JP2008004770A - Method for manufacturing magnetoresistive element - Google Patents
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Abstract
【課題】幅が1〜50nm程度のサイズのナノコンタクト部を効率よく形成できる磁気抵抗素子の製造方法を提供する。
【解決手段】強磁性層16の上に第1レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界の少なくとも一部がV字形状である第1露光パターンで第1レジスト層を露光して現像し強磁性層16をエッチングすることにより前記V字形状に相当するV字切欠き部20を該強磁性層16に形成し、該強磁性層16の上に第2レジスト層34を形成し露光部及び非露光部の境界36における少なくとも一部がV字切欠き部20の頂点に対向するように配置された直線形状である第2露光パターンで第2レジスト層34を露光して現像し強磁性層16をエッチングすることにより前記直線形状に相当する直線部を強磁性層16に形成する。
【選択図】図14A method of manufacturing a magnetoresistive element capable of efficiently forming a nanocontact portion having a width of about 1 to 50 nm is provided.
A first resist layer is formed on a ferromagnetic layer, and the first resist layer is exposed and developed with a first exposure pattern in which at least a part of a boundary between an exposed portion and a non-exposed portion is V-shaped. Then, the V-shaped notch 20 corresponding to the V-shape is formed in the ferromagnetic layer 16 by etching the ferromagnetic layer 16, and the second resist layer 34 is formed on the ferromagnetic layer 16 and exposed. The second resist layer 34 is exposed and developed with a second exposure pattern having a linear shape arranged so that at least a part of the boundary 36 between the exposed portion and the non-exposed portion is opposed to the apex of the V-shaped notch 20. By etching the magnetic layer 16, a linear portion corresponding to the linear shape is formed in the ferromagnetic layer 16.
[Selection] Figure 14
Description
本発明は、ナノコンタクト部を有する磁気抵抗素子の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a magnetoresistive element having a nanocontact portion.
従来、磁気記録媒体の面記録密度は逐次高められており、今後も一層の面記録密度の増加が期待されている。 Conventionally, the surface recording density of magnetic recording media has been gradually increased, and further increases in surface recording density are expected in the future.
一方、面記録密度が高いほど記録ビットが小さくなり、再生信号の強度が小さくなるため、磁気ヘッドの再生素子としてMR比が高い磁気抵抗素子が求められている。 On the other hand, the higher the areal recording density, the smaller the recording bit and the smaller the intensity of the reproduced signal. Therefore, a magnetoresistive element having a high MR ratio is required as a reproducing element for a magnetic head.
このようなMR比が高い磁気抵抗素子として、TMR(Tunneling Magneto Resistance)素子が知られている。TMR素子は、第1の強磁性層と第2の強磁性層との間に絶縁性のスペーサ層が設けられた構成である。TMR素子は、第2の強磁性層の磁化方向が第1の強磁性層の磁化方向と平行である場合、厚さ方向のセンス電流の抵抗値が最小となり、第2の強磁性層の磁化方向が第1の強磁性層の磁化方向と反平行である場合、厚さ方向のセンス電流の抵抗値が最大となり、高いMR比が得られる。 As such a magnetoresistive element with a high MR ratio, a TMR (Tunneling Magneto Resistance) element is known. The TMR element has a configuration in which an insulating spacer layer is provided between a first ferromagnetic layer and a second ferromagnetic layer. In the TMR element, when the magnetization direction of the second ferromagnetic layer is parallel to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer, the resistance value of the sense current in the thickness direction becomes minimum, and the magnetization of the second ferromagnetic layer When the direction is antiparallel to the magnetization direction of the first ferromagnetic layer, the resistance value of the sense current in the thickness direction is maximized, and a high MR ratio is obtained.
更に近年、通電方向に垂直な方向の幅が1〜50nm程度の強磁性のナノコンタクト部で2つの強磁性部を接合したBMR(Bullistic Magneto Resistance)素子に関する研究が報告されている(例えば、非特許文献1、2参照)。BMR素子は、TMR素子よりも高いMR比が得られることが期待されている。尚、ナノコンタクト部は、通電方向に垂直な方向の幅の制御性(幅を所定の範囲に収める困難さ)を考慮すると、通電方向の長さも1〜50nm程度であることが好ましいと考えられる。 In recent years, research on a BMR (Bullistic Magneto Resistance) element in which two ferromagnetic portions are joined by a ferromagnetic nanocontact portion whose width in the direction perpendicular to the energizing direction is about 1 to 50 nm has been reported (for example, non-conducting). (See Patent Documents 1 and 2). The BMR element is expected to have a higher MR ratio than the TMR element. In addition, considering the controllability of the width in the direction perpendicular to the energization direction (difficulty of keeping the width within a predetermined range), it is considered that the nanocontact portion preferably has a length in the energization direction of about 1 to 50 nm. .
