) 위에 Al₂O₃으로 이루어진 제 1 무기막(26a)을 100nm의 두께로 형성하고, 이어서, Al₂0₃로 이루어진 제 2 무기막(26b)을 50nm의 두께로 형성한다.

제 1 및 제 2 무기막(26a, 26b)은 함께 스퍼터 또는 진공 증착에 의해 형성되지만, 성장 분위기의 압력은 제 1 무기막(26a)의 성장시보다도 제 2 무기막(26b)의 성장시 쪽이 낮게 한다. 이 결과, 제 2 무기막(26b)에는 제 1 무기막(26a)보다 커다란 압축 응력이 존재한다. Al₂0₃와 같은 무기막은 성장 분위기의 압력이 작아지는 만큼 압축 응력이 커진다.

이후에, 도 8c 및 도 8d에서 이미 나타낸 방법에 의해, 유기막(25)과 제 1 및 제 2 무기막(26a, 26b)을 패터닝하여 도 13a에 도시된 바와 같은 마스크(M)를 형성한다. 이 마스크(M)의 유기막(25)은 그 가장자리가 제 1 및 제 2 무기막(26a, 26b)의 패턴의 테두리로부터 그 내측으로 후퇴한 형상이며, 또한 제 1 및 제 2 무기막(26a, 26b)은 유기막(25)의 양측에서 만곡한 단면 형상으로 되어 있다.

이 상태에서, 도 8f와 같이, 마스크(M)에 덮여지지 않은 영역의 SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)을 이온 밀링에 의해 에칭한다. 그 때, 제 2 무기막(26b)이 이온 밀링에 의해서 도 13b에 도시된 바와 같이 박층화되고, 그 에칭이 종료한 시점에서는 제 1 무기막(26b)은 도 13c에 도시된 바와 같이 완전히 제거되던지 혹은 약간 남은 상태로 되어 있다.

에칭된 제 1 무기막(26b)의 구성 재료는 에칭 분위기에 비산하여 그 일부가 MR층(10c)의 표면에 부착한다. 그러나, 본 실시 형태에서는 이온 밀링의 과정에 있어서, 제 1 및 제 2 무기막(26a, 26b)이 막응력 분포에 따라 만곡하여 MR층(10c)에 접근하고 있으므로, 비산한 무기 재료의 MR층(10c)으로의 부착은 방해되므로, 그 부착물(26s)의 양은 극히 적다.

예컨대, 제 1 및 제 2 무기막(26a, 26b)을 만곡시키지 않은 경우의 MR층(10c)표면에서의 무기 재료(Al₂0₃)의 부착물(26s)의 두께는 약 5nm이었지만, 제 1 및 제 2 무기막(26a, 26b)을 만곡시킨 경우의 부착물(26s)의 두께는 약 1nm가 되었다.

이러한 공정에 의해 패터닝된 SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)은 자기저항 효과 소자(10)가 된다.

이후에, 도 13d에 도시된 바와 같이, 경자성층(27) 및 금속층(28)을 차례로 스퍼터에 의해 형성하고, 또 마스크(M)을 박리하여 경자성층(27) 및 금속층(28)을 패터닝한다. 그 상세는 제 2 실시 형태와 같으므로 생략한다.

그런데, 상기 설명에서는 제 1 무기막(26a)과 제 2 무기막(26b)을 동일 재료에 의해 구성하고 있지만, 막의 응력이 다른 이종의 막에 의해 형성하여 도 l4a에 도시된 바와 같이 만곡시켜도 된다. 이 경우에도 제 2 무기막(26b)의 막두께는 도 14b에 도시된 바와 같이, SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)의 패터닝 종료후에 없어지는 두께로 미리 형성해 둔다.

상기 설명에서는 제 2 무기막(26b)을 Al₂0₃로 구성하고 있지만, Si0₂, Ta₂0₅와 같은 기타 산화물, 혹은 Ta, Ti, W와 같은 금속 재료로 구성해도 된다. 제 1 및 제 2 무기막(26a)을 산화막으로 형성하는 경우에 그들 재료를 변경시켜도 되고, 제 1 무기막(26a)을 막두께 100nm의 Si0₂, 제 2 무기막(26b)을 막두께 50nm의 Al₂0₃로 형성하여도 된다.

