(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンダーカットの入った形状のマスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法であって、
下地の上に被パターニング膜を形成する工程と、
前記被パターニング膜の上に、後に前記被パターニング膜がパターニングされる際に同時にパターニングされ、最終的に剥離される剥離膜を形成する工程と、
前記剥離膜の上に、アンダーカットの入ったマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて、前記剥離膜および前記被パターニング膜を選択的にエッチングして、被パターニング膜によってパターン化薄膜を形成する工程と、
前記マスクおよび前記剥離膜を剥離する工程と
を備えたことを特徴とするパターン化薄膜形成方法。
【請求項２】
前記剥離膜は樹脂によって形成される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】
アンダーカットの入った形状のマスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法であって、
下地の上に第１の被パターニング膜を形成する工程と、
前記第１の被パターニング膜の上に、後に前記第１の被パターニング膜がパターニングされる際に同時にパターニングされ、最終的に剥離される剥離膜を形成する工程と、
前記剥離膜の上に、アンダーカットの入ったマスクを形成する工程と、
前記マスクを用いて、前記剥離膜および前記第１の被パターニング膜を選択的にエッチングして、前記第１の被パターニング膜によって第１のパターン化薄膜を形成する工程と、
前記下地および前記マスクの上の全面に第２の被パターニング膜を形成して、前記下地の上に前記第２の被パターニング膜によって第２のパターン化薄膜を形成する工程と、
前記マスクおよび前記剥離膜を剥離する工程と
を備えたことを特徴とするパターン化薄膜形成方法。
【請求項４】
前記剥離膜は樹脂によって形成されることを特徴とする請求項３記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項５】
１以上のパターン化薄膜を含むマイクロデバイスの製造方法において、前記パターン化薄膜が、請求項１または２に記載のパターン化薄膜形成方法によって形成されることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項６】
前記マイクロデバイスは薄膜磁気ヘッドであることを特徴とする請求項５記載のマイクロデバイスの製造方法。
【請求項７】
前記パターン化薄膜は磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項６記載のマイクロデバイスの製造方法。
【請求項８】
複数のパターン化薄膜を含むマイクロデバイスの製造方法において、前記パターン化薄膜が、請求項３または４に記載のパターン化薄膜形成方法によって形成されることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項９】
前記マイクロデバイスは薄膜磁気ヘッドであることを特徴とする請求項８記載のマイクロデバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記第１のパターン化薄膜は磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項９記載のマイクロデバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンダーカットの入った形状のマスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法およびマイクロデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
パターン化されたレジスト層（本出願においてパターン化レジスト層と言う。）をマスクとして用いて、下地上に、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。）を形成する方法としては、例えば特開平９−９６９０９号公報に示されるように、エッチング法、リフトオフ法、およびこれらを併用した方法（以下、併用法と言う。）等がある。
【０００３】
上述の各方法では、マスクとして、底部側の幅が上部側の幅よりも小さいマスク、すなわちアンダーカットの入った形状のマスクを用いるのが好ましい。このようなマスクを形成する方法としては、特開平２−１７６４３号公報に示されるように２層レジストを用いる方法や、特開平９−９６９０９号公報に示されるように画像反転機能を有するレジストを用いる方法や、特開平８−６９１１１号公報に示されるようにマイクログルーブを利用する方法が知られている。
【０００４】
ここで、２層レジストを用いてアンダーカットの入った形状のマスクを形成する方法について簡単に説明する。この方法では、まず、下地の上に第１の層と第２の層とを順に形成する。第２の層はレジストより、第１の層は、現像液によって溶解される材料よりなる。次に、第２の層に対して所定のパターン像の露光を行う。次に、現像液によって、露光後の第２の層を現像すると共に第１の層の一部を溶解させて、第１の層の幅を第２の層の幅よりも小さくする。これにより、パターン化された第１の層および第２の層によって、アンダーカットの入った形状のマスクが形成される。
【０００５】