このようなBMR素子の製造方法としては、強磁性層の上にレジスト層を形成し、露光及び現像によりレジスト層の一部を除去して強磁性層をエッチングすることにより、強磁性層の外周に2つのV字切欠き部をV字の頂点が1〜50nmの間隔を有して対向するように形成し、これら2つのV字切欠き部の頂点の間に幅が1〜50nmのナノコンタクト部を形成する手法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 As a method for manufacturing such a BMR element, a resist layer is formed on a ferromagnetic layer, a part of the resist layer is removed by exposure and development, and the ferromagnetic layer is etched, whereby the outer periphery of the ferromagnetic layer is obtained. Two V-shaped notches are formed so that the V-shaped vertices face each other with an interval of 1 to 50 nm, and the width between the two V-shaped notched vertices is 1 to 50 nm. A method for forming a contact portion is known (see, for example, Patent Document 1).
しかしながら、露光及び現像でレジスト層を1〜50nm程度の幅に加工することは実際には容易ではなく、2つのV字切欠き部をV字の頂点が1〜50nmの間隔を有して対向するように形成することは困難であった。 However, it is actually not easy to process the resist layer to a width of about 1 to 50 nm by exposure and development, and the two V-shaped notches are opposed to each other with a V-shaped apex having an interval of 1 to 50 nm. It was difficult to form.
尚、発明者は本発明に想到する過程で当初、2つのV字切欠き部を2回に分けて形成する手法を試みた。具体的には、まず強磁性層の上に第1レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界の少なくとも一部がV字形状である第1露光パターンで第1レジスト層を露光して現像し強磁性層をエッチングすることによりV字形状に相当する1つ目のV字切欠き部を強磁性層に形成し、更に該強磁性層の上に第2レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界の少なくとも一部が1つ目のV字切欠き部の頂点と頂点が1〜50nm程度の間隔を有して対向するV字形状である第2露光パターンで第2レジスト層を露光して現像し強磁性層をエッチングすることにより2つ目のV字切欠き部を強磁性層に形成し、1つ目のV字切欠き部の頂点と2つ目のV字切欠き部の頂点との間にナノコンタクト部を形成することを試みた。 In addition, the inventor tried a method of forming two V-shaped notches in two steps in the process of conceiving the present invention. Specifically, first, a first resist layer is formed on the ferromagnetic layer, and the first resist layer is exposed with a first exposure pattern in which at least a part of the boundary between the exposed portion and the non-exposed portion is V-shaped. By developing and etching the ferromagnetic layer, a first V-shaped notch corresponding to a V-shape is formed in the ferromagnetic layer, and a second resist layer is formed on the ferromagnetic layer, thereby exposing the exposed portion. The second resist is a second exposure pattern in which at least a part of the boundary of the non-exposed portion is a V-shaped second apex in which the apex of the first V-shaped notch is opposed to the apex with an interval of about 1 to 50 nm. The layer is exposed and developed, and the ferromagnetic layer is etched to form a second V-shaped notch in the ferromagnetic layer, and the top of the first V-shaped notch and the second V-shaped An attempt was made to form a nanocontact between the top of the notch.
このようにすれば、1つ目のV字切欠き部を形成するための第1レジスト層、2つ目のV字切欠き部を形成するための第2レジスト層のいずれも1〜50nm程度の微小なサイズに加工することなく、1つ目のV字切欠き部と2つ目のV字切欠き部との間に幅が1〜50nm程度のナノコンタクト部を形成できるためである。 In this way, the first resist layer for forming the first V-shaped notch and the second resist layer for forming the second V-shaped notch are both about 1 to 50 nm. This is because a nanocontact portion having a width of about 1 to 50 nm can be formed between the first V-shaped notch portion and the second V-shaped notch portion without being processed into a very small size.
