JP4061287B2 - 薄膜パターンの形成方法および磁気抵抗効果素子の形成方法 - Google Patents

Description

本発明は、基体上への薄膜パターンの形成方法、およびこの薄膜パターンを含む磁気抵抗効果素子の形成方法に関する。

従来より、薄膜形成プロセスを利用して形成される薄膜磁気ヘッドや半導体デバイス等の電子・磁気デバイスにおいては、各種の薄膜パターンが多用されている。例えば、薄膜磁気ヘッドでは磁性薄膜等を積層した磁気抵抗効果（ＭＲ；Magnetoresistive）素子が用いられ、半導体デバイスにおいては、導電性薄膜からなる配線パターンが用いられる。このような薄膜パターンとしては、島状あるいは帯状の薄膜パターンのほか、スルーホール（開口）を有する薄膜パターンが用いられる場合もある。

これらの薄膜パターンを形成する方法としては、レジストパターンをマスクとして利用したドライエッチング法がある。この方法は、まず、基板上に全面に亘って薄膜を形成したのち、この薄膜の上にフォトリソグラフィ等により所望のパターン形状を有するレジストパターンを形成する。次いで、このレジストパターンにアンダーカット部分を形成する。さらに、アンダーカット部分を形成したレジストパターンをマスクとしてイオンミリング等のドライエッチングを施すことにより、所望の形状を有する薄膜パターンを形成するというものである。このドライエッチング法については、例えば、特許文献１に開示されている。
特表２００３−５１７６９３号公報

ところで、最近では、電子・磁気デバイスの小型化が著しく進んでおり、これに伴って薄膜パターンの微小化に対する要求も高まっている。しかしながら、上記のようなドライエッチング法を用いて微小な薄膜パターンを形成しようとした場合には、高精度な薄膜パターンを得ることが困難となっていた。すなわち、微小な薄膜パターンを形成するにはレジストパターンの寸法をも微小化する必要がある。ところが、レジストパターンの寸法が極端に小さくなると、ドライエッチング時に加わる熱などによりレジストパターンが型くずれを生じてしまい、形成した当初のレジストパターンの寸法からの変位により、形成対象である薄膜パターンの寸法に誤差が生じ易くなる。さらに、図２５に示したように、加熱されたレジストパターン１０５は、全体的に丸みを帯びてしまうことが多い。このため、ドライエッチング時に、多量の再付着物１０９がレジストパターン１０５の周囲に付着することにより端面１１７Ｓの傾斜が緩やかになり、薄膜パターン１１７の輪郭が不明瞭となってしまう。したがって、微小な寸法のレジストパターンを利用した場合であっても、リフトオフ操作に支障を来すことなく高精度な寸法を実現可能な薄膜パターンの形成方法が望まれている。

本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、微小な寸法を有する薄膜パターンを、より高精度に形成することのできる薄膜パターンの形成方法を提供することにある。本発明の第２の目的は、上記のような薄膜パターンの形成方法を利用した磁気抵抗効果素子の形成方法を提供することにある。

本発明に係る第１の観点の薄膜パターンの形成方法は、基体上に第１の薄膜を形成する工程と、この第１の薄膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンおよび第１の薄膜の全体を連続的に覆うように銅を少なくとも含む金属を用いて可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより第１の薄膜を選択的に除去し、第１の薄膜パターンを形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用い、可溶層によって覆われたレジストパターンを除去する工程とを含むようにしたものである。ここで、「可溶層」とは、所定の溶剤によって溶解することのできる無機材料または有機材料からなる層である。また、「連続的に覆う」とは、レジストパターンの周囲を、途中で途切れることなく密に覆うという意味である。
本発明に係る第２の観点の薄膜パターンの形成方法は、基体上に第１の薄膜を形成する工程と、この第１の薄膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンおよび第１の薄膜の全体を連続的に覆うように、ニッケルおよび鉄を少なくとも含む金属を用いて可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより第１の薄膜を選択的に除去し、第１の薄膜パターンを形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能な芳香族炭化水素とフェノールとオクチルベンゼンスルホン酸とを少なくとも含む有機溶剤を用い、可溶層によって覆われたレジストパターンを除去する工程とを含むようにしたものである。
本発明に係る第３の観点の薄膜パターンの形成方法は、基体上に第１の薄膜を形成する工程と、この第１の薄膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンおよび第１の薄膜の全体を連続的に覆うように、水溶性樹脂を用いて可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより第１の薄膜を選択的に除去し、第１の薄膜パターンを形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用い、可溶層によって覆われたレジストパターンを除去する工程とを含むようにしたものである。
本発明に係る第４の観点の薄膜パターンの形成方法は、基体上に第１の薄膜を形成する工程と、この第１の薄膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンおよび第１の薄膜の全体を連続的に覆うように、ダイヤモンドライクカーボンを用いて可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより第１の薄膜を選択的に除去し、第１の薄膜パターンを形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用い、可溶層によって覆われたレジストパターンを除去する工程とを含むようにしたものである。

