JP2004004345A

JP2004004345A - レジストパターン形成方法、パターン化薄膜形成方法、マイクロデバイスの製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッドスライダの製造方法、磁気ヘッド装置の製造方法、磁気記録再生装置の製造方法

Info

Publication number: JP2004004345A
Application number: JP2002160269A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Uejima; 上島　聡史
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-05-31
Filing date: 2002-05-31
Publication date: 2004-01-08

Abstract

【課題】隙間が形成されたレジストパターンを良好に形成できるレジストパターンの形成方法、パターン化薄膜形成方法、マイクロデバイスの製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッドスライダの製造方法、磁気ヘッド装置の製造方法、及び、磁気記録再生装置の製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】形成された第二レジストパターンに電子線を照射するので、この第二レジストパターンが架橋されて硬化する。このため、第二レジストパターンの機械的強度や、耐熱性が強化され、第二レジストパターンで隙間を挟んで基板と対向する部分が変形しにくい。これにより、精度の高いレジストパターンが得られ、その後の製造プロセスにおける歩留まりを向上できる。また、微細なレジストパターンの形成が可能となる。
【選択図】　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板との間に隙間が形成されたレジストパターンを形成する方法、パターン化薄膜の形成方法、及び、マイクロデバイスの製造方法に関する。本発明において、マイクロデバイスとは、薄膜磁気ヘッド、薄膜インダクタ、半導体デバイス、薄膜センサ、薄膜アクチュエータまたはこれらを組み込んだ装置を含むものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば、特公平７−６０５８号公報等に開示されているように、ボトム部がアンダカットされたレジストパターンや、特開２００１−２８１１０号公報等に開示されているように、基板上の２つのレジスト台上に掛け渡すように橋状のレジストを形成させた、いわゆる、サスペンションブリッジ型のレジストパターン等、基板との間に隙間を形成させたレジストパターンが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、隙間が形成されたレジストパターンにおいては、隙間の上のレジストパターンがだれ等により変形するという不具合があり、良好なレジストパターンを得られない場合があった。
【０００４】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、隙間が形成されたレジストパターンを良好に形成できるレジストパターンの形成方法、パターン化薄膜形成方法、マイクロデバイスの製造方法、薄膜磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッドスライダの製造方法、磁気ヘッド装置の製造方法、及び、磁気記録再生装置の製造方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るレジストパターンの形成方法は、基板に、基板との間に隙間が形成されたレジストパターンを形成する方法であって、基板に、第一レジスト層と第二レジスト層とを順次積層するレジスト積層工程と、第二レジスト層を露光し現像して第二レジストパターンを形成する第二レジストパターン形成工程と、第二レジストパターンに電子線を照射する電子線照射工程と、第二レジストパターンと基板との間の第一レジスト層を除去して隙間を形成する隙間形成工程と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明に係るレジストパターンの形成方法によれば、形成された第二レジストパターンに電子線が照射され、この第二レジストパターンが架橋されて硬化する。このため、第二レジストパターンの機械的強度や、耐熱性が強化され、第二レジストパターンで隙間を挟んで基板と対向する部分が変形しにくい。このため、精度の高いレジストパターンが得られ、その後の製造プロセスにおける歩留まりを向上できる。また、微細なレジストパターンの形成が可能となる。
【０００７】
ここで、隙間形成工程を、電子線照射工程の後に行うことが好ましい。これにより、第二レジストパターンが変形しにくくなった後に、第一レジスト層が除去されて隙間が形成されるので、隙間形成工程における第二レジストパターンの変形も抑制され、より精度の高いレジストパターンが得られる。
【０００８】
ここで、第二レジスト層は、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂及びポリビニルフェノール樹脂の少なくとも一つを含むことが好ましい。
【０００９】
これによれば、ノボラック樹脂やポリヒドロキシスチレン樹脂やポリビニルフェノール樹脂等は電子線により好適に架橋され硬化する性質を有するので、電子線照射工程後に第二レジストパターンの変形を抑制する効果が向上する。
【００１０】
また、第一レジスト層は、アルカリ性水溶液によって溶解可能であることが好ましい。これにより、隙間形成工程において、アルカリ水溶液等により第一レジスト層を容易に溶解除去できる。
【００１１】