次に、画像反転機能を有するレジストを用いてアンダーカットの入った形状のマスクを形成する方法について簡単に説明する。この方法では、まず、下地の上に、画像反転機能を有するレジストよりなるレジスト層を形成する。画像反転機能を有するレジストとは、ポジ型レジストであるが、露光によって現像液に対して可溶性となった部分が、加熱されることにより現像液に対して不溶性に変化するレジストである。次に、レジスト層に対して所定のパターン像の露光を行う。次に、レジスト層を加熱して、露光によって現像液に対して可溶性となった部分を、現像液に対して不溶性となるように変化させる。次に、レジスト層の全面を露光し、レジスト層のうち、最初の露光時に露光された部分以外の部分を、現像液に対して可溶性となるようにする。次に、レジスト層を現像する。これにより、レジスト層のうち、最初の露光時に露光された部分のみが残る。この部分が、アンダーカットの入った形状のマスクとなる。
【０００６】
次に、マイクログルーブを利用してアンダーカットの入った形状のマスクを形成する方法について簡単に説明する。マイクログルーブとは、パターン化レジスト層において、底部側の幅が上部側の幅よりも小さくなる現象を言う。この方法では、まず、下地の上に、露光によって現像液に対して可溶性となる酸を発生させる酸発生剤を含むレジスト層を形成する。次に、レジスト層に対して所定のパターン像の露光を行う。次に、レジスト層を加熱して、露光によって発生された酸を、レジスト層内において下地に近い方に偏析させる。次に、レジスト層を現像する。これにより、マイクログルーブが生じたパターン化レジスト層が形成され、このパターン化レジスト層がアンダーカットの入った形状のマスクとなる。
【０００７】
次に、図３０ないし図３３を参照して、アンダーカットの入った形状のマスクを用いて、エッチング法によってパターン化薄膜を形成する方法について説明する。この方法では、まず、図３０に示したように、下地３０１の上に被パターニング膜３０２を形成する。次に、図３１に示したように、被パターニング膜３０２の上に、アンダーカットの入った形状のマスク３０３を形成する。次に、図３２に示したように、マスク３０３を用いて、ドライエッチング、例えばイオンミリングによって、被パターニング膜３０２を選択的にエッチングして、所望の形状のパターン化薄膜３０４を形成する。次に、図３３に示したように、マスク３０３を剥離する。
【０００８】
次に、図３４ないし図３８を参照して、アンダーカットの入った形状のマスクを用いて、併用法によってパターン化薄膜を形成する方法について説明する。この方法では、まず、図３４に示したように、下地３１１の上に第１の被パターニング膜３１２を形成する。次に、図３５に示したように、第１の被パターニング膜３１２の上に、アンダーカットの入った形状のマスク３１３を形成する。次に、図３６に示したように、マスク３１３を用いて、ドライエッチング、例えばイオンミリングによって、第１の被パターニング膜３１２を選択的にエッチングして、所望の形状の第１のパターン化薄膜３１４を形成する。次に、図３７に示したように、下地３１１およびマスク３１３の上の全面に、スパッタリングによって第２の被パターニング膜３１６を形成する。次に、図３８に示したように、マスク３１３を剥離する。これにより、所望の形状の第２のパターン化薄膜３１８が得られる。併用法によれば、下地３１１の上に、互いに連続するように第１のパターン化薄膜３１４と第２のパターン化薄膜３１８とを形成することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、アンダーカットの入った形状のマスクを用いて、エッチング法または併用法によってパターン化薄膜を形成する場合には、以下のような問題点があった。
【００１０】
エッチング法では、図３２に示したように、マスク３０３を用いて被パターニング膜３０２を選択的にエッチングする際に、被パターニング膜３０２を構成する物質が、エッチングされて被パターニング膜３０２より分離する。そして、この物質がマスク３０３の底部の周囲におけるパターン化薄膜３０４の上に再付着して再付着膜３０５が形成される。このような再付着膜３０５が形成されると、図３３に示したように、マスク３０３を剥離した後に、再付着膜３０５によって、パターン化薄膜３０４の上にバリが生じる場合がある。このバリは、パターン化薄膜３０４の欠陥となり、パターン化薄膜３０４を含むマイクロデバイス等の製品の歩留りを低下させたり、製品の製造のリードタイムを増加させたりする。なお、マイクロデバイスとは、薄膜形成技術を利用して製造される小型のデバイスを言う。マイクロデバイスの例としては、半導体デバイスや、薄膜磁気ヘッドや、薄膜を用いたセンサやアクチュエータ等がある。
【００１１】
また、併用法では、図３６に示したように、マスク３１３を用いて第１の被パターニング膜３１２を選択的にエッチングする際に、第１の被パターニング膜３１２を構成する物質が、エッチングされて第１の被パターニング膜３１２より分離する。そして、この物質がマスク３１３の底部の周囲における第１のパターン化薄膜３１４の上に再付着して再付着膜３１５が形成される。更に、図３７に示したように、スパッタリングによって第２の被パターニング膜３１６を形成する際に、この第２の被パターニング膜３１６を形成するための物質が、マスク３１３の底部の周囲に回り込み、第１のパターン化薄膜３１４の上にも付着して、付着膜３１７が形成される。このような再付着膜３１５および付着膜３１７が形成されると、図３８に示したように、マスク３１３を剥離した後に、再付着膜３１５および付着膜３１７によって、第１のパターン化薄膜３１４の上にバリが生じる場合がある。このバリは、第１のパターン化薄膜３１４の欠陥となり、第１のパターン化薄膜３１４を含むマイクロデバイス等の製品の歩留りを低下させたり、製品の製造のリードタイムを増加させたりする。
【００１２】
このように、アンダーカットの入った形状のマスクを用いて、エッチング法または併用法によってパターン化薄膜を形成する従来の方法では、パターン化薄膜の欠陥が発生する場合があるという問題点があった。
【００１３】