本発明に係る第１から第４の観点の薄膜パターンの形成方法では、レジストパターンの周囲と、このレジストパターンによって覆われた領域以外の領域における第１の薄膜との全体を連続的に覆う可溶層を形成するので、この可溶層が保護膜として機能し、このレジストパターンをマスクとしたドライエッチングの際、熱などによるレジストパターンの型くずれの発生が抑制される。レジストパターンの型くずれが抑制されることにより、再付着物の付着が低減される。また、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能な溶剤を用いるので、可溶層によって覆われたレジストパターンの除去操作に対して支障を与えることがない。

また、本発明に係る第１から第４の観点の薄膜パターンの形成方法では、さらに、レジストパターンにアンダーカット部分を形成する工程を含むことが望ましい。さらに、可溶層によって覆われたレジストパターンと第１の薄膜が除去された領域とを覆うように第２の薄膜を形成する工程を含み、溶剤を用い、第２の薄膜によって覆われたレジストパターンを除去することにより第２の薄膜パターンを形成するようにしてもよい。

本発明に係る第１から第４の観点の薄膜パターンの形成方法では、島状または帯状をなす孤立型のレジストパターンを形成し、この孤立型のレジストパターンと同形をなす孤立型の第１の薄膜パターンおよび可溶層パターンを形成するようにしてもよい。あるいは、開口を有する開口型のレジストパターンを形成し、この開口型のレジストパターンと同形の開口を有する開口型の第１の薄膜パターンおよび可溶層パターンを形成するようにしてもよい。

本発明に係る第１の観点の磁気抵抗効果素子の形成方法は、基体上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、この磁気抵抗効果膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、 レジストパターンおよび磁気抵抗効果膜の全体を連続的に覆うように、銅を少なくとも含む金属を用いて可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより磁気抵抗効果膜を選択的に除去し、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンと磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む金属膜を形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用いて可溶層によって覆われたレジストパターンを除去することにより、磁気抵抗効果膜パターンの両側に磁区制御層を含む一対の金属膜パターンを形成する工程とを含むようにしたものである。
本発明に係る第２の観点の磁気抵抗効果素子の形成方法は、基体上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、この磁気抵抗効果膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンおよび磁気抵抗効果膜の全体を連続的に覆うように、ニッケルおよび鉄を少なくとも含む金属を用いて可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより磁気抵抗効果膜を選択的に除去し、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンと磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む金属膜を形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能な芳香族炭化水素とフェノールとオクチルベンゼンスルホン酸とを少なくとも含む有機溶剤を用いて可溶層によって覆われたレジストパターンを除去することにより、磁気抵抗効果膜パターンの両側に磁区制御層を含む一対の金属膜パターンを形成する工程とを含むようにしたものである。
本発明に係る第３の観点の磁気抵抗効果素子の形成方法は、基体上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、この磁気抵抗効果膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンおよび磁気抵抗効果膜の全体を連続的に覆うように、水溶性樹脂を用いて可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより磁気抵抗効果膜を選択的に除去し、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンと磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む金属膜を形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用いて可溶層によって覆われたレジストパターンを除去することにより、磁気抵抗効果膜パターンの両側に磁区制御層を含む一対の金属膜パターンを形成する工程とを含むようにしたものである。
本発明に係る第４の観点の磁気抵抗効果素子の形成方法は、基体上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、この磁気抵抗効果膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、 レジストパターンおよび磁気抵抗効果膜の全体を連続的に覆うように、ダイヤモンドライクカーボンを用いて可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより磁気抵抗効果膜を選択的に除去し、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンと磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む金属膜を形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用いて可溶層によって覆われたレジストパターンを除去することにより、磁気抵抗効果膜パターンの両側に磁区制御層を含む一対の金属膜パターンを形成する工程と を含むようにしたものである。

本発明に係る第１から第４の観点の磁気抵抗効果素子の形成方法では、レジストパターンの周囲と、このレジストパターンによって覆われた領域以外の領域における磁気抵抗効果膜との全体を連続的に覆う可溶層を形成するので、この可溶層が保護膜として機能し、このレジストパターンをマスクとしたドライエッチングの際、熱などによるレジストパターンの型くずれの発生が抑制される。さらに、レジストパターンの型くずれが抑制されることにより、再付着物の付着が低減される。また、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能な溶剤を用いるので、可溶層によって覆われたレジストパターンの除去操作に対して支障を与えることがない。