また、第一レジスト層はポリイミド樹脂を含むことが好ましい。ポリイミド樹脂を含むレジストは、電子線による架橋反応が起きにくいので、電子線照射工程で電子線を受けても硬化等の変質を起こさず、隙間部形成工程等において、アルカリ水溶液によって第一レジスト層を容易に溶解除去できる。
【００１２】
なお、ポリイミド樹脂としては、ポリメチルグルタルイミドを利用できる。
【００１３】
また、電子線照射工程において、電子線を基板の全面にわたって照射することが好ましい。これにより、第二レジストパターンに対して、簡便かつ低コストに電子線を照射できる。
【００１４】
本発明に係るパターン化薄膜形成方法は、レジストパターン形成工程と、パターン化薄膜形成工程とを含むパターン化薄膜形成方法であって、レジストパターン形成工程は、上記の工程を含み、パターン化薄膜形成工程は、レジストパターン形成工程で得られたレジストパターンを用いてパターン化薄膜を形成する工程を含むことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係るパターン化薄膜の形成方法によれば、上述のレジストパターンを使用しており、上述のレジストパターンは、第二レジストパターンで隙間を挟んで基板と対向する部分が変形しにくいので、パターン化薄膜形成工程等においてレジストパターンの精度を高いまま維持することができる。このため、精度が高くバリ等の少ない、パターン化された薄膜が得られる。また、パターン化薄膜のパターンの微細化が可能となる。
【００１６】
ここで、パターン化薄膜形成工程は、レジストパターンをマスクとして基板をエッチングするエッチング工程を含むことが好ましい。
【００１７】
また、パターン化薄膜形成工程は、レジストパターンをマスクとして、基板上に物質を析出させる析出工程を含んでもよい。
【００１８】
これらの工程を経ることにより、上記のレジストパターンを用いて、パターン化薄膜を好適に形成できる。
【００１９】
本発明に係るマイクロデバイスの製造方法は、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、パターン化薄膜を上述のパターン化薄膜形成方法によって形成することを特徴とする。
【００２０】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、マイクロデバイスとしての薄膜磁気ヘッドを上述の製造方法を用いて製造することを特徴とする。
【００２１】
本発明の磁気ヘッドスライダの製造方法は、薄膜磁気ヘッドを備える磁気ヘッドスライダの製造方法であって、薄膜磁気ヘッドを上述の製造方法を用いて製造することを特徴とする。
【００２２】
本発明の磁気ヘッド装置の製造方法は、薄膜磁気ヘッドと、薄膜磁気ヘッドを支持するヘッド支持装置と、を含む磁気ヘッド装置の製造方法であって、薄膜磁気ヘッドを上述の製造方法を用いて製造することを特徴とする。
【００２３】
本発明の磁気記録再生装置の製造方法は、薄膜磁気ヘッド及び薄膜磁気ヘッドを支持するヘッド支持装置を含む磁気ヘッド装置と、薄膜磁気ヘッドと協働して磁気記録再生を行う磁気記録媒体と、を有する磁気記録再生装置の製造方法であって、磁気ヘッド装置を上述の製造方法で製造することを特徴とする。
【００２４】
これらによれば、上述のような精度の高いレジストパターンを用いて、精度が高く微細なパターン化薄膜を形成できるので、マイクロデバイス、薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッドスライダ、磁気ヘッド装置、磁気記録再生装置の製造における歩留まりが向上すると共に、性能の向上も可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一または相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００２６】
（第一実施形態）
まず、第一実施形態に係るレジストパターンの形成方法、パターン化薄膜の形成方法及びマイクロデバイスの製造方法について説明する。
【００２７】
まず、図１〜図３を参照して、第一実施形態によって形成される積層レジストパターン１５０について説明する。
【００２８】
図１は、本実施形態で形成する積層レジストパターン１５０の上面図、図２は、図１のＩ−Ｉ矢視図、図３は、図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。本実施形態で形成する積層レジストパターン１５０は、基板１０上で所定距離離間された一対の第一レジストパターン１１１ａ，１１１ｂと、これら第一レジストパターン１１１ａ，１１１ｂを覆うと共にこれら第一レジストパターン１１１ａ，１１１ｂ同士に掛け渡すように形成された第二レジストパターン１１２とを有している。
【００２９】
第二レジストパターン１１２は、第一レジストパターン１１１ａを覆う島状部１１２ａと、第一レジストパターン１１１ｂを覆う島状部１１２ｂと、島状部１１２ａ及び島状部１１２ｂを接続する所定の長さの橋梁部１１２ｃとを備えている。島状部１１２ａ、島状部１１２ｂの外縁は、第一レジストパターン１１１ａ、１１１ｂの各々の外縁より所定距離突出しており、外縁部の下に隙間１１５ａ、１１５ｂが形成されている。また、橋梁部１１２ｃの下にも橋梁部１１２ｃの幅方向に貫通する隙間１１５ｃが形成され、この橋梁部１１２ｃの幅は島状部１１２ａ，１１２ｂの横幅よりも狭くされている。
【００３０】
次に、図４〜図９を参照してこのような積層レジストパターン１５０の形成方法を、そして、図１０及び図１１を参照して、パターン化薄膜の形成方法及びマイクロデバイスの製造方法を説明する。
【００３１】
まず、図４に示すように、基板１０上に、第一レジスト層１０３を形成する。第一レジスト層１０３は、基板１０上に塗布した後、必要に応じてこれを熱処理することにより形成される。
【００３２】