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、アンダーカットの入った形状のマスクを用いて、欠陥を発生させることなくパターン化薄膜を形成することを可能にしたパターン化薄膜形成方法およびマイクロデバイスの製造方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１のパターン化薄膜形成方法は、アンダーカットの入った形状のマスクを用いてパターン化薄膜を形成する方法であって、
下地の上に被パターニング膜を形成する工程と、
被パターニング膜の上に、後に被パターニング膜がパターニングされる際に同時にパターニングされ、最終的に剥離される剥離膜を形成する工程と、
剥離膜の上に、アンダーカットの入ったマスクを形成する工程と、
マスクを用いて、剥離膜および被パターニング膜を選択的にエッチングして、被パターニング膜によってパターン化薄膜を形成する工程と、
マスクおよび剥離膜を剥離する工程と
を備えたものである。
【００１５】
本発明の第１のパターン化薄膜形成方法では、被パターニング膜の上に剥離膜が形成され、この剥離膜の上に、アンダーカットの入ったマスクが形成される。従って、マスクを用いて剥離膜および被パターニング膜を選択的にエッチングする際に、被パターニング膜を構成する物質よりなる再付着膜はマスクの底部の周囲における剥離膜の上に形成される。再付着膜は、剥離膜と共に除去される。
【００１６】
本発明の第１のパターン化薄膜形成方法において、剥離膜は樹脂によって形成されていてもよい。
【００１７】
本発明の第２のパターン化薄膜形成方法は、アンダーカットの入った形状のマスクを用いてパターン化薄膜を形成する方法であって、
下地の上に第１の被パターニング膜を形成する工程と、
第１の被パターニング膜の上に、後に第１の被パターニング膜がパターニングされる際に同時にパターニングされ、最終的に剥離される剥離膜を形成する工程と、
剥離膜の上に、アンダーカットの入ったマスクを形成する工程と、
マスクを用いて、剥離膜および第１の被パターニング膜を選択的にエッチングして、第１の被パターニング膜によって第１のパターン化薄膜を形成する工程と、
下地およびマスクの上の全面に第２の被パターニング膜を形成して、下地の上に第２の被パターニング膜によって第２のパターン化薄膜を形成する工程と、
マスクおよび剥離膜を剥離する工程と
を備えたものである。
【００１８】
本発明の第２のパターン化薄膜形成方法では、第１の被パターニング膜の上に剥離膜が形成され、この剥離膜の上に、アンダーカットの入ったマスクが形成される。従って、マスクを用いて剥離膜および第１の被パターニング膜を選択的にエッチングする際に、第１の被パターニング膜を構成する物質よりなる再付着膜はマスクの底部の周囲における剥離膜の上に形成される。また、下地およびマスクの上の全面に第２の被パターニング膜を形成する際には、第２の被パターニング膜を形成するための物質がマスクの底部の周囲に回り込んで、マスクの底部の周囲における剥離膜の上に付着膜が形成される。再付着膜および付着膜は、剥離膜と共に除去される。
【００１９】
本発明の第２のパターン化薄膜形成方法において、剥離膜は樹脂によって形成されていてもよい。
【００２０】
本発明のマイクロデバイスの製造方法は、１以上のパターン化薄膜を含むマイクロデバイスを製造する方法において、パターン化薄膜が本発明の第１または第２のパターン化薄膜形成方法によって形成されるものである。
【００２１】
本発明のマイクロデバイスの製造方法において、マイクロデバイスは薄膜磁気ヘッドであってもよい。この場合、パターン化薄膜は磁気抵抗効果素子であってもよい。
【００２２】
【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。
始めに、本発明の一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。図１ないし図６は、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法における各工程を示す断面図である。以下では、併用法を用いて第１のパターン化薄膜と第２のパターン化薄膜とを形成する場合について説明する。また、以下では、一例として、第１のパターン化薄膜は、薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッドの磁気抵抗効果素子であり、第２のパターン化薄膜は、この磁気抵抗効果素子にバイアス磁界を印加するバイアス磁界印加層であるものとする。磁気抵抗効果素子は、例えばスピンバルブ型ＧＭＲ素子である。バイアス磁界印加層は、例えば硬磁性層（ハードマグネット）である。
【００２３】
本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法では、まず、図１に示したように、絶縁層等の下地１０１の上に、スパッタリングによって第１の被パターニング膜１０２を形成する。
【００２４】
次に、図２に示したように、第１の被パターニング膜１０２の上に、後に第１の被パターニング膜１０２がパターニングされる際に同時にパターニングされ、最終的に剥離される剥離膜１０３を形成する。剥離膜１０３の材料としては、後述するマスク１０４を形成するためのレジストに使用されている溶媒に溶解せず、マスク１０４を形成するための露光用の光に感光せず、且つ第１の被パターニング膜１０２から容易に剥離する材料が用いられる。剥離膜１０３の材料としては、例えば樹脂が用いられる。剥離膜１０３は、例えば、スピンコーター等の塗布装置に用いて第１の被パターニング膜１０２の上に樹脂を塗布し、この樹脂を熱処理（ベイク）することによって形成される。
【００２５】
剥離膜１０３の材料として用いられる樹脂としては、例えば、ポリサルフォンポリマーの誘導体またはマレイミドビニルコポリマーの誘導体が用いられる。ポリサルフォンポリマーの誘導体の化学式を以下に示す。