또, 상기 예에서는 무기막의 성장 조건을 변경시켜 2층 형성하였지만, 3층이상이어도 된다. 또한, 무기막의 성장 조건을 연속해서 변화시켜 층두께가 증가함에 따라 압축 응력이 커지도록 하여도 되고, 이러한 성장 조건을 연속적으로 변화시킨 무기막을 이용한 마스크(M)는 도 15a에 도시된 바와 같이 만곡하여 SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)의 에칭이 진행됨에 따라서 도 15b에 도시된 바와 같이 만곡이 작아진다.

성장 조건을 연속적으로 변경시키는 방법은 제 2 무기막(26b)을 형성할 때에 적용하여도 되고, 이 경우, 예컨대 제 1 무기막(26a)을 20nm의 두께, 제 2 무기막(26b)을 180nm의 두께로 형성한다. 제 2 무기막(26b)의 성장 분위기 압력을 서서히 작게 하면, SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)을 패터닝할 때에 제 2 무기막(26b)이 완전히 제거되지 않는 경우에도 만곡이 적은 상태로 마스크(M)를 남길 수 있다. 이것에 의해, 리프트 오프에 악영향을 주는 일은 없다.

(제 11 실시 형태)

제 10 실시 형태에서는 마스크(M) 상층의 무기막을 처음으로 기판측에 만곡시켜, 리프트 오프시에는 그 만곡을 없애는 일에 대해서 설명하였다. 리프트 오프시에 만곡을 없애는 것은 다음과 같은 이유에 따른다.

즉, 도 16에 도시된 바와 같이, 마스크(M)의 무기막(26d)의 만곡을 크게하여그 가장자리를 기판측에 가까이 한 상태에서, 마스크(M) 및 하측 갭층(4) 위에 경자성층(27) 및 금속층(28)을 형성하면, 마스크(M)상의 경자성층(27) 및 금속막(28)과 하측 갭층(4)상의 경자성층(27) 및 금속막(28)이 부분적으로 접속된다. 그 부분적인 접속은 리드 단자에 버르가 생기는 원인이 된다.

이것은 리프트 오프의 마스크(M)의 가장자리가 기판측에 접근할수록, 마스크(M)의 단면을 거의 T자형으로 한 효과가 없어지기 때문이다.

이것에 대하여, 도 17에 도시된 바와 같이, 내부에 큰 인장 응력이 생기는 조건에서 무기막(26e)을 형성하면, 마스크(M)의 무기막(26e)은 상향으로 만곡하기 위해, 리프트 오프후에 리드 단자에 버르가 생길 우려는 없다. 그러나, 마스크(M)를 구성하는 무기막(26e)을 상향으로 만곡시키면, 오버-행 상태의 무기막(26e)아래쪽에 경자성층(27) 및 금속층(28)이 들어가기 쉬워지고, 경자성층(27) 및 금속막(28)의 패턴에 의해서 획정되는 센서 영역(S)의 코어폭의 정밀도가 저하된다.

따라서, 도 13d와 같은 만곡이 없는 무기막(26b)을 형성하는 것이 바람직하지만, 무기막(26b)의 응력을 항상 제로로 유지하기는 어렵다. 응력의 조정은 막형성의 분위기의 압력 조정에 의해서 행한다.

그래서, 도 18a에 도시된 바와 같이, 마스크(M)에 있어서의 유기막상의 무기막(26f)을 아주 약간 아래쪽으로 만곡시키는 정도로 압축 응력이 생기는 조건에서 무기막(26f)을 성장시키면 된다.

도 18a에 있어서, 다른 실시 형태에서 설명한 바와 같이, 하측 갭층(4)상에는 SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)이 형성되고, 그 위에는 막두께 0.10μm의 유기막(25)이 형성되며, 그 위에는 유기막(25)의 양측에 500nm정도 오버-행한 막두께 0.10μm의 무기막(26f)이 형성되고, 유기막(25)과 무기막(26f)에 의해서 마스크(M)가 구성된다. 또한, 무기막(26f)은 내부 응력이 0 dyn/c㎡이상에서 -20.0×10⁹dyn/c㎡로 되어 있다. 그 내부 응력이 부인 것은 내부 응력이 압축 응력인 것을 의미한다.

이러한 내부 응력 값의 마진을 가지고 무기막(26f)을 형성하는 것은 용이하고, 500nm의 오버-행을 갖는 무기막(26f)의 가장자리와 MR층(10c)의 간격이 0.08∼0.10μm이 된다.