次に、図５に示すように、第一レジスト層１０３の上に、第二レジスト層１０４を形成する。第二レジスト層１０４は、第一レジスト層１０３の上に塗布した後、必要に応じてこれを熱処理することにより形成される。
【００３３】
ここで、第一レジスト層１０３のレジスト材料、及び、第二レジスト層１０４のレジスト材料の選択について説明する。
【００３４】
第一レジスト層１０３のレジスト材料、及び、第二レジスト層１０４のレジスト材料としては、レジスト材料同士がインターミキシングを起こさないような組合せであることが好ましい。また、第一レジスト層１０３、第二レジスト層１０４とも、ネガ型、ポジ型等を問わない。
【００３５】
また、後工程で、隙間１１５ｃ等を形成する際に、第一レジスト層１０３を選択的に除去するのに適した材料の組合せが選択される。
【００３６】
隙間１１５ｃ等の形成方法としては、現像剤による方法、アッシングによる方法、現像剤とアッシングを併用する方法などがある。
【００３７】
現像剤による方法を用いる場合は、例えば、第一レジスト層１０３のレジスト材料を、第二レジスト層１０４のレジスト材料よりも現像剤によって溶解しやすいレジスト材料で形成することができる。具体的には、例えば、第一レジスト層１０３のレジスト材料として、ＰＭＧＩ（ポリメチルグルタルイミド）等のポリイミド系のレジストを用い、第二レジスト層１０４のレジスト材料として、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、ポリビニルフェノール樹脂等を適用することが好ましい。
【００３８】
アッシングによる方法では、第一レジスト層１０３を、第二レジスト層１０４のレジスト材料よりもアッシング速度が速いレジスト材料で形成する。
【００３９】
現像剤とアッシングとを併用する場合は、現像剤による方法と、アッシングによる方法との２つの条件を各々満たす組合せを用いることが好ましい。
【００４０】
また、第二レジスト層１０４のレジスト材料を、電子線の照射（詳しくは後述）によって架橋・硬化しやすい材料とすることが好ましく、例えば、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、ポリビニルフェノール樹脂等を採用できる。
【００４１】
また、第一レジスト層１０３のレジスト材料を第二レジスト層１０４のレジスト材料よりも電子線により架橋・硬化しにくい材料とすることが好ましい。例えば、第一レジスト層１０３のレジスト材料として、ＰＭＧＩ等のポリイミド樹脂等を採用できる。第一レジスト層１０３が後工程での電子線の照射において架橋・硬化する傾向が強くなると、その後の工程での第一レジスト層１０３の選択的除去や、リフトオフ等が難しくなる場合があるからである。
【００４２】
以下では、上述した３つの隙間形成方法の内、主として、現像剤によって隙間１１５ｃ等を形成する方法について説明する。
【００４３】
まず、図６に示すように、マスク１０５を介して、第二レジスト層１０４を上述の第二レジストパターン１１２に対応するパターンの潜像形成用の光で露光して、第二レジスト層１０４に所定のパターンの潜像を形成する。露光用の光は、紫外線、エキシマレーザー光等どのような光でもよい。また、必要に応じて、露光後第二レジスト層１０４を加熱する。
【００４４】
次に、図７（ａ）に示すように、現像液によって、露光後の第二レジスト層１０４を現像し、前述のような形状の第二レジストパターン１１２を形成する。現像液としては、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）の水溶液等のアルカリ性水溶液を用いることが好ましい。なお、図７〜図１１までは、図１のＩ−Ｉ面に相当する、橋梁部１１２ｃを含む面の端面図を示している。
【００４５】
この第二レジスト層１０４の現像においては、第一レジスト層１０３が一部溶解されるが、第一レジスト層１０３が、図７（ａ）のように第二レジストパターン１１２と同程度の幅となるか、あるいは、図７（ｂ）のように第二レジストパターン１１２より広幅となるようにして、第二レジストパターン１１２の下に隙間を形成しないことが好ましい。
【００４６】
この第二レジストパターン１１２の現像において、第二レジストパターン１１２の下にアンダカットを形成したり貫通させたりして隙間を形成すると、後述の電子線照射前に、このアンダカットや貫通部等の上の第二レジストパターン１１２がだれ等により変形する場合があるからである。このため、アンダカットの形成や貫通部等の隙間の形成は、電子線照射後で第二レジストパターン１１２が変形されにくくなってから行うことが好ましい。
【００４７】
なお、形成されるアンダカット部の幅が浅く、電子線照射前における第二レジストパターン１１２の変形が問題とならない場合等には、図７（ｃ）に示すように、第二レジストパターン１１２の下の第一レジスト層１０３の幅を、後述の隙間形成前に第二レジストパターン１１２よりも狭くして、アンダカットを形成してもよい。
【００４８】
また、電子照射前の第二レジストパターン１１２に対してアッシングを施して第二レジストパターン１１２の幅をさらに狭めてもよい。アッシングは、レジスト等の材料を気相中で除去する処理である。幅を狭めることにより、橋梁部１１２ｃの幅を細くして高解像度な物とすることができる。
【００４９】
次に、図８に示すように、第二レジストパターン１１２を含む基板表面全面に電子線を照射する。このように、第二レジストパターン１１２に電子線を照射することにより、第二レジストパターン１１２のレジスト材料が架橋されて硬化し、機械強度や耐熱性が高くされる。また、基板全面にわたって電子線を照射することにより、簡易かつ効率的に第二レジストパターン１１２に電子線を照射できる。
【００５０】
なお、電子照射後の第二レジストパターン１１２に対してアッシングを施して第二レジストパターン１１２の幅をさらに狭めてもよい。
【００５１】