しかしながら、1つ目のV字切欠き部、2つ目のV字切欠き部それぞれをほぼ所望の形状で形成することはできても、現状の露光器では一般的に(3σで)10nm以上の誤差が生じうるため、2つ目のV字切欠き部の形成のための露光に際し、2つ目のV字切欠き部に相当するV字形状が1つ目のV字切欠き部に対してずれて露光されることがある。 However, although the first V-shaped notch and the second V-shaped notch can be formed in almost desired shapes, the current exposure apparatus generally has a thickness of 10 nm or more (at 3σ). In the exposure for forming the second V-shaped notch, the V-shape corresponding to the second V-shaped notch becomes the first V-shaped notch. In some cases, the exposure is shifted.
従って、例えば、2つのV字切欠き部がこれらの隙間の方向にずれた配置で形成されることで、ナノコンタクト部の幅が目標値に対してずれてしまうことがある。 Therefore, for example, when the two V-shaped notches are formed so as to be shifted in the direction of the gap, the width of the nanocontact portion may be shifted from the target value.
又、2つのV字切欠き部がこれらの頂点の隙間の方向にずれていなくても、図22に示されるように、1つ目のV字切欠き部102の頂点と2つ目のV字切欠き部104の頂点とが対向する対称的な配置でこれらを形成することは困難である。従って、図23に示されるように、1つ目のV字切欠き部102と2つ目のV字切欠き部104とがこれらの頂点が対向する方向に垂直な方向にずれることで、ナノコンタクト部の幅が目標値に対してずれてしまうこともある。
Even if the two V-shaped notches are not displaced in the direction of the gap between these apexes, as shown in FIG. 22, the apex of the first V-
このように、2つのV字切欠き部を2回に分けて形成する手法は、幅が1〜50nm程度のサイズのナノコンタクト部を形成できたとしても歩留まりが低いという問題があった。 As described above, the method of forming two V-shaped notches in two steps has a problem that the yield is low even if a nanocontact portion having a width of about 1 to 50 nm can be formed.
本発明は、以上の問題に鑑みてなされたものであって、幅が1〜50nm程度のサイズのナノコンタクト部を効率よく形成できる磁気抵抗素子の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a method of manufacturing a magnetoresistive element capable of efficiently forming a nanocontact portion having a width of about 1 to 50 nm.
本発明は、強磁性層の上に第1レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界の少なくとも一部がV字形状である第1露光パターンで第1レジスト層を露光して現像し強磁性層をエッチングすることにより前記V字形状に相当するV字切欠き部を強磁性層に形成し、該強磁性層の上に第2レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界における少なくとも一部が前記V字切欠き部の頂点に対向するように配置された直線形状である第2露光パターンで第2レジスト層を露光して現像し強磁性層をエッチングすることにより前記直線形状に相当する直線部を強磁性層に形成することにより上記目的を達成する。 In the present invention, a first resist layer is formed on a ferromagnetic layer, and the first resist layer is exposed and developed with a first exposure pattern in which at least a part of the boundary between the exposed portion and the non-exposed portion is V-shaped. By etching the ferromagnetic layer, a V-shaped notch corresponding to the V-shape is formed in the ferromagnetic layer, a second resist layer is formed on the ferromagnetic layer, and a boundary between the exposed portion and the non-exposed portion The second resist layer is exposed and developed with a second exposure pattern having a linear shape arranged so that at least a part thereof faces the apex of the V-shaped notch, and the ferromagnetic layer is etched to develop the straight line. The above object is achieved by forming a linear portion corresponding to the shape in the ferromagnetic layer.
又、本発明は、強磁性層の上に第1レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界の少なくとも一部が直線形状である第1露光パターンで第1レジスト層を露光して現像し強磁性層をエッチングすることにより直線形状に相当する直線部を強磁性層に形成し、該強磁性層の上に第2レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界の少なくとも一部が強磁性層の直線部に向かって頂点が対向するように配置されたV字形状である第2露光パターンで第2レジスト層を露光して現像し強磁性層をエッチングすることにより前記V字形状に相当するV字切欠き部を強磁性層に形成することにより上記目的を達成する。 In the present invention, the first resist layer is formed on the ferromagnetic layer, and the first resist layer is exposed and developed with a first exposure pattern in which at least a part of the boundary between the exposed portion and the non-exposed portion is linear. Then, by etching the ferromagnetic layer, a linear portion corresponding to a linear shape is formed in the ferromagnetic layer, a second resist layer is formed on the ferromagnetic layer, and at least a part of the boundary between the exposed portion and the non-exposed portion The second resist layer is exposed and developed with a second exposure pattern having a V-shape arranged so that the apexes face each other toward the linear portion of the ferromagnetic layer, and the V-shape is etched by etching. The above object is achieved by forming a V-shaped notch corresponding to the shape in the ferromagnetic layer.
