(57)【要約】【課題】フレームめっき法を用いて、幅が小さく且つ膜厚が大きいパターン化薄膜を形成する。【解決手段】パターン化薄膜形成方法は、それぞれフレームめっき法によって１層目の部分層６と２層目の部分層１０を形成する各工程とを備えている。各部分層６，１０を形成する工程は、それぞれ、下層の上に液状レジストを塗布して塗布膜を形成する工程と、塗布膜に対して熱処理を施すことによってレジスト層を形成する熱処理工程と、レジスト層をパターニングしてフレーム５，９を形成する工程と、フレーム５，９を用いてめっきを行って部分層６，１０を形成する工程とを含んでいる。２層目のレジスト層を形成するための熱処理工程は、１層目のレジスト層を形成するための熱処理工程に比べて、熱処理の温度が低いか、あるいは熱処理の温度が等しく且つ熱処理の時間が短い。【選択図】　　　　　図１２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
積層されたＭ層（Ｍは２以上の整数）の部分層を有するパターン化薄膜を形成する方法であって、
それぞれフレームめっき法によって１層目の部分層からＭ層目の部分層までを順に形成する各工程を備え、この各工程は、それぞれ、
下層の上に液状レジストを塗布して塗布膜を形成する工程と、
前記塗布膜に対して所定の温度および所定の時間の熱処理を施すことによってレジスト層を形成する熱処理工程と、
前記レジスト層をパターニングしてフレームを形成する工程と、
前記フレームを用いてめっきを行って部分層を形成する工程とを含み、
Ｎ層目（Ｎは２以上、Ｍ以下の整数）の部分層を形成する工程中の熱処理工程は、Ｎ−１層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程に比べて、熱処理の温度が低いか、あるいは熱処理の温度が等しく且つ熱処理の時間が短いことを特徴とするパターン化薄膜形成方法。
【請求項２】
Ｎ層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程は、Ｎ−１層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程に比べて、熱処理の時間は等しいか短く、熱処理の温度が低いことを特徴とする請求項１記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項３】
Ｎ層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程は、Ｎ−１層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程に比べて、熱処理の温度は等しいか低く、熱処理の時間が短いことを特徴とする請求項１記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項４】
各部分層を形成する工程中の各熱処理工程における熱処理の温度は、９５℃〜１３０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項５】
各部分層を形成する工程中の各熱処理工程における熱処理の温度は、１００℃〜１１５℃の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項６】
各部分層を形成する工程中の各熱処理工程における熱処理の時間は、１．５分〜１５分の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項７】
各部分層を形成する工程中の各熱処理工程における熱処理の時間は、４分〜１３分の範囲内であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層された複数の部分層を有するパターン化薄膜を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パターン化された薄膜（本出願においてパターン化薄膜と言う。）を形成する方法の一つとして、例えば特公昭５６−３６７０６号公報に示されるようなフレームめっき法がある。このフレームめっき法では、例えば基板の上に電極膜を形成し、その上にレジスト層を形成し、このレジスト層をフォトリソグラフィによりパターニングして、めっきのためのフレーム（外枠）を形成する。そして、このフレームを用い、先に形成した電極膜を電極およびシード層として用いて電気めっきを行って、パターン化薄膜を形成する。
【０００３】
フレームめっき法によって形成されるパターン化薄膜は、例えばマイクロデバイスに使用される。このようなマイクロデバイスとしては、薄膜インダクタ、薄膜磁気ヘッド、半導体デバイス、薄膜を用いたセンサ、薄膜を用いたアクチュエータ等がある。このような用途では、例えばマイクロデバイスの集積度を高めるために、幅が小さく且つ膜厚が大きいパターン化薄膜が必要とされる場合がある。
【０００４】
ここで、フレームめっき法によって上述の幅が小さく且つ膜厚が大きいパターン化薄膜を形成する場合について考える。この場合、単層のフレームを用いてパターン化薄膜を形成しようとすると、溝部の幅が小さく且つ膜厚が大きいフレームを形成する必要が生じる。しかしながら、このようなフレームを精度よく形成することは大変難しい。
【０００５】
そこで、例えば特開平８−３３０７３６号公報に示されるように、２層以上のめっき層を積層してパターン化薄膜を形成する方法が提案されている。以下、この方法について説明する。この方法では、まず、例えば基板の上に電極膜を形成し、その上に１層目のレジスト層を形成し、この１層目のレジスト層をフォトリソグラフィによりパターニングして、１層目のフレームを形成する。次に、この１層目のフレームを用い、電極膜に電流を流して電気めっきを行って、１層目のめっき層を形成する。次に、１層目のフレームを剥離せずに、これをハードベークする。次に、１層目のフレームおよび１層目のめっき層の上に、２層目のレジスト層を形成し、この２層目のレジスト層をフォトリソグラフィによりパターニングして、２層目のフレームを形成する。次に、この２層目のフレームを用い、１層目のめっき層を形成する際に用いた電極膜に電流を流して電気めっきを行って、２層目のめっき層を形成する。２層目のめっき層は、１層目のめっき層の上に積層される。次に、有機溶剤によって１層目のフレームおよび２層目のフレームを剥離する。最後に、ウェットエッチングまたはドライエッチングによって、電極膜のうち、１層目のめっき層の下に存在する部分以外の部分を除去する。
