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JP3979990B2 - Method for forming thin film pattern and method for forming magnetoresistive element - Google Patents

Method for forming thin film pattern and method for forming magnetoresistive element Download PDF

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JP3979990B2 JP2003421444A JP2003421444A JP3979990B2 JP 3979990 B2 JP3979990 B2 JP 3979990B2 JP 2003421444 A JP2003421444 A JP 2003421444A JP 2003421444 A JP2003421444 A JP 2003421444A JP 3979990 B2 JP3979990 B2 JP 3979990B2
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Description

本発明は、基板上に微小な薄膜パターンを形成するのに好適なブリッジ構造を有するマスクパターンを用いた薄膜パターンの形成方法および磁気抵抗効果素子の形成方法に関する。 The present invention relates to methods for forming and magnetoresistive element thin film pattern had use a mask pattern having a suitable bridge structure to form a fine thin film pattern on a substrate.

従来より、薄膜形成プロセスを利用して形成される薄膜磁気ヘッドや半導体デバイス等の電子・磁気デバイスにおいては、各種の薄膜パターンが多用されている。例えば、薄膜磁気ヘッドでは磁性薄膜等を積層した磁気抵抗効果(MR;Magnetoresistive)素子が用いられ、半導体デバイスにおいては、導電性薄膜からなる配線パターンが用いられる。   Conventionally, various thin film patterns are frequently used in electronic and magnetic devices such as thin film magnetic heads and semiconductor devices formed by using a thin film formation process. For example, a magnetoresistive (MR) element in which a magnetic thin film or the like is laminated is used in a thin film magnetic head, and a wiring pattern made of a conductive thin film is used in a semiconductor device.

これらの薄膜パターンを形成する方法としては、レジストパターンをマスクとして利用したリフトオフ法がある。この方法は、まず、基板上にフォトリソグラフィ等により所望のパターン形状を有するレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンにアンダーカットを形成したのち全体を覆うように薄膜を形成し、さらにレジストパターンをリフトオフすることにより薄膜パターンを形成するというものである。このリフトオフ法については、例えば、特許文献1に開示されている。   As a method of forming these thin film patterns, there is a lift-off method using a resist pattern as a mask. In this method, first, a resist pattern having a desired pattern shape is formed on a substrate by photolithography or the like. Next, after forming an undercut in the resist pattern, a thin film is formed so as to cover the whole, and the resist pattern is lifted off to form a thin film pattern. This lift-off method is disclosed in Patent Document 1, for example.

ところが、上記のようなリフトオフ法を用いた薄膜パターンの形成方法では、薄膜パターンの微小化に伴い、アンダーカット部分の幅および高さを十分に確保することができず、バリの発生などにより十分な精度を得ることが困難となっていた。このため、長手方向の両端部が支持部によって支持されて中央部分が宙吊りになった形状をなすブリッジ型のマスクパターンを形成し、微小な幅の薄膜パターンを形成する方法が考案されている(例えば、特許文献2〜4参照。)。   However, in the thin film pattern forming method using the lift-off method as described above, the width and height of the undercut portion cannot be sufficiently secured as the thin film pattern is miniaturized. It has been difficult to obtain high accuracy. For this reason, a method has been devised in which a bridge-type mask pattern having a shape in which both end portions in the longitudinal direction are supported by a support portion and the central portion is suspended in the air is formed, and a thin film pattern having a minute width is formed ( For example, see Patent Documents 2 to 4.)

図12〜図18は、従来の、ブリッジ型マスクパターンを用いた薄膜パターンの形成方法を応用したMR素子の形成方法の一例を示したものである。最初に、図12に示したように、例えばアルティック(Al23・TiC)等からなる基体上に所定の下部シールド層や下部ギャップ層等が形成された基板101を用意する。次に、この基板101の上に全面に亘って、MR膜114Zと下部レジスト層102Zと上部レジスト層103Zとを順に形成する。さらに、図13に示したように、フォトマスク106を介して下部および上部レジスト層102Z,103Zを選択的に露光して潜像を形成する。こののち、アルカリ水溶液等を用いて露光部分を溶解除去することにより現像し、図14に示したように、所定の幅Wをなす下部レジストパターン102および上部レジストパターン103からなる2層レジストパターン105Zを形成する。さらに、2層レジストパターン105Zのうち下部レジストパターン102のみを溶解除去して水洗および乾燥をおこなうことにより、図15に示したように、上部レジストパターン103とMR膜114Zとの間に間隙部107を形成する。これにより、ブリッジ構造が形成され、ブリッジ型のマスクパターン105が完成する。次いで、図16に示したように、このブリッジ型のマスクパターン105(上部レジストパターン103)をマスクとして用いてMR膜114Zをエッチングすることにより、所定形状のMR膜パターン114を形成する。さらに、図17に示したように、全体に亘って磁性膜115Zと導電膜116Zとを順に形成し、最後に磁性膜115Zと導電膜116Zとによって覆われた上部レジストパターン103を除去することにより、図18に示したように磁気制御膜115A,115Bおよび導電リード層116A,116Bが形成され、MR素子110が完成する。このような方法によれば、上記リフトオフ法によるアンダーカット部分としての機能を果たす間隙部107の高さおよび幅を高精度に調整することができ、バリ等の発生を伴わず、より微小な幅をなす薄膜パターンの形成が可能となる。
特公平7−6058号公報 特開2003−17785号公報 特開2002−214799号公報 特開2001−28110号公報
12 to 18 show an example of an MR element forming method to which a conventional thin film pattern forming method using a bridge type mask pattern is applied. First, as shown in FIG. 12, a substrate 101 is prepared in which a predetermined lower shield layer, lower gap layer, and the like are formed on a base made of, for example, AlTiC (Al 2 O 3 .TiC). Next, the MR film 114Z, the lower resist layer 102Z, and the upper resist layer 103Z are sequentially formed on the substrate 101 over the entire surface. Further, as shown in FIG. 13, the lower and upper resist layers 102Z and 103Z are selectively exposed through a photomask 106 to form latent images. Thereafter, development is performed by dissolving and removing the exposed portion using an alkaline aqueous solution or the like, and as shown in FIG. 14, a two-layer resist pattern 105Z comprising a lower resist pattern 102 and an upper resist pattern 103 having a predetermined width W is formed. Form. Further, by dissolving and removing only the lower resist pattern 102 of the two-layer resist pattern 105Z, and washing and drying, as shown in FIG. 15, a gap portion 107 is formed between the upper resist pattern 103 and the MR film 114Z. Form. Thereby, a bridge structure is formed, and the bridge-type mask pattern 105 is completed. Next, as shown in FIG. 16, the MR film 114Z is etched using the bridge type mask pattern 105 (upper resist pattern 103) as a mask, thereby forming an MR film pattern 114 having a predetermined shape. Further, as shown in FIG. 17, the magnetic film 115Z and the conductive film 116Z are sequentially formed over the whole, and finally, the upper resist pattern 103 covered with the magnetic film 115Z and the conductive film 116Z is removed. As shown in FIG. 18, the magnetic control films 115A and 115B and the conductive lead layers 116A and 116B are formed, and the MR element 110 is completed. According to such a method, the height and width of the gap 107 that functions as an undercut portion by the lift-off method can be adjusted with high accuracy, and a finer width without occurrence of burrs or the like. Thus, it is possible to form a thin film pattern.
Japanese Patent Publication No. 7-6058 JP 2003-17785 A JP 2002-214799 A JP 2001-28110 A

