JP3348715B2 - レジストパターン形成方法、フレームめっき方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents
レジストパターン形成方法、フレームめっき方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法Info
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Description
素子におけるレジストパターン形成方法、フレームめっ
き方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
acsと称される微細パターンの形成方法が公知である
(特開平10−73927号公報、特開平11−204
399号公報)。
る材料を含むレジストパターン上を酸の存在で架橋する
材料を含む微細パターン形成材料で覆い、ミキシングベ
ーク又は露光によりレジストパターン中に酸を発生さ
せ、界面に生じた架橋層をレジストパターンの被覆層と
して形成してレジストパターンを太らせることにより、
レジストパターンのホール径の縮小、分離幅の縮小を可
能とするものである。
知技術によると、微細パターン形成材料を水溶性樹脂と
水溶性架橋剤との混合物で構成しているため、ミキシン
グベーク温度の低温化を図ることが非常に難しかった。
これは、水溶性架橋剤の濃度を上げればミキシングベー
ク温度を低温化することができるが、このように水溶性
架橋剤の濃度を高くすると水溶性架橋剤と水溶性樹脂と
の常温架橋が進んでしまい、常温保存時における微細パ
ターン形成材料の化学的不安定性を招くという問題を有
するためである。
厚膜素子の製造にこの公知技術を適用する場合、レジス
トパターンに対して2回の加熱を行なう必要があること
から、公知技術のようにミキシングベーク温度が105
℃以上と高いと、レジストパターンそのものが熱によっ
て歪んでしまい、高精度のレジストパターンを安定して
得ることが難しくなる。しかも、高解像度のレジスト材
料であればあるほどその耐熱性が低いため、この歪みの
問題は深刻となる。
は、微細パターン形成材料として水溶性架橋剤を単独で
用いる旨も記載されているが、架橋剤は分子量が小さい
ため、成膜しても膜厚が薄くあまり収縮しないので、架
橋による微細パターン化の効果はさほど得られない。従
って、架橋剤と分子量の大きい樹脂との重合物とするこ
とが実用的な微細化効果を得るためには是非とも必要と
なる。
精度のレジストパターンを安定して得ることができるレ
ジストパターン形成方法、この方法によって形成したレ
ジストパターンを用いたフレームめっき方法及び薄膜磁
気ヘッドの製造方法を提供することにある。
は加熱により酸を発生する材料を含むレジスト材料によ
ってレジストパターンを形成し、形成したレジストパタ
ーン上に酸の存在で架橋する水溶性架橋剤のみを塗布し
た後、少なくとも水溶性樹脂を含む樹脂材料を塗布し、
露光又は加熱によりレジストパターンから酸を発生させ
て水溶性架橋剤を架橋反応させ、レジストパターンの被
覆層を形成するレジストパターン形成方法、この方法に
より形成した、被覆層を有するレジストパターンをフレ
ームとしてめっきを行なった後、レジストパターンを除
去するフレームめっき方法、及びこのフレームめっき方
法により、磁極を形成する薄膜磁気ヘッドの製造方法が
提供される。
意して別個に塗布することにより、充分な重合体は得ら
れるものの、当然のことながら両者の常温架橋が進むこ
とはなく、常温保存時における微細パターン形成材料の
化学的不安定性を招くことはない。従って、レジストの
膜厚が厚い薄膜素子又は厚膜素子用の微細化レジストパ
ターンを形成する場合にも、ミキシングベーク温度を低
くすることができ、熱による歪み等のない高精度のレジ
ストパターンを安定して得ることができる。しかも、耐
熱性の低い高解像度のレジスト材料をも使用することが
できる。その結果、より微細なかつ高精度のレジストパ
ターンを安定して得ることができる。
水溶性樹脂のみから、又は水溶性樹脂と、低濃度の水溶
性架橋剤とから構成されていることが好ましい。
性架橋剤の一部を遠心力除去することも好ましい。