【０００６】
なお、１層目のめっき層の上に２層目のめっき層を形成する工程と同様の工程によって、２層目のめっき層の上に更に１層以上のめっき層を積層してもよい。また、２層目以降のめっき層は、その下のめっき層の少なくとも一部に接触していればよく、重なる２つのめっき層のパターンが異なっていてもよい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のパターン化薄膜を形成する方法において、液状レジストを用いて各レジスト層を形成する場合には、液状レジストを塗布して塗布膜を形成した後に、塗布膜中の溶剤の蒸発と、塗布膜とその下地との密着性向上のために、塗布膜の熱処理、すなわちプリベークが必要になる。
【０００８】
ところが、液状レジストを用いて各レジスト層を形成する場合において、各レジスト層の形成の際のプリベークを同じ条件で行うと、以下のような問題が生じることが分かった。それは、２層目以降のレジスト層の形成の際のプリベーク時に、形成対象のレジスト層用の塗布膜あるいはその塗布膜よりも下に存在するレジスト層（フレーム）が発泡して、形成対象のレジスト層を綺麗に形成することが困難になるという問題点である。
【０００９】
前出の特開平８−３３０７３６号公報は、ドライフィルムフォトレジストを用いて、１層目および２層目のレジスト層を形成する例を開示している。ドライフィルムフォトレジストを用いてレジスト層を形成する場合には、上述のようなプリベーク時の発泡は生じない。しかしながら、ドライフィルムフォトレジストを用いて形成したレジスト層は、液状レジストを用いて形成したレジスト層に比べて解像度が低い。そのため、ドライフィルムフォトレジストを用いてレジスト層を形成する場合には、微細なパターン化薄膜を形成することが難しいという問題点がある。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、フレームめっき法を用いて、幅が小さく且つ膜厚が大きいパターン化薄膜を形成できるようにしたパターン化薄膜形成方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のパターン化薄膜形成方法は、積層されたＭ層（Ｍは２以上の整数）の部分層を有するパターン化薄膜を形成する方法であって、
それぞれフレームめっき法によって１層目の部分層からＭ層目の部分層までを順に形成する各工程を備え、この各工程は、それぞれ、
下層の上に液状レジストを塗布して塗布膜を形成する工程と、
塗布膜に対して所定の温度および所定の時間の熱処理を施すことによってレジスト層を形成する熱処理工程と、
レジスト層をパターニングしてフレームを形成する工程と、
フレームを用いてめっきを行って部分層を形成する工程とを含み、
Ｎ層目（Ｎは２以上、Ｍ以下の整数）の部分層を形成する工程中の熱処理工程は、Ｎ−１層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程に比べて、熱処理の温度が低いか、あるいは熱処理の温度が等しく且つ熱処理の時間が短いものである。
【００１２】
本発明のパターン化薄膜形成方法では、Ｎ層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程が、Ｎ−１層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程に比べて、熱処理の温度が低いか、あるいは熱処理の温度が等しく且つ熱処理の時間が短い。これにより、本発明では、Ｎ層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程において、塗布膜あるいはその塗布膜よりも下に存在するフレームが発泡することを防止することが可能になる。
【００１３】
本発明のパターン化薄膜形成方法において、Ｎ層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程は、Ｎ−１層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程に比べて、熱処理の時間は等しいか短く、熱処理の温度が低くてもよい。
【００１４】
また、本発明のパターン化薄膜形成方法において、Ｎ層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程は、Ｎ−１層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程に比べて、熱処理の温度は等しいか低く、熱処理の時間が短くてもよい。
【００１５】
また、本発明のパターン化薄膜形成方法において、各部分層を形成する工程中の各熱処理工程における熱処理の温度は、９５℃〜１３０℃の範囲内であってもよい。
【００１６】
また、本発明のパターン化薄膜形成方法において、各部分層を形成する工程中の各熱処理工程における熱処理の温度は、１００℃〜１１５℃の範囲内であってもよい。
【００１７】
また、本発明のパターン化薄膜形成方法において、各部分層を形成する工程中の各熱処理工程における熱処理の時間は、１．５分〜１５分の範囲内であってもよい。
【００１８】
また、本発明のパターン化薄膜形成方法において、各部分層を形成する工程中の各熱処理工程における熱処理の時間は、４分〜１３分の範囲内であってもよい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法が適用されるマイクロデバイスの一例としての薄膜インダクタについて説明する。図１は本実施の形態における薄膜インダクタの斜視図である。
【００２０】
図１に示した薄膜インダクタは、基板１０１と、この基板１０１の上に形成された薄膜コイル１０２と、薄膜コイル１０２の各端部に接続された２つのリード１０３とを備えている。