しかしながら、上記に示したブリッジ型マスクパターンを利用した場合であっても、電子・磁気デバイスの微細化に伴う薄膜パターンの狭小化が進むにつれて、次のような問題が生じるようになった。すなわち、本来、直線上に延在するべき上部レジストパターン103のブリッジ部分103Bが、例えば図19に示したように、たわみ(湾曲)を生じて垂れ下がり、MR膜パターン114の上面と接触してしまうという問題である。なお、図19は、図15と直交する方向から眺めた断面構成の一例である。図19のようなブリッジ部分103Bのたわみが生じると、場合によっては現像時にブリッジ部分103Bが破断し、流失してしまうこともあった。これは、ブリッジ部分103Bが極端に狭い幅となることで剛性が低下し、自重に耐えられなくなったためと考えられる。たとえ破断や流失に至らなかったとしても、このようなブリッジ部分103Bの変形が生じることにより高精度な薄膜パターンの形成が困難となるので、改善が望まれている。   However, even when the bridge-type mask pattern described above is used, the following problems have arisen as the thin film pattern is narrowed along with the miniaturization of the electronic / magnetic device. That is, the bridge portion 103B of the upper resist pattern 103 that should originally extend on a straight line hangs down with bending (curvature) as shown in FIG. 19, for example, and comes into contact with the upper surface of the MR film pattern 114. It is a problem. FIG. 19 is an example of a cross-sectional configuration viewed from a direction orthogonal to FIG. When the bending of the bridge portion 103B as shown in FIG. 19 occurs, the bridge portion 103B may be broken during the development and may be lost. This is thought to be because the bridge portion 103B has an extremely narrow width, resulting in a decrease in rigidity and the inability to withstand its own weight. Even if no breakage or loss occurs, it is difficult to form a thin film pattern with high accuracy due to the deformation of the bridge portion 103B. Therefore, improvement is desired.

本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その第1の目的は、微小な寸法を有する薄膜パターンをより高精度に形成するのに好適なマスクパターンを利用した薄膜パターンの形成方法を提供することにある。さらに、本発明の第の目的は、上記のようなマスクパターンによる薄膜パターンの形成方法を利用した磁気抵抗効果素子の形成方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, the first object, the method of forming the thin film pattern using a suitable mask pattern for forming a thin film pattern with higher precision with very small dimensions It is to provide. Furthermore, the second object of the present invention is to provide a method for forming a magnetoresistive effect element using the method for forming a thin film pattern by the mask pattern as described above.

本発明による薄膜パターンの形成方法は、加工対象の薄膜上に、下部レジスト層および上部レジスト層を順次積層する工程と、これら下部レジスト層および上部レジスト層を選択的に露光したのち現像することにより第1および第2の領域とこれら第1および第2の領域間を繋ぐ第3の領域とを含む2層レジストパターンを形成する工程と、第3の領域における上部レジスト層の少なくとも一部を覆うように補強層を形成する工程と、第3の領域における下部レジスト層を除去することによりブリッジ構造を有するマスクパターンを形成する工程と、このマスクパターンを用いて薄膜をパターニングする工程とを含むようにしたものである。The thin film pattern forming method according to the present invention includes a step of sequentially laminating a lower resist layer and an upper resist layer on a thin film to be processed, and selectively developing the lower resist layer and the upper resist layer after exposure. Forming a two-layer resist pattern including the first and second regions and a third region connecting the first and second regions, and covering at least part of the upper resist layer in the third region; A step of forming a reinforcing layer, a step of forming a mask pattern having a bridge structure by removing the lower resist layer in the third region, and a step of patterning a thin film using the mask pattern It is a thing.

本発明による薄膜パターンの形成方法では、上記の各工程を含むようにしたので、マスクパターンにおけるブリッジ構造をなす部分の剛性が向上し、ブリッジ構造をなす部分のたわみが発生せず、薄膜が高精度にエッチングされる。In the method of forming a thin film pattern according to the present invention, since each of the above steps is included, the rigidity of the portion forming the bridge structure in the mask pattern is improved, the bending of the portion forming the bridge structure does not occur, and the thin film is high. Etched with precision.

本発明による薄膜パターンの形成方法では、タンタル(Ta)を用いて補強層を形成するようにしてもよい。その場合には、5nm以上50nm以下の厚みをなすように補強層を形成することが望ましい。 In the method for forming a thin film pattern according to the present invention, the reinforcing layer may be formed using tantalum (Ta). In that case, it is desirable to form the reinforcing layer so as to have a thickness of 5 nm to 50 nm.

本発明による薄膜パターンの形成方法では、第3の領域において、第1の領域と第2の領域とを結ぶ方向と直交する方向に沿った幅が、上部レジスト層よりも下部レジスト層のほうが小さくなるように2層レジストパターンを形成することが望ましい。この場合、例えば、上部レジスト層とは異なる材料を用いて下部レジスト層を形成し、上部レジスト層に対する溶解速度よりも下部レジスト層に対する溶解速度が速い現像液を用いることにより形成する。 In the method for forming a thin film pattern according to the present invention, in the third region, the width along the direction orthogonal to the direction connecting the first region and the second region is smaller in the lower resist layer than in the upper resist layer. It is desirable to form a two-layer resist pattern so that In this case, for example, the lower resist layer is formed using a material different from that of the upper resist layer, and the developer is formed by using a developer having a higher dissolution rate in the lower resist layer than in the upper resist layer.

本発明による磁気抵抗効果素子の形成方法は、磁気抵抗効果膜を形成する工程と、この磁気抵抗効果膜上に下部レジスト層および上部レジスト層を順次積層する工程と、これら下部レジスト層および上部レジスト層を選択的に露光したのち現像することにより第1および第2の領域とこれら第1および第2の領域間を繋ぐ第3の領域とを含む2層レジストパターンを形成する工程と、第3の領域における上部レジスト層の少なくとも一部を覆うように補強層を形成する工程と、第3の領域における下部レジスト層を除去することによりブリッジ構造を有するマスクパターンを形成する工程と、このマスクパターンを用いて磁気抵抗効果膜を選択的に除去することにより、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程とを含むようにしたものである。   A method for forming a magnetoresistive effect element according to the present invention includes a step of forming a magnetoresistive effect film, a step of sequentially laminating a lower resist layer and an upper resist layer on the magnetoresistive effect film, and the lower resist layer and the upper resist. Forming a two-layer resist pattern including first and second regions and a third region connecting between the first and second regions by selectively exposing and developing the layer; Forming a reinforcing layer so as to cover at least a part of the upper resist layer in the region, forming a mask pattern having a bridge structure by removing the lower resist layer in the third region, and the mask pattern Forming a magnetoresistive film pattern by selectively removing the magnetoresistive film using

本発明による磁気抵抗効果素子の形成方法では、上記の各工程を含むようにしたので、マスクパターンにおけるブリッジ構造をなす部分の剛性が向上し、ブリッジ構造をなす部分のたわみが発生せず、磁気抵抗効果膜が高精度にエッチングされる。   In the method of forming a magnetoresistive effect element according to the present invention, since each of the above steps is included, the rigidity of the portion forming the bridge structure in the mask pattern is improved, the deflection of the portion forming the bridge structure is not generated, and the magnetic The resistance effect film is etched with high accuracy.