ジストパターンを全面露光すること及び/又は形成した
レジストパターンに対して酸性液体又は酸性気体を用い
て表面処理することが好ましい。
薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明する工程図であり、磁
気ヘッドのトラックの中心を通る平面による断面図及び
浮上面(ABS)方向から見た断面図をそれぞれ示して
いる。
ヘッド部と磁気抵抗効果(MR)再生ヘッド部とが一体
的に積層形成されている複合型薄膜磁気ヘッドの場合で
ある。ただし、本発明が、インダクティブ記録ヘッド部
のみが設けられている薄膜磁気ヘッドについても適用可
能であることはいうまでもない。
る図示しない基板上に、絶縁層10を積層する。この絶
縁層10は、Al2O3、SiO2等の絶縁材料を、ス
パッタ法等で好ましくは1000〜20000nm程度
の層厚に形成する。
を積層し、さらにその上にシールドギャップ用の絶縁層
12を積層する。下部シールド11用の層は、FeAi
Si、NiFe、CoFe、CoFeNi、FeN、F
eZrN、FeTaN、CoZrNb、CoZrTa等
の材料を、スパッタ法又はめっき法等で好ましくは10
0〜5000nm程度の層厚に形成する。シールドギャ
ップ用の絶縁層12は、Al2O3、SiO2等の絶縁
材料を、スパッタ法等で好ましくは10〜200nm程
度の層厚に形成する。
成し、このMR素子13の両端に電気的に接続されるよ
うにリード導体14を形成する。MR素子13は、磁性
体の単層構造としてもよいが、磁性層及び非磁性層を交
互に積層した多層構造とすることが好ましい。磁性層の
材料としては、NiFe、NiFeRh、FeMn、N
iMn、Co、Fe、NiO、NiFeCr等が好まし
く、非磁性層の材料としては、Ta、Cu、Ag等が好
ましい。また、多層構造として、例えばNiFeRh/
Ta/NiFeの三層構造、NiFe/Cu/NiFe
/FeMn、NiFe/Cu/Co/FeMn、Cu/
Co/Cu/NiFe、Fe/Cr、Co/Cu、Co
/Ag等の複数層構造を1ユニットとして複数ユニット
を積層した構造としてもよい。多層構造の場合、磁性層
の層厚は、0.5〜50nm、特に1〜25nmとする
ことが好ましく、非磁性層の層厚も、0.5〜50n
m、特に1〜25nmとすることが好ましい。上述のユ
ニットの繰り返し積層数は、1〜30回、特に1〜20
回が好ましい。MR素子13全体としての層厚は、5〜
100nm、特に10〜60nmであることが好まし
い。MR素子用の層を積層するには、スパッタ法、めっ
き法等が用いられる。リード導体14は、W、Cu、A
u、Ag、Ta、Mo、CoPt等の導電性材料をスパ
ッタ法、めっき法等で10〜500nm、特に50〜3
00nm程度の層厚に形成することが好ましい。
上に、シールドギャップ用の絶縁層15を積層する。こ
の絶縁層15は、Al2O3、SiO2等の絶縁材料
を、スパッタ法等で、5〜500nm、好ましくは10
〜200nm程度の層厚に形成する。
ジストパターンを用いた一般的なリフトオフ法やミリン
グ法又はこれらを併用した方法でパターニングされる。
用する記録ヘッド部の下部磁極16用の磁性層を積層
し、その上に記録ギャップ17用の絶縁層を積層する。
下部磁極16用の層は、NiFe、CoFe、CoFe
Ni、FeN等の軟磁性材料を、めっき法、スパッタ法
等で好ましくは500〜4000nm程度の層厚に形成
する。記録ギャップ17用の絶縁層は、Al2O3、S
iO2等の材料を、スパッタ法等で、10〜500nm
程度の層厚に形成する。
8及びこのコイル18を取り囲む絶縁層19を形成す
る。コイル18は、Cu等の導電性材料を、フレームめ
っき法等で、2000〜5000nm程度の厚さに形成
する。絶縁層19は、フォトレジスト材料を熱硬化させ
て、3000〜20000nm程度の層厚に形成する。
(A)に示されている。なお、コイル18は、同図に示
す用に2層であってもよいし、3層以上であっても、ま
た、単層であってもよい。
うに形成した絶縁層19上に、ABS側の磁極部と後側
のヨーク部とを有する上部磁極20をフレームめっき法
で形成する。上部磁極20は、NiFe、CoFe、C