本発明に係る第１から第４の観点の磁気抵抗効果素子の形成方法では、さらに、レジストパターンにアンダーカット部分を形成する工程を含むことが望ましい。

本発明に係る第１から第４の観点の薄膜パターンの形成方法によれば、基体上に第１の薄膜を形成する工程と、この第１の薄膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンおよび第１の薄膜の全体を連続的に覆うように可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより第１の薄膜を選択的に除去し、第１の薄膜パターンを形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能な溶剤を用い、可溶層によって覆われたレジストパターンを除去する工程とを含むようにしたので、保護層として機能する可溶層によって、エッチング時の熱などに起因するレジストパターンの型くずれの発生を抑制し、より正確なパターニングを実現することができる。したがって、微小な寸法を有する第１の薄膜パターンを含む薄膜パターンを、より高精度に形成することができる。

本発明に係る第１から第４の観点の磁気抵抗効果素子の形成方法によれば、基体上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、この磁気抵抗効果膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、レジストパターンおよび磁気抵抗効果膜の全体を連続的に覆うように可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより磁気抵抗効果膜を選択的に除去し、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンと磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む金属膜を形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能な溶剤を用いて可溶層によって覆われたレジストパターンを除去することにより、磁気抵抗効果膜パターンの両側に磁区制御層を含む一対の金属膜パターンを形成する工程とを含むようにしたので、保護層として機能する可溶層によって、エッチング時の熱などに起因するレジストパターンの型くずれの発生を抑制し、より正確なパターニングを実現することができる。したがって、微小な寸法を有する第１の磁気抵抗効果膜パターンを含む磁気抵抗効果素子を、より高精度に形成することができる。

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］
最初に、図１〜図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法について、以下に説明する。

図１は、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等の基体上に必要に応じて所定の機能膜が形成された基板１の上に形成され、輪郭７で画定された島状のパターン形状を有する第１の薄膜パターン１７と、この第１の薄膜パターン１７の周囲を覆う第２の薄膜パターン１８とを示すものである。図１（Ａ）は平面構成を示し、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）におけるＩＡ−ＩＡ切断線に沿った矢視方向の断面構成を示す。

第１の薄膜パターン１７は、図１（Ａ）に示したように、例えば、微小な幅Ｗ（例えば０．１８μｍ）および長さＬ（例えば３μｍ）を有する第１領域１７Ａと、この第１領域１７Ａの両端にそれぞれ隣接するほぼ正方形をなす一対の第２領域１７Ｂとによって構成された平面形状をなしている。第１および第２の薄膜パターン１７，１８の構成材料は、例えば導電性材料であってもよいし絶縁性材料であってもよい。または磁性材料であってもよいし非磁性材料であってもよい。また、第１および第２の薄膜パターン１７，１８の構造は、単層構造であってもよいし、複数の層が積層された積層構造であってもよい。

これら第１および第２の薄膜パターン１７，１８の形成方法は、基板１上に、のちに第１の薄膜パターン１７となる第１の薄膜を形成する工程と、この第１の薄膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンおよび第１の薄膜の全体を連続的に覆うように可溶層を形成する工程と、可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより第１の薄膜を選択的に除去し、第１の薄膜パターンを形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能な溶剤を用い、可溶層によって覆われたレジストパターンを除去する工程とを含むものである。以下、各工程について詳細に説明する。

まず、図２に示したように、基板１上に、最終的に得られる第１の薄膜パターン１７となる第１の薄膜１７Ｚを、例えばタンタル（Ｔａ）を構成材料として用いてスパッタリング法により全面に亘って形成する。

次に、第１の薄膜１７Ｚを全面に亘って覆うように、例えばスピンコート法を用いて、下部レジスト層３と上部レジスト層４とを順次積層する。ここでは、例えば、アルカリ可溶性樹脂であるポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を主成分とするレジスト材料を塗布し、必要に応じて加熱処理をおこなって５０ｎｍ程度の厚みをなすように下部レジスト層３を形成する。こののち、例えばポリヒドロキシスチレンを主成分とするポジレジスト材料を塗布し、必要に応じて加熱処理をおこなって０．５μｍ程度の厚みをなすように上部レジスト層４を形成する。

次いで、下部レジスト層３および上部レジスト層４に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、２層レジストパターン５を形成する。具体的には、まず、図３に示したように、所定形状の開口部６Ｅを有するフォトマスク６を介して下部および上部レジスト層３，４を選択的に露光して潜像部分４Ｅを形成する。そののち、例えば１２０℃の雰囲気で６０秒間の加熱処理を行い、さらに、所定の現像液（例えば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液）を用いて潜像部分４Ｅと下部レジスト層３の一部を溶解除去することにより現像し、水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分３Ａおよび上層部分４Ａからなり、輪郭７Ａで画定された島状をなす孤立型の２層レジストパターン５が形成される。この２層レジストパターン５は、図４（Ａ）に示したように、例えば、形成対象とする第１の薄膜パターン１７の幅Ｗおよび長さＬに対応する寸法（幅Ｗ１および長さＬ１）を有する第１領域５Ａと、この第１領域５Ａの両端にそれぞれ隣接し、ほぼ正方形をなす一対の第２領域５Ｂとを含んでいる。なお、図４（Ａ）は、図３に続く工程における平面構成を表し、図４（Ｂ）は、図４（Ａ）におけるＩＶＢ−ＩＶＢ切断線に沿った矢視方向の断面構成を表す。