本発明による磁気抵抗効果素子の形成方法では、さらに、マスクパターンと磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように少なくとも強磁性膜を含む薄膜を形成する工程と、薄膜に覆われたマスクパターンをリフトオフすることにより磁気抵抗効果膜パターンの両側に磁区制御層を含む一対の薄膜パターンを形成する工程とを含むようにしてもよい。その場合、薄膜を形成する工程が強磁性膜上に導電膜を形成する工程を含み、一対の薄膜パターンがそれぞれ導電リード層を含むようにしてもよい。   In the method of forming a magnetoresistive effect element according to the present invention, a step of forming a thin film including at least a ferromagnetic film so as to cover the mask pattern and the region from which the magnetoresistive effect film has been removed, and a mask covered with the thin film A step of forming a pair of thin film patterns including a magnetic domain control layer on both sides of the magnetoresistive film pattern by lifting off the pattern may be included. In that case, the step of forming a thin film may include the step of forming a conductive film on the ferromagnetic film, and the pair of thin film patterns may each include a conductive lead layer.

本発明による薄膜パターンの形成方法によれば、加工対象の薄膜上に下部レジスト層および上部レジスト層を順次積層する工程と、下部レジスト層および上部レジスト層を選択的に露光したのち現像することにより第1および第2の領域と第1および第2の領域間を繋ぐ第3の領域とを含む2層レジストパターンを形成する工程と、第3の領域における上部レジスト層の少なくとも一部を覆うように補強層を形成する工程と、第3の領域における下部レジスト層を除去することによりブリッジ構造を有するマスクパターンを形成する工程と、このマスクパターンを用いて薄膜をパターニングする工程とを含むようにしたので、ブリッジ構造をなす部分が高い剛性を有すると共に自重等による変形の生じにくいマスクパターンが得られ、これを用いることにより高精度に形成された微小寸法を有する磁気抵抗効果膜パターンを得ることができる。   According to the method for forming a thin film pattern according to the present invention, a step of sequentially laminating a lower resist layer and an upper resist layer on a thin film to be processed, and selectively developing and then developing the lower resist layer and the upper resist layer Forming a two-layer resist pattern including the first and second regions and the third region connecting the first and second regions, and covering at least a part of the upper resist layer in the third region; A step of forming a reinforcing layer, a step of forming a mask pattern having a bridge structure by removing the lower resist layer in the third region, and a step of patterning a thin film using the mask pattern As a result, a mask pattern having a high rigidity in the bridge structure and not easily deformed by its own weight is obtained. Magnetoresistive film pattern having a fine size formed with high precision by there can be obtained.

本発明による磁気抵抗効果素子の形成方法によれば、磁気抵抗効果膜を形成する工程と、この磁気抵抗効果膜上に下部レジスト層および上部レジスト層を順次積層する工程と、これら下部レジスト層および上部レジスト層を選択的に露光したのち現像することにより第1および第2の領域と第1および第2の領域間を繋ぐ第3の領域とを含む2層レジストパターンを形成する工程と、第3の領域における上部レジスト層の少なくとも一部を覆うように補強層を形成する工程と、第3の領域における下部レジスト層を除去することによりブリッジ構造を有するマスクパターンを形成する工程と、このマスクパターンを用いて磁気抵抗効果膜を選択的に除去することにより磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程とを含むようにしたので、ブリッジ構造をなす部分が高い剛性を有すると共に自重等による変形の生じにくいマスクパターンが得られ、これを用いることにより高精度に形成された微小寸法を有する磁気抵抗効果膜パターンを含む磁気抵抗効果素子を得ることができる。   According to the method of forming a magnetoresistive effect element according to the present invention, a step of forming a magnetoresistive effect film, a step of sequentially laminating a lower resist layer and an upper resist layer on the magnetoresistive effect film, Forming a two-layer resist pattern including first and second regions and a third region connecting between the first and second regions by selectively exposing and developing the upper resist layer; and Forming a reinforcing layer so as to cover at least a part of the upper resist layer in the third region, forming a mask pattern having a bridge structure by removing the lower resist layer in the third region, and the mask Forming a magnetoresistive film pattern by selectively removing the magnetoresistive film using the pattern. A mask pattern having a structure having high rigidity and being difficult to be deformed by its own weight or the like can be obtained. By using this, a magnetoresistive effect element including a magnetoresistive effect film pattern having a minute dimension formed with high accuracy can be obtained. Obtainable.

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。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

まず、図1〜図3を参照して、本発明の一実施の形態に係る磁気抵抗効果(MR)素子の形成方法により形成されるMR素子を備えた薄膜磁気ヘッドの構成について説明する。   First, a configuration of a thin film magnetic head including an MR element formed by a magnetoresistive effect (MR) element forming method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図1は、磁気ヘッド装置におけるスライダの一側面に形成された薄膜磁気ヘッド10の構造を表す分解斜視図である。図2は、図1に示したII−II線に沿った矢視方向の構造を表す断面図を表し、図3は、図2に示したIII矢視方向から眺めた断面図である。   FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of a thin film magnetic head 10 formed on one side of a slider in a magnetic head device. 2 is a cross-sectional view showing the structure in the direction of the arrow along the line II-II shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view seen from the direction of the arrow III shown in FIG.

図1および図2に示したように、薄膜磁気ヘッド10は、スライダの基体100に近い側から順に、再生ヘッド部10Aと記録ヘッド部10Bとが積層されて一体に構成されたものである。再生ヘッド部10Aは、磁気記録媒体(図示せず)に記録された磁気情報を再生するためのものであり、一方の記録ヘッド部10Bは、磁気記録媒体の記録トラックに磁気情報を記録するためのものである。   As shown in FIGS. 1 and 2, the thin film magnetic head 10 is configured by integrally stacking a reproducing head portion 10 </ b> A and a recording head portion 10 </ b> B in order from the side closer to the substrate 100 of the slider. The reproducing head unit 10A is for reproducing magnetic information recorded on a magnetic recording medium (not shown), and one recording head unit 10B is for recording magnetic information on a recording track of the magnetic recording medium. belongs to.

再生ヘッド部10Aは、図1および図2に示したように、磁気記録媒体の記録面と対向するエアベアリング面(ABS;Air Bearing Surface)100Fに露出する側において、例えば、基体100の上に、下部シールド層11、下部ギャップ層12、MR素子10C、上部ギャップ層20および上部シールド層21が順に積層された構造を有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the reproducing head unit 10 </ b> A is, for example, on the base 100 on the side exposed to an air bearing surface (ABS) 100 </ b> F that faces the recording surface of the magnetic recording medium. The lower shield layer 11, the lower gap layer 12, the MR element 10C, the upper gap layer 20, and the upper shield layer 21 are stacked in this order.