oFeNi、FeN等の軟磁性材料を、好ましくは30
00〜5000nm程度の層厚に形成する。この際、上
部磁極20の磁極部のABS側から見た形状が、同図の
ごとくなるように形成される。
成するためのフレームめっき法について説明する。
き法による上部磁極の形成工程を説明する工程図であ
る。
図2(B)に示すように、Cu、NiFe、Au等の好
ましくはめっきすべき層と同様の成分による金属下地膜
21を、10〜500nm程度の膜厚で成膜する。
地膜21上にレジスト材料22を塗布し、図2(D)に
示すように被覆層付のレジストパターン23を形成す
る。本発明の要部であるこの被覆層付のレジストパター
ン形成工程については、後で詳しく説明する。
うに形成した被覆層付のレジストパターン23を枠とし
て用いてNiFe、CoFe、CoFeNi、FeN等
の軟磁性材料をめっきしてめっき層24を得る。その
後、図2(F)に示すように、レジストパターン23を
有機溶剤等を用いて剥離する。
層24をマスクとして用い、レジストパターン除去跡の
金属下地膜21をイオンミリング等で除去する。
層24の残すべき部分の上部及び周囲をレジスト層25
で覆う。その後、図2(I)に示すように、ウェットエ
ッチング等で不要な部分のめっき層24及び金属下地膜
21を除去し、さらに有機溶剤等を用いて、レジスト層
25を剥離することにより、図2(J)に示すような上
部磁極20が形成される。
うにして形成した上部磁極20をマスクとして、イオン
ミリング、RIE(反応性イオンエッチング)等のドラ
イエッチングを行い、記録ギャップ17用の絶縁層のマ
スクに覆われていない部分を除去し、さらに下部磁極1
6用の磁性層の途中までマスクに覆われていない部分を
除去する。
部磁極20の下端に、記録ギャップ17を介して対向し
かつ同じ幅を有する突出部16aが下部磁極16に形成
される。次いで、パッドバンプ等を形成した後、保護層
26を積層する。この保護層26は、Al2O3、Si
O2等の絶縁材料を、スパッタ法等で、5〜500n
m、好ましくは5000〜50000nm程度の層厚に
形成する。
ン形成工程を説明するフロー図であり、以下同図を用い
てその工程を詳細に説明する。
を含むレジスト材料を塗布して所定のマスクを介して露
光し、現像してレジストパターンを形成する(ステップ
S1)。
より酸を発生する構造の、一般的なレジスト材料、一体
型ポジ型レジスト材料、疎水性一体型ポジ型レジスト材
料、又は化学増幅型ポジ型レジスト材料が用いられる。
可溶性フェノール樹脂と例えばナフトキノンジアジド等
の感光剤との混合物が用いられる。具体的には、例えば
クラリアントジャパン社のAZP4000シリーズ、A
Z9200シリーズ若しくはAZEXP.1131シリ
ーズ、富士フィルムオーリン社のFMRSシリーズ、東
京応化社のTGMRシリーズ等が用いられる。
基がノボラック樹脂に直接結合しているレジスト組成物
が用いられる。具体的には下記構造式(1)で示される
1又は2以上の繰り返し単位を有し、ポリスチレン換算
重量平均分子量が1000〜10000であるノボラッ
ク樹脂の水酸基の水素原子を、水素1原子当たり0.0
3〜0.27モルの1,2−ナフトキノンジアジドスル
ホニル基で置換して得たノボラック樹脂を、アルカリ可
溶性樹脂及び感光剤として含有するレジスト組成物が用
いられる。
〜3の整数である。
は、感光基がノボラック樹脂に直接結合している疎水性
のレジスト組成物が用いられる。具体的には、(A)下
記構造式(1)で示される繰り返し単位を有し、ポリス
チレン換算重量平均分子量が1000〜30000であ
るノボラック樹脂の水酸基の水素原子の一部を、1,2
−ナフトキノンジアジドスルホニルエステル基で置換
し、かつ、残りの水酸基の一部の水素原子を下記一般式
(2)、(3)又は(4)で示される官能基のうちの1
種又は2種以上の置換基で置換した高分子化合物、
〜3の整数であり、式(2)、(3)及び(4)におい
て、Rは炭素数1〜30の直鎖状、分岐状若しくは環状
のアルキル基、炭素数6〜20のアリール基、又は炭素
数7〜20のアラルキル基である。又は、(B)ノボラ
ック樹脂の水酸基の水素原子を、水素1原子当たり0.
