JP2000137334A - レジストパターンの形成方法およびこれを用いた電子装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 段差を含む基体上にレジストパターンを形成
する際のパターン異常や残渣を防止する。またこのレジ
ストパターンをステンシルとした導電パターンの短絡や
抵抗異常を防止する。 【解決手段】 段差凸部領域および平坦部領域に形成さ
れたレジスト膜８に対し、個別に最適露光量および合焦
状態でパターン露光を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はレジストパターンの
形成方法およびこれを用いた電子装置の製造方法に関
し、より詳細には、段差凸部領域および平坦部領域を含
む基体上に跨がり、レジストパターンを形成する際に好
適なレジストパターンの形成方法、およびこのレジスト
パターンを用いてコイル等の薄膜パターンを形成する電
子装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】オーディオ装置、ビデオ装置あるいはコ
ンピュータ装置等の周辺機器としての磁気記録装置で用
いられる磁気ヘッドとして、薄膜形成技術および薄膜加
工技術を用いた薄膜磁気ヘッドが用いられている。この
薄膜磁気ヘッドとして、基体上にコアとなる高透磁率磁
性薄膜、絶縁膜、薄膜状のコイル等を積層して製造され
る、電磁誘導型の記録再生ヘッドがある。また磁気抵抗
効果（ＭＲ；Magneto Resistive ）型の再生ヘッドと、
電磁誘導型の記録ヘッドとを基体上に一体的に形成した
複合型のものもある。

【０００３】いずれの薄膜磁気ヘッドにおいても、コア
を短磁路化し、電磁変換効率を高めるため、コイルを２
層に積み上げた２層コイル方式の薄膜磁気ヘッドが採用
されている。この２層コイル方式の薄膜磁気ヘッドの製
造工程を図３および図４を参照して説明する。これらの
図は、ＭＲ再生ヘッドと電磁誘導型記録ヘッドの複合型
の薄膜磁気ヘッドを示しており、図４は上層コイルおよ
びそのリード用の露光マスク平面図、図３はそのＡ−Ａ
断面図におけるレジストパターン形成工程等を示す。

【０００４】図３（ａ）： 基体１上に下層コア２、Ｍ
Ｒヘッド部３、中間コア４を形成する。ＭＲヘッド部３
は図示を省略するがＭＲ素子膜およびその両端の電極等
から構成される。ＭＲ素子は、スピンバルブ効果を有す
るＧＭＲ (Giant Magneto Resistive)素子であってもよ
い。下層コア２および中間コア４はＭＲ素子のシールド
膜となるものであり、このうち中間コア４は、この上に
形成される電磁誘導型薄膜磁気ヘッドの一方のコアを兼
ねるものである。中間コア４上にギャップ膜５を非磁性
材料、例えばＳｉＯ₂ のスパッタリング法により形成す
る。ギャップ膜５は、電磁誘導型薄膜磁気ヘッドのギャ
ップ長を実質的に規定するものである。

【０００５】ギャップ膜５上に下層コイル６を形成す
る。下層コイル６の形成工程は、ギャップ膜５上にＣｕ
等の導電性金属層をスパッタリング法やメッキ法等によ
り全面に成膜し、これをイオンミリング等によりパター
ニングすることにより形成される。あるいは、下層コイ
ル６の相補パターンを有するレジストマスク（不図示）
を形成し、これをステンシルとしてめっき法で形成して
もよい。めっき法の場合には、ギャップ膜５上に通電層
（不図示）を薄く形成する工程と、下層コイル６パター
ニング後にこの通電層をライトエッチングで除去する工
程とが加わる。いずれの工程も、平坦なギャップ膜５上
でのプロセスであり、工程上の問題点は特にない。１層
コイル方式の薄膜磁気ヘッドの場合は、コイル形成工程
はここまでで終了する。図３（ａ）では下層コイル６か
ら延在するリードは図面に現れていない。

【０００６】下層コイル６上に第１平坦化膜７を形成す
る。第１平坦化膜７は、下層コイル６により発生した段
差を埋めて平坦な表面を形成するとともに、この上に形
成する上層コイルとの絶縁分離の機能を担う。第１平坦
化膜７は、フォトレジストやポリイミド等の塗布絶縁膜
の形成およびパターニング、そしてハードキュアリング
ならびにリフロー等の工程を経て形成される。この結
果、図示のように第１平坦化膜７の表面はフラットな平
面を有する段差凸部領域となり、その端部はテーパ形状
の段差が発生する。第１平坦化膜７を形成しない部分は
ギャップ膜５が露出しており、この部分は平坦部領域と
なる。