【００２１】
薄膜コイル１０２は、それぞれフレームめっき法によって形成され、積層された２層の部分層１０２Ａ，１０２Ｂを有している。薄膜コイル１０２は、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法によって形成されるパターン化薄膜に対応する。
【００２２】
また、図１に示した例では、リード１０３も、それぞれフレームめっき法によって形成され、積層された２層の部分層１０３Ａ，１０３Ｂを有している。従って、リード１０３も、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法によって形成されるパターン化薄膜に対応する。なお、リード１０３は、必ずしも２層の部分層１０３Ａ，１０３Ｂを有している必要はなく、１つの層で構成されていてもよい。
【００２３】
次に、図２ないし図１２を参照して、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法について詳しく説明する。このパターン化薄膜形成方法では、まず、図２に示したように、基板１の上に、例えばスパッタ法によって電極膜２を形成する。基板１の材料は、シリコン（Ｓｉ）等の半導体でもよいし、アルティック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ）等のセラミックでもよいし、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂でもよい。電極膜２は、金属等の導電材料によって形成される。また、電極膜２の材料は、電極膜２の上に形成される部分層の材料と同じ組成のものを用いるのが好ましい。また、電極膜２は、一層で構成されていてもよいし、複数の層で構成されていてもよい。電極膜２の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）が用いられる。
【００２４】
次に、図３に示したように、パターン化薄膜の下地となる電極膜２の上に、スピンコート法等により液状レジストを塗布して、塗布膜３Ａを形成する。なお、液状レジストは、ポジ型でもよいしネガ型でもよい。
【００２５】
次に、図４に示したように、塗布膜３Ａ中の溶剤の蒸発と、塗布膜３Ａとその下層との密着性向上のために、塗布膜３Ａに対して、所定の温度および所定の時間の熱処理、すなわちプリベークを施す。これにより、１層目のレジスト層３Ｂが形成される。図４は、ホットプレート２０を用いて上記熱処理を行う例を示している。しかし、熱処理は、赤外線ヒータを用いる方法等の他の方法で行ってもよい。熱処理の条件については、後で詳しく説明する。
【００２６】
次に、図５に示したように、マスク４を介してレジスト層３Ｂの露光を行い、レジスト層３Ｂに、マスク４のパターンに対応した潜像を形成する。次に、必要に応じて、レジスト層３Ｂに対して熱処理、すなわち現像前ベークを施す。
【００２７】
次に、図６に示したように、レジスト層３Ｂを現像液によって現像し、水洗し、乾燥させて、残ったレジスト層３Ｂによって、１層目の部分層を形成するための１層目のフレーム５を形成する。なお、図６には、レジスト層３Ｂの形成に用いられる液状レジストがポジ型で、そのため、レジスト層３Ｂのうち、露光された部分が現像後に除去される例を示している。
【００２８】
このようにして、フォトリソグラフィによってレジスト層３Ｂがパターニングされて、フレーム５が形成される。
【００２９】
次に、必要に応じてめっき前処理を行った後、図７に示したように、フレーム５を用い、電極膜２に電流を流して電気めっきを行って、フレーム５の溝部内に１層目の部分層６を形成する。部分層６は、金属等の導電材料によって形成される。部分層６の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）が用いられる。
【００３０】
次に、図８に示したように、フレーム５および部分層６の上に、スピンコート法等により液状レジストを塗布して、塗布膜７Ａを形成する。なお、液状レジストは、ポジ型でもよいしネガ型でもよい。また、塗布膜７Ａを形成するための液状レジストの成分（ベース樹脂、感光剤、溶剤）は、塗布膜３Ａを形成するための液状レジストの成分と同じでもよいし、一部または全部が異なっていてもよい。
【００３１】
次に、図９に示したように、塗布膜７Ａ中の溶剤の蒸発と、塗布膜７Ａとその下層との密着性向上のために、塗布膜７Ａに対して、所定の温度および所定の時間の熱処理、すなわちプリベークを施す。これにより、２層目のレジスト層７Ｂが形成される。図９は、ホットプレート２０を用いて上記熱処理を行う例を示している。しかし、熱処理は、赤外線ヒータを用いる方法等の他の方法で行ってもよい。熱処理の条件については、後で詳しく説明する。
【００３２】
次に、図１０に示したように、マスク８を介してレジスト層７Ｂの露光を行い、レジスト層７Ｂに、マスク８のパターンに対応した潜像を形成する。次に、必要に応じて、レジスト層７Ｂに対して熱処理、すなわち現像前ベークを施す。なお、マスク８のパターンは、後で形成される２層目の部分層が１層目の部分層６の少なくとも一部に接触することになるようなパターンであればよい。図１０に示した例では、マスク８のパターンは、マスク４のパターンと同じである。
【００３３】
次に、図１１に示したように、レジスト層７Ｂを現像液によって現像し、水洗し、乾燥させて、残ったレジスト層７Ｂによって、２層目の部分層を形成するための２層目のフレーム９を形成する。なお、図１１には、レジスト層７Ｂの形成に用いられる液状レジストがポジ型で、そのため、レジスト層７Ｂのうち、露光された部分が現像後に除去される例を示している。
【００３４】
このようにして、フォトリソグラフィによってレジスト層７Ｂがパターニングされて、フレーム９が形成される。
【００３５】