この場合、下部レジスト層３にアルカリ可溶性樹脂を用いているので、アルカリ現像液を用いることにより、図４（Ｂ）に示したようなアンダーカット部分８を形成することができる。アンダーカット部分８の幅Ｗ２の大きさは、例えば、現像液の濃度や現像時間により制御することができる。なお、幅Ｗ２の最適値は、第１の薄膜１７Ｚの材質や厚み、２層レジストパターンの大きさ、下層部分３Ａおよび上層部分４Ａの厚み、あるいはドライエッチングの方法などの様々な条件を考慮して決定されるべきものである。

次に、図５に示したように、２層レジストパターン５と、この２層レジストパターン５によって覆われた領域以外の領域における第１の薄膜１７Ｚとの全体を連続的に覆うように、例えばスパッタリング法を用いて可溶層２を形成する。ここでは、例えば銅（Ｃｕ）を構成材料として用いて、例えば０．５ｎｍの厚みをなすように可溶層２を形成する。

可溶層２を形成したのち、図６に示したように、この可溶層２によって覆われた２層レジストパターン５をマスクとして利用し、例えばイオンミリングや反応性イオンエッチング（Reactive Ion Etching；ＲＩＥ）等のドライエッチング法を用いて第１の薄膜１７Ｚを選択的にエッチングし、２層レジストパターン５と同形の島状をなす孤立型の第１の薄膜パターン１７を形成する。このエッチング操作の際には、基板１上から一旦除去されて飛散した第１の薄膜１７Ｚの一部が、再付着物９として可溶層２を介して２層レジストパターン５の端面に再付着することとなる。２層レジストパターン５の上面に形成された可溶層２は、このエッチング操作により、一部または全部が除去される。ここでは、可溶層２が保護膜として機能するので、図２５に示したようなドライエッチングの熱などに起因する２層レジストパターン５の型くずれが発生するのを抑制することができる。２層レジストパターン５の型くずれが抑制されることにより、再付着物９の付着を低減することができる。また、可溶層２が第１の薄膜１７Ｚを覆った状態でドライエッチングをおこなうので、パターニングされる第１の薄膜パターン１７の端部１７Ｔが型くずれを起こしにくいという利点もある。図２５に示した従来の薄膜パターン１１７のように、可溶層２を形成しない場合には端部１１７Ｔが型くずれを起こして丸みを帯びた状態となってしまう。これに対し本実施の形態では、上記したように端部１７Ｔが型くずれを起こしにくいので、第１の薄膜パターン１７は２層レジストパターン５の輪郭７Ａに対応し、より正確に画定される。

こののち、図７に示したように、エッチングにより露出した基板１と２層レジストパターン５とを覆うように、例えば金（Ａｕ）を構成材料として第２の薄膜１８Ｚをスパッタリング等により形成する。最後に、第２の薄膜１８Ｚに覆われた２層レジストパターン５をリフトオフ操作により除去する。ここでは、２層レジストパターン５および可溶層２を共に溶解可能な所定の溶剤、例えば５０℃に保持されたＮ−メチルピロリドンなどの有機溶剤を用いるので、リフトオフ操作に支障はなく、２層レジストパターン５および可溶層２を１回の操作で溶解除去することができる。以上の操作により、図８に示したように、輪郭７で画定された島状をなす孤立型の第１の薄膜パターン１７と、この第１の薄膜パターン１７を取り囲み、その周縁部に隣接するように配置された第２の薄膜パターン１８とを有する薄膜パターンが完成する。

以上のように、本実施の形態によれば、２層レジストパターン５の周囲と、この２層レジストパターン５によって覆われた領域以外の領域における第１の薄膜１７Ｚとの全体を連続的に覆う可溶層２を形成するので、ドライエッチングの際、２層レジストパターン５の型くずれを抑制でき、再付着物９の付着量も低減できる。このため、微小な寸法を有し、輪郭７で画定された孤立型の第１の薄膜パターン１７をより高精度に形成することができる。さらに、ドライエッチングにより第１の薄膜パターン１７を形成したののち、２層レジストパターン５および可溶層２を共に溶解可能な溶剤を用い、可溶層２によって覆われた２層レジストパターン５を除去するようにしたので、第１の薄膜パターン１７と２層レジストパターン５との分離を支障なく行うことができる。しかも、１回の操作で２層レジストパターン５および可溶層２の双方を溶解除去するので、これらを個別の溶剤を用い、個別の操作で除去操作を行う場合と比べて工程を簡略化できる。なお、第１の薄膜パターン１７の形状は、図１に示した輪郭７で画定された形状に限らず、単なる矩形や円形、または細長い帯状であってもよく、その場合にも上記の効果が得られる。

＜変形例＞
次に、図９〜図１４を参照して、本実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法における変形例について、以下に説明する。