【００２６】
【化１】
0003965029.tif 000002
【００２７】
また、マレイミドビニルコポリマーの誘導体の化学式を以下に示す。
【００２８】
【化２】
0003965029.tif 000003
【００２９】
次に、図３に示したように、剥離膜１０３の上に、アンダーカットの入ったマスク１０４を形成する。上面側から見たマスク１０４の形状は、形成すべき第１のパターン化薄膜の形状に対応している。マスク１０４の形成方法については後で詳しく説明する。
【００３０】
次に、図４に示したように、マスク１０４を用いて、ドライエッチング、例えばイオンミリングによって、剥離膜１０３および第１の被パターニング膜１０２を選択的にエッチングして、剥離膜１０３および第１の被パターニング膜１０２を同時に所望の形状にパターニングする。パターニングされた第１の被パターニング膜１０２によって第１のパターン化薄膜１０５が形成される。
【００３１】
マスク１０４を用いて剥離膜１０３および第１の被パターニング膜１０２を選択的にエッチングする際には、第１の被パターニング膜１０２を構成する物質が、エッチングされて第１の被パターニング膜１０２より分離する。そして、この物質がマスク１０４の側壁や、マスク１０４の底部の周囲における剥離膜１０３の上に再付着して、再付着膜１０６が形成される。
【００３２】
次に、図５に示したように、下地１０１およびマスク１０４の上の全面に、スパッタリングによって第２の被パターニング膜１０７および第３の被パターニング膜１０８を順に形成する。このとき、第２の被パターニング膜１０７を形成するための物質や第３の被パターニング膜１０８を形成するための物質が、マスク１０４の底部の周囲に回り込み、剥離膜１０３の上あるいは再付着膜１０６の上にも付着して、付着膜１０９が形成される。
【００３３】
次に、図６に示したように、有機溶剤等によって、マスク１０４および剥離膜１０３を剥離する。これにより、残った第２の被パターニング膜１０７によって所望の形状の第２のパターン化薄膜１１０が形成され、残った第３の被パターニング膜１０８によって所望の形状の第３のパターン化薄膜１１１が形成される。マスク１０４および剥離膜１０３を剥離することにより、剥離膜１０３上に形成されていた再付着膜１０６や付着膜１０９は、剥離膜１０３と共に除去される。
【００３４】
図６に示した例では、第１のパターン化薄膜１０５は磁気抵抗効果素子であり、第２のパターン化薄膜１１０はバイアス磁界印加層である。また、第３のパターン化薄膜１１１は、磁気抵抗効果素子に対して信号検出用の電流を流すためのリード層である。図１ないし図６に示したように、併用法に用いれば、磁気抵抗効果素子（第１のパターン化薄膜１０５）の両側部に正確に隣接するように、バイアス磁界印加層（第２のパターン化薄膜１１０）およびリード層（第３のパターン化薄膜１１１）を配置することができる。このような構造は、隣接接合構造と呼ばれる。
【００３５】
なお、以上の説明では、併用法を用いて第１のパターン化薄膜１０５と第２のパターン化薄膜１１０とを形成する場合について説明したが、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法は、エッチング法のみを用いて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。エッチング法のみを用いてパターン化薄膜を形成する場合には、図４に示した状態から、有機溶剤等によって、マスク１０４および剥離膜１０３を剥離すればよい。この場合には、第１の被パターニング膜１０２が本発明における被パターニング膜に対応し、第１のパターン化薄膜１０５が本発明におけるパターン化薄膜に対応する。このようにエッチング法のみを用いてパターン化薄膜を形成する場合には、剥離膜１０３上に形成されていた再付着膜１０６は、剥離膜１０３と共に除去される。
【００３６】
以上説明したように、本実施の形態では、第１の被パターニング膜１０２の上に剥離膜１０３を形成し、この剥離膜１０３の上に、アンダーカットの入ったマスク１０４を形成する。マスク１０４を用いて第１の被パターニング膜１０２を選択的にエッチングする際には、第１の被パターニング膜１０２を構成する物質よりなる再付着膜１０６がマスク１０４の底部の周囲における剥離膜１０３の上に形成される。また、下地１０１およびマスク１０４の上の全面に第２、第３の被パターニング膜１０７，１０８を形成する際には、被パターニング膜１０７，１０８を形成するための物質がマスク１０４の底部の周囲に回り込んで、マスク１０４の底部の周囲における剥離膜１０３の上に付着膜１０９が形成される。再付着膜１０６や付着膜１０９は、剥離膜１０３と共に除去される。従って、再付着膜１０６や付着膜１０９によって、第１のパターン化薄膜１０５の上にバリが生じることはない。
【００３７】
このように、本実施の形態によれば、アンダーカットの入った形状のマスク１０４を用いて、欠陥を発生させることなくパターン化薄膜１０５，１１０，１１１を形成することが可能になる。また、これにより、パターン化薄膜１０５，１１０，１１１を含むマイクロデバイス等の製品の歩留りを向上させ、製品の製造のリードタイムを短縮することが可能になる。
【００３８】
以下、本実施の形態におけるアンダーカットの入ったマスク１０４の形成方法の３つの例について説明する。
【００３９】