次に、必要に応じてめっき前処理を行った後、図１２に示したように、フレーム９を用い、電極膜２に電流を流して電気めっきを行って、フレーム９の溝部内に２層目の部分層１０を形成する。２層目の部分層１０は、１層目の部分層６の上に積層される。部分層１０は、金属等の導電材料によって形成される。部分層１０の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）が用いられる。
【００３６】
次に、例えば、図１２に示した積層体を有機溶剤に浸漬し、揺動することによって、図１３に示したように、１層目のフレーム５および２層目のフレーム９を溶解させて除去する。
【００３７】
最後に、図１４に示したように、部分層６，１０をマスクとして、ウェットエッチングによって、あるいはイオンミリング、反応性イオンエッチング等のドライエッチングによって、電極膜２のうち、１層目の部分層６の下に存在する部分以外の部分を除去する。このようにして、それぞれフレームめっき法によって形成され、積層された２層の部分層６，１０を有するパターン化薄膜が形成される。
【００３８】
以上説明したように、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法は、フレームめっき法によって１層目の部分層６を形成する工程と、フレームめっき法によって１層目の部分層６の上に２層目の部分層１０を形成する工程とを備えている。
【００３９】
各部分層６，１０を形成する工程は、それぞれ、下層の上に液状レジストを塗布して塗布膜（３Ａ，７Ａ）を形成する工程と、塗布膜（３Ａ，７Ａ）に対して所定の温度および所定の時間の熱処理を施すことによってレジスト層（３Ｂ，７Ｂ）を形成する熱処理工程と、フォトリソグラフィによってレジスト層（３Ｂ，７Ｂ）をパターニングしてフレーム（５，９）を形成する工程と、フレーム（５，９）を用いてめっきを行って部分層（６，１０）を形成する工程とを含んでいる。
【００４０】
次に、各レジスト層３Ｂ，７Ｂを形成するための各熱処理工程における熱処理の条件について詳しく説明する。
【００４１】
２層目のレジスト層７Ｂを形成するための熱処理工程（以下、第２の熱処理工程と言う。）を、１層目のレジスト層３Ｂを形成するための熱処理工程（以下、第１の熱処理工程と言う。）と同じ条件で行うと、塗布膜７Ａあるいはその塗布膜７Ａよりも下に存在するフレーム５が発泡して、レジスト層７Ｂを綺麗に形成することが困難になる。第２の熱処理工程において塗布膜７Ａまたはフレーム５が発泡する原因の一つは、塗布膜７Ａに対する熱処理時にフレーム５も加熱されて、フレーム５に残っていた溶剤が蒸発することであると考えられる。
【００４２】
本実施の形態では、第２の熱処理工程は、第１の熱処理工程に比べて、熱処理の温度が低いか、あるいは熱処理の温度が等しく且つ熱処理の時間が短い。これにより、第２の熱処理工程において塗布膜７Ａおよびフレーム５に加えられる熱量を、第１の熱処理工程において塗布膜３Ａに加えられる熱量よりも小さくすることが可能になる。そのため、本実施の形態によれば、第２の熱処理工程において、塗布膜７Ａまたはフレーム５が発泡することを防止することができる。その結果、本実施の形態によれば、２層目のレジスト層７Ｂを綺麗に形成することができる。
【００４３】
また、本実施の形態では、液状レジストを用いて形成したレジスト層３Ｂ，７Ｂを形成している。そのため、本実施の形態によれば、ドライフィルムフォトレジストを用いてレジスト層３Ｂ，７Ｂを形成する場合に比べて、解像度の高いレジスト層３Ｂ，７Ｂを形成することができる。その結果、本実施の形態によれば、微細なパターン化薄膜を形成することが可能になる。
【００４４】
以上のことから、本実施の形態によれば、フレームめっき法を用いて、幅が小さく且つ膜厚が大きいパターン化薄膜を形成することが可能になる。
【００４５】
本実施の形態において、第２の熱処理工程は、第１の熱処理工程に比べて、熱処理の時間は等しいか短く、熱処理の温度が低くてもよい。あるいは、第２の熱処理工程は、第１の熱処理工程に比べて、熱処理の温度は等しいか低く、熱処理の時間が短くてもよい。
【００４６】
また、本実施の形態において、各熱処理工程における熱処理の温度は、以下の理由から、９５℃〜１３０℃の範囲内であることが好ましい。熱処理の温度が９５℃よりも低い場合には、塗布膜３Ａ，７Ａからの溶剤の蒸発が不十分になり、レジスト層３Ｂ，７Ｂを所望の形状にパターニングすることが困難になる。また、熱処理の温度が１３０℃よりも高い場合には、レジスト中の感光剤が失活してしまい、その結果、レジスト層３Ｂ，７Ｂが露光によって感光しなくなって、レジスト層３Ｂ，７Ｂをパターニングすることができなくなる。これらの問題をより確実に回避するために、各熱処理工程における熱処理の温度は、１００℃〜１１５℃の範囲内であることがより好ましい。
【００４７】
本実施の形態において、各熱処理工程における熱処理の時間として選択可能な時間範囲は、塗布膜３Ａ，７Ａの厚さや許容処理時間や加熱方法によって変わる。しかし、一般的なホットプレートを用いた熱処理の場合には、各熱処理工程における熱処理の時間は、以下の理由から、１．５分〜１５分の範囲内であることが好ましい。熱処理の時間が１．５分よりも短い場合には、塗布膜３Ａ，７Ａからの溶剤の蒸発が不十分になり、レジスト層３Ｂ，７Ｂを所望の形状にパターニングすることが困難になる。また、熱処理の時間が１５分よりも長い場合には、レジスト層３Ｂ，７Ｂの解像度が低下すると共に、パターン化薄膜の量産性が低下してしまう。塗布膜３Ａ，７Ａの厚さが５０μｍ程度の場合には、各熱処理工程における熱処理の時間は、４分〜１３分の範囲内であることが好ましい。
【００４８】
次に、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法の実施例について説明する。本実施例では、基板１として、直径３インチ（７６．２ｍｍ）、厚さ０．４ｍｍのシリコン基板を用いた。本実施例のパターン化薄膜形成方法では、まず、スパッタ装置を用いて、基板１の上に、以下の条件でＣｕをスパッタリングして、Ｃｕよりなる厚さ１００ｎｍの電極膜２を形成した。スパッタ装置としては、日電アネルバ社製の直流スパッタ装置ＳＰＦ−７４０Ｈ（製品名）を用いた。スパッタ装置におけるターゲットはＣｕとした。スパッタ装置の出力は１０００Ｗとした。スパッタ装置におけるスパッタ室内には、Ａｒガスを５０ｓｃｃｍの流量で供給した。スパッタ室内におけるＡｒガスの圧力は、２．０ｍＴｏｒｒ（約０．２６６Ｐａ）とした。