【０００７】この後、めっき用の通電層（不図示）を薄
くスパッタリング法等により形成し、この上にレジスト
膜８をポジ型レジストのスピンコーティング法により形
成する。レジスト膜８の膜厚は、段差凸部領域では薄
く、平坦部領域ではこれより厚く形成されるが、両者の
境界の段差部では特に厚く形成される。

【０００８】図３（ｂ）： 上層コイルマスクパターン
９ｐおよびこれから延在するリードマスクパターン１０
ｐを有する露光マスクにより一括露光して、レジストパ
ターン８ｐを形成する。露光マスクの平面形状は図４に
示される。一括露光は、微細パターンである上層コイル
を形成する段差凸部領域で適性露光量（ジャスト露光）
となるように露光量を選ぶ。また露光の焦点も、段差凸
部領域で合焦する様にステッパの焦点を合わせる。この
後の現像工程により、段差凸部領域では矩形断面のライ
ンアンドスペース状のレジストパターン８ｐが形成され
る。しかしながら、平坦部領域では露光不足となる。こ
のため特に段差凸部領域と平坦部領域との境界の段差部
でレジスト残渣８ｒが発生する。かかるレジスト残渣８
ｒの発生は、後工程におけるリード断線や抵抗増等、歩
留り低下の原因となる。図４にレジスト残渣８ｒが発生
しやすい部分を点線で囲って示す。

【０００９】図３（ｃ）： レジスト残渣８ｒの発生を
防止するため、ステッパのフォーカスを段差凸部領域に
合焦させたまま、平坦部領域でジャスト露光となるよう
に露光量を増加する。すると、レジスト膜８の厚さが薄
い段差凸部領域ではオーバー露光となる。この結果、段
差凸部領域のレジストパターン８ｐは、断面が台形の順
テーパ形状となる。

【００１０】図３（ｄ）： 図３（ｃ）の形状のレジス
トパターン８ｐをステンシルとしてめっき法により上層
コイル９を形成し、レジストパターン８ｐを剥離除去す
る。この後、通電層（不図示）をイオンミリングを用い
たライトエッチングにより除去する。上層コイル９の断
面形状は図示のように逆テーパ形状となり、極端な場合
は隣接する線間の最上部でショートが発生する。また線
間の短絡に至らないまでも、通電層（不図示）の除去工
程のイオンミリングで、上層コイル９の逆テーパ形状の
影となった部分にＡｒイオンが入射せず、通電層に残渣
が発生し、短絡やコイル抵抗値異常の別の原因となる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる２層コ
イル方式の薄膜磁気ヘッド製造工程上の問題点に鑑み提
案するものである。すなわち、本発明の課題は、段差凸
部領域と平坦部領域を含む基体上に、この両領域に跨が
るレジストパターンを形成するにあたり、レジスト残渣
やレジストパターンのテーパ化等の形状異常の発生を防
止したレジストパターンの形成方法を提供することであ
る。

【００１２】また本発明の別の課題は、かかるレジスト
パターンをステンシルとして、段差凸部領域および平坦
部領域に跨がる薄膜パターンを形成するにあたり、薄膜
パターンの断面形状の逆テーパ化等の形状異常を防止
し、例えば多層コイル方式の薄膜磁気ヘッドのショート
や抵抗値異常等の不都合を回避しうる電子装置の製造方
法を提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明のレジストパター
ンの形成方法は、上述した課題を達成するために開発さ
れたものであり、段差凸部領域と平坦部領域を含む基体
上に形成されたレジスト膜に、パターン露光および現像
の工程を経て形成されるレジストパターンの形成方法で
あって、少なくとも段差凸部領域に第１のパターン露光
を施す工程と、平坦部領域に第２のパターン露光を施す
工程とを含むことを特徴とする。

【００１４】また本発明の電子装置の製造方法は、かか
るレジストパターンの形成方法により形成されたレジス
トパターンをステンシルとして、段差凸部領域および平
坦部領域を含む基体上に薄膜パターンを形成する工程を
具備することを特徴とする。

【００１５】この薄膜パターンの形成工程は、導電性金
属のめっき工程である際に好ましく適用される。

【００１６】またこの薄膜パターンは、段差凸部領域に
形成されたコイルと、平坦部領域に形成されたこのコイ
ルのリードである場合に好ましく適用される。より具体
的には、この電子装置としては、多層コイル方式を採用
した薄膜磁気ヘッドに好ましく適用することができる。