始めに、図７ないし図１０を参照して、マイクログルーブを利用してアンダーカットの入った形状のマスク１０４を形成する方法について説明する。この方法では、まず、図７に示したように、剥離層１０３の上に、露光によって現像液に対して可溶性となる酸を発生させる酸発生剤を含むポジ型のレジスト層１２１を形成する。レジスト層１２１の材料としては、例えば、特開平８−６９１１１号公報に示される種々のレジスト材料を用いることができる。次に、図８に示したように、レジスト層１２１のうち、形成しようとするマスク１０４に対応する部分以外の部分が露光されるように、マスク１２２を用いてレジスト層１２１に対して所定のパターン像の露光を行う。次に、図９に示したように、レジスト層１２１を加熱して、露光によって発生された酸を、レジスト層１２１内において下地１０１に近い方に偏析させる。次に、図１０に示したように、レジスト層１２１を現像する。これにより、マイクログルーブが生じたパターン化レジスト層１２１Ａが形成され、このパターン化レジスト層１２１Ａがアンダーカットの入った形状のマスク１０４となる。
【００４０】
次に、図１１ないし図１４を参照して、２層レジストを用いてアンダーカットの入った形状のマスク１０４を形成する方法について説明する。この方法では、まず、図１１に示したように、剥離層１０３の上に、現像液によって溶解される材料よりなる第１の層１３１を形成する。第１の層１３１の材料としては、例えば、ポリメチルグルタルイミドもしくは染料が添加されたポリメチルグルタルイミドが用いられる。第１の層１３１は、例えば、第１の層１３１に用いられる材料を剥離層１０３の上に塗布した後、これを熱処理することによって形成される。次に、図１２に示したように、第１の層１３１の上に、ポジ型レジストよりなる第２の層１３２を形成する。第２の層１３２は、例えば、第２の層１３２に用いられるレジストを第１の層１３１の上に塗布した後、これを熱処理することによって形成される。次に、図１３に示したように、第２の層１３２のうち、形成しようとするマスク１０４に対応する部分以外の部分が露光されるように、マスク１３３を用いて第２の層１３２に対して所定のパターン像の露光を行う。次に、図１４に示したように、現像液によって、露光後の第２の層１３２を現像すると共に第１の層１３１の一部を溶解させて、パターン化された第１の層１３１Ａとパターン化された第２の層１３２Ａとを形成する。パターン化された第１の層１３１Ａの幅は、パターン化された第２の層１３２Ａの幅よりも小さい。このパターン化された第１の層１３１Ａおよび第２の層１３２Ａによって、アンダーカットの入った形状のマスク１０４が形成される。
【００４１】
次に、図１５ないし図１９に示したように、画像反転機能を有するレジストを用いてアンダーカットの入った形状のマスク１０４を形成する方法について説明する。この方法では、まず、図１５に示したように、剥離層１０３の上に、画像反転機能を有するレジストよりなるレジスト層１４１を形成する。この画像反転機能を有するレジストは、ポジ型レジストであるが、露光によって現像液に対して可溶性となった部分が、加熱されることにより現像液に対して不溶性に変化するレジストである。レジスト層１４１の材料としては、例えば、特開平９−９６９０９号公報に示される種々のレジスト材料を用いることができる。次に、図１６に示したように、レジスト層１４１のうち、形成しようとするマスク１０４に対応する部分１４１Ａのみが露光されるように、マスク１０４を用いてレジスト層１４１に対して所定のパターン像の露光を行う。次に、図１７に示したように、レジスト層１４１を加熱して、露光によって現像液に対して可溶性となった部分１４１Ａを、現像液に対して不溶性となるように変化させる。次に、図１８に示したように、レジスト層１４１の全面を露光し、レジスト層１４１のうち、最初の露光時に露光された部分１４１Ａ以外の部分を、現像液に対して可溶性となるようにする。次に、図１９に示したように、レジスト層１４１を現像する。これにより、レジスト層１４１のうち、最初の露光時に露光された部分１４１Ａのみが残る。この部分１４１Ａが、アンダーカットの入った形状のマスク１０４となる。
【００４２】
次に、図２０ないし図２５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を、マイクロデバイスの一例としての薄膜磁気ヘッドの製造方法に適用した例について説明する。ここでは、スピンバルブ型のＧＭＲ素子を用いた再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドの例を挙げる。図２０ないし図２５において、（ａ）はエアベアリング面に垂直な断面を示し、（ｂ）は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示している。
【００４３】
本例における薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、図２０に示したように、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる絶縁層２を、例えば１〜５μｍの厚みに形成する。次に、絶縁層２の上に、スパッタリング法またはめっき法等によって、パーマロイ（ＮｉＦｅ）等の磁性材料よりなる再生ヘッド用の下部シールド層３を、例えば約３μｍの厚みに形成する。
【００４４】
次に、下部シールド層３の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ等の絶縁材料よりなる下部シールドギャップ膜４を、例えば１０〜２００ｎｍの厚みに形成する。次に、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法を用いて、下部シールドギャップ膜４の上に、再生用のＧＭＲ素子５と、図示しないバイアス磁界印加層と、リード層６を、それぞれ、例えば数十ｎｍの厚みに形成する。ここで、ＧＭＲ素子５は本実施の形態における第１のパターン化薄膜１０５に対応し、バイアス磁界印加層は本実施の形態における第２のパターン化薄膜１１０に対応し、リード層６は本実施の形態における第３のパターン化薄膜１１１に対応する。従って、ＧＭＲ素子５、バイアス磁界印加層およびリード層６の位置関係は、図６に示した第１のパターン化薄膜１０５、第２のパターン化薄膜１１０および第３のパターン化薄膜１１１の位置関係と同様である。また、ＧＭＲ素子５、バイアス磁界印加層およびリード層６の形成方法は、図１ないし図６を参照して説明した通りである。