MR素子10Cは、磁気抵抗効果膜(以下、MR膜という。)パターン14と、その両隣に延在する一対の磁区制御層15A,15Bと、その磁区制御層15A,15Bの上に形成される一対の導電リード層16A,16Bとを含んでいる。MR膜パターン14は、図3に示したように、例えば下部ギャップ層12の上に、下地層31、固定作用層(ピンニング層)32、被固定層(ピンド層)33、非磁性層34、磁気感受層(磁気フリー層)35および保護層36が順に積層されたスピンバルブ構造を有している。MR膜パターン14は、磁気記録媒体に記録された情報を読み出すセンサ部分として機能する。一対の磁区制御層15A,15Bおよび一対の導電リード層16A,16Bは、磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する方向(X方向)に沿ってMR膜パターン14を挟んで対向するように配置されている。磁区制御層15A,15Bは、例えばコバルト白金合金(CoPt)等を含む硬磁性材料により構成され、MR膜パターン14に含まれる磁気感受層35の磁区の向きを揃えて単磁区化することでバルクハウゼンノイズの発生を抑制するように機能する。導電リード層16A,16Bは、MR膜パターン14にセンス電流を流すための電流経路として機能するものであり、図1に示したように電極EA,EBにそれぞ The MR element 10C is formed on a magnetoresistive effect film (hereinafter referred to as MR film) pattern 14, a pair of magnetic domain control layers 15A and 15B extending on both sides thereof, and the magnetic domain control layers 15A and 15B. A pair of conductive lead layers 16A and 16B is included. As shown in FIG. 3, the MR film pattern 14 includes, for example, an underlayer 31, a fixed working layer (pinning layer) 32, a fixed layer (pinned layer) 33, a nonmagnetic layer 34, on the lower gap layer 12. It has a spin valve structure in which a magnetically sensitive layer (magnetic free layer) 35 and a protective layer 36 are sequentially laminated. The MR film pattern 14 functions as a sensor portion that reads information recorded on the magnetic recording medium. The pair of magnetic domain control layers 15A and 15B and the pair of conductive lead layers 16A and 16B are arranged so as to face each other with the MR film pattern 14 interposed therebetween in a direction (X direction) corresponding to the recording track width direction of the magnetic recording medium. Has been. The magnetic domain control layers 15A and 15B are made of a hard magnetic material including, for example, cobalt platinum alloy (CoPt) and the like, and are bulkized by aligning the magnetic domains of the magnetic sensing layer 35 included in the MR film pattern 14 into a single magnetic domain. It functions to suppress the generation of Hausen noise. The conductive lead layers 16A and 16B function as a current path for causing a sense current to flow through the MR film pattern 14, and are respectively connected to the electrodes EA and EB as shown in FIG.

このような構成を有する再生ヘッド部10Aでは、MR膜パターン14の磁気感受層35の磁化方向が、磁気記録媒体からの信号磁界に応じて変化する。このため、MR膜パターン14に含まれる被固定層33の磁化方向との相対的変化を生じる。この際、MR膜パターン14の内部にセンス電流を流すと、磁化方向の変化が磁気抵抗の変化として現れる。これを利用することにより信号磁界を検出し、磁気情報を再生するようになっている。   In the reproducing head portion 10A having such a configuration, the magnetization direction of the magnetically sensitive layer 35 of the MR film pattern 14 changes according to the signal magnetic field from the magnetic recording medium. This causes a relative change in the magnetization direction of the fixed layer 33 included in the MR film pattern 14. At this time, when a sense current is passed through the MR film pattern 14, a change in the magnetization direction appears as a change in the magnetoresistance. By utilizing this, a signal magnetic field is detected and magnetic information is reproduced.

記録ヘッド部10Bは、図1および図2に示したように、下部磁極としても機能する上部シールド層21、記録ギャップ層41、ポールチップ42、コイル43、フォトレジスト層44、連結部45および上部磁極46を有している。このような構成を有する記録ヘッド部10Bは、コイル43に流れる電流によって上部シールド層21と上部磁極46とを含んで構成される磁路内部に磁束を生じ、これにより記録ギャップ層41の近傍に生ずる信号磁界によって磁気記録媒体を磁化し、情報を記録するようになっている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the recording head portion 10B includes an upper shield layer 21, a recording gap layer 41, a pole chip 42, a coil 43, a photoresist layer 44, a coupling portion 45, and an upper portion that also function as a lower magnetic pole. A magnetic pole 46 is provided. The recording head unit 10 </ b> B having such a configuration generates a magnetic flux inside a magnetic path including the upper shield layer 21 and the upper magnetic pole 46 due to the current flowing through the coil 43, and thereby near the recording gap layer 41. Information is recorded by magnetizing the magnetic recording medium by the generated signal magnetic field.

続いて、図4〜図11を参照して、本実施の形態に係るMR素子10Cの形成方法について説明する。本発明のブリッジ型マスクパターンの形成方法および薄膜パターンの形成方法は、以下に説明するMR素子の形成方法によって具現化されるので、以下、併せて説明する。   Subsequently, a method of forming the MR element 10C according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. Since the bridge-type mask pattern forming method and the thin film pattern forming method of the present invention are embodied by the MR element forming method described below, they will be described together.

本実施の形態のMR素子10Cの形成方法は、基板上に、MR膜パターン14を形成する前段工程と、このMR膜パターン14の両端縁部と隣接接合するように一対の磁区制御層15A,15Bと一対の導電リード層16A,16Bとからなる一対の薄膜パターンを形成する後段工程とを含むものである。前段工程は、のちにMR膜パターン14となるMR膜を基板上に形成する工程と、このMR膜の上に、下部レジスト層および上部レジスト層を順次形成する工程と、下部および上部レジスト層を選択的に露光したのち現像を行うことにより、第1および第2の領域と、これら第1および第2の領域間を繋ぐ第3の領域とを含む2層レジストパターンを形成する工程と、第3の領域における上部レジスト層の少なくとも一部を覆うように補強層を形成する工程と、第3の領域における下部レジスト層を除去することによりブリッジ構造を有するマスクパターンを形成する工程と、このマスクパターンを用いてMR膜を選択的に除去することによりMR膜パターン14を形成する工程とを含んでいる。一方、後段工程は、マスクパターンとMR膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む薄膜を形成する工程と、薄膜に覆われたマスクパターンをリフトオフすることによりMR膜パターン14の両側に磁区制御層15A,15Bを含む一対の薄膜パターンを形成する工程とを含んでいる。上記薄膜を形成する工程は、強磁性膜上に導電膜を形成する工程を含んでおり、一対の薄膜パターンがそれぞれ導電リード層を有するようにするものである。以下、詳細を説明する。   The MR element 10 </ b> C forming method of the present embodiment includes a pre-process for forming an MR film pattern 14 on a substrate, and a pair of magnetic domain control layers 15 </ b> A, so as to be adjacent to both end edges of the MR film pattern 14. And a subsequent step of forming a pair of thin film patterns composed of 15B and a pair of conductive lead layers 16A and 16B. The pre-process includes a step of forming an MR film to be the MR film pattern 14 on the substrate, a step of sequentially forming a lower resist layer and an upper resist layer on the MR film, and a step of forming the lower and upper resist layers. Forming a two-layer resist pattern including a first region and a second region and a third region connecting the first and second regions by performing development after selective exposure; Forming a reinforcing layer so as to cover at least a part of the upper resist layer in the third region, forming a mask pattern having a bridge structure by removing the lower resist layer in the third region, and the mask Forming the MR film pattern 14 by selectively removing the MR film using the pattern. On the other hand, in the subsequent process, the MR film pattern is formed by lifting off the mask pattern covered with the thin film and the process of forming a thin film including at least the ferromagnetic film so as to cover the mask pattern and the region where the MR film is removed. 14 to form a pair of thin film patterns including magnetic domain control layers 15A and 15B on both sides. The step of forming the thin film includes a step of forming a conductive film on the ferromagnetic film, and each of the pair of thin film patterns has a conductive lead layer. Details will be described below.