【００４９】
次に、電極膜２の上に、スピンコート法により液状レジストを塗布して、塗布膜３Ａを形成した。レジストとしては、クラリアント社製ＡＺＰ４６２０（製品名）を使用した。塗布膜３Ａの厚みは５０μｍとした。
【００５０】
次に、塗布膜３Ａに対して、ホットプレート２０を用いて熱処理を施して、レジスト層３Ｂを形成した。熱処理の温度は１１０℃とし、熱処理の時間は３００秒（５分）とした。
【００５１】
次に、露光装置を用いて、以下の条件で、マスク４を介してレジスト層３Ｂの露光を行い、レジスト層３Ｂに、マスク４のパターンに対応した潜像を形成した。露光装置としては、キャノン社製ＰＬＡ−５０１ＦＡ（製品名）を用いた。マスク４のパターンは、透光部が１０ターンの渦巻き状をなし、遮光部と透光部の幅がいずれも３５μｍで、透光部のピッチが７０μｍとなるパターンとした。露光量（Ｄｏｓｅ）は、３０００ｍＪ／ｃｍ２とした。また、露光法としてはプロキシミティー露光法を用いた。
【００５２】
次に、現像液として規定度０．３ＮのＫＯＨの水溶液を用いて、パドル法によって、レジスト層３Ｂに対して、２５０秒間の現像を１０回行った。その後、レジスト層３Ｂを水洗し、乾燥させて、１層目のフレーム５を完成させた。
【００５３】
次に、フレーム５を用いて電気めっきを行って、フレーム５の溝部内に、Ｃｕよりなる１層目の部分層６を形成した。めっき浴としては、Ｃｕのめっきに用いられる一般的な硫酸銅浴を用いた。部分層６の厚さは５０μｍとした。
【００５４】
次に、フレーム５および部分層６の上に、スピンコート法により液状レジストを塗布して、塗布膜７Ａを形成した。レジストとしては、クラリアント社製ＡＺＰ４６２０（製品名）を使用した。塗布膜７Ａの厚みは５０μｍとした。
【００５５】
次に、塗布膜７Ａに対して、ホットプレート２０を用いて熱処理を施して、レジスト層７Ｂを形成した。熱処理の温度は１１０℃とし、熱処理の時間は２４０秒（４分）とした。
【００５６】
次に、露光装置を用いて、以下の条件で、マスク８を介してレジスト層７Ｂの露光を行い、レジスト層７Ｂに、マスク８のパターンに対応した潜像を形成した。露光装置としては、キャノン社製ＰＬＡ−５０１ＦＡ（製品名）を用いた。マスク８のパターンは、透光部が１０ターンの渦巻き状をなし、遮光部と透光部の幅がいずれも３５μｍで、透光部のピッチが７０μｍとなるパターンとした。露光量（Ｄｏｓｅ）は、３０００ｍＪ／ｃｍ２とした。また、露光法としてはプロキシミティー露光法を用いた。
【００５７】
次に、現像液として規定度０．３ＮのＫＯＨの水溶液を用いて、パドル法によって、レジスト層７Ｂに対して、２５０秒間の現像を１０回行った。その後、レジスト層７Ｂを水洗し、乾燥させて、２層目のフレーム９を完成させた。
【００５８】
次に、フレーム９を用いて電気めっきを行って、フレーム９の溝部内に、Ｃｕよりなる２層目の部分層１０を形成した。めっき浴としては、Ｃｕのめっきに用いられる一般的な硫酸銅浴を用いた。部分層１０の厚さは５０μｍとした。
【００５９】
次に、部分層６，１０を含む積層体を、アセトン中に浸漬し、揺動することによって、フレーム５，９を溶解させて除去した。
【００６０】
次に、イオンミリング装置を用いて、下記の条件で、電極膜２を選択的にエッチングして、電極膜２のうち、１層目の部分層６の下に存在する部分以外の部分を除去した。イオンミリング装置としては、コモンウェルス社製８Ｃ（製品名）を用いた。イオンミリング装置における出力は、５００Ｗ、５００ｍＡとした。エッチング室内のガスの圧力は３ｍＴｏｒｒ（約０．３９９Ｐａ）とした。イオン照射角度は０°（イオン照射方向が基板に垂直）とした。
【００６１】
このようにして、部分層６，１０からなり、ピッチが７０μｍ、厚さが１００μｍで、１０ターンの薄膜コイルが得られた。
【００６２】
本実施例では、１層目のレジスト層３Ｂを形成するための熱処理工程、すなわち第１の熱処理工程では、熱処理の温度を１１０℃とし、熱処理の時間を３００秒（５分）とした。また、２層目のレジスト層７Ｂを形成するための熱処理工程、すなわち第２の熱処理工程では、熱処理の温度を１１０℃とし、熱処理の時間を２４０秒（４分）とした。この条件によれば、２層目のレジスト層７Ｂを形成するための熱処理工程において、塗布膜７Ａまたはフレーム５の発泡が生じることなく、パターニング不能、感光不能、解像度低下等の不具合のない適正なレジスト層７Ｂを形成することができた。
【００６３】
次に、第１および第２の熱処理工程の条件と適正なレジスト層７Ｂの形成の有無との関係を調べた３つの実験の結果について説明する。
【００６４】
第１の実験では、塗布膜７Ａを形成する工程までを上記実施例と同じ条件で行い、その後、種々の条件で第２の熱処理工程を行った。そして、第１の実験では、第２の熱処理工程の各条件毎に、塗布膜７Ａまたはフレーム５の発泡が生じることなく、適正なレジスト層７Ｂが形成されたか否かを調べた。第１の実験の結果を、以下の表に示す。なお、この表において、“温度”は第２の熱処理工程における熱処理の温度を表わし、“時間”は第２の熱処理工程における熱処理の時間を表わしている。また、この表において、“○”は適正なレジスト層７Ｂが形成された場合を表わし、“×”は適正なレジスト層７Ｂが形成されなかった場合を表わしている。
【００６５】
【表１】
2004063740.tif 000003
【００６６】
第２の実験では、第１の熱処理工程における熱処理の温度を１２０℃とし、熱処理の時間を３００秒としたこと以外は上記実施例と同じ条件で、塗布膜７Ａを形成する工程までを行った。第２の実験では、その後、種々の条件で第２の熱処理工程を行った。そして、第２の実験では、第１の実験と同様に、第２の熱処理工程の各条件毎に、塗布膜７Ａまたはフレーム５の発泡が生じることなく、適正なレジスト層７Ｂが形成されたか否かを調べた。第２の実験の結果を、以下の表に示す。なお、この表における表記は、第１の実験の結果を示す表と同様である。
【００６７】
【表２】