上記第１の実施の形態では、島状をなす孤立型の２層レジストパターンを用いて、この孤立型の２層レジストパターンと同形の孤立型の薄膜パターンを形成する場合について説明した。これに対し、本変形例では、開口を有する開口型レジストパターンを用いて、この開口と同形の開口を有する開口型の薄膜パターンを形成する場合について説明する。

図９は、基板１の上に形成され、輪郭７で画定された開口を有する第１の薄膜パターン２７と、この第１の薄膜パターン２７の開口を埋めるように形成された第２の薄膜パターン２８とを示すものである。図９（Ａ）は平面構成を示し、図９（Ｂ）は、図９（Ａ）におけるIXＡ−IXＡ切断線に沿った矢視方向の断面構成を示す。

第１の薄膜パターン２７の開口は、図９（Ａ）に示したように、例えば、幅Ｗ（例えば０．１８μｍ）および長さＬ（例えば３μｍ）を有する第１領域２７Ａと、この第１領域２７Ａの両端にそれぞれ隣接するほぼ正方形をなす一対の第２領域２７Ｂとによって構成された平面形状をなしている。以下、図９に示した第１および第２の薄膜パターン２７，２８の形成方法について詳細に説明する。

まず、第１の実施の形態と同様にして、基板１上に、最終的に得られる第１の薄膜パターン２７（後出）となる第１の薄膜２７Ｚを、例えばタンタルを構成材料として用いてスパッタリング法により全面に亘って形成する。次に、第１の薄膜２７Ｚを全面に亘って覆うように、例えばスピンコート法を用いて、第１の実施の形態と同様にして下部レジスト層３と上部レジスト層４とを順次積層する。

次いで、下部レジスト層３および上部レジスト層４に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、図１０（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分３Ａおよび上層部分４Ａからなり、輪郭７Ａで画定された開口を有する開口型の２層レジストパターン２５を形成する。この２層レジストパターン２５の開口は、図１０（Ａ）に示したように、例えば、形成対象とする第１の薄膜パターン２７の幅Ｗおよび長さＬに対応する寸法（幅Ｗ１および長さＬ１）を有する第１領域２５Ａと、この第１領域２５Ａの両端にそれぞれ隣接するほぼ正方形をなす一対の第２領域２５Ｂとを含んでいる。なお、図１０（Ａ）は、本変形例の薄膜パターンの形成方法の一工程における平面構成を表し、図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）におけるＸＢ−ＸＢ切断線に沿った矢視方向の断面構成を表す。

２層レジストパターン２５を形成したのち、図１１（Ａ），（Ｂ）に示したように、全面に亘って覆うように、例えばスパッタリング法を用いて可溶層２を形成する。ここでは、例えばニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）を構成材料として用いて、例えば０．５ｎｍの厚みをなすように可溶層２を形成する。

可溶層２を形成したのち、図１２に示したように、この２層レジストパターン２５をマスクとして利用し、ドライエッチング法を用いて第１の薄膜２７Ｚおよび可溶層２を選択的にエッチングし、２層レジストパターン２５と同形の開口を有する開口型の第１の薄膜パターン２７および可溶層２を形成する。このエッチング操作の際には、基板１上から一旦除去されて飛散した第１の薄膜２７Ｚの一部が、再付着物９として２層レジストパターン２５の端面や可溶層２の端面に再付着することとなる。

さらに、図１３に示したように、エッチングにより露出した基板１と可溶層２によって覆われた２層レジストパターン２５とを覆うように、第２の薄膜２８Ｚをスパッタリング等により形成する。最後に、第２の薄膜２８Ｚに覆われた２層レジストパターン２５をリフトオフ操作により除去する。ここでは、２層レジストパターン２５および可溶層２を共に溶解可能な所定の溶剤、例えば９０℃に保持された芳香族炭化水素（６０ｗｔ％）とフェノール（２０ｗｔ％）とオクチルベンゼンスルホン酸（２０ｗｔ％）との混合有機溶剤を用い、２層レジストパターン２５および可溶層２を１回の操作で溶解除去する。以上の操作により、図１４に示したように、輪郭７で画定された開口を有する開口型の第１の薄膜パターン２７と、この第１の薄膜パターン２７の開口を埋めるように形成された第２の薄膜パターン２８とを有する薄膜パターンが完成する。