まず、図4に示したように、アルティック(Al2 3 ・TiC)等の基体上に下部シールド層11と下部ギャップ層12とが順に形成された基板1の上に、MR膜14Zを全面に亘って形成する。具体的には、スパッタリング等を用いて、下地層31、固定作用層32、被固定層33、非磁性層34、磁気感受層35および保護層36を順に積層することによって、例えば50nmの厚みのMR膜14Zを形成する。続いて、MR膜14Zを覆うように、例えばスピンコート法を用いて、下部レジスト層2と上部レジスト層3とを順次積層する。ここでは、例えば、ポリメチルグルタルイミド(PMGI)を主成分とするレジスト材料を用いて20nmから50nm程度の厚みをなすように下部レジスト層2を形成する。そののち、下部レジスト層2とは異なる材料であるポジ型レジスト材料を用いて、例えば、100nm〜350nmの厚みをなすように上部レジスト層3を形成する。 First, as shown in FIG. 4, an MR film 14 </ b> Z is formed on a substrate 1 in which a lower shield layer 11 and a lower gap layer 12 are sequentially formed on a base material such as AlTiC (Al 2 O 3 .TiC). It is formed over the entire surface. Specifically, by using a sputtering or the like, the base layer 31, the fixed working layer 32, by laminating the fixed layer 33, a nonmagnetic layer 34, the magnetic sensitive layer 35 and the protective layer 3 6 sequentially, for example, 50nm thickness The MR film 14Z is formed. Subsequently, the lower resist layer 2 and the upper resist layer 3 are sequentially stacked so as to cover the MR film 14Z by using, for example, a spin coating method. Here, for example, the lower resist layer 2 is formed using a resist material mainly composed of polymethylglutarimide (PMGI) so as to have a thickness of about 20 nm to 50 nm. After that, the upper resist layer 3 is formed to have a thickness of, for example, 100 nm to 350 nm using a positive resist material which is a material different from that of the lower resist layer 2.

次いで、下部レジスト層2および上部レジスト層3に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、2層レジストパターン5Zを形成する。具体的には、まず、図5(A)のようなフォトマスク6を介して、図5(B)に示したように下部および上部レジスト層2,3を選択的に露光し潜像部分4を形成する。フォトマスク6には、後述する第3の領域5Cを形成するため、開口部6K1と開口部6K2とが幅6Wの間隔をなすように形成されている。幅6Wは、例えば、0.05μm〜0.40μm(より好ましくは0.18〜0.24μm)である。開口部6K1,6K2は矩形をなし、それぞれ、幅6Dおよび長さ6Lを有している。幅6Dは、例えば1.0μm〜20.0μmであり、長さ6Lは、例えば0.5μm〜5.0μmである。但し、ステッパなどの縮小露光機を用いる場合には、上記の各値に(1/縮小率)を掛け合わせた値となる。なお、図5(A)は、成膜面と平行な平面構成を表す平面図であり、図5(B)は、図5(A)のVB−VB矢視方向の拡大断面図である。下部および上部レジスト層2,3に選択的に潜像を形成したのち、例えば120℃の雰囲気で90秒間の加熱処理を行い、さらに、所定の現像液を用いて露光部分を溶解除去することにより現像し、水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図6(A),(B),(C)に示したように、第1の領域5Aと第2の領域5Bと、これら第1および第2の領域5A,5B間を繋ぐ第3の領域5Cとを有する2層レジストパターン5Zが形成される。第3の領域5Cは、のちに形成されるブリッジ構造9(後出)となる部分に対応する。   Next, the lower resist layer 2 and the upper resist layer 3 are subjected to a photolithography process to form a two-layer resist pattern 5Z. Specifically, first, the lower and upper resist layers 2 and 3 are selectively exposed through a photomask 6 as shown in FIG. 5A as shown in FIG. Form. In the photomask 6, the opening 6 </ b> K <b> 1 and the opening 6 </ b> K <b> 2 are formed with an interval of 6 W in order to form a third region 5 </ b> C described later. The width 6W is, for example, 0.05 μm to 0.40 μm (more preferably 0.18 to 0.24 μm). The openings 6K1 and 6K2 are rectangular and each have a width 6D and a length 6L. The width 6D is, for example, 1.0 μm to 20.0 μm, and the length 6L is, for example, 0.5 μm to 5.0 μm. However, when a reduction exposure machine such as a stepper is used, the above values are multiplied by (1 / reduction ratio). 5A is a plan view illustrating a planar configuration parallel to the film formation surface, and FIG. 5B is an enlarged cross-sectional view in the direction of arrows VB-VB in FIG. 5A. After selectively forming latent images on the lower and upper resist layers 2 and 3, for example, heat treatment is performed in an atmosphere of 120 ° C. for 90 seconds, and further, an exposed portion is dissolved and removed using a predetermined developer. Develop, wash with water and dry. By doing so, as shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, the first region 5A and the second region 5B are separated from each other between the first and second regions 5A and 5B. A two-layer resist pattern 5Z having a third region 5C to be connected is formed. The third region 5C corresponds to a portion to be a bridge structure 9 (to be described later) to be formed later.

この場合、上部レジスト層3の潜像部分4と下部レジスト層2とを溶解可能な所定の現像液を用いて、第3の領域5Cの下部レジスト層2が無くならない程度の適度な現像時間において現像処理を行うことで、図6(B)にしたようなアンダーカット部分13を形成することができる。第1の領域5Aと第2の領域5Bとを結ぶ方向と直交する方向において、第3の領域5Cの上層レジスト層3の幅W1は、例えば、50nm〜200nm程度(より好ましくは50nm〜100nm)である。これに対し、下層レジスト層2の幅W2は、幅W1よりも僅かに狭くなるように構成され、その差分がアンダーカット部分13となる。なお、図6(A)は、成膜面と平行な平面構成を表す平面図である。また、図6(B)は、図6(A)のVIB−VIB矢視方向の拡大断面図であり、図6(C)は、図6(A)のVIC−VIC矢視方向の拡大断面図である。   In this case, using a predetermined developer capable of dissolving the latent image portion 4 of the upper resist layer 3 and the lower resist layer 2, the development time is so moderate that the lower resist layer 2 in the third region 5C is not lost. By performing the development process, the undercut portion 13 as shown in FIG. 6B can be formed. In the direction orthogonal to the direction connecting the first region 5A and the second region 5B, the width W1 of the upper resist layer 3 of the third region 5C is, for example, about 50 nm to 200 nm (more preferably 50 nm to 100 nm). It is. On the other hand, the width W2 of the lower resist layer 2 is configured to be slightly narrower than the width W1, and the difference is an undercut portion 13. Note that FIG. 6A is a plan view illustrating a planar configuration parallel to the film formation surface. 6B is an enlarged cross-sectional view in the direction of arrow VIB-VIB in FIG. 6A, and FIG. 6C is an enlarged cross-sectional view in the direction of arrow VIC-VIC in FIG. FIG.

次に、図7に示したように、第3の領域5Cの上部レジスト層3Cを少なくとも覆うように補強層8を形成する。具体的には、スパッタリング等により、タンタル(Ta)を用いて5nm以上50nm以下の厚みをなすように補強層8を形成する。この場合、アンダーカット部分13が形成されていることにより、第3の領域5Cの下部レジスト層2Cの側壁には補強層8は形成されない。補強層8を形成するのに適用可能な材料としては、タンタル等の金属のほか、酸化アルミニウム(Al23)などの絶縁材料が挙げられる。また、補強層8は、第3の領域5Cの上部レジスト層3Cにおける上面のみを覆うようにしてもよい。 Next, as shown in FIG. 7, the reinforcing layer 8 is formed so as to cover at least the upper resist layer 3C in the third region 5C. Specifically, the reinforcing layer 8 is formed by sputtering or the like using tantalum (Ta) so as to have a thickness of 5 nm to 50 nm. In this case, since the undercut portion 13 is formed, the reinforcing layer 8 is not formed on the side wall of the lower resist layer 2C in the third region 5C. Examples of a material applicable for forming the reinforcing layer 8 include an insulating material such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) in addition to a metal such as tantalum. Further, the reinforcing layer 8 may cover only the upper surface of the upper resist layer 3C in the third region 5C.