次に、図９に示すように、アルカリ性水溶液等によって、第一レジスト層１０３で、第二レジストパターン１１２と基板１０との間の第一レジスト層１０３を選択的に除去して第一レジストパターン１１１ａ，１１１ｂ（図９には不図示、図１〜図３参照）を形成し、橋梁部１１２ｃの下に橋梁部１１２ｃの幅方向に貫通する隙間１１５ｃ等が形成された、いわゆる、サスペンションブリッジ型の積層レジストパターン１５０を形成する。現像後、第一レジストパターン１１１ａ，１１１ｂと第二レジストパターン１１２との水洗と乾燥とを行う。
【００５２】
なお、前述のように、第一レジスト層１０３として、第二レジスト層１０４の材料として用いられるレジストよりもアッシングにおける除去速度が大きい材料を用いた場合は、アッシングによって、第二レジストパターン１１２の下の第一レジスト層１０３の選択的除去を好適に行える。
【００５３】
例えば、アッシング装置としてＭａｔｒｉｘ　ｉｎｃ．社製のＳｙｓｔｅｍ１０４等を用いることができ、アッシング室内の圧力を約１３３Ｐａ（１．０Ｔｏｒｒ）とし、ガスとしてＯ_２を用い、大気圧換算流量を３０ｍＬ／ｍｉｎ（３０ｓｃｃｍ）とし、ＲＦ出力を２００Ｗとし、基板温度を７０℃とし、アッシング時間を２０秒間とすることが好適である。ガスとしては、Ｏ_２にＣＦ_４を加えた物を用いてもよい。また、ガスとしてオゾンガスを用いてもよく、この場合、常圧下でアッシングを行ってもよい。
【００５４】
以上の工程が積層レジストパターン形成工程に属する。
【００５５】
このような積層レジストパターン形成工程によれば、形成された第二レジストパターン１１２に電子線が照射され、この第二レジストパターン１１２が架橋されて硬化する。このため、第二レジストパターン１１２の機械的強度や、耐熱性が強化され、第二レジストパターン１１２で隙間１１５ｃ等を挟んで基板１０と対向する橋梁部１１２ｃ等が変形しにくく、電子線照射後の第一レジスト層の除去工程や、水洗・洗浄工程や、熱処理等の工程等で、だれたり破損したりしにくい。このため、精度の高いレジストパターンが得られ、その後の製造プロセスにおける歩留まりを向上できる。また、レジストパターンの微細化が可能となる。
【００５６】
パターン化薄膜形成方法又はマイクロデバイスの製造方法の場合は、この積層レジストパターン形成方法の工程の後に、パターン化薄膜形成工程が実行され、それによってマイクロデバイスが製造される。
【００５７】
パターン化薄膜形成工程では、まず、図１０に示すように、基板１０の上に積層レジストパターン１５０を残したままで、例えば、スパッタまたはＣＶＤ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、パターン化薄膜１０７を形成する。その後、リフトオフ法を実行することにより、図１１に示すように基板１０から、積層レジストパターン１５０を剥離する。これにより、マイクロデバイスの一部となるパターン化薄膜１０７が得られる。積層レジストパターン１５０の剥離に当たってはアセトン等の溶剤が用いられる。
【００５８】
このようなパターン化薄膜形成方法や、マイクロデバイス製造方法によれば、上述のように隙間１１５ｃ等の上の第二レジストパターン１１２の機械的強度や耐熱性が高いので、パターン化薄膜形成工程等において積層レジストパターン１５０の精度を高いままに維持することができ、精度が高くバリ等の少ない、パターン化された薄膜１０７が得られる。また、パターン化薄膜のパターンの微細化が可能となる。
【００５９】
（第二実施形態）
次に、図１２〜図１８を参照して、第二実施形態に係るレジストパターン形成方法を、そして、図１９及び図２０を参照して、ドライエッチング法を適用した場合のパターン化薄膜形成方法及びマイクロデバイスの製造方法についてを説明する。
【００６０】
まず、図１２に示すように、スパッタ法、ＣＶＤ法等、周知の薄膜形成技術を適用して基層１０１の上に被パターニング膜１０２を形成し、基板１０とする。被パターニング膜１０２は、各種金属薄膜、無機膜等で構成される。選択すべき金属材料及び無機材料等には特に限定はない。また、被パターニング膜１０２は、単層膜であってもよいし、複数層を積層した積層膜であってもよい。
【００６１】
次に、図１３に示すように、被パターニング膜１０２の上に、第一レジスト層１０３を形成した後、図１４〜図１８に示すように、積層レジストパターン１５０を形成する工程が実行される。この工程は、第一実施形態の図５〜９に対応する積層レジストパターン１５０の形成工程と同様なので重複する説明を省略する。
【００６２】
以上の工程は積層レジストパターン形成工程に属する。この工程における作用及び効果は第一実施形態と同様である。
【００６３】
パターン化薄膜形成方法またはマイクロデバイスの製造方法の場合は、この積層レジストパターン形成工程の後に、パターン化薄膜形成工程及びマイクロデバイスの製造工程が実行される。
【００６４】
まず、図１９に示すように、積層レジストパターン１５０をマスクとして用いて、ドライエッチング、例えば、イオンミリング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等によって、被パターニング膜１０２を選択的にエッチングして、積層レジストパターン１５０の橋梁部１１２ｃに対応する細幅形状のパターン化薄膜１２１を形成する。パターン化薄膜形成工程後に、基層１０１の表面全体をアッシング処理してもよい。
【００６５】
次に、図２０に示すように、パターン化薄膜１２１の上から、積層レジストパターン１５０を剥離する。積層レジストパターン１５０の剥離に当たっては、アセトン等の溶剤が用いられる。これにより、マイクロデバイスの一部となるパターン化薄膜１２１が得られる。
【００６６】
このような、パターン化薄膜形成方法およびマイクロデバイス製造方法によれば、前述のように、隙間１１５ｃ等の上の第二レジストパターン１１２が変形しないので、このような精度の高い第二レジストパターン１１２をマスクとしてエッチングを行うことにより、第一実施形態と同様に、精度が高くバリ等の少ない、パターン化された薄膜１２１が得られる。
【００６７】