以上のように、本変形例によれば、２層レジストパターン２５の周囲と、この２層レジストパターン２５によって覆われた領域以外の領域における第１の薄膜２７Ｚとの全体を連続的に覆う可溶層２を形成するので、ドライエッチングの際、２層レジストパターン２５の型くずれを抑制でき、再付着物９の付着量も低減できる。このため、微小な寸法を有し、輪郭７で画定された開口型の第１の薄膜パターン２７をより高精度に形成することができる。さらに、ドライエッチングにより第１の薄膜パターン２７を形成したののち、２層レジストパターン２５および可溶層２を共に溶解可能な溶剤を用い、可溶層２によって覆われた２層レジストパターン２５を除去するようにしたので、第１の薄膜パターン２７と２層レジストパターン２５との分離を支障なく行うことができる。しかも、１回の操作で２層レジストパターン２５および可溶層２の双方を溶解除去するので、これらを個別の溶剤を用い、個別の操作で除去操作を行う場合と比べて工程を簡略化できる。なお、第１の薄膜パターン２７における開口の形状は、図９に示した輪郭７で画定された形状に限らず、単なる矩形や円形、または細長い帯状であってもよく、その場合にも上記の効果が得られる。

［第２の実施の形態］
次に、図１５〜図１８を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法について、以下に説明する。

上記第１の実施の形態では、図５に示したように、２層レジストパターン５と、この２層レジストパターン５によって覆われた領域以外の領域における第１の薄膜１７Ｚとの全体を連続的に覆うように保護層としての可溶層２を形成する。これに対し、本実施の形態では、２層レジストパターン５におけるアンダーカット部分８を除いた部分を少なくとも覆うように保護層を形成する。

具体的には、本実施の形態の第１および第２の薄膜パターンの形成方法は、基体上に第１の薄膜１７Ｚを形成する工程と、この第１の薄膜１７Ｚを選択的に覆う２層レジストパターン５を形成する工程と、この２層レジストパターン５にアンダーカット部分８を形成したのち、このアンダーカット部分８以外の部分を少なくとも覆うように保護層２２を形成する工程と、この保護層２２によって覆われた２層レジストパターン５をマスクとしたドライエッチングにより第１の薄膜１７Ｚを選択的に除去し、第１の薄膜パターン１７を形成する工程と、２層レジストパターン５を溶解可能な溶剤を用い、これを除去する工程とを含むものである。以下、各工程について詳細に説明する。但し、第１の実施の形態において説明した図２から図４に対応する工程については、本実施の形態と実質的に同一であるので説明を省略する。また実質的に同一の構成要素については同じ符号を付し、適宜説明を省略する。

アンダーカット部分８を有する２層レジストパターン５を形成したのち、図１５に示したように、２層レジストパターン５におけるアンダーカット部分８を除いた部分と、この２層レジストパターン５によって覆われた領域以外の領域における第１の薄膜１７Ｚとを覆うように保護層２２を形成する。ここでは、例えばタンタル（Ｔａ）、銅（Ｃｕ）、ニッケル（Ｎｉ）またはタングステン（Ｗ）などの金属や、二酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）または酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）などの酸化物、あるいはＤＬＣなどの有機材料を構成材料として保護層２２を形成することができる。

保護層２２を形成したのち、図１６に示したように、この保護層２２によって覆われた２層レジストパターン５をマスクとして利用し、例えばイオンミリングや反応性イオンエッチング等のドライエッチング法を用いて第１の薄膜１７Ｚを選択的にエッチングし、２層レジストパターン５と同形の島状をなす孤立型の第１の薄膜パターン１７を形成する。このエッチング操作の際には、基板１上から一旦除去されて飛散した第１の薄膜１７Ｚの一部が、再付着物９として保護層２２を介して２層レジストパターン５の端面に再付着することとなる。さらに、２層レジストパターン５の上面に形成された可溶層２は、このエッチング操作により、一部または全部が除去される。ここでは、保護層２２により、第１の実施の形態と同様に、ドライエッチングの熱などに起因する２層レジストパターン５の型くずれを抑制することができ、再付着物９の付着を低減することができる。

こののち、図１７に示したように、エッチングにより露出した基板１と２層レジストパターン５とを覆うように、例えば金（Ａｕ）を構成材料として第２の薄膜１８Ｚをスパッタリング等により形成する。最後に、第２の薄膜１８Ｚに覆われた２層レジストパターン５をリフトオフ操作により除去する。ここでは、２層レジストパターン５を溶解可能な所定の溶剤、例えば５０℃に保持されたＮ−メチルピロリドンなどの有機溶剤を用いる。なお、この有機溶剤や、他の溶剤によって溶解除去することが困難な保護層２２を用いた場合であっても、アンダーカット部分には保護層２２を形成しないようにしているので、リフトオフ操作に支障はない。以上の操作により、図１８に示したように、輪郭７で画定された島状をなす孤立型の第１の薄膜パターン１７と、この第１の薄膜パターン１７を取り囲み、その周縁部に隣接するように配置された第２の薄膜パターン１８とを有する薄膜パターンが完成する。