03〜0.3モルの割合で1,2−ナフトキノンジアジ
ドスルホニルエステル基で置換し、かつ、残りの水酸基
の一部の水素原子を水素1原子当たり0.01〜0.8
モルの割合で上記一般式(2)、(3)又は(4)で示
される官能基のうちの1種又は2種以上の置換基で置換
した(A)の高分子化合物を含有するレジスト組成物が
用いられる。
主成分が酸触媒反応性官能基を持つ樹脂と酸発生剤との
混合物、又は樹脂と酸反応性官能基を持つ樹脂と酸発生
剤との混合物が用いられる。具体的には、例えばクラリ
アントジャパン社のAZ DXシリーズ、日本合成ゴム
(JSR)社のKRFシリーズ、信越化学工業社のSE
PRシリーズ、富士フィルムオーリン社のFKRシリー
ズ、東京応化社のTDURシリーズ、シプレイ社のAP
EX−Eシリーズ等が用いられる。
て全面露光を行なう(ステップS2)。ただし、このス
テップS2は省略しても良い。
体又は酸性気体を用いてその表面処理を行なう(ステッ
プS3)。ただし、このステップS3は省略しても良
い。
添加した水溶性架橋剤のみをそのレジストパターン上に
塗布する(ステップS4)。塗布方法としては、スプレ
ー塗布、スピンコート、ディッピング、又はその他の塗
布方法等が用いられる。
ルコキシメチレン尿素、N−アルコキシメチレン尿素、
エチレン尿素若しくはエチレン尿素カルボン酸等の尿素
系架橋剤、メラミン若しくはアルコキシメチレンメラミ
ン等のメラミン系架橋剤、ベンゾグアナミン若しくはグ
リコールウリル等のアミノ系架橋剤、又は、酸によって
架橋反応が生じるその他の架橋剤が用いられる。
社のフロラード又は三洋化成社のノニポール等の水溶性
界面活性剤が用いられる。
を遠心力除去する、即ち、基板を回転させて水溶性架橋
剤の一部を振り切る(ステップS5)。ただし、このス
テップS5は省略しても良い。
は水溶性樹脂と、低濃度の水溶性架橋剤とからなる樹脂
材料を塗布する(ステップS6)。塗布方法としては、
スプレー塗布、スピンコート、ディッピング、又はその
他の塗布方法等が用いられる。
ル酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、
ポリビニルアルコール、ポリエチレンイミン、ポリエチ
レンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビ
ニルアミン樹脂、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含
有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、
アルキッド樹脂、スルホンアミド樹脂、又はその他の樹
脂が用いられる。
したレジストパターンを必要に応じてソフトベーク(プ
リベーク)した(ステップS7)後、加熱処理(ミキシ
ングベーク)する(ステップS8)。このミキシングベ
ークにより、レジストパターンから酸を発生させ、これ
によって水溶性架橋剤をレジストパターンとの界面で架
橋反応させ、水溶性樹脂との重合体内で、レジストパタ
ーンを被覆する被覆層を形成する。
いるので水溶性樹脂に対するその濃度を高い濃度をも含
めて任意に設定することができる。
の架橋部分をリンス液で洗浄する(ステップS9)。こ
のリンス液としては、レジストパターンを溶解しない程
度に、純水と、例えばメタノール、エタノール、プロパ
ノール若しくはブタノール等のアルコール又はN−メチ
ルピロドリン、2−ヘプタノン若しくはアセトン等の水
溶性の有機溶剤との混合溶液が用いられる。
S10)後、乾燥させる(ステップS11)。
ストパターンを形成することにより、水溶性架橋剤の水
溶性樹脂に対する濃度を当然に高くすることができるか
ら、低いミキシングベーク温度でも良好な架橋反応を発
生させることができる。従って、熱による歪み等のない
高精度のレジストパターンを安定して得ることができ
る。しかも、耐熱性の低い高解像度のレジスト材料をも
使用することができる。
架橋剤と水溶性樹脂とが混合されないので、また、仮に
混合物であっても水溶性架橋剤が低濃度であるため、室
温十号されず、お互いに安定した状態で保管することが
できる。その結果、より微細なかつ高精度のレジストパ
ターンを安定して得ることができる。
の実施例について以下説明する。 (ステップS1)膜厚4μm、孤立トレンチ幅0.5μ
mのレジストパターンを疎水性一体型ポジ型レジスト材
料を用い、一般的な方法で形成した。 (ステップS2)365nm、500mJ/cm2で、
全面露光した。 (ステップS3)表面処理は行なわなかった。 (ステップS4)N−メトキシメチル尿素に純水及びI
PAを加え、室温で6時間攪拌混合して、N−メトキシ
メチル尿素の10wt%水溶液を得、これをさらに純水
で1/2に希釈した5wt%水溶液をレジストパターン