（第三実施形態）
次に、図２１及び図２２を参照して、第三実施形態に係る、リフトオフ法及びドライエッチング法を併用したパターン化薄膜形成方法及びマイクロデバイスの製造方法について説明する。
【００６８】
本実施形態でも、第二実施形態の図１２〜図１９までと同様にして、基層１０１上に、被パターニング膜１０２を形成すると共に、被パターニング膜１０２上に隙間１１５ｃ等を有する積層レジストパターン１５０を形成し、これをマスクとしてドライエッチングしてパターン化薄膜１２１を形成する。
【００６９】
次に、図２１に示すように、パターン化薄膜１２１の上に積層レジストパターン１５０を残したままで、スパッタ又はＣＶＤ等の薄膜形成プロセスを実行することにより、パターン化薄膜１０７を形成し、その後、リフトオフ法を実行することにより、図２２に示すように、パターン化薄膜１２１から積層レジストパターン１５０を剥離する。これにより、マイクロデバイスの一部となるパターン化薄膜１２１、１０７が得られる。
【００７０】
本実施形態のパターン化薄膜形成方法及びマイクロデバイスの製造方法においても、第一及び第二実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００７１】
（実施例）
ここでは、基層として３インチφで２ｃｍ程度の厚さのＡｌＴｉＣ板を用い、パターン化薄膜の形成を行った。
【００７２】
まず、ＡｌＴｉＣ板上に被ドライエッチング膜として、パーマロイ（ＮｉＦｅ）膜を３０ｎｍ程度成膜し、基板とした。ここで、ＮｉとＦｅとの比率は８０：２０（重量比）とした。パーマロイ膜の形成には、スパッタリング法を用いた。具体的には、日電アネルバ社製のＳＰＦ−７４０Ｈ（直流スパッタ装置）を用い、パーマロイターゲット（ターゲット径：８インチ）、１５００Ｗの電力、アルゴンガス流量を大気圧換算で１５ｍＬ／ｍｉｎ（１５ｓｃｃｍ）、０．２５Ｐａの圧力で行った。パーマロイの析出速度は１５ｎｍ／ｓであった。
【００７３】
次に、パーマロイ膜上に、ＰＭＧＩ（ポリメチルグルタルイミド）（シプレイファーイースト社製ＬＯＬ−５００）を塗布して第一レジスト層を形成した。ここでは、スピンコート法にて５０ｎｍ程度の厚さに塗布し、ホットプレート上等で１８０℃、３００秒程度のプリベークを行った。
【００７４】
次に、第一レジスト層上に、クラリアントジャパン社製のＡＺ５１０Ｐを塗布して第二レジスト層を形成した。ここでは、スピンコート法によって、０．５μｍ程度の厚さに塗布し、ホットプレート上等で１２０℃、６０秒程度のプリベークを行った。
【００７５】
次に、第二レジスト層に対して、所定の形状のマスクによって露光を行い、さらに、第二レジスト層の現像、洗浄、乾燥を行って、橋梁部の幅が０．２μｍ、橋梁部の長さが３μｍ、島状部が各々３μｍ角となる第二レジストパターンを形成した。
【００７６】
ここで、露光装置としては、ニコン社ＮＳＲ−ＴＦＨＥＸ１４Ｃを用い、ＮＡ（開口数）＝０．６、σ（照明系のＮＡとレンズＮＡとの比）＝０．７５、露光量２０ｍＪ／ｃｍ^２、焦点０μｍ、マスクサイズ０．２μｍとした。また、露光後に、１２０℃で、６０ｓ程度プリベークを行った。
【００７７】
また、現像には、２．３８％ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド）水溶液を用い、パドル法で２０秒×１回現像し、その後水洗し乾燥した。この場合、図７（ａ）の様に、第二レジストパターンの幅と、第一レジスト層の幅とはほぼ同じとなった。
【００７８】
次に、基板全面に電子線を照射した。ここでは、ウシオ電機社製の電子線照射装置Ｍｉｎ−ＥＢ　ｌａｂｏ　ｓｃａｎを用い、２３℃、１．３ｋＰａ（１０Ｔｏｒｒ）の窒素雰囲気下で、加速電圧を２５ｋＶとし、管電流を３００μＡとし、照射時間を２分間とし、照射量を５００μＣ／ｃｍ^２として行った。
【００７９】
次に、第一レジスト層を選択的に溶解除去して、第二レジストパターンの下に隙間を形成して橋梁部の下の部分を中空とし、サスペンションブリッジ型の積層レジストパターンを得た。ここでは、２．３８ＴＭＡＨ水溶液を用い、パドル法で２０秒×１回溶解工程を行い、その後水洗し乾燥した。
【００８０】
次に、このようにして得られた積層レジストパターンをマスクとして用いて、パーマロイ膜のドライエッチングを行い、細幅とされたパターン化パーマロイ薄膜を形成した。ここでは、Ｖｅｅｃｏ社製ＩＢＥ−ＩＢＤによりアルゴンイオンによるミリング法を行った。条件としては、アルゴンガスの大気圧換算流量を１０ｍＬ／ｍｉｎ（１０ｓｃｃｍ）とし、圧力を２．７×１０^−２Ｐａ（２×１０^−４Ｔｏｒｒ）、基板表面の垂線に対するミリング角度を５°、ビーム電流を３００ｍＡ、ビーム電圧を直流３００Ｖ、加速電圧を−５００Ｖとして行った。
【００８１】
次に、さらに積層レジストパターンの上から、金をスパッタリングし、細幅のパーマロイ薄膜を挟むようにされた金のパターン化薄膜を形成した。
【００８２】
ここでは、上述のＶｅｅｃｏ社製ＩＢＥ−ＩＢＤを用い、５ｍＬ／ｍｉｎ（５ｓｃｃｍ）の大気圧換算流量とされた２．７×１０^−２Ｐａ（２×１０^−４Ｔｏｒｒ）のアルゴンガス雰囲気中で、スパッタ角度を３０°とし、ビーム電流を３００ｍＡ，ビーム電圧を直流１５００Ｖ、加速電圧を−２００Ｖとし、金ターゲットを用い、５０ｎｍ程度成膜した。
【００８３】
そして、最後に、積層レジストパターンを剥離した。ここでは、５０℃のＮＭＰ（Ｎ−メチルピロリドン）に１時間、浸漬、揺動することにより、第一レジストパターン、第二レジストパターン、第二レジストパターン上の被リフトオフ膜を溶解、除去した。
【００８４】
このようにして得られた薄膜パターンで、特に積層レジストパターンの橋梁部に対応する細幅部分を、日立製作所製のＣＤ−ＳＥＭ　Ｓ７８００により観察したところ、０．１μｍ幅のパーマロイの孤立パターンを有すると共に、パーマロイパターンの外側に金パターンを有しており、パーマロイパターンと金パターンとの境界にバリ等はなく、良好なパーマロイ−金連続パターンが得られた。