2004063740.tif 000004
【００６８】
第３の実験では、第１の熱処理工程における熱処理の温度を１１０℃とし、熱処理の時間を６００秒としたこと以外は上記実施例と同じ条件で、塗布膜７Ａを形成する工程までを行った。第３の実験では、その後、種々の条件で第２の熱処理工程を行った。そして、第３の実験では、第１の実験と同様に、第２の熱処理工程の各条件毎に、塗布膜７Ａまたはフレーム５の発泡が生じることなく、適正なレジスト層７Ｂが形成されたか否かを調べた。第３の実験の結果を、以下の表に示す。なお、この表における表記は、第１の実験の結果を示す表と同様である。
【００６９】
【表３】
2004063740.tif 000005
【００７０】
第１ないし第３の実験から以下のことが分かる。第２の熱処理工程を第１の熱処理工程と同じ条件で行うと、適正なレジスト層７Ｂを形成することができない。また、第２の熱処理工程における熱処理の時間および熱処理の温度がそれぞれ所定の範囲内であって、且つ第２の熱処理工程が、第１の熱処理工程に比べて、熱処理の温度が低いか、あるいは熱処理の温度が等しく且つ熱処理の時間が短い場合には、適正なレジスト層７Ｂを形成することが可能になる。
【００７１】
［第２の実施の形態］
次に、図１５ないし図２１を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法について説明する。本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法は、それぞれフレームめっき法によって形成され、積層された３層の部分層を有するパターン化薄膜を形成する方法である。
【００７２】
本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法では、図１２に示したように、２層目の部分層１０を形成する工程までは、第１の実施の形態と同様である。本実施の形態では、次に、図１５に示したように、フレーム９および部分層１０の上に、スピンコート法等により液状レジストを塗布して、塗布膜１１Ａを形成する。なお、液状レジストは、ポジ型でもよいしネガ型でもよい。また、塗布膜１１Ａを形成するための液状レジストの成分（ベース樹脂、感光剤、溶剤）は、塗布膜３Ａ，７Ａを形成するための液状レジストの成分と同じでもよいし、一部または全部が異なっていてもよい。
【００７３】
次に、図１６に示したように、塗布膜１１Ａ中の溶剤の蒸発と、塗布膜１１Ａとその下層との密着性向上のために、塗布膜１１Ａに対して、所定の温度および所定の時間の熱処理、すなわちプリベークを施す。これにより、２層目のレジスト層１１Ｂが形成される。図１６は、ホットプレート２０を用いて上記熱処理を行う例を示している。しかし、熱処理は、赤外線ヒータを用いる方法等の他の方法で行ってもよい。熱処理の条件については、後で詳しく説明する。
【００７４】
次に、図１７に示したように、マスク１２を介してレジスト層１１Ｂの露光を行い、レジスト層１１Ｂに、マスク１２のパターンに対応した潜像を形成する。次に、必要に応じて、レジスト層１１Ｂに対して熱処理、すなわち現像前ベークを施す。なお、マスク１２のパターンは、後で形成される３層目の部分層が２層目の部分層１０の少なくとも一部に接触することになるようなパターンであればよい。図１７に示した例では、マスク１２のパターンは、マスク４，８のパターンと同じである。
【００７５】
次に、図１８に示したように、レジスト層１１Ｂを現像液によって現像し、水洗し、乾燥させて、残ったレジスト層１１Ｂによって、３層目の部分層を形成するための３層目のフレーム１３を形成する。なお、図１８には、レジスト層１１Ｂの形成に用いられる液状レジストがポジ型で、そのため、レジスト層１１Ｂのうち、露光された部分が現像後に除去される例を示している。
【００７６】
このようにして、フォトリソグラフィによってレジスト層１１Ｂがパターニングされて、フレーム１３が形成される。
【００７７】
次に、必要に応じてめっき前処理を行った後、図１９に示したように、フレーム１３を用い、電極膜２に電流を流して電気めっきを行って、フレーム１３の溝部内に３層目の部分層１４を形成する。３層目の部分層１４は、２層目の部分層１０の上に積層される。部分層１４は、金属等の導電材料によって形成される。部分層１４の材料としては、例えば銅（Ｃｕ）が用いられる。
【００７８】
次に、例えば、図１９に示した積層体を有機溶剤に浸漬し、揺動することによって、図２０に示したように、１層目のフレーム５、２層目のフレーム９および３層目のフレーム１３を溶解させて除去する。
【００７９】
最後に、図２１に示したように、部分層６，１０，１４をマスクとして、ウェットエッチングによって、あるいはイオンミリング、反応性イオンエッチング等のドライエッチングによって、電極膜２のうち、１層目の部分層６の下に存在する部分以外の部分を除去する。このようにして、それぞれフレームめっき法によって形成され、積層された３層の部分層６，１０，１４を有するパターン化薄膜が形成される。
【００８０】
本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法は、フレームめっき法によって１層目の部分層６を形成する工程と、フレームめっき法によって１層目の部分層６の上に２層目の部分層１０を形成する工程と、フレームめっき法によって２層目の部分層１０の上に３層目の部分層１４を形成する工程とを備えている。
【００８１】
各部分層６，１０，１４を形成する工程は、それぞれ、下層の上に液状レジストを塗布して塗布膜（３Ａ，７Ａ，１１Ａ）を形成する工程と、塗布膜（３Ａ，７Ａ，１１Ａ）に対して所定の温度および所定の時間の熱処理を施すことによってレジスト層（３Ｂ，７Ｂ，１１Ｂ）を形成する熱処理工程と、レジスト層（３Ｂ，７Ｂ，１１Ｂ）をフォトリソグラフィによりパターニングしてフレーム（５，９，１３）を形成する工程と、フレーム（５，９，１３）を用いてめっきを行って部分層（６，１０，１４）を形成する工程とを含んでいる。
【００８２】