이러한 무기막(26f)을 갖는 마스크(M)에 덮여지지 않은 SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)을 이온 밀링에 의해 패터닝하여 자기저항 효과 소자(10)를 형성한 후에, 도 18B에 도시된 바와 같이, 마스크(M) 위와 기초 갭층(4) 위에 경자성층(27)과 금속층(28)을 형성한다. 이 결과, 마스크(M)상의 경자성층(27) 및 금속막(28)과 하측 갭층(4)상의 경자성층(27) 및 금속막(28)이 완전히 분리되었으므로, 리프트 오프에 의해 형성되는 리드 단자에는 버르가 생기지 않았다.

(제 12 실시 형태)

상기 제 7 실시 형태에서는 절연체 또는 금속의 무기막(26)을 유기막(25) 위에 스퍼터 또는 증착에 의해서 형성하고, 이들을 패터닝하여 마스크(M)를 형성하도록 하고 있다. 스퍼터로 무기 재료를 유기막(25) 위에 퇴적하는 경우에는 유기막(25)이 무기 재료의 분자의 운동 에너지를 수득하여 가열된다. 그 유기막(25)이 포지티브형의 포토레지스트인 경우에는 그 포토레지스트의 표면 및 내부가 그 가열에 의해서 화학 반응을 일으키어 감광성을 잃기 때문에, 그 후의 현상이 불가능해져서 마스크 형성에 지장을 초래한다.

그래서, 마스크를 구성하는 유기막으로서 포지티브형 포토레지스트를 사용하는 경우에는 다음과 같은 방법에 따른다.

우선, 제 1 실시 형태와 같이, 비자성 절연층(2), 하측 자기 시일드층(3) 및 하측 갭층(4)이 형성된 기판(1)을 이용한다. 그리고, 도 19a에 도시된 바와 같이 하측 갭층(4) 위에 SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)을 스퍼터에 의해 차례로 형성한다.

계속해서, MR층(10c)상에 유기막으로서 포지티브형의 제 1 포토레지스트(31)를 0.05∼0.2μm의 두께로 스핀 코팅한 후에, 제 1 포토레지스트(31)를 전면 노광시킨다.

다음에, 도 19b에 도시된 바와 같이, Al₂0₃, Si0₂, Ta₂0₅와 같은 산화물 또는 Ti, Al과 같은 금속으로 이루어진 무기막(32)을 스퍼터 또는 증착에 의해 0.05∼0.2μm의 두께로 형성한다. 이 경우, 이미 제 1 포토레지스트(31)는 노광되어 있으므로, 현상액에 의해서 가용의 상태이고, 무기 재료가 제 1 포토레지스트(31)의 표면에 부착할 때의 가열에 의한 감광성 이상이 생기기 어렵다.

계속해서, 제 2 포토레지스트(33)를 도포하고, 이것을 노광, 현상하여 리드 단자 형성 영역에 도 19c에 도시된 바와 같은 창(33a)을 형성한다. 또, 리드 단자 형성 영역에 끼워지는 영역이 센서 영역(S)이 된다.

다음에, 창(33a)으로부터 노출된 무기막(32)을 이온 밀링에 의해서 에칭하면, 무기막(32)에는 리드 단자의 형상의 개구부(32a)가 형성된다. 개구부(32a)를 형성한 후에 제 2 포토레지스트막(33)을 제거하면, 도 19d와 같은 단면을 수득할 수 있다.

그 후, 현상액에 의해서 제 1 포토레지스트(31)를 현상하고, 도 19e에 도시된 바와 같이 제 1 포토레지스트(31)를 무기막(32) 아래에 잔존시킨다. 제 1 포토레지스트(31)의 주연부는 무기막(32)의 테두리로부터 내부로 0.2∼1.5μm정도 후퇴하였다.

다음에, 무기막(32) 및 제 1 포토레지스트(31)를 마스크(M)에 사용하여 SAL(10a)에서 MR층(10c)까지를 이온 밀링에 의해서 에칭하고, 도 19f에 도시된 바와 같이, 그들 층을 리드 단자 영역이외의 영역에만 남긴다. 센서 영역(S)의 SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)은 자기저항 효과 소자(10)가 된다.