【００１７】〔作用〕段差凸部領域の薄いレジスト膜
と、平坦部領域の厚いレジスト膜とに、それぞれ最適な
露光量とフォーカスで露光を施すことができる。段差凸
部領域への第１のパターン露光工程は、段差凸部領域の
みに露光する工程であってもよく、段差凸部領域と平坦
部領域ともに一括露光する工程であってもよい。また第
１の露光工程と第２の露光工程は、その露光の順序はい
ずれが先であってもよい。このように２段階露光を施す
ことにより、レジストパターンの断面は矩形状にパター
ニングされるとともに、段差での残渣発生が防止され
る。

【００１８】かかる形状のレジストパターンをステンシ
ルとし、薄膜パターンを形成することにより、所期の形
状および機能を有する薄膜パターンを有する電子装置が
得られる。特に、多層コイルの薄膜ヘッドや、薄膜イン
ダクタ等に適用すれば、コイルの断面形状異常や抵抗異
常、あるいは短絡等のない、歩留りや信頼性に優れた電
子装置の製造方法を提供することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明のレジストパターン
の形成方法およびこれを用いた電子装置の製造方法につ
き、２層コイル方式の薄膜磁気ヘッドの製造プロセスに
適用した場合を例にとり、図１および図２を参照しつつ
詳細な説明を加える。なお以下の図面中で従来技術の説
明に供した図面中で説明した構成部分と同様の構成部分
には、同じ参照符号を付すものとする。

【００２０】〔実施形態例１〕図１（ａ）に示す断面構
造体は、従来技術の説明で参照した図３（ａ）と同じで
あり、重複する説明は省略するが、ポジ型のレジスト膜
８が塗布形成された状態を示す。図１（ａ）はＭＲヘッ
ド部３との複合型磁気ヘッドを示すが、電磁誘導型の磁
気ヘッドであってもよい。また磁気ヘッド以外にも、薄
膜インダクタや薄膜コイル等の電子装置に共通に適用し
うる構造体であることは論をまたない。レジスト膜８
は、段差凸部領域、すなわち下層コイル６および第１平
坦化膜７が形成された領域では薄く、平坦部領域、すな
わちギャップ膜５が露出している領域では厚く形成さ
れ、特に両者の境界の段差部分の膜厚が厚く形成され
る。

【００２１】この状態で第１のパターン露光を施す。露
光マスクは、図２（ａ）に示すように段差凸部領域の上
層コイルマスクパターン９ｐと、平坦部領域のリードマ
スクパターン１０ｐがともに形成されたものである。

【００２２】図１（ｂ）： 第１のパターン露光によ
り、レジスト膜８に潜像が形成された領域をハッチング
を付けて示す。第１のパターン露光は、段差凸部領域に
合焦するとともに適性露光量となるように露光する。し
たがって、段差凸部領域における潜像はレジスト膜の全
厚にわたり形成され、そのプロファイルは矩形である。
一方平坦部領域ではレジスト膜厚が厚く、またステッパ
のＤＯＦ (Depth of Focus) の関係でオフ焦点となる。
このため、レジスト膜８に形成される潜像は、その下部
に迄は達せず、未露光部分が存在する。したがって、図
１（ｂ）の状態で現像処理すると、レジスト残渣が発生
する。

【００２３】このため、本実施形態例においては図２
（ｂ）に示す露光マスク、すなわちリードマスクパター
ン１０ｐのみが形成された露光マスクを用い、第２のパ
ターン露光を施す。この際、第１の露光マスクのリード
マスクパターン１０ｐとの位置合わせをすることが重要
である。図２（ｂ）のリードマスクパターン１０ｐは、
リードの完全形状を示しているが、レジスト残渣が最も
発生しやすい段差部分（図４の点線で囲った部分）のみ
のリードマスクパターン１０ｐであってもよい。

【００２４】図１（ｃ）： 第２のパターン露光によ
り、潜像が形成されたレジスト膜の領域をハッチングを
付けて示す。第２のパターン露光は、平坦部領域に合焦
するとともに、第１のパターン露光との合計露光量が適
性露光となるように露光量を調整する。この結果、平坦
部領域の潜像も、レジスト膜８の最下部にまで達する。

【００２５】図１（ｄ）： 潜像が形成されたレジスト
膜８を現像し、レジストパターン８ｐとする。段差凸部
上のレジストパターン８ｐは断面が矩形のラインアンド
スペースパターンとして形成される。また平坦部領域の
レジスト膜８も完全に溶解してレジスト残渣が発生する
ことがない。