このように直線部とV字切欠き部とを別々の工程で形成することで、直線部及びV字切欠き部の一方を形成するための第1レジスト層、他方を形成するための第2レジスト層のいずれも1〜50nm程度の微小なサイズに加工することなく、直線部及びV字切欠き部を形成し、これらの間に幅が1〜50nm程度のナノコンタクト部を形成できる。 Thus, by forming the straight portion and the V-shaped notch in separate steps, a first resist layer for forming one of the straight portion and the V-shaped notch and a second resist layer for forming the other. Each of the resist layers can be formed into a linear portion and a V-shaped notch portion without being processed into a minute size of about 1 to 50 nm, and a nanocontact portion having a width of about 1 to 50 nm can be formed therebetween.
又、ナノコンタクト部は、直線部と該直線部に頂点が対向するV字切欠き部との間に形成されるので、第2露光パターンがずれて露光されても、直線部とV字切欠き部との隙間に垂直な方向のずれはナノコンタクト部の幅のずれにはならない。従って、2つのV字切欠き部の間にナノコンタクト部を形成する場合に対し、第2露光パターンの露光のずれによるナノコンタクト部の幅のばらつきが抑制され、歩留まりが向上する。 In addition, since the nanocontact portion is formed between the straight portion and the V-shaped notch portion whose apex faces the straight portion, even if the second exposure pattern is shifted and exposed, the straight portion and the V-shaped cut portion are formed. The deviation in the direction perpendicular to the gap with the notch does not mean the deviation of the width of the nanocontact portion. Accordingly, as compared with the case where the nanocontact portion is formed between the two V-shaped notches, the variation in the width of the nanocontact portion due to the exposure deviation of the second exposure pattern is suppressed, and the yield is improved.
即ち、以下の発明により上記目的は達成される。 That is, the above object is achieved by the following invention.
(1)強磁性層の上に第1レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界の少なくとも一部がV字形状である第1露光パターンで該第1レジスト層を露光して現像し前記強磁性層をエッチングすることにより前記V字形状に相当するV字切欠き部を該強磁性層に形成するV字切欠き部形成工程と、該強磁性層の上に第2レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界における少なくとも一部が前記V字切欠き部の頂点に対向するように配置された直線形状である第2露光パターンで前記第2レジスト層を露光して現像し前記強磁性層をエッチングすることにより前記直線形状に相当する直線部を該強磁性層に形成する直線部形成工程と、を含むことを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。 (1) A first resist layer is formed on the ferromagnetic layer, and the first resist layer is exposed and developed with a first exposure pattern in which at least part of the boundary between the exposed portion and the non-exposed portion is V-shaped. Etching the ferromagnetic layer to form a V-shaped notch corresponding to the V-shape in the ferromagnetic layer; and forming a second resist layer on the ferromagnetic layer. The second resist layer is exposed and developed with a second exposure pattern having a linear shape formed so that at least a part of the boundary between the exposed portion and the non-exposed portion is arranged to face the apex of the V-shaped notch. And a step of forming a linear portion corresponding to the linear shape in the ferromagnetic layer by etching the ferromagnetic layer, and a method of manufacturing a magnetoresistive element.