補強層8を形成したのち、図8に示したように、第3の領域5Cにおける下部レジスト層2Cを除去して間隙部7を形成する。ここでは、例えば、2層レジストパターン5Zを形成する工程において用いた現像液により下部レジスト層2Cを溶解させて除去する。これにより、間隙部7と、この間隙部7の上方に位置し宙吊りになった上部レジスト層(ブリッジ部分)3Cとからなるブリッジ構造9が形成され、マスクパターン5が完成する。さらに、図9に示したように、このマスクパターン5をマスクとして利用し、例えば、イオンミリングや反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching;RIE)等のドライエッチング法を用いてMR膜14Zを選択的にエッチングし、MR膜パターン14を形成する。この際、ブリッジ部分3Cを覆う補強層8は、エッチングされるので厚みが減少する。この減少分を見越し、ブリッジ部分3Cを覆う補強層8を、他の部分よりも予め厚めに形成しておくことが望ましい。以上により、前段工程の全ての操作が終了する。   After forming the reinforcing layer 8, the lower resist layer 2C in the third region 5C is removed to form the gap 7 as shown in FIG. Here, for example, the lower resist layer 2C is dissolved and removed by the developer used in the step of forming the two-layer resist pattern 5Z. As a result, a bridge structure 9 including the gap 7 and the upper resist layer (bridge portion) 3C that is located above the gap 7 and is suspended in the air is formed, and the mask pattern 5 is completed. Further, as shown in FIG. 9, the mask pattern 5 is used as a mask, and the MR film 14Z is selectively used, for example, by dry etching such as ion milling or reactive ion etching (RIE). The MR film pattern 14 is formed by etching. At this time, since the reinforcing layer 8 covering the bridge portion 3C is etched, the thickness is reduced. In anticipation of this decrease, it is desirable that the reinforcing layer 8 covering the bridge portion 3C is formed thicker in advance than the other portions. Thus, all the operations in the previous process are completed.

こののち、図10に示したように、エッチングにより露出した下部ギャップ層12とブリッジ型マスクパターン5とを覆うように、強磁性膜15Zと導電膜16Zとを順に積層する。ここで、強磁性膜15Zおよび導電膜16Zが、本発明における「薄膜」に対応する一具体例である。続いて、強磁性膜15Zと導電膜16Zとに覆われたマスクパターン5をリフトオフ操作により除去する。以上により、後段工程の全ての操作が終了し、図11に示したように、MR膜パターン14と、このMR膜パターン14の両端縁部に隣接するように対向配置された一対の磁区制御層15A,15Bおよび一対の導電リード層16A,16BとからなるMR素子10Cが完成する。   After that, as shown in FIG. 10, a ferromagnetic film 15Z and a conductive film 16Z are sequentially laminated so as to cover the lower gap layer 12 and the bridge type mask pattern 5 exposed by etching. Here, the ferromagnetic film 15Z and the conductive film 16Z are one specific example corresponding to the “thin film” in the present invention. Subsequently, the mask pattern 5 covered with the ferromagnetic film 15Z and the conductive film 16Z is removed by a lift-off operation. As described above, all the operations in the subsequent process are completed, and as shown in FIG. 11, the MR film pattern 14 and a pair of magnetic domain control layers disposed so as to face each other so as to be adjacent to both edge portions of the MR film pattern 14 An MR element 10C comprising 15A, 15B and a pair of conductive lead layers 16A, 16B is completed.

このように、本実施の形態によれば、MR膜14Zを形成する工程と、このMR膜14Z上に下部レジスト層2および上部レジスト層3を順次積層する工程と、これら下部レジスト層2および上部レジスト層3を選択的に露光したのち現像することにより第1および第2の領域5A,5Bとこれら第1および第2の領域5A,B間を繋ぐ第3の領域5Cとを含む2層レジストパターン5Zを形成する工程と、第3の領域5Cにおける上部レジスト層3Cを覆うように補強層8を形成する工程と、第3の領域5Cにおける下部レジスト層2Cを除去することによりブリッジ構造9を有するマスクパターン5を形成する工程とを含むようにしたので、ブリッジ構造9をなすブリッジ部分3Cの剛性が向上し、たわみなどの変形が生じにくいマスクパターン5を得ることができる。さらに、このマスクパターン5を用いてMR膜14Zを選択的に除去することによりMR膜パターン14を形成するようにしたので、エッチングする際にブリッジ部分3Cのたわみが発生せずに微小な寸法のMR膜パターン14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、MR膜14Zが除去された領域を覆うように強磁性膜15Zと導電膜16Zとを含む薄膜を形成する工程と、この薄膜に覆われたマスクパターン5をリフトオフすることによりMR膜パターン14の両側に一対の磁区制御層15A,15Bおよび一対の導電リード層16A,16Bとが積層された一対の薄膜パターンを形成する工程とを含むようにしたので、MR膜パターン14と隣接接合するように一対の磁区制御層15A,15Bおよび一対の導電リード層16A,16Bを高精度に配置することができる。この結果、基板1の上に高精度に形成されたMR素子10Cを得ることができる。   Thus, according to the present embodiment, the step of forming the MR film 14Z, the step of sequentially laminating the lower resist layer 2 and the upper resist layer 3 on the MR film 14Z, the lower resist layer 2 and the upper portion A two-layer resist including first and second regions 5A and 5B and a third region 5C connecting the first and second regions 5A and 5B by selectively exposing and developing the resist layer 3 The bridge structure 9 is formed by forming the pattern 5Z, forming the reinforcing layer 8 so as to cover the upper resist layer 3C in the third region 5C, and removing the lower resist layer 2C in the third region 5C. And a step of forming the mask pattern 5 having the mask, the rigidity of the bridge portion 3C forming the bridge structure 9 is improved, and deformation such as bending is unlikely to occur. It is possible to obtain the turn 5. Furthermore, since the MR film 14Z is selectively removed using this mask pattern 5, the MR film pattern 14 is formed, so that the bridge portion 3C does not bend during etching and has a minute dimension. The MR film pattern 14 can be formed with high accuracy. In particular, in the present embodiment, a step of forming a thin film including the ferromagnetic film 15Z and the conductive film 16Z so as to cover the region from which the MR film 14Z has been removed, and the mask pattern 5 covered with the thin film are lifted off. Thus, the MR film pattern 14 includes a step of forming a pair of thin film patterns in which the pair of magnetic domain control layers 15A and 15B and the pair of conductive lead layers 16A and 16B are laminated on both sides of the MR film pattern 14. The pair of magnetic domain control layers 15A and 15B and the pair of conductive lead layers 16A and 16B can be arranged with high accuracy so as to be adjacently bonded to the substrate 14. As a result, the MR element 10C formed on the substrate 1 with high accuracy can be obtained.

続いて、上記実施の形態における具体的な実施例について説明する。   Next, specific examples in the above embodiment will be described.

本実施例では、上記の形成方法に基づき、以下の要領でマスクパターン5を形成した。以下、図4〜図8を参照して詳細に説明する。   In this example, the mask pattern 5 was formed in the following manner based on the above formation method. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIGS.