に塗布した。 (ステップS5)基板を1000rpmで回転させて水
溶性架橋剤を振り切った。 (ステップS6)ポリビニルアセタール樹脂の20wt
%に純水を加え、室温で6時間攪拌混合して得た、ポリ
ビニルアセタール樹脂の4wt%の水溶液を塗布した。 (ステップS7)70℃、120秒でプリベークした。 (ステップS8)85℃、90秒でミキシングベークし
た。 (ステップS9)イソプロピルアルコールの1wt%水
溶液でリンスした。 (ステップS10)純水で洗浄した。 (ステップS11)80℃、90秒で乾燥した。 以上の処理によって、レジストパターン自体に歪みを発
生させることなく、しかも架橋によって被覆層を形成し
てトレンチ幅を0.35μmとすることができた。
ドの上部磁極を形成するためのフレームめっき処理にお
いてレジストパターンを形成するものであるが、本発明
のパターン形成方法は、これに限定されるものではな
く、薄膜素子又は厚膜素子におけるいかなるレジストパ
ターンの形成にも適用されるものである。
明を例示的に示すものであって限定的に示すものではな
く、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施す
ることができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲
及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
ば、水溶性架橋剤と、水溶性樹脂とを別個に用意して別
個に塗布することにより、充分な重合体は得られるもの
の、当然のことながら両者の常温架橋が進むことはな
く、常温保存時における微細パターン形成材料の化学的
不安定性を招くことはない。従って、レジストの膜厚が
厚い薄膜素子又は厚膜素子用の微細化レジストパターン
を形成する場合にも、ミキシングベーク温度を低くする
ことができ、熱による歪み等のない高精度のレジストパ
ターンを安定して得ることができる。しかも、耐熱性の
低い高解像度のレジスト材料をも使用することができ
る。その結果、より微細なかつ高精度のレジストパター
ンを安定して得ることができる。
造方法を説明する工程図であり、磁気ヘッドのトラック
の中心を通る平面による断面図及びABS方向から見た
断面図をそれぞれ示している。
る上部磁極の形成工程を説明する工程図である。
るフロー図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 露光又は加熱により酸を発生する材料を
含むレジスト材料によってレジストパターンを形成し、
該形成したレジストパターン上に酸の存在で架橋する水
溶性架橋剤のみを塗布した後、少なくとも水溶性樹脂を
含む樹脂材料を塗布し、露光又は加熱により前記レジス
トパターンから酸を発生させて前記水溶性架橋剤を架橋
反応させ、前記レジストパターンの被覆層を形成するこ
とを特徴とするレジストパターン形成方法。 - 【請求項2】 前記少なくとも水溶性樹脂を含む樹脂材
料が、水溶性樹脂のみから構成されていることを特徴と
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記少なくとも水溶性樹脂を含む樹脂材
料が、水溶性樹脂と、低濃度の水溶性架橋剤とから構成
されていることを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記水溶性架橋剤のみを塗布した後、該
水溶性架橋剤の一部を遠心力除去することを特徴とする
請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 前記水溶性架橋剤を塗布する前に、前記
形成したレジストパターンを全面露光することを特徴と
する請求項1から4のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 前記水溶性架橋剤を塗布する前に、前記
形成したレジストパターンに対して酸性液体又は酸性気
体を用いて表面処理することを特徴とする請求項1から
5のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 請求項1から6のいずれか1項に記載の
方法により形成した、被覆層を有するレジストパターン
をフレームとしてめっきを行なった後、該レジストパタ
ーンを除去することを特徴とするフレームめっき方法。 - 【請求項8】 請求項7に記載のフレームめっき方法に
より、磁極を形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッド
の製造方法。
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