(2)強磁性層の上に第1レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界の少なくとも一部が直線形状である第1露光パターンで該第1レジスト層を露光して現像し前記強磁性層をエッチングすることにより前記直線形状に相当する直線部を該強磁性層に形成する直線部形成工程と、該強磁性層の上に第2レジスト層を形成し露光部及び非露光部の境界の少なくとも一部が前記強磁性層の直線部に向かって頂点が対向するように配置されたV字形状である第2露光パターンで前記第2レジスト層を露光して現像し前記強磁性層をエッチングすることにより前記V字形状に相当するV字切欠き部を該強磁性層に形成するV字切欠き部形成工程と、を含むことを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。 (2) forming a first resist layer on the ferromagnetic layer, exposing and developing the first resist layer with a first exposure pattern in which at least a part of a boundary between the exposed portion and the non-exposed portion is linear; Forming a linear portion corresponding to the linear shape in the ferromagnetic layer by etching the ferromagnetic layer; forming a second resist layer on the ferromagnetic layer; exposing portions and non-exposed portions; The second resist layer is exposed and developed with a second exposure pattern having a V shape in which at least a part of the boundary is arranged so that apexes face each other toward the linear portion of the ferromagnetic layer, and the ferromagnetic layer is developed. And a V-shaped notch forming step of forming a V-shaped notch corresponding to the V-shape in the ferromagnetic layer by etching the layer.
(3) (1)又は(2)において、前記V字切欠き部の頂点と前記直線部との間隔が1〜50nmであるように前記強磁性層を加工することを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。 (3) The magnetoresistive element according to (1) or (2), wherein the ferromagnetic layer is processed so that a distance between a vertex of the V-shaped notch and the linear portion is 1 to 50 nm. Manufacturing method.
(4) (1)乃至(3)のいずれかにおいて、前記V字切欠き部形成工程において、前記露光部と非露光部との境界の形状に相当する輪郭を有し、且つ、前記V字形状の頂点に相当する部分が略矩形で前記V字形状の頂点近傍の部分よりも前記頂点が突出する方向と垂直な方向の隙間が大きいマスクを用いて露光を行うことを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。 (4) In any one of (1) to (3), in the V-shaped notch forming step, the V-shaped notch has a contour corresponding to the shape of the boundary between the exposed portion and the non-exposed portion, and The magnetoresistive device is characterized in that exposure is performed using a mask in which a portion corresponding to a vertex of the shape is substantially rectangular and a gap in a direction perpendicular to the direction in which the vertex protrudes is larger than a portion near the vertex of the V-shape. Device manufacturing method.
本発明によれば、1〜50nm程度のサイズのナノコンタクト部を効率良く形成することができる。 According to the present invention, a nanocontact portion having a size of about 1 to 50 nm can be efficiently formed.
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を参照して詳細に説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
本発明の第1実施形態は、図1に示されるような磁気抵抗素子10の製造方法に関し、強磁性層16の形成方法に特徴を有している。
The first embodiment of the present invention relates to a method of manufacturing the
本第1実施形態の理解のため、まず磁気抵抗素子10の構造について簡単に説明する。
In order to understand the first embodiment, first, the structure of the
磁気抵抗素子10は、基板12と、バッファー層14と、強磁性層16と、を有している。
The
基板12の材料としては、ガラス、Si、Siの酸化物、Alの酸化物、AlTiC等を用いることができる。
As a material of the
バッファー層14は、抵抗が強磁性層16の抵抗の10倍以上である。バッファー層14は、絶縁性であることが好ましい。バッファー層14の具体的な材料としては、例えば、Si、Al、Zr、Hf、Mg、Ti等の酸化物を用いることができる。尚、バッファー層14は、絶縁性に加え、強磁性層16を構成する強磁性材料の結晶性を高める効果も併せ持つ事が好ましい。
The
強磁性層16の材料としては、Co、Fe、Ni、CoFe、NiFe、CoFeNi、CrO2、Fe3O4、CoFeB、CoNi、CoMnAl、NiMnSb、Co2Cr0.6Fe0.4Alのような実質的にCo、Cr、Fe及びAlからなる材料、Co2Cr0.6Alのような実質的にCo、Cr及びAlからなる材料、Co2MnAlのような実質的にCo、Mn及びAlからなる材料、Co2FeAlのような実質的にCo、Fe及びAlからなる材料、Co2MnGeのような実質的にCo、Mn及びGeからなる材料、Co2MnSiのような実質的にCo、Mn及びSiからなる材料等を用いることができる。 As the material of the ferromagnetic layer 16, Co, Fe, Ni, CoFe, NiFe, CoFeNi, CrO 2, Fe 3 O 4, CoFeB, CoNi, CoMnAl, NiMnSb, as Co 2 Cr 0.6 Fe 0.4 Al A material consisting essentially of Co, Cr, Fe and Al, a material consisting essentially of Co, Cr and Al such as Co 2 Cr 0.6 Al, a material consisting essentially of Co, Mn and Co 2 MnAl A material consisting of Al, a material consisting essentially of Co, Fe and Al, such as Co 2 FeAl, a material consisting essentially of Co, Mn and Ge, such as Co 2 MnGe, and a material substantially consisting of Co 2 MnSi. A material made of Co, Mn, and Si can be used.