【００４５】
次に、下部シールドギャップ膜４およびＧＭＲ素子５の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ等の絶縁材料よりなる上部シールドギャップ膜７を、例えば１０〜２００ｎｍの厚みに形成する。
【００４６】
次に、上部シールドギャップ膜７の上に、磁性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用いられる上部シールド層兼下部磁極層（以下、下部磁極層と記す。）８を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。なお、下部磁極層８に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。下部磁極層８は、スパッタリング法またはめっき法等によって形成される。
【００４７】
なお、下部磁極層８の代わりに、上部シールド層と、この上部シールド層の上にスパッタリング法等によって形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層と、この分離層の上に形成された下部磁性層とを設けてもよい。
【００４８】
次に、図２１に示したように、下部磁極層８の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ等の絶縁材料よりなる記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。
【００４９】
次に、記録ギャップ層９の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。なお、図２１（ａ）において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。
【００５０】
次に、図２２に示したように、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００５１】
次に、絶縁層１１のうちの後述するエアベアリング面２０側（図２２（ａ）における左側）の斜面部分からエアベアリング面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。上部磁極層１２は、このトラック幅規定層１２ａと、後述する連結部分層１２ｂおよびヨーク部分層１２ｃとで構成される。トラック幅規定層１２ａは、例えばめっき法によって形成される。
【００５２】
トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部１２ａ1と、絶縁層１１のエアベアリング面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部１２ａ2とを有している。先端部１２ａ1の幅は記録トラック幅と等しくなっている。すなわち、先端部１２ａ1は記録トラック幅を規定している。接続部１２ａ2の幅は、先端部１２ａ1の幅よりも大きくなっている。
【００５３】
トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａの上に磁性材料よりなる連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に磁性材料よりなる接続層１３を形成する。連結部分層１２ｂは、上部磁極層１２のうち、下部磁極層８に磁気的に連結される部分を構成する。
【００５４】
次に、トラック幅規定層１２ａの周辺において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および下部磁極層８の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。記録ギャップ層９のエッチングには例えば反応性イオンエッチングが用いられ、下部磁極層８のエッチングには例えばイオンミリングが用いられる。図２２（ｂ）に示したように、上部磁極層１２の磁極部分（トラック幅規定層１２ａの先端部１２ａ1）、記録ギャップ層９および下部磁極層８の磁極部分の少なくとも一部の各側壁が垂直に自己整合的に形成された構造は、トリム（Trim）構造と呼ばれる。
【００５５】
次に、図２３に示したように、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えば化学機械研磨によって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。
【００５６】
次に、図２４に示したように、平坦化された絶縁層１４の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。なお、図２４（ａ）において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。
【００５７】
次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００５８】
次に、図２５に示したように、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、パーマロイ等の記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のヨーク部分を構成するヨーク部分層１２ｃを形成する。ヨーク部分層１２ｃのエアベアリング面２０側の端部は、エアベアリング面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して下部磁極層８に接続されている。