以上のように、本実施の形態によれば、２層レジストパターン５における、アンダーカット部分８を除いた部分の周囲と、この２層レジストパターン５によって覆われた領域以外の領域における第１の薄膜１７Ｚとを覆うように保護層２２を形成するので、ドライエッチングの際、２層レジストパターン５の型くずれを抑制でき、再付着物９の付着量も低減できる。このため、上記第１の実施の形態と同様に、微小な寸法を有し、輪郭７で画定された孤立型の第１の薄膜パターン１７をより高精度に形成することができる。さらに、２層レジストパターン５のうち、アンダーカット部分８には保護層２２を形成しないようにしたので、２層レジストパターン５を溶解可能な溶剤に不溶な構成材料によって保護層２２を形成した場合であっても、第１の薄膜パターン１７と２層レジストパターン５との分離を支障なく行うことができる。また、本実施の形態の薄膜パターンの形成方法においても、上記第１の実施の形態の変形例と同様に、開口を有する開口型レジストパターンを用いて、この開口と同形の開口を有する開口型の薄膜パターンを形成することができる。

［第３の実施の形態］
続いて、主に図１９〜図２４を参照して、本発明の第３の実施の形態としての磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）の形成方法について以下に説明する。

まず、図１９〜図２１を参照して、本実施の形態に係るＭＲ素子の形成方法により形成されるＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドの構成について説明する。

図１９は、磁気ヘッド装置におけるスライダの一側面に形成された薄膜磁気ヘッド１０の構造を表す分解斜視図である。図２０は、図１９に示したXX−XX線に沿った矢視方向の構造を表す断面図を表し、図２１は、図２０に示したXXI矢視方向から眺めた断面図である。

図１９および図２０に示したように、薄膜磁気ヘッド１０は、スライダの基体１００に近い側から順に、再生ヘッド部１０Ａと記録ヘッド部１０Ｂとが積層されて一体に構成されたものである。再生ヘッド部１０Ａは、磁気記録媒体（図示せず）に記録された磁気情報を再生するためのものであり、一方の記録ヘッド部１０Ｂは、磁気記録媒体の記録トラックに磁気情報を記録するためのものである。

再生ヘッド部１０Ａは、図１９および図２１に示したように、磁気記録媒体の記録面と対向するエアベアリング面（ＡＢＳ；Air Bearing Surface）１００Ｆに露出する側において、例えば、基体１００の上に、下部シールド層１１、下部ギャップ層１２、ＭＲ素子１０Ｃ、上部ギャップ層２０および上部シールド層２１が順に積層された構造を有している。

ＭＲ素子１０Ｃは、磁気抵抗効果膜パターン（以下、ＭＲ膜パターンという。）１４と、その両隣に延在する一対の磁区制御層１５Ｌ，１５Ｒと、その一対の磁区制御層１５Ｌ，１５Ｒの上に形成された一対の導電リード層１６Ｌ，１６Ｒとを含んでいる。ＭＲ膜パターン１４は、図２１に示したように、例えば下部ギャップ層１２の上に、下地層３１、固定作用層（ピンニング層）３２、被固定層（ピンド層）３３、非磁性層３４、磁気感受層（磁気フリー層）３５および保護層３６とが順に積層されたスピンバルブ構造を有している。ＭＲ膜パターン１４は、磁気記録媒体に記録された情報を読み出すセンサ部分として機能する。一対の磁区制御層１５Ｌ，１５Ｒおよび一対の導電リード層１６Ｌ，１６Ｒは、磁気記録媒体の記録トラック幅方向に対応する方向（Ｘ方向）に沿ってＭＲ膜パターン１４を挟んで対向するように配置されている。磁区制御層１５Ｌ，１５Ｒは、例えばコバルト白金合金（ＣｏＰｔ）等を含む硬磁性材料により構成され、ＭＲ膜パターン１４に含まれる磁気感受層３５の磁区の向きを揃えて単磁区化することでバルクハウゼンノイズの発生を抑制するように機能する。導電リード層１６Ｌ，１６Ｒは、例えば、銅（Ｃｕ）などからなり、ＭＲ膜パターン１４に対し、積層方向と直交する方向（Ｘ方向）にセンシング電流を流すための電流経路として機能するものであり、図１９に示したように電極１６ＬＰ，１６ＲＰにそれぞれ接続されている。

このような構成を有する再生ヘッド部１０Ａでは、ＭＲ膜パターン１４の磁気感受層３５の磁化方向が、磁気記録媒体からの信号磁界に応じて変化する。このため、ＭＲ膜パターン１４に含まれる被固定層３３の磁化方向との相対的変化を生じる。この際、一対の導電リード層１６Ｌ，１６Ｒを介して、ＭＲ膜パターン１４内にセンシング電流を流すと、磁化方向の変化が電気抵抗の変化として現れる。これを利用することにより信号磁界を検出し、磁気情報を再生するようになっている。

記録ヘッド部１０Ｂは、図１９および図２０に示したように、下部磁極としても機能する上部シールド層２１、記録ギャップ層４１、ポールチップ４２、コイル４３、絶縁層４４、連結部４５および上部磁極４６を有している。このような構成を有する記録ヘッド部１０Ｂは、コイル４３に流れる電流により上部シールド層２１と上部磁極４６とを含んで構成される磁路内部に磁束を生じ、これにより記録ギャップ層４１の近傍に生ずる信号磁界によって磁気記録媒体を磁化し、情報を記録するようになっている。