強磁性層16は、図2に示されるように、外周に直線部18と、厚さ方向から見て頂点が直線部18に対向するように配置されたV字切欠き部20とを有している。
As shown in FIG. 2, the
この強磁性層16は、第1強磁性部22とナノコンタクト部24と第2強磁性部26とを有し、ナノコンタクト部24は、直線部18とV字切欠き部20との間の部分に形成されている。尚、図1はナノコンタクト部24を直線部18とV字切欠き部20とが対向する方向に沿って厚さ方向に切断した断面である。
The
第1強磁性部22は、ナノコンタクト部24に向かって幅が狭くなる形状であり、磁気記録媒体の再生磁界に応じて磁化方向が変化するフリー層として機能する。第1強磁性部22の磁化容易軸の方向は再生磁界の方向に対して垂直、且つ、再生磁界の回転軸方向に対して垂直な方向に規制しておくことが好ましい。第1強磁性部22に隣接して永久磁石層やインスタックバイアス層を設けることで、第1強磁性部22の磁化容易軸の方向を規制することができる。
The first ferromagnetic portion 22 has a shape that becomes narrower toward the
ナノコンタクト部24の(直線部18とV字切欠き部20の頂点とが対向する方向の)幅は1〜100nmであることが好ましく、1〜20nm以下であればより好ましい。又、ナノコンタクト部24の(第1強磁性部22と第2強磁性部26との隙間の方向の)長さも1〜100nmであることが好ましい。又、ナノコンタクト部24を含む強磁性層16の厚さは、0.1〜50nmであることが好ましい。
The width of the nanocontact portion 24 (in the direction in which the
第2強磁性部26は、第1強磁性部22と同様にナノコンタクト部24に向かって幅が狭くなる形状であり、磁気記録媒体の再生磁界の方向に平行な方向に磁化方向が固定され、ピン層として機能する。第2強磁性部26に隣接して永久磁石層やインスタックバイアス層を設けたり、或いは形状的に磁気異方性を付与することで、第2強磁性部26の磁化方向を固定することができる。
The second
次に、図3のフローチャートに沿って磁気抵抗素子10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
まず、図4に示されるように、スパッタリング等により基板12の上にバッファー層14を形成する(S102)。尚、図5に示されるように、基板12には露光のための基準点12A、12Bが設けられている。図5は基準点12A、12Bを模式的に示したものであり、基準点12A、12Bの大きさ、配置は図5に示されたものに限定されない。
First, as shown in FIG. 4, the
次に、スパッタリング等により、図6に示されるように、バッファー層14の上に強磁性層16を形成する(S104)。
Next, as shown in FIG. 6, the
次に、強磁性層16にV字切欠き部20を形成する(S106)。
Next, the V-shaped
具体的には、まず、図7に示されるように、スピンコート等により強磁性層16の上に第1レジスト層28を形成する(S106A)。尚、第1レジスト層28はポジ型でもよいしネガ型でもよい。
Specifically, first, as shown in FIG. 7, the first resist
次に、図8に示されるように、基板12の基準点12A、12Bを基準として電子ビーム等を照射することにより、露光部及び非露光部の境界30の少なくとも一部が(V字切欠き部20に相当する)V字形状30Aである第1露光パターンで第1レジスト層28を露光する(S106B)。尚、第1レジスト層28がポジ型の場合は、境界30におけるV字形状30Aの頂点が突出する側と反対側を露光する。又、第1レジスト層28がネガ型の場合は、境界30におけるV字形状30Aの頂点が突出する側を露光する。
Next, as shown in FIG. 8, by irradiating an electron beam or the like with
次に、図9に示されるように、現像により第1レジスト層28における境界30よりもV字形状30Aの頂点が突出する側と反対側の部分を除去する(S106C)。
Next, as shown in FIG. 9, the portion of the first resist