【００５９】
次に、全体を覆うように、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１７を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面２０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００６０】
このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面（エアベアリング面２０）と再生ヘッドと記録ヘッド（誘導型電磁変換素子）とを備えている。再生ヘッドは、ＧＭＲ素子５と、エアベアリング面２０側の一部がＧＭＲ素子５を挟んで対向するように配置された、ＧＭＲ素子５をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層（下部磁極層８）とを有している。
【００６１】
記録ヘッドは、互いに磁気的に連結され、エアベアリング面２０側において互いに対向する磁極部分を含み、それぞれ少なくとも１つの層を含む下部磁極層８および上部磁極層１２と、この下部磁極層８の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層８および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドでは、図２５（ａ）に示したように、エアベアリング面２０から、絶縁層１１のエアベアリング面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、２つの磁極層が記録ギャップ層を介して対向する部分の、エアベアリング面側の端部から反対側の端部までの長さ（高さ）をいう。
【００６２】
以下、本実施の形態における薄膜磁気ヘッドが適用されるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。まず、図２６を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図２５における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、表面がエアベアリング面となるレール部２１２が形成されている。レール部２１２の空気流入側の端部（図２６における右上の端部）の近傍にはテーパ部またはステップ部が形成されている。ハードディスクが図２６におけるｚ方向に回転すると、テーパ部またはステップ部より流入し、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図２６におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図２６におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図２６における左下の端部）の近傍には、本実施の形態における薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。
【００６３】
次に、図２７を参照して、本実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッド・ジンバル・アッセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク３００のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【００６４】
ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【００６５】
図２７は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【００６６】
次に、図２８および図２９を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施の形態におけるハードディスク装置について説明する。図２８はハードディスク装置の要部を示す説明図、図２９はハードディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【００６７】
スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、スライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
【００６８】
本実施の形態におけるハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【００６９】
なお、本発明は、上記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、半導体デバイスや、薄膜を用いたセンサやアクチュエータ等の、薄膜磁気ヘッド以外のマイクロデバイスの製造方法にも適用することができる。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１ないし４のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法もしくは請求項５ないし１０のいずれかに記載のマイクロデバイスの製造方法では、被パターニング膜または第１の被パターニング膜の上に剥離膜を形成し、この剥離膜の上に、アンダーカットの入ったマスクを形成する。マスクを用いて被パターニング膜または第１の被パターニング膜を選択的にエッチングする際には、被パターニング膜または第１の被パターニング膜を構成する物質よりなる再付着膜がマスクの底部の周囲における剥離膜の上に形成される。また、下地およびマスクの上の全面に第２の被パターニング膜を形成する際には、第２の被パターニング膜を形成するための物質がマスクの底部の周囲に回り込んで、マスクの底部の周囲における剥離膜の上に付着膜が形成される。再付着膜や付着膜は、剥離膜と共に除去される。従って、本発明によれば、アンダーカットの入った形状のマスクを用いて、欠陥を発生させることなく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】本発明の一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示す断面図である。