次に、各レジスト層３Ｂ，７Ｂ，１１Ｂを形成するための各熱処理工程における熱処理の条件について詳しく説明する。以下の説明において、１層目のレジスト層３Ｂ、２層目のレジスト層７Ｂ、３層目のレジスト層１１Ｂを形成するための各熱処理工程を、それぞれ第１の熱処理工程、第２の熱処理工程、第３の熱処理工程と言う。
【００８３】
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、第２の熱処理工程は、第１の熱処理工程に比べて、熱処理の温度が低いか、あるいは熱処理の温度が等しく且つ熱処理の時間が短い。これにより、第２の熱処理工程において塗布膜７Ａおよびフレーム５に加えられる熱量を、第１の熱処理工程において塗布膜３Ａに加えられる熱量よりも小さくすることが可能になる。そのため、本実施の形態によれば、第２の熱処理工程において、塗布膜７Ａまたはフレーム５が発泡することを防止することができる。その結果、本実施の形態によれば、２層目のレジスト層７Ｂを綺麗に形成することができる。
【００８４】
また、本実施の形態では、第３の熱処理工程は、第２の熱処理工程に比べて、熱処理の温度が低いか、あるいは熱処理の温度が等しく且つ熱処理の時間が短い。これにより、第３の熱処理工程において塗布膜１１Ａおよびフレーム５，９に加えられる熱量を、第１の熱処理工程において塗布膜３Ａに加えられる熱量および第２の熱処理工程において塗布膜７Ａに加えられる熱量よりも小さくすることが可能になる。そのため、本実施の形態によれば、第３の熱処理工程において、塗布膜１１Ａまたはフレーム５，９が発泡することを防止することができる。その結果、本実施の形態によれば、３層目のレジスト層１１Ｂを綺麗に形成することができる。
【００８５】
本実施の形態において、第３の熱処理工程は、第２の熱処理工程に比べて、熱処理の時間は等しいか短く、熱処理の温度が低くてもよい。あるいは、第３の熱処理工程は、第２の熱処理工程に比べて、熱処理の温度は等しいか低く、熱処理の時間が短くてもよい。
【００８６】
また、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態において、各熱処理工程における熱処理の温度は、９５℃〜１３０℃の範囲内であることが好ましく、１００℃〜１１５℃の範囲内であることがより好ましい。
【００８７】
また、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態において、一般的なホットプレートを用いた熱処理の場合には、各熱処理工程における熱処理の時間は、１．５分〜１５分の範囲内であることが好ましい。また、第１の実施の形態と同様に、本実施の形態において、塗布膜３Ａ，７Ａ，１１Ａの厚さが５０μｍ程度の場合には、各熱処理工程における熱処理の時間は、４分〜１３分の範囲内であることが好ましい。
【００８８】
次に、第１ないし第３の熱処理工程の条件と適正なレジスト層１１Ｂの形成の有無との関係を調べた実験の結果について説明する。
【００８９】
この実験では、第１の熱処理工程における熱処理の条件および第２の熱処理工程における熱処理の条件以外は、第１の実施の形態における実施例と同じ条件で、第２の部分層１０を形成する工程までを行った。この実験では、次に、塗布膜７Ａの形成の条件と同じ条件で塗布膜１１Ａを形成し、その後、種々の条件で第３の熱処理工程を行った。そして、この実験では、第３の熱処理工程の各条件毎に、塗布膜１１Ａまたはフレーム５，９の発泡が生じることなく、適正なレジスト層１１Ｂが形成されたか否かを調べた。この実験の結果を、以下の表に示す。なお、この表において、“温度”は第３の熱処理工程における熱処理の温度を表わし、“時間”は第３の熱処理工程における熱処理の時間を表わしている。また、この表において、“○”は適正なレジスト層１１Ｂが形成された場合を表わし、“×”は適正なレジスト層１１Ｂが形成されなかった場合を表わしている。
【００９０】
【表４】
2004063740.tif 000006
【００９１】
この実験の結果から以下のことが分かる。第３の熱処理工程を第２の熱処理工程と同じ条件で行うと、適正なレジスト層１１Ｂを形成することができない。また、第３の熱処理工程における熱処理の時間および熱処理の温度がそれぞれ所定の範囲内であって、且つ第３の熱処理工程が、第２の熱処理工程に比べて、熱処理の温度が低いか、あるいは熱処理の温度が等しく且つ熱処理の時間が短い場合には、適正なレジスト層１１Ｂを形成することが可能になる。
【００９２】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００９３】
なお、本発明は上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明は、それぞれフレームめっき法によって形成され、積層された４層以上の部分層を有するパターン化薄膜を形成する場合にも適用することができる。
【００９４】
積層された４層以上の部分層を有するパターン化薄膜を形成する場合も含めて、本発明を一般化して表現すると、以下のようになる。すなわち、本発明のパターン化薄膜形成方法は、積層されたＭ層（Ｍは２以上の整数）の部分層を有するパターン化薄膜を形成する方法であって、それぞれフレームめっき法によって１層目の部分層からＭ層目の部分層までを順に形成する各工程を備えている。この各工程は、それぞれ、下層の上に液状レジストを塗布して塗布膜を形成する工程と、塗布膜に対して所定の温度および所定の時間の熱処理を施すことによってレジスト層を形成する熱処理工程と、レジスト層をパターニングしてフレームを形成する工程と、フレームを用いてめっきを行って部分層を形成する工程とを含んでいる。Ｎ層目（Ｎは２以上、Ｍ以下の整数）の部分層を形成する工程中の熱処理工程は、Ｎ−１層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程に比べて、熱処理の温度が低いか、あるいは熱処理の温度が等しく且つ熱処理の時間が短い。
【００９５】