【００８５】
（第四実施形態）
次に、図２３〜図３６を参照して、第四実施形態として、上述した積層レジストパターン形成方法及びパターン化薄膜形成方法を適用したマイクロデバイスの製造方法の具体例としての、薄膜磁気ヘッドの製造方法、磁気ヘッドスライダの製造方法、磁気ヘッド装置の製造方法、磁気記録再生装置の製造方法について、特に、巨大磁気抵抗効果素子（以下ＧＭＲ素子と称する）を用いた再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドの場合を例にとって説明する。ＧＭＲ素子としては、スピンバルブ膜や強磁性トンネル接合素子を上げることができる。
【００８６】
図２３は、ウエハー上でみた薄膜磁気ヘッド２１０の一つを拡大して示す断面図、図２４は図２３のＩＩＩ−ＩＩＩ面に沿った拡大断面図である。
【００８７】
図示された薄膜磁気ヘッド２１０は、再生ヘッドと記録ヘッド（誘導型電磁変換素子）とを備えており、これらは、アルティック（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基層１の上に搭載されている。基層１はスライダの基体（後述）を構成する。基層１の上には、スパッタリング法等によって、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の絶縁材料よりなる絶縁層２が、例えば１〜５μｍの厚みに形成されている。下部シールド層３は、パーマロイ（ＮｉＦｅ）等の磁性材料よりなり、絶縁層２の上に、スパッタリング法又はメッキ法等によって、例えば、約３μｍの厚みとなるように形成されている。
【００８８】
再生ヘッドは、ＧＭＲ素子１２１と、下部シールド層３と、上部シールド層兼下部磁極層８と、下部シールドギャップ層１０１と、上部シールドギャップ層７とを有している。下部シールド層３及び上部シールド層兼下部磁極層８は、ＧＭＲ素子１２１を挟んで対向するように配置されている。
【００８９】
下部シールド層３の上には、下部シールドギャップ層１０１が形成されている。下部シールドギャップ層１０１は、アルミナ等の絶縁材料よりなり、スパッタ等によって、例えば１０〜２００ｎｍの厚み（最小厚み）に形成されている。下部シールドギャップ層１０１上には、パターン化薄膜としてのＧＭＲ素子１２１と、このＧＭＲ素子１２１の両側に接続されるパターン化薄膜としての電極層１０７とが、それぞれ、例えば数十ｎｍの厚みに形成されている。
【００９０】
ＧＭＲ素子１２１及び電極層１０７は、上部シールドギャップ層７によって覆われている。上部シールドギャップ層７は、アルミナ等の絶縁材料よりなり、スパッタ等によって、例えば１０〜２００ｎｍの厚み（最小厚み）に形成されている。記録ヘッドは、上部シールド層兼下部磁極層８、上部磁極層１２、記録ギャップ層９及び薄膜コイル１５ａ，１５ｂ等を有している。上部シールド層兼下部磁極層８及び上部磁極層１２は、互いに磁気的に連結されている。
【００９１】
上部シールド層兼下部磁極層８は、上部シールドギャップ層７の上に形成されている。記録ギャップ層９は上部シールド層兼下部磁極層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ている。薄膜コイル１５ａ，１５ｂは上部シールド層兼下部磁極層８及び上部磁極層１２の間のインナーギャップ間に、絶縁層１１，１４，１６で絶縁された状態で配設されている。記録ヘッドは、アルミナ等の保護膜１７によって覆われている。
【００９２】
次に、上述した薄膜磁気ヘッドについて、本発明に係るレジストパターン形成方法及びパターン化薄膜形成方法を用いて、ＧＭＲ素子１２１を形成するプロセスを説明する。
【００９３】
まず、図２５に示すように、基層１の上に、絶縁層２、下部シールド層３及び下部シールドギャップ層１０１を形成する。下部シールドギャップ層１０１は、ＧＭＲ素子を形成すべき領域をくぼませてある。
【００９４】
次に、図２６に示すように、下部シールドギャップ層１０１の上に、再生用のＧＭＲ素子となる被パターニング膜１０２を形成し、基板１０とする。図２６では被パターニング膜１０２は、単層表示であるが、実際には多層膜構造である。
【００９５】
次に、図２７に示すように、被パターニング膜１０２の上に、第一レジスト層１０３を形成する。第一レジスト層１０３は、すでに述べたような基本的特性を有するレジスト材料、具体的には、例えば、ＰＭＧＩ等で構成される。
【００９６】
次に、図２８に示すように、第一レジスト層１０３の上に第二レジスト層１０４を形成する。第二レジスト層１０４は、前述したように、具体的には、例えば、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂、ポリビニルフェノール樹脂等が用いられる。
【００９７】
次に、図２９に示すように、マスク１０５を介して、第二レジスト層１０４を所定のパターンの潜像形成用の光で露光して、第二レジスト層１０４に所定のパターンの潜像を形成する。マスク１０５は、潜像がＧＭＲ素子の位置に形成されるように位置合わせされる。
【００９８】
次に、図３０に示すように、現像液によって、露光後の第二レジスト層１０４を現像し、現像後、水洗と乾燥とを行い、橋梁部１１２ｃを有する第二レジストパターン１１２を形成する。このとき、第一レジスト層１０３の一部も溶解される。
【００９９】
次に、図３１に示すように、第二レジストパターン１１２を含む基板表面全面に対して、電子線を照射し、第二レジストパターン１１２を架橋させる。
【０１００】
次に、図３２に示すように、第一レジスト層１０３の一部をアルカリ水溶液等の現像液で選択的に溶解し、水洗・乾燥して、隙間１１５ｃ等を有するサスペンションブリッジ型の積層レジストパターン１５０を形成する。
【０１０１】
なお、被パターニング膜１０２及び積層レジストパターン１５０の表面の全面をアッシング処理してもよい。