【図２】図１に続く工程を説明するための断面図である。
【図３】図２に続く工程を説明するための断面図である。
【図４】図３に続く工程を説明するための断面図である。
【図５】図４に続く工程を説明するための断面図である。
【図６】図５に続く工程を説明するための断面図である。
【図７】本発明の一実施の形態においてマイクログルーブを利用してアンダーカットの入った形状のマスクを形成する方法における一工程を示す断面図である。
【図８】図７に続く工程を説明するための断面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための断面図である。
【図１０】図９に続く工程を説明するための断面図である。
【図１１】本発明の一実施の形態において２層レジストを用いてアンダーカットの入った形状のマスクを形成する方法における一工程を示す断面図である。
【図１２】図１１に続く工程を説明するための断面図である。
【図１３】図１２に続く工程を説明するための断面図である。
【図１４】図１３に続く工程を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の一実施の形態において画像反転機能を有するレジストを用いてアンダーカットの入った形状のマスクを形成する方法における一工程を示す断面図である。
【図１６】図１５に続く工程を説明するための断面図である。
【図１７】図１６に続く工程を説明するための断面図である。
【図１８】図１７に続く工程を説明するための断面図である。
【図１９】図１８に続く工程を説明するための断面図である。
【図２０】本発明の一実施の形態における薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】図２０に続く工程を説明するための断面図である。
【図２２】図２１に続く工程を説明するための断面図である。
【図２３】図２２に続く工程を説明するための断面図である。
【図２４】図２３に続く工程を説明するための断面図である。
【図２５】図２４に続く工程を説明するための断面図である。
【図２６】本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。
【図２７】本発明の一実施の形態におけるヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。
【図２８】本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の要部を示す説明図である。
【図２９】本発明の一実施の形態におけるハードディスク装置の平面図である。
【図３０】アンダーカットの入った形状のマスクを用いてエッチング法によってパターン化薄膜を形成する方法における一工程を示す断面図である。
【図３１】図３０に続く工程を説明するための断面図である。
【図３２】図３１に続く工程を説明するための断面図である。
【図３３】図３２に続く工程を説明するための断面図である。
【図３４】アンダーカットの入った形状のマスクを用いて併用法によってパターン化薄膜を形成する方法における一工程を示す断面図である。
【図３５】図３４に続く工程を説明するための断面図である。
【図３６】図３５に続く工程を説明するための断面図である。
【図３７】図３６に続く工程を説明するための断面図である。
【図３８】図３７に続く工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１０１…下地、１０２…第１の被パターニング膜、１０３…剥離膜、１０４…マスク、１０５…第１のパターン化薄膜、１０６…再付着膜、１０７…第２の被パターニング膜、１０８…第３の被パターニング膜、１０９…付着膜、１１０…第２のパターン化薄膜、１１１…第３のパターン化薄膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
0003965029.tif 000013
【図１１】
0003965029.tif 000014
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
0003965029.tif 000017
【図１５】
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【図１６】
0003965029.tif 000019
【図１７】
0003965029.tif 000020
【図１８】
0003965029.tif 000021
【図１９】
0003965029.tif 000022
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
0003965029.tif 000027
【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
0003965029.tif 000030
【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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