次に、図10及び11に示されるように、イオンビームエッチング等により強磁性層16における第1レジスト層28から露出した部分を除去する(S106D)。これによりV字形状30Aに相当するV字切欠き部20が強磁性層16に形成される。尚、強磁性層16と共にバッファー層14も除去してもよい。
Next, as shown in FIGS. 10 and 11, the portion of the
次に、図12に示されるように、酸素を反応ガスとする反応性イオンビームエッチング等により強磁性層16の上に残存する第1レジスト層28を除去する(S106E)。尚、溶剤等により強磁性層16の上に残存する第1レジスト層28を除去してもよい。
Next, as shown in FIG. 12, the first resist
次に、強磁性層16に直線部18を形成する(S108)。
Next, the
具体的には、まず、図13に示されるように、スピンコート等により強磁性層16及び強磁性層16から露出したバッファー層14(又は基板12)の上に第2レジスト層34を形成する(S108A)。第2レジスト層34はポジ型でもよいしネガ型でもよい。
Specifically, first, as shown in FIG. 13, the second resist
次に、図14に示されるように、基板12の基準点12A、12Bを基準として電子ビーム等を照射し、露光部及び非露光部の境界36における少なくとも一部が強磁性層16のV字切欠き部20の頂点に対向する直線形状36Aである第2露光パターンで第2レジスト層34を露光する(S108B)。この際、基板12の基準点12A、12Bに対するV字切欠き部20の設計的な位置及び姿勢とV字切欠き部20の実際の位置及び姿勢との誤差を補正し、第2露光パターンの露光位置を決める。尚、第2レジスト層34がポジ型の場合は、境界36におけるV字切欠き部20と反対側を露光する。又、第2レジスト層34がネガ型の場合は、境界36におけるV字切欠き部20側を露光する。
Next, as shown in FIG. 14, an electron beam or the like is irradiated with
次に、図15に示されるように、現像により、第2レジスト層34における境界36よりもV字切欠き部20と反対側の部分を除去する(S108C)。
Next, as shown in FIG. 15, the portion of the second resist
次に、図16及び17に示されるように、イオンビームエッチング等により強磁性層16における第2レジスト層34から露出した部分を除去する(S108D)。尚、強磁性層16と共にバッファー層14も除去してもよい。これにより直線形状36Aに相当する直線部18が強磁性層16に形成される。
Next, as shown in FIGS. 16 and 17, the portion of the
次に、酸素を反応ガスとする反応性イオンビームエッチング等により強磁性層16の上に残存する第2レジスト層34を除去する(S108E)。尚、溶剤等により強磁性層16の上に残存する第2レジスト層34を除去してもよい。これにより、前記図1及び図2に示される磁気抵抗素子10が完成する。
Next, the second resist
このように、直線部18とV字切欠き部20とを別々の工程で形成するので、直線部18を形成するための第1レジスト層28、V字切欠き部20を形成するための第2レジスト層34のいずれも1〜50nm程度の微小なサイズに加工することなく、直線部18及びV字切欠き部20を形成し、これらの間に幅が1〜50nm程度のナノコンタクト部24を形成できる。
Thus, since the
又、ナノコンタクト部24は、直線部18と該直線部18に頂点が対向するV字切欠き部20との間に形成されるので、第2露光パターンがずれて露光されても、直線部18とV字切欠き部20との隙間に垂直な方向のずれはナノコンタクト部24の幅のずれにはならない。従って、2つのV字切欠き部の間にナノコンタクト部を形成する場合に対し、第2露光パターンの露光のずれによるナノコンタクト部24の幅のばらつきが抑制され、歩留まりが高い。
Further, since the
次に、本発明の第2実施形態について説明する。 Next, a second embodiment of the present invention will be described.