이후에, 도 19g에 도시된 바와 같이, 막두께 30nm의 CoCrPt로 이루어진 경자성막(27)과 막두께 150nm의 Au로 이루어진 금속막(28)을 스퍼터에 의해 형성하였다. 이 경우, 무기막(31) 아래의 제 1 포토레지스트(31)의 측부에는 경자성막(27) 및 금속막(28)은 부착하지 않았다. 이어서, 유기 용제를 사용하여 제 1 포토레지스트(31)를 제거하여 그 위의 무기막(32), 경자성막(27) 및 금속막(28)을 리프트 오프하였다.

이 결과, 도 19h에 도시된 바와 같이, 경자성막(27) 및 금속막(28)은 자기저항 효과 소자(10)의 양단에 접하여 센서 영역(S)의 외측에 남고, 적어도 경자성막(27)은 자기저항 효과 소자(10)의 양단에 접하고 있다. 경자성막(27)은 자기저항 효과 소자(10)에 의해서 2분할되며, 그 위의 금속막(28)은 한쌍의 리드 단자(28a, 28b)가 된다.

이후에, 특별히 도시하지 않지만, 포토리소그래피에 의해 자기저항 효과 소자(10), 경자성막(27), 금속막(28)을 소정의 형상으로 패터닝하여 불필요한 부분을 제거하는 동시에, 자기저항 효과 소자(10)를 직사각형으로 패터닝한다. 이어서, 하측 시일드막(4)을 포토리소그래피에 의해 패터닝한다.

이상과 같이, 제 1 포토레지스트(31)를 전면 노광하고나서 그 위에 무기막(32)을 형성하면, 마스크(M)의 패턴 정밀도가 높아지고, 또한 수율이 향상되었다.

(제 13 실시 형태)

상기 하드 마그네트막 바이어스 자기저항 효과형 헤드의 제조 공정에 있어서, 상술한 단면 거의 T자형 마스크(M)를 위에서 보면 도 20과 같아진다. 마스크(M)는 2개의 개구부(29)를 가지며, 그들 개구부(29)를 합친 평면 형상은 거의 Y자가 된다. 2개의 개구부(29)는 마스크(M)의 가는 영역(A)으로 구획되어 있고, 그 가는 영역(A)의 일부는 자기저항 효과 소자 형성 영역이 된다. 또, 상기한 복수의 실시 형태의 도면은 도 20의 I-I선에서 본 단면을 도시하고 있다.

그런데, 마스크(M)의 가는 영역(A)은 자기 기록 매체의 고밀도화의 요구에 따라 더욱 좁게 하는 것이 요구되고 있다. 그러나, 마스크의 가는 영역(A)을 1.5μm정도로 좁게 하면, 예컨대 도 8d 및 도 8e에 도시된 바와 같은 이층 구조의 마스크(M)의 형성 과정이고, 영역(A)에서는 유기막(25)이 현상액 또는 유기 용매에 의해 없어져 버리고, 무기막(26)이 처져 도 21에 도시된 바와 같이 MR층(10c)에 접촉된다. 무기막(26)이 MR층(10c)에 접촉하면 마스크(M)의 단면은 실질적으로 직사각형이 되므로, 리프트 오프에 의해 형성되는 리드 단자에 버르가 발생하는 것은 피할 수 없다.

그래서, 도 22a 및 도 22b에 도시된 바와 같이, 마스크(M) 영역(A)의 폭을 넓게 하는 동시에, 그 영역(A)중 자기저항 효과 소자의 적어도 센서 부분이 형성되는 영역(B)만을 좁게 하는 개구부(30)를 무기막(26)에 미리 패터닝해 둔다.

이것에 의해, 센서 영역(B)의 유기막(25)이 상실되어도, 그 주위의 영역(A)에는 폭이 넓은 유기막(25)이 남아 있으므로, 그 유기막(25)에 의해 센서 영역(B)의 무기막(26)을 지지하고 있으므로, 센서 영역(B)에서는 도 23a의 단면도에 도시된 바와 같이 무기막(26)이 MR층(10c)으로부터 간격을 두고 뜬 상태가 된다.

이후에, 센서 영역(B)의 양측에서는 도 23b에 도시된 바와 같이, 무기막(26)을 마스크 SAL(10a), 비자성층(10b) 및 MR층(10c)을 이온 밀링하여 제거한다.

또, 도 23c에 도시된 바와 같이, 기초 갭층(4)과 무기막(26) 위에 경자성층(27) 및 금속층(28)을 차례로 형성한 후에, 유기막(25)을 제거하면 센서 영역(B)에서는 무기막(26), 경자성층(27) 및 금속층(28)이 동시에 리프트 오프되어 박리되어 도 24a에 도시된 바와 같은 평면 형상을 수득할 수 있다.