【０１０２】
次に、図３３に示すように、例えばイオンミリングによって、被パターニング膜１０２を選択的にエッチングし、パターン化薄膜としてのＧＭＲ素子１２１を形成する。積層レジストパターン１５０の第二レジストパターン１１２は電子線により架橋されて硬化し、耐熱性、機械的強度が向上されているので、パターン精度の極めて高いＧＭＲ素子１２１を得ることができる。
【０１０３】
次に、図３４に示すように、下部シールドギャップ層１０１及び積層レジストパターン１５０上の全面に、ＧＭＲ素子１２１に電気的に接続される一対の電極層１０７を、スパッタ、ＣＶＤ等の薄膜形成手段によって、積層レジストパターン１５０をマスクとして、所定のパターンに形成する。この工程では、必要であれば、磁区制御膜も形成できる。
【０１０４】
次に、リフトオフ法によって、積層レジストパターン１５０を除去する。
【０１０５】
以上で、本実施形態のＧＭＲ素子の形成工程が終了する。本実施形態における他の作用効果は、第三実施形態と同様である。
【０１０６】
次に、本実施形態の製造方法で得られるハードディスク装置（磁気記録再生装置）、ヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ：Ｈｅａｄ　Ａｒｍｓ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）磁気ヘッド装置）、スライダ（磁気ヘッドスライダ）の概略を説明する。
【０１０７】
図３５は、本実施形態の製造方法で得られる薄膜磁気ヘッドを備えたハードディスク装置（磁気記録再生装置）２０１を示す図である。ハードディスク装置２０１は、ヘッドアームアセンブリ（ＨＡＡ：Ｈｅａｄ　Ａｒｍｓ　Ａｓｓｅｍｂｌｙ）（磁気ヘッド装置）２１５を作動させて、高速回転するハードディスク（磁気記録媒体）２０２の記録面（図３５の上面）に、薄膜磁気ヘッド２１０によって磁気情報（磁気信号）を記録及び再生するものである。ヘッドアームアセンブリ２１５は、薄膜磁気ヘッド２１０が形成されたスライダ（磁気ヘッドスライダ）２１１を搭載したジンバル（ヘッド支持装置）２１２と、これが接続されたサスペンションアーム２１３とを備え、支軸２１４周りに例えばボイスコイルモータによって回転可能となっている。ヘッドアームアセンブリ２１５を回転させると、スライダ２１１は、ハードディスク２０２の半径方向、すなわちトラックラインを横切る方向に移動する。
【０１０８】
図３６は、スライダ２１１の拡大斜視図である。スライダ２１１は、略直方体形状をなし、アルティック（Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣ）からなる基台２１１ａ上に、薄膜磁気ヘッド２１０が形成されている。同図における手前側の面は、ハードディスク２０２の記録面に対向する面であり、エアベアリング面（ＡＢＳ：Ａｉｒ　Ｂｅａｒｉｎｇ　Ｓｕｒｆａｃｅ）Ｓと称されるものである。ハードディスク２０２が回転する際、この回転に伴う空気流によってスライダ２１１が浮上し、エアベアリング面Ｓはハードディスク２０２の記録面から離隔する。薄膜磁気ヘッド２１０には記録用端子２１８ａ，２１８ｂ及び再生用端子２１９ａ，２１９ｂが設けられており、図３５に示したサスペンションアーム２１３には、各端子に接続される、電気信号の入出力用の配線（図示省略）が取付けられている。また、薄膜磁気ヘッド２１０を保護するために、図中破線で示したオーバーコート層２２１が設けられている。なお、エアベアリング面Ｓに、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｌｉｋｅ　Ｃａｒｂｏｎ）等のコーティングを施してもよい。
【０１０９】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形態様をとることが可能である。
【０１１０】
例えば、上記実施形態においては、橋梁部１１２ｃの下の第一レジスト層１０３を除去して、橋梁部１１２ｃの幅方向に貫通する隙間１１５ｃを形成したサスペンションブリッジ型のレジストパターンとしているが、これに限られず、隙間としてのアンダカットのみが形成されたレジストパターンとしてもよく、この場合でも、アンダカットの上の第二レジストパターン１１２のだれ等の変形が防止され、同様の作用効果が得られる。
【０１１１】
また、第１〜第４実施形態におけるマイクロデバイスとしては、薄膜磁気ヘッドに限らず、薄膜インダクタ、半導体デバイス、薄膜センサ、薄膜アクチュエータ等に適用でき、又は、これらを含んだ装置の製造に適用できる。
【０１１２】
【発明の効果】
上述のように、本発明によれば、形成された第二レジストパターンに電子線を照射するので、この第二レジストパターンが架橋されて硬化する。このため、第二レジストパターンの機械的強度や、耐熱性が強化され、第二レジストパターンで隙間を挟んで基板と対向する部分が変形しにくい。これにより、精度の高いレジストパターンが得られ、その後の製造プロセスにおける歩留まりを向上できる。また、微細なレジストパターンの形成が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る積層レジストパターンの上面図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ矢視図である。
【図３】図１のＩＩ−ＩＩ矢視図である。
【図４】第一実施形態の積層レジストパターンの形成方法等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】図７（ａ）、図７（ｂ）、図７（ｃ）は、図６に続く工程を説明するための端面図である。
【図８】図７（ａ）に続く工程を説明するための端面図である。
【図９】図８に続く工程を説明するための端面図である。
【図１０】図９に続く工程を説明するための端面図である。
【図１１】図１０に続く工程を説明するための端面図である。