本発明のパターン化薄膜形成方法において、Ｎ層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程は、Ｎ−１層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程に比べて、熱処理の時間は等しいか短く、熱処理の温度が低くてもよい。あるいは、本発明のパターン化薄膜形成方法において、Ｎ層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程は、Ｎ−１層目の部分層を形成する工程中の熱処理工程に比べて、熱処理の温度は等しいか低く、熱処理の時間が短くてもよい。
【００９６】
また、本発明のパターン化薄膜形成方法において、各部分層を形成する工程中の各熱処理工程における熱処理の温度は、９５℃〜１３０℃の範囲内であってもよいし、１００℃〜１１５℃の範囲内であってもよい。
【００９７】
また、本発明のパターン化薄膜形成方法において、各部分層を形成する工程中の各熱処理工程における熱処理の時間は、１．５分〜１５分の範囲内であってもよいし、４分〜１３分の範囲内であってもよい。
【００９８】
また、本発明は、第１の実施の形態で示した薄膜インダクタに限らず、薄膜磁気ヘッド、半導体デバイス、薄膜を用いたセンサ、薄膜を用いたアクチュエータ等の他のマイクロデバイスにおけるパターン化薄膜を形成する場合にも適用することができる。また、パターン化薄膜は、コイルに限らず、配線等であってもよい。
【００９９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、積層されたＭ層（Ｍは２以上の整数）の部分層を有するパターン化薄膜を形成する場合に、各部分層をフレームめっき法によって形成するために用いられるレジスト層を適切に形成することができる。従って、本発明によれば、フレームめっき法を用いて、幅が小さく且つ膜厚が大きいパターン化薄膜を形成することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法が適用されるマイクロデバイスの一例としての薄膜インダクタを示す斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法における一工程を説明するための断面図である。
【図３】図２に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図４】図３に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図５】図４に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図６】図５に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図７】図６に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図８】図７に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】図１０に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１２】図１１に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１３】図１２に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１４】図１３に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第２の実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法における一工程を説明するための断面図である。
【図１６】図１５に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１７】図１６に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１８】図１７に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図１９】図１８に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図２０】図１９に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【図２１】図２０に示した工程に続く工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…電極膜、３Ａ…塗布膜、３Ｂ…レジスト層、４…マスク、５…フレーム、６…部分層、７Ａ…塗布膜、７Ｂ…レジスト層、８…マスク、９…フレーム、１０…部分層、１０１…基板、１０２…薄膜コイル、１０３…リード。
【図１】
2004063740.tif 000007
【図２】
2004063740.tif 000008
【図３】
2004063740.tif 000009
【図４】
2004063740.tif 000010
【図５】
2004063740.tif 000011
【図６】
2004063740.tif 000012
【図７】
2004063740.tif 000013
【図８】
2004063740.tif 000014
【図９】
2004063740.tif 000015
【図１０】
2004063740.tif 000016
【図１１】
2004063740.tif 000017
【図１２】
2004063740.tif 000018
【図１３】
2004063740.tif 000019
【図１４】
2004063740.tif 000020
【図１５】
2004063740.tif 000021
【図１６】
2004063740.tif 000022
【図１７】
2004063740.tif 000023
【図１８】
2004063740.tif 000024
【図１９】
2004063740.tif 000025
【図２０】
2004063740.tif 000026
【図２１】
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