まず、図4に示したように、アルティック(Al23・TiC)等の基体上に下部シールド層11と下部ギャップ層12とMR膜14Zとが順に形成された基板1を覆うように、スピンコート法により、50nm程度の厚みをなすように所定のフォトレジスト材料を用いて下部レジスト層2を形成した。こののち、下部レジスト層2を覆うように、やはり、スピンコート法により、350nmの厚みをなすように上部レジスト層3を形成した。上部レジスト層3は、下部レジスト層2とは異なるフォトレジスト材料を用いた。 First, as shown in FIG. 4, the substrate 1 in which the lower shield layer 11, the lower gap layer 12, and the MR film 14 </ b> Z are sequentially formed on a base such as AlTiC (Al 2 O 3 .TiC) is covered. The lower resist layer 2 was formed using a predetermined photoresist material by spin coating so as to have a thickness of about 50 nm. After that, the upper resist layer 3 was formed by spin coating so as to cover the lower resist layer 2 so as to have a thickness of 350 nm. For the upper resist layer 3, a photoresist material different from that of the lower resist layer 2 was used.

次に、図5(A),(B)に示したように、フォトマスク6を介して下部および上部レジスト層2,3を選択的に露光して潜像を形成した。ここでは、幅6Wが0.2μmであるフォトマスク6を用いて、KrFエキシマステッパにより露光を行った。露光条件は、開口数NAを0.6、絞り(照明系の開口数NAとレンズのNAとの比)σを0.75、露光量設定を30〜60mJ/cm2とし、ベストフォーカスとなるようにした。露光したのち、120℃の雰囲気で90秒間の加熱処理を行い、さらに、濃度1.79%のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド(TMAH)溶液を用いて、パドル法(30秒間攪拌)により被露光部分を現像処理し、さらに、水洗および乾燥をおこなった。こののち、TMAH溶液に溶解せずに残留したスカムを除去することと第3の領域5Cがトラック幅に対応する所定幅をなすようにすることとを目的として、酸素ガスを用いたアッシング処理をおこなった。こうすることにより、図6(A),(B),(C)に示したように、第1〜第3の領域5A〜5Cを有する2層レジストパターン5Zを得た。第3の領域における上層レジスト層3の幅W1は、80nmとなった。 Next, as shown in FIGS. 5A and 5B, the lower and upper resist layers 2 and 3 were selectively exposed through a photomask 6 to form latent images. Here, exposure was performed by a KrF excimer stepper using a photomask 6 having a width 6W of 0.2 μm. As the exposure conditions, the numerical aperture NA is 0.6, the aperture (ratio of the numerical aperture NA of the illumination system and the NA of the lens) σ is 0.75, the exposure amount setting is 30 to 60 mJ / cm 2 , and the best focus is obtained. I did it. After the exposure, heat treatment is performed for 90 seconds in an atmosphere of 120 ° C., and further, the exposed portion is formed by a paddle method (stirring for 30 seconds) using a tetramethylammonium hydroxide (TMAH) solution having a concentration of 1.79%. Development processing was carried out, followed by washing with water and drying. Thereafter, an ashing process using oxygen gas is performed for the purpose of removing scum remaining without being dissolved in the TMAH solution and making the third region 5C have a predetermined width corresponding to the track width. I did it. By doing so, as shown in FIGS. 6A, 6B, and 6C, a two-layer resist pattern 5Z having first to third regions 5A to 5C was obtained. The width W1 of the upper resist layer 3 in the third region was 80 nm.

次に、図7に示したように、第3の領域5Cにおける上部レジスト層3を覆うように補強層8を形成した。ここでは、スパッタリングにより、タンタルを用いて5nm〜50nmの厚みをなすように補強層8を形成した。最後に、図8に示したように、濃度1.79%のTMAH溶液を現像液として用い、第3の領域5Cにおける下部レジスト層2を溶解除去して間隙部7を形成した。この操作によりブリッジ部分3Cと間隙部7とからなるブリッジ構造9が形成され、マスクパターン5が完成した。   Next, as shown in FIG. 7, the reinforcing layer 8 was formed so as to cover the upper resist layer 3 in the third region 5C. Here, the reinforcing layer 8 was formed by sputtering so as to have a thickness of 5 nm to 50 nm using tantalum. Finally, as shown in FIG. 8, a TMAH solution having a concentration of 1.79% was used as a developing solution, and the lower resist layer 2 in the third region 5C was dissolved and removed to form the gap 7. By this operation, the bridge structure 9 including the bridge portion 3C and the gap portion 7 was formed, and the mask pattern 5 was completed.

以上により、本実施例によれば、薄膜パターンの形成を行うにあたり障害となるような変形が生じることのない、十分な剛性を有するブリッジ構造9を含むマスクパターン5を形成可能であることがわかった。   As described above, according to the present embodiment, it is found that the mask pattern 5 including the bridge structure 9 having sufficient rigidity can be formed without causing deformation that becomes an obstacle to the formation of the thin film pattern. It was.

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。例えば、本実施の形態および実施例では、上部レジスト層の形成にポジ型のフォトレジスト材料を用いるようにしたが、ネガ型のフォトレジスト材料を用いるようにしてもよい。また、本実施の形態では、磁気抵抗効果素子として、ボトムスピンバルブ型のMR素子を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。トップスピンバルブ型MR素子でもよいし、あるいは、トンネル接合型MR(TMR;Tunneling Magnetoresistive)素子であってもよい。また、本実施例では、露光装置として、KrFエキシマステッパを用いた場合について説明したが、これに限定されず、ArFエキシマステッパ、i線ステッパ、EUV露光機、またはEB露光機などを使用することも可能である。この場合、上記の各露光装置に適したフォトレジスト材料を用いることが望ましい。   Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the embodiments and examples, and various modifications can be made. For example, in the present embodiment and example, a positive photoresist material is used for forming the upper resist layer, but a negative photoresist material may be used. In the present embodiment, a bottom spin valve type MR element has been described as an example of the magnetoresistive effect element. However, the present invention is not limited to this. A top spin valve MR element or a tunnel junction MR (TMR: Tunneling Magnetoresistive) element may be used. In this embodiment, the case where a KrF excimer stepper is used as an exposure apparatus has been described. However, the present invention is not limited to this, and an ArF excimer stepper, i-line stepper, EUV exposure machine, EB exposure machine, or the like is used. Is also possible. In this case, it is desirable to use a photoresist material suitable for each of the above exposure apparatuses.

本発明のブリッジ型マスクパターンは、薄膜磁気ヘッドにおける磁気抵抗効果素子の形成に限らず、半導体デバイス等の他の電子・磁気デバイスに含まれる各種の薄膜パターンの形成にも好適に用いることができる。 The bridge-type mask pattern of the present invention can be suitably used not only for the formation of magnetoresistive elements in thin film magnetic heads but also for the formation of various thin film patterns included in other electronic and magnetic devices such as semiconductor devices. .