【図１２】第二実施形態の積層レジストパターンの形成方法等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】図１４に続く工程を説明するための断面図である。
【図１６】図１５に続く工程を説明するための端面図である。
【図１７】図１６に続く工程を説明するための端面図である。
【図１８】図１７に続く工程を説明するための端面図である。
【図１９】図１８に続く工程を説明するための端面図である。
【図２０】図１９に続く工程を説明するための端面図である。
【図２１】第三実施形態のパターン化薄膜の形成方法等を説明するための端面図である。
【図２２】図２１に続く工程を説明するための端面図である。
【図２３】第四実施形態に係る薄膜磁気ヘッドを説明するための断面図である。
【図２４】図２３のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図２５】ＧＭＲ素子を製造する工程を説明するための断面図である。
【図２６】図２５に続く工程を説明するための断面図である。
【図２７】図２６に続く工程を説明するための断面図である。
【図２８】図２７に続く工程を説明するための断面図である。
【図２９】図２８に続く工程を説明するための断面図である。
【図３０】図２９に続く工程を説明するための端面図である。
【図３１】図３０に続く工程を説明するための端面図である。
【図３２】図３１に続く工程を説明するための端面図である。
【図３３】図３２に続く工程を説明するための端面図である。
【図３４】図３３に続く工程を説明するための端面図である。
【図３５】第四実施形態で製造するハードディスク装置を示す斜視図である。
【図３６】図３５中の磁気ヘッドスライダを示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…基板、１０３…第一レジスト層、１０４…第二レジスト層、１１２…第二レジストパターン、１１５ａ，１１５ｂ，１１５ｃ…隙間、１５０…積層レジストパターン（レジストパターン）、２０１…ハードディスク装置（磁気記録再生装置）、２０２…ハードディスク（磁気記録媒体）、２１０…薄膜磁気ヘッド、２１１…スライダ（磁気ヘッドスライダ）、２１２…ジンバル（ヘッド支持装置）、２１５…ヘッドアームアセンブリ（磁気ヘッド装置）。

Claims

基板に、前記基板との間に隙間が形成されたレジストパターンを形成する方法であって、
前記基板に、前記第一レジスト層と第二レジスト層とを順次積層するレジスト積層工程と、
前記第二レジスト層を露光し現像して第二レジストパターンを形成する第二レジストパターン形成工程と、
前記第二レジストパターンに電子線を照射する電子線照射工程と、
前記第二レジストパターンと前記基板との間の第一レジスト層を除去して前記隙間を形成する隙間形成工程と、
を含むことを特徴とする、レジストパターン形成方法。
前記隙間形成工程を、前記電子線照射工程の後に行うことを特徴とする、請求項１に記載のレジストパターン形成方法。
前記第二レジスト層は、ノボラック樹脂、ポリヒドロキシスチレン樹脂及びポリビニルフェノール樹脂の少なくともひとつを含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のレジストパターン形成方法。
前記第一レジスト層は、アルカリ性水溶液によって溶解可能であることを特徴とする、請求項１〜３の何れか一項に記載のレジストパターン形成方法。
前記第一レジスト層はポリイミド樹脂を含むことを特徴とする、請求項４に記載のレジストパターン形成方法。
前記ポリイミド樹脂は、ポリメチルグルタルイミドであることを特徴とする、請求項５に記載のレジストパターン形成方法。
前記電子線照射工程において、前記電子線を前記基板の全面にわたって照射することを特徴とする、請求項１〜６の何れか一項に記載のレジストパターン形成方法。
レジストパターン形成工程と、パターン化薄膜形成工程とを含むパターン化薄膜形成方法であって、
前記レジストパターン形成工程は、請求項１〜７の何れか一項に記載された工程を含み、
前記パターン化薄膜形成工程は、前記レジストパターン形成工程で得られたレジストパターンを用いてパターン化薄膜を形成する工程を含むことを特徴とする、パターン化薄膜形成方法。
前記パターン化薄膜形成工程は、前記レジストパターンをマスクとして前記基板をエッチングするエッチング工程を含むことを特徴とする、請求項８に記載のパターン化薄膜形成方法。
前記パターン化薄膜形成工程は、前記レジストパターンをマスクとして、前記基板上に薄膜材料を析出させる析出工程を含むことを特徴とする、請求項８又は９に記載のパターン化薄膜形成方法。
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を請求項８〜１０の何れか一項に記載のパターン化薄膜形成方法によって形成することを特徴とする、マイクロデバイスの製造方法。
前記マイクロデバイスは薄膜磁気ヘッドであり、前記薄膜磁気ヘッドを請求項１１に記載の製造方法を用いて製造することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
薄膜磁気ヘッドを備える磁気ヘッドスライダの製造方法であって、前記薄膜磁気ヘッドを請求項１２に記載の製造方法を用いて製造することを特徴とする、磁気ヘッドスライダの製造方法。
薄膜磁気ヘッドと、前記薄膜磁気ヘッドを支持するヘッド支持装置と、を含む磁気ヘッド装置の製造方法であって、前記薄膜磁気ヘッドを請求項１２に記載の製造方法を用いて製造することを特徴とする、磁気ヘッド装置の製造方法。
薄膜磁気ヘッド及び前記薄膜磁気ヘッドを支持するヘッド支持装置を含む磁気ヘッド装置と、前記薄膜磁気ヘッドと協働して磁気記録再生を行う磁気記録媒体と、を有する磁気記録再生装置の製造方法であって、前記磁気ヘッド装置を請求項１４に記載の製造方法で製造することを特徴とする、磁気記録再生装置の製造方法。