이후에, SAL(10a), 비자성층(10b), MR층(10c), 경자성층(27) 및 금속층(28)을 포토리소그래피에 의해 연속적으로 패터닝하여 SAL(10a), 비자성층(10b), MR층(10c)을 센서 영역(B)에만 남기는 동시에, 경자성층(27) 및 금속층(28)을 리드 단자의 형상으로 한다. 이 패터닝은 이미 진술한 실시 형태에도 적용된다.

센서 영역(B)에 남은 SAL(10a), 비자성층(10b), MR층(10c)은 자기저항 효과 소자(10)가 된다. 그 평면 형상은 도 24b와 같이 되고, 그 III-III선 단면은 도 23d와 같이 된다.

또, 무기막(26)이나 유기막(25)의 재료는 제 7 실시 형태에서 나타낸 산화물이나 금속을 사용한다.

또한, 무기막(26)을 대신해서, 제 2 실시 형태에서 나타낸 바와 같은 레지스트막을 사용해도 되고, 이 경우에도 센서 영역(B)의 마스크(M) 폭을 다른 영역(A)보다도 좁게 하고, 그 영역(B)에서의 유기막이 없어지도록 해도 된다.

(그 외의 실시 형태)

또한, 상기 실시 형태에서는 BCS형 MR 헤드와, 하드 마그네트형 MR 헤드의 제조에 적용하는 패턴 형성 방법을 설명하였지만, 이것을 거대 자기저항 효과형 헤드의 제조에 적용해도 좋다.

본 발명에 따라, 리프트 오프에 의한 패턴 형성 공정을 이용하여 자기 기록 장치의 재생 헤드로서 사용되는 자기 저항 효과형 헤드는 향상된 정밀도를 가지며, 레지스트가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (47)

1. 자기저항 효과 소자를 구성하는 다층막을 절연성 비자성층상에 형성하는 공정과,

   상기 다층막상에 유기물로 이루어진 제 1 막을 형성하는 공정과,

   상기 제 1 막상에 제 2 막을 형성하는 공정과,

   상기 제 2 막을 패터닝하여 소정 영역에 개구부를 형성하는 공정과,

   상기 개구부를 통해서 상기 제 1 막을 에칭함으로써, 다음 공정에서 상기 제 2 막 위에 형성되는 박막의 입자가 상기 제 1 막 패턴의 측부로 돌아 들어가지 않는 양으로 상기 제 1 막 테두리를 상기 제 2 막 패턴의 테두리로부터 내측으로 침투시킨 제 1 막 패턴을 형성하는 공정과,

   진공 공정을 이용하여 상기 제 2 막 위와 상기 개구부 아래의 상기 다층막 위에 상기 박막을 형성하는 공정과,

   상기 제 1 막과 상기 제 2 막을 박리하여 상기 제 2 막상의 상기 박막을 리프트 오프하여 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 2개의 상기 개구부에 끼워진 스트라이프 영역은 센서 영역을 갖고, 또한 해당 센서 영역이 그 이외의 스트라이프 영역보다도 좁아지는 패턴을 상기 제 2 막에 형성하는 공정과,

   상기 개구부 아래의 영역과 상기 센서 영역에 있는 상기 제 1 막을 제거하는 동시에 상기 센서 영역이외의 상기 스트라이프 영역에 있는 상기 제 1 막을 남기도록 에칭을 행하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 박막을 형성하는 공정 전에, 상기 제 1 및 제 2 막을 마스크에 사용하여 상기 다층막을 에칭함으로써, 상기 다층막을 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 자기저항 효과 소자를 구성하는 상기 다층막을 상기 절연성 비자성층상에 형성하는 공정 전에 상기 절연성 비자성층보다도 아래에 시일드층을 형성하는 공정과,