本発明の一実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の形成方法によって形成される磁気抵抗効果素子を含む薄膜磁気ヘッドの構成を示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the structure of the thin film magnetic head containing the magnetoresistive effect element formed by the formation method of the magnetoresistive effect element which concerns on one embodiment of this invention. 図1に示した薄膜磁気ヘッドのII−II線に沿った矢視方向の構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the arrow direction along the II-II line | wire of the thin film magnetic head shown in FIG. 図1に示した薄膜磁気ヘッドの図2におけるIII矢視方向から眺めた構造を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of the thin film magnetic head shown in FIG. 図1に示した磁気抵抗効果素子を形成する方法における一工程を表す断面図である。It is sectional drawing showing 1 process in the method of forming the magnetoresistive effect element shown in FIG. 図4に続く一工程を表す断面図および平面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view and a plan view illustrating one process following FIG. 4. 図5に続く一工程を表す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 5. 図6に続く一工程を表す断面図である。FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 6. 図7に続く一工程を表す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 7. 図8に続く一工程を表す断面図および平面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view and a plan view illustrating one process following FIG. 8. 図9に続く一工程を表す断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 9. 図10に続く一工程を表す断面図である。It is sectional drawing showing the 1 process following FIG. 比較例としての磁気抵抗効果素子の形成方法における一工程を表す断面図である。It is sectional drawing showing 1 process in the formation method of the magnetoresistive effect element as a comparative example. 図12に続く一工程を表す断面図である。FIG. 13 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 12. 図13に続く一工程を表す断面図である。FIG. 14 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 13. 図14に続く一工程を表す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 14. 図15に続く一工程を表す断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 15. 図16に続く一工程を表す断面図である。FIG. 17 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 16. 図17に続く一工程を表す断面図である。FIG. 18 is a cross-sectional view illustrating a process following FIG. 17. 比較例としてのマスクパターンを用いた薄膜パターンの形成工程における一工程を表す断面図である。It is sectional drawing showing 1 process in the formation process of the thin film pattern using the mask pattern as a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1…基板、2…下部レジスト層、3…上部レジスト層、3C…ブリッジ部分、14…MR膜パターン、14Z…MR膜、5…マスクパターン、5A…第1の領域、5B…第2の領域、5C…第3の領域、5Z…2層レジストパターン、6…フォトマスク、7…間隙部、8…補強層、9…ブリッジ構造、10A…再生ヘッド部、10B…記録ヘッド部、10C…磁気抵抗効果(MR)素子、11…下部シールド層、12…下部ギャップ層、13…アンダーカット部分、14…MR膜パターン、15A,15B…磁区制御層、16A,16B…導電リード層、15Z…強磁性膜、16Z…導電膜、20…上部ギャップ層、21…上部シールド層、100…基体、100F…エアベアリング面。

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate, 2 ... Lower resist layer, 3 ... Upper resist layer, 3C ... Bridge part, 14 ... MR film pattern, 14Z ... MR film, 5 ... Mask pattern, 5A ... 1st area | region, 5B ... 2nd area | region 5C ... third region, 5Z ... two-layer resist pattern, 6 ... photomask, 7 ... gap, 8 ... reinforcing layer, 9 ... bridge structure, 10A ... reproducing head, 10B ... recording head, 10C ... magnetic Resistive effect (MR) element, 11 ... lower shield layer, 12 ... lower gap layer, 13 ... undercut portion, 14 ... MR film pattern, 15A, 15B ... magnetic domain control layer, 16A, 16B ... conductive lead layer, 15Z ... strong Magnetic film, 16Z ... conductive film, 20 ... upper gap layer, 21 ... upper shield layer, 100 ... substrate, 100F ... air bearing surface.

Claims (8)

加工対象の薄膜上に、下部レジスト層および上部レジスト層を順次積層する工程と、
前記下部レジスト層および上部レジスト層を選択的に露光したのち現像することにより、第1および第2の領域と、前記第1および第2の領域間を繋ぐ第3の領域とを含む2層レジストパターンを形成する工程と、
前記第3の領域における上部レジスト層の少なくとも一部を覆うように補強層を形成する工程と、
前記第3の領域における下部レジスト層を除去することにより、ブリッジ構造を有するマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンを用いて前記薄膜をパターニングする工程と
を含むことを特徴とする薄膜パターンの形成方法。
A step of sequentially laminating a lower resist layer and an upper resist layer on a thin film to be processed;
A two-layer resist including a first region and a second region and a third region connecting the first and second regions by selectively exposing the lower resist layer and the upper resist layer and then developing them Forming a pattern;
Forming a reinforcing layer so as to cover at least part of the upper resist layer in the third region;
Removing a lower resist layer in the third region to form a mask pattern having a bridge structure;
And a step of patterning the thin film using the mask pattern.
タンタル(Ta)を用いて前記補強層を形成することを特徴とする請求項1に記載の薄膜パターンの形成方法。 The method for forming a thin film pattern according to claim 1, wherein the reinforcing layer is formed using tantalum (Ta). 5nm以上50nm以下の厚みをなすように前記補強層を形成することを特徴とする請求項2に記載の薄膜パターンの形成方法。 The method for forming a thin film pattern according to claim 2, wherein the reinforcing layer is formed to have a thickness of 5 nm to 50 nm. 前記第3の領域において、前記第1の領域と第2の領域とを結ぶ方向と直交する方向に沿った幅が、上部レジスト層よりも下部レジスト層のほうが小さくなるように前記2層レジストパターンを形成する
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の薄膜パターンの形成方法。
In the third region, the width of the lower resist layer is smaller in width along the direction orthogonal to the direction connecting the first region and the second region than in the upper resist layer. The method for forming a thin film pattern according to claim 1, wherein the thin film pattern is formed.
前記上部レジスト層とは異なる材料を用いて前記下部レジスト層を形成し、
前記上部レジスト層に対する溶解速度よりも前記下部レジスト層に対する溶解速度が速い現像液を用いることにより前記2層レジストパターンを形成する
ことを特徴とする請求項4に記載の薄膜パターンの形成方法。
Forming the lower resist layer using a material different from the upper resist layer;
5. The method for forming a thin film pattern according to claim 4, wherein the two-layer resist pattern is formed by using a developer having a higher dissolution rate in the lower resist layer than in the upper resist layer.
磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果膜上に、下部レジスト層および上部レジスト層を順次積層する工程と、
前記下部レジスト層および上部レジスト層を選択的に露光したのち現像することにより、第1および第2の領域と、前記第1および第2の領域間を繋ぐ第3の領域とを含む2層レジストパターンを形成する工程と、
前記第3の領域における上部レジスト層の少なくとも一部を覆うように補強層を形成する工程と、
前記第3の領域における下部レジスト層を除去することにより、ブリッジ構造を有するマスクパターンを形成する工程と、
前記マスクパターンを用いて前記磁気抵抗効果膜を選択的に除去することにより、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程と
を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子の形成方法。
Forming a magnetoresistive film;
A step of sequentially laminating a lower resist layer and an upper resist layer on the magnetoresistive film;
A two-layer resist including a first region and a second region and a third region connecting the first and second regions by selectively exposing the lower resist layer and the upper resist layer and then developing them Forming a pattern;
Forming a reinforcing layer so as to cover at least part of the upper resist layer in the third region;
Removing a lower resist layer in the third region to form a mask pattern having a bridge structure;
Forming a magnetoresistive film pattern by selectively removing the magnetoresistive film using the mask pattern. A method of forming a magnetoresistive element, comprising:
さらに、
前記マスクパターンと、磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む薄膜を形成する工程と、
前記薄膜に覆われたマスクパターンをリフトオフすることにより、前記磁気抵抗効果膜パターンの両側に磁区制御層を含む一対の薄膜パターンを形成する工程と
を含むことを特徴とする請求項に記載の磁気抵抗効果素子の形成方法。
further,
Forming a thin film including at least a ferromagnetic film so as to cover the mask pattern and the region from which the magnetoresistive film has been removed;
The method of claim 6 , further comprising: forming a pair of thin film patterns including a magnetic domain control layer on both sides of the magnetoresistive film pattern by lifting off the mask pattern covered with the thin film. Method for forming magnetoresistive effect element.
前記薄膜を形成する工程は、前記強磁性膜上に導電膜を形成する工程を含み、前記一対の薄膜パターンがそれぞれ導電リード層を含むようにする
ことを特徴とする請求項に記載の磁気抵抗効果素子の形成方法。
The magnetic film according to claim 7 , wherein forming the thin film includes forming a conductive film on the ferromagnetic film, and the pair of thin film patterns each include a conductive lead layer. Method for forming a resistance effect element.
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