【００２６】図１（ｅ）： レジストパターン８ｐをス
テンシルとして、めっき法により上層コイル９およびリ
ード１０を形成し、レジストパターン８ｐを剥離除去す
る。この後、イオンミリングを用いたライトエッチング
により、通電層（不図示）を除去して上層コイル９およ
びリード１０を完成する。上層コイル９およびリード１
０の導電材料としては、ＣｕやＡｇあるいはこれら金属
の合金等の低抵抗金属が選ばれる。

【００２７】上層コイル９の断面パターンは図示のよう
に矩形パターンとして形成される。またレジスト残渣が
存在しないので、上層コイル９から延在するリード１０
に断線や括れが発生することはない。

【００２８】この後の工程は図示を省略するが、上層コ
イル９上に第２平坦化膜、上層コア等を常法により形成
して、薄膜磁気ヘッドを完成する。

【００２９】〔実施形態例２〕前実施形態例では第１の
パターン露光工程で上層コイルマスクパターンおよびリ
ードマスクパターンを有する露光マスクでパターン露光
し、第２のパターン露光工程ではリードマスクパターン
のみの露光マスクでパターン露光した。本実施形態例に
おいては、第１のパターン露光工程では、上層コイルマ
スクパターンのみの露光マスクにより、段差凸部領域に
合焦して、上層コイルパターンのみを適性露光量で露光
した。つぎに第２のパターン露光工程では、リードマス
クパターンのみの露光マスクにより、平坦部領域に合焦
して、リードパターンのみを適性露光量で露光した。露
光の順序は、いずれが先でもよい。このパターン露光工
程以外は前実施形態例１と同様である。

【００３０】本実施形態例によっても、レジストマスク
の形状異常や残渣を効果的に防止することができる。

【００３１】以上本発明を実施形態例により説明した
が、本発明は２層コイル方式の薄膜磁気ヘッド以外に
も、段差凸部領域と平坦部領域とを有する基体上にレジ
ストパターンを形成する場合に広く採用することができ
る。また電子装置としても、薄膜磁気ヘッドの他に半導
体装置や薄膜インダクタ、薄膜コイルあるいはマイクロ
マシン等に広く適用される。

【００３２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば段差凸部領域と平坦部領域が混在する基体上に
レジストパターンを形成するに際し、パターン異常や残
渣の発生を防止することができる。

【００３３】したがって、かかるレジストパターンの形
成方法を採用することにより、薄膜パターンを有する電
子装置のパターン異常を防止することができ、その性能
や歩留りを向上できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子装置の製造方法の一例の工程を示
す概略断面図である。

【図２】本発明のレジストパターンの形成方法で採用す
る露光マスクの平面形状を示す。

【図３】従来の電子装置の製造方法を示す概略断面図で
ある。

【図４】従来のレジストパターンの形成方法で採用する
露光マスクの一例の平面形状を示す。

【符号の説明】

１…基体、２…下層コア、３…ＭＲヘッド部、４…中間
コア、５…ギャップ膜、６…下層コイル、７…第１平坦
化膜、８…レジスト膜、８ｐ…レジストパターン、８ｒ
…レジスト残渣、９…上層コイル、９ｐ…上層コイルマ
スクパターン、１０…リード、１０ｐ…リードマスクパ
ターン

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 10/00 Ｈ０１Ｆ 10/00

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 段差凸部領域と平坦部領域を含む基体上
   に形成されたレジスト膜に、パターン露光および現像の
   工程を経て形成されるレジストパターンの形成方法であ
   って、 少なくとも前記段差凸部領域に第１のパターン露光を施
   す工程と、 前記平坦部領域に第２のパターン露光を施す工程とを含
   むことを特徴とするレジストパターンの形成方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載のレジストパターンの形成
   方法により形成された前記レジストパターンをステンシ
   ルとして、 前記段差凸部領域および前記平坦部領域を含む基体上に
   薄膜パターンを形成する工程を具備することを特徴とす
   る電子装置の製造方法。
3. 【請求項３】 前記薄膜パターンの形成工程は、導電性
   金属のめっき工程であることを特徴とする請求項２記載
   の電子装置の製造方法。
4. 【請求項４】 前記薄膜パターンは、前記段差凸部領域
   に形成されたコイルと、前記平坦部領域に形成された前
   記コイルのリードであることを特徴とする請求項２記載
   の電子装置の製造方法。
5. 【請求項５】 前記電子装置は、多層コイル薄膜磁気ヘ
   ッドであることを特徴とする請求項２記載の電子装置の
   製造方法。