   상기 박막을 리프트 오프하여 패터닝하는 공정 후에 상기 절연성 비자성층 및 상기 시일드층을 패터닝하여 자기 시일드 패턴을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 다층막을 형성하기 전에, 상기 시일드층을 상기 자기 시일드 패턴보다도 넓은 패턴 형상으로 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 박막은 리드 단자가 되는 금속막인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 박막은 센서 영역을 사이에 끼우는 영역에 형성되는 경자성막, 또는 센서 영역을 사이에 끼우는 영역에 형성되는 교환 상호 작용막중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 박막은 센서 영역을 사이에 끼우는 영역에 형성되는 경자성막과 리드 단자가 되는 금속막의 적층막, 또는 센서 영역을 사이에 끼우는 영역에 형성되는 교환 상호 작용막과 리드 단자가 되는 금속막의 적층막중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 레지스트로 상기 제 1 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 무기물로 상기 제 2 막을 형성하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 절연막, 도전막 또는 상부에 도전막을 적층한 절연막에 의해 상기 무기막을 형성하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
12. 제 10 항에 있어서, 광 투과성 재료에 의해 상기 무기막을 형성하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
13. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 막은 내부에 압축 응력을 부여하여 형성되는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
14. 제 13 항에 있어서, 상기 제 2 막의 상기 압축 응력은 0 dyn/c㎡ 이하이고 -20.0×10⁹dyn/c㎡ 이상인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
15. 제 1 항에 있어서, 내부에는 상층부가 하층부보다도 큰 응력이 존재하고 또한 상층부에는 압축 응력이 걸리고 있는 상기 제 2 막을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
16. 제 15 항에 있어서, 응력의 조정은 상기 제 2 막을 형성하는 분위기의 압력을 조정하는 것에 의한 것을 특징으로 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
17. 제 15 항에 있어서, 상기 제 2 막은 복수의 층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
18. 제 1 항에 있어서, 감광성의 상기 유기막으로 상기 제 1 막을 형성한 후에, 상기 제 1 막을 전면 노광하고, 이어서 무기물로 이루어진 상기 제 2 막을 스퍼터링 또는 증착에 의해 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
19. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 막의 막두께는 0.05μm∼1.0μm 범위내의 값인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
20. 제 1 항에 있어서, 상기 제 1 막의 막두께는 상기 비자성층상의 단차의 20%이상인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
21. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 막의 막두께는 0.05μm∼0.5μm 범위내의 값인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
22. 제 1 항에 있어서, 0.2μm이상 1.5μm이하로 상기 제 1 막의 패턴의 테두리를 상기 제 2 막의 패턴으로부터 침투시키는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
23. 절연성의 비자성층상에 자기저항 효과 소자를 구성하는 다층막을 형성하는 공정과,

    상기 다층막상에 유기막을 형성하는 공정과,

    미노광 상태의 상기 유기막 위에 레지스트막을 형성하는 공정과,

    상기 레지스트막을 노광 및 현상하여 상기 레지스트막의 소정 영역에 개구부를 형성하는 공정과,

    상기 개구부 아래의 상기 유기막을 제거함으로써, 상기 레지스트막 아래에 상기 유기막의 패턴을 형성하고, 다음 공정에서 상기 레지스트막상에 형성되는 박막의 입자가 상기 유기막의 패턴의 측부에 돌아 들어가지 않는 크기로 상기 유기막 패턴의 테두리를 상기 레지스트막 패턴의 테두리로부터 내측으로 침투시키는 공정과,