本第2実施形態は、前記第1実施形態に対し、V字切欠き部形成工程(S106)の第1レジスト層露光工程(S106B)において、図18に示されるような、露光部と非露光部との境界30の形状に相当する輪郭を有し、V字形状30Aの頂点に相当する部分が略矩形でV字形状30Aの頂点近傍の部分よりも該頂点が突出する方向と垂直な方向の隙間が大きいマスク50を用いて露光を行うことを特徴としている。
The second embodiment is different from the first embodiment in the first resist layer exposure step (S106B) of the V-shaped notch formation step (S106) and the exposed portion and the non-exposure as shown in FIG. Direction having a contour corresponding to the shape of the
このようにマスク50を用いることで効率良く露光を行うことができる。
Thus, exposure can be performed efficiently by using the
又、V字形状の頂点近傍のような鋭角形状をマスクで露光しようとする場合、光学近接効果により鋭角の部分が露光されないことがあり、図19に示されるような目標とするV字形状30Aと等しい輪郭の比較例のマスク200を用いて露光すると、第1レジスト層28は、図20に示されるように、V字形状30Aの頂点に相当する部分が丸みを帯びた露光パターンで露光されてしまうことがある。これにより、ナノコンタクト部は設計値に対して幅が大きくなると共に(第1強磁性部と第2強磁性部との隙間の方向の)長さも過度に長くなってしまうことがある。
When an acute angle shape such as the vicinity of the vertex of the V shape is to be exposed with a mask, the acute angle portion may not be exposed due to the optical proximity effect, and the
これに対し、マスク50は、V字形状30Aの頂点に相当する部分が略矩形でV字形状の頂点近傍の部分よりも該頂点が突出する方向と垂直な方向の隙間が大きいので、第1レジスト層28は、図21に示されるように目標とするV字形状30Aに近い形状で露光される。従って、ナノコンタクト部の幅や(第1強磁性部と第2強磁性部との隙間の方向の)長さを設計値に近づけることができる。
On the other hand, the
尚、上記第1及び第2実施形態において、V字切欠き部20を形成してから直線部18を形成しているが、直線部18を形成してからV字切欠き部20を形成してもよい。
In the first and second embodiments, the
又、上記第1及び第2実施形態において、第1強磁性部22、第2強磁性部26に隣接して永久磁石層やインスタックバイアス層を設ける工程を省略して説明しているが、これらの層は、上述の強磁性層16の形成及び加工と同様、スパッタリング等の成膜手法とリソグラフィ等による加工手法を用いて所望の形状に形成できる。
In the first and second embodiments, the step of providing a permanent magnet layer or an in-stack bias layer adjacent to the first ferromagnetic portion 22 and the second
本発明は、ナノコンタクト部を有する磁気抵抗素子の製造に利用することができる。 The present invention can be used for manufacturing a magnetoresistive element having a nanocontact portion.
10…磁気抵抗素子
12…基板
14…バッファー層
16…強磁性層
18…直線部
20…V字切欠き部
22…第1強磁性部
24…ナノコンタクト部
26…第2強磁性部
28…第1レジスト層
30、36…境界
30A…V字形状
34…第2レジスト層
36A…直線形状
50、200…マスク
S102…バッファー層形成工程
S104…強磁性層形成工程
S106…V字切欠き部形成工程
S106A…第1レジスト層形成工程
S106B…第1レジスト層露光工程
S106C…第1レジスト層現像工程
S106D…強磁性層エッチング工程
S106E…第1レジスト層除去工程
S108…直線部形成工程
S108A…第2レジスト層形成工程
S108B…第2レジスト層露光工程
S108C…第2レジスト層現像工程
S108D…強磁性層エッチング工程
S108E…第2レジスト層除去工程
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記V字切欠き部の頂点と前記直線部との間隔が1〜50nmであるように前記強磁性層を加工することを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。 In claim 1 or 2,
The method of manufacturing a magnetoresistive element, wherein the ferromagnetic layer is processed so that a distance between a vertex of the V-shaped notch and the linear portion is 1 to 50 nm.
前記V字切欠き部形成工程において、前記露光部と非露光部との境界の形状に相当する輪郭を有し、且つ、前記V字形状の頂点に相当する部分が略矩形で前記V字形状の頂点近傍の部分よりも前記頂点が突出する方向と垂直な方向の隙間が大きいマスクを用いて露光を行うことを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。 In any one of Claims 1 thru | or 3,
In the V-shaped notch forming step, the V-shaped portion has a contour corresponding to the shape of the boundary between the exposed portion and the non-exposed portion, and the portion corresponding to the vertex of the V-shaped is substantially rectangular. A method of manufacturing a magnetoresistive element, wherein exposure is performed using a mask having a gap in a direction perpendicular to a direction in which the vertex protrudes larger than a portion in the vicinity of the vertex.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006172914A JP2008004770A (en) | 2006-06-22 | 2006-06-22 | Method for manufacturing magnetoresistive element |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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-
2006
- 2006-06-22 JP JP2006172914A patent/JP2008004770A/en not_active Withdrawn
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