    진공 공정을 이용하여 상기 레지스트막 위와 상기 개구부 아래의 상기 다층막 위에 상기 박막을 형성하는 공정과,

    상기 유기막과 상기 레지스트막을 박리하여 상기 레지스트막상의 상기 박막을 리프트 오프하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
24. 제 23 항에 있어서, 상기 박막을 형성하는 공정 전에, 상기 레지스트막의 패턴과 상기 유기막 패턴을 마스크에 사용하여 상기 다층막을 에칭함으로써, 상기 다층막을 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
25. 제 23 항에 있어서, 상기 박막은 리드 단자가 되는 금속막인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
26. 제 23 항에 있어서, 상기 박막은 센서 영역을 사이에 끼우는 영역에 형성되는 경자성막, 또는 센서 영역을 사이에 끼우는 영역에 형성되는 교환 상호 작용막중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
27. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막은 평행 평판형 반응성 이온 에칭 장치를 사용하여 평행 평판에 공급하는 전력을 0.3W/c㎡, 에칭 분위기 압력을 20mTorr의 조건으로 아르곤 스퍼터 에칭 속도가 450Å/min 이하인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
28. 제 23 항에 있어서, 상기 유기막의 제거는 상기 레지스트막용 현상액에 의해서 상기 레지스트막의 현상에 이어서 행해지고, 잔존되는 상기 레지스트막의 해당 현상액에 의한 용해 속도를 1로 하면, 상기 유기막의 해당 현상액에 의한 용해 속도비는 1이상인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
29. 제 23 항에 있어서, 상기 유기막의 막두께는 0.05μm∼1.0μm 범위내의 값인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
30. 제 23 항에 있어서, 상기 유기막의 막 두께는 상기 비자성층상의 단차의 20%이상인 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
31. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막은 가교형 네거티브 레지스트 또는 유기 실리콘 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
32. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막은 유기 실리콘 수지로 이루어지고, 상기 레지스트막에 상기 개구부를 형성한 후에, 산소 플라스마, 기타의 드라이 처리에 의해 상기 개구부로부터 에칭되는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
33. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막은 가용성 수지, 가교제 및 광산 발생제를 함유한 재료로 이루어지고, 상기 노광 후에 그리고 상기 현상 전에 80∼120℃의 온도에서 베이킹되는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
34. 제 23 항에 있어서, 상기 유기막은 수용성 수지로 구성되고, 상기 개구부로부터 상기 유기막의 제거는 물 또는 유기 알칼리 수용액에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
35. 제 23 항에 있어서, 상기 유기막은 비수용성 수지로 구성되고, 상기 개구부로부터 상기 유기막의 제거는 유기 용제에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
36. 제 23 항에 있어서, 상기 유기막의 패턴을 형성한 후에, 가열 또는 광조사에 의해 상기 레지스트막을 경화시키는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
37. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막 아래의 상기 유기막은 폴리아믹산을 함유하는 수지, 비닐알콜 구조를 함유하는 수지, 카르복실산기를 함유하는 수지 또는 설폰산을 함유하는 수지중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
38. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막 아래의 상기 유기막은 폴리아믹산을 함유하는 수지로 이루어지며, 해당 수지로 이루어지는 상기 유기막은 120∼170℃ 범위내의 온도에서 1∼10분간 베이킹되는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
39. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막 아래의 상기 유기막은 감광성 수지로 이루어지며, 상기 레지스트막의 형성전에 전면 노광에 의해 상기 유기막의 에칭 속도를 조정하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
40. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막과 상기 유기막은 포지티브형의 감광성을 가지며, 상기 레지스트막보다 상기 유기막 쪽이 광반응의 감도가 높고, 상기 레지스트막과 상기 유기막은 한번의 노광에 의해 잠상이 형성되는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
41. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막과 상기 유기막은 네가티브형의 감광성을 가지며, 상기 레지스트막보다 상기 유기막 쪽이 광반응의 감도가 낮으며, 상기 레지스트막과 상기 유기막은 한번의 노광에 의해 잠상이 형성되는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
42. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막은 가교형 화학 증폭 네가티브 레지스트로 이루어지고, 상기 유기막은 포지티브형 감광성 수지로 이루어지며, 상기 레지스트막에 상기 개구부를 형성한 후에, 상기 레지스트막과 상기 유기막에 자외선을 조사하여 상기 유기막을 노광시키는 동시에 상기 레지스트막을 경화하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
43. 제 23 항에 있어서, 상기 유기막과 상기 레지스트의 사이에, 상기 유기막과 상기 레지스트막의 혼합을 방지하기 위한 유기재로 이루어진 중간층을 형성하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
44. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막 및 상기 유기막을 박리하는 박리액으로서, 용해성 파라미터 δ가 9.0∼12인 유기 용제나, 물 또는 알칼리 수용액이나, n-메틸피롤리돈을 적어도 30중량부 함유하는 용액이나, 아민류를 적어도 30중량부 함유하는 용액중 어느 하나를 사용하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
45. 제 23 항에 있어서, 상기 레지스트막과 상기 유기막을 박리할 때에, 상기 레지스트막을 박리하는 박리액과 상기 유기막을 박리하는 박리액을 다르게 한 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.
46. 제 23 항에 있어서, 상기 유기막과 상기 레지스트막을 박리한 후에, 상기 다층막의 표면과 상기 광자성층의 표면을 20℃에서의 증기압이 30mmHg 이상인 유기 용제로 세척하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법
47. 제 23 항에 있어서, 상기 박막을 리프트 오프한 후에, 상기 자기저항 효과 소자 아래의 상기 비자성층 및 그 아래의 층을 패터닝하는 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기저항 효과형 헤드 제조 방법.