続いて、図２〜図５および図２２〜図２４を参照して、本実施の形態に係るＭＲ素子１０Ｃの形成方法について説明する。

本実施の形態のＭＲ素子１０Ｃの形成方法は、基板上に、ＭＲ膜パターン１４を形成する前段工程と、このＭＲ膜パターン１４の両端縁部と隣接接合するように一対の磁区制御層１５Ｌ，１５Ｒと一対の導電リード層１６Ｌ，１６Ｒとからなる一対の薄膜パターンを形成する後段工程とを含むものである。前段工程は、基板上に、のちにＭＲ膜パターン１４となるＭＲ膜を形成する工程と、このＭＲ膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、このレジストパターンおよびＭＲ膜の全体を連続的に覆うように可溶層を形成する工程と、この可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングによりＭＲ膜を選択的に除去し、ＭＲ膜パターン１４を形成する工程とを含んでいる。一方、後段工程は、レジストパターンと、ＭＲ膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む金属膜を形成する工程と、レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能な溶剤を用い、レジストパターンおよび可溶層を１回の操作で溶解除去することにより、ＭＲ膜パターン１４の両側に、一対の磁区制御層１５Ｌ，１５Ｒを含む一対の薄膜パターンを形成する工程とを含んでいる。上記の薄膜を形成する工程は、強磁性膜上に導電膜を形成する工程を含んでおり、一対の薄膜パターンがそれぞれ導電リード層を含むようにするものである。以下、詳細を説明する。

まず、図２に示したように、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等の基体１００上に下部シールド層１１と下部ギャップ層１２とが順に形成された基板１の上に、ＭＲ膜１４Ｚを全面に亘って形成する。具体的には、スパッタリング等を用いて、下地層３１、固定作用層３２、被固定層３３、非磁性層３４、磁気感受層３５および保護層３６とを順に積層することによって、例えば５０ｎｍの厚みのＭＲ膜１４Ｚを形成する。

次に、ＭＲ膜１４Ｚを全面に亘って覆うように、例えばスピンコート法を用いて、下部レジスト層３と上部レジスト層４とを順次積層する。さらに、下部レジスト層３および上部レジスト層４に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、２層レジストパターン５を形成する。具体的には、まず、図３に示したように、フォトマスク６を介して下部および上部レジスト層３，４を選択的に露光して潜像部分４Ｅを形成する。フォトマスク６には、所定形状の開口部６Ｅが設けられている。そののち、例えば１２０℃の雰囲気で６０秒間の加熱処理を行い、さらに、所定の現像液を用いて潜像部分４Ｅを溶解除去することにより現像し、水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分３Ａおよび上層部分４Ａからなり、輪郭７Ａで画定された島状をなす孤立型の２層レジストパターン５が形成される。この２層レジストパターン５は、図４（Ａ）に示したように、例えば、形成対象とするＭＲ膜パターン１４に対応する寸法（幅Ｗ１および長さＬ１）を有する第１領域５Ａと、この第１領域５Ａの両端にそれぞれ隣接し、ほぼ正方形をなす一対の第２領域５Ｂとを含んでいる。

続いて、２層レジストパターン５およびＭＲ膜１４Ｚの全体を連続的に覆うように、例えばスピンコート法を用いて可溶層２を形成する。ここでは、例えばポリビニルアルコールなどの水溶性樹脂を構成材料として用いて、例えば２ｎｍの厚みをなすように可溶層２を形成する。ポリビニルアルコールの替わりにダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を構成材料として用いるようにしてもよい。

２層レジストパターン５を形成したのち、図２２に示したように、この２層レジストパターン５をマスクとして利用し、ドライエッチング法を用いてＭＲ膜１４Ｚを選択的にエッチングし、ＭＲ膜パターン１４を形成する。ここでは、可溶層２がＭＲ膜１４Ｚを覆った状態でドライエッチングを行うので、パターニングされるＭＲ膜パターン１４の端部１４Ｔは型くずれを起こしにくい。このため、ＭＲ膜パターン１４は２層レジストパターン５の輪郭に対応し、より正確に画定される。また、このエッチング操作の際には、基板１上から一旦除去されて飛散したＭＲ膜１４Ｚの一部が、再付着物９として２層レジストパターン５の端面や可溶層２の端面に再付着することとなる。以上により、前段工程の操作が終了する。

こののち、図２３に示したように、エッチングにより露出した基板１と２層レジストパターン５とを覆うように、強磁性膜１５Ｚと導電膜１６Ｚとを順に積層する。ここで、強磁性膜１５Ｚおよび導電膜１６Ｚが、本発明における「金属膜」に対応する一具体例である。最後に、強磁性膜１５Ｚと導電膜１６Ｚとに覆われた２層レジストパターン５をリフトオフ操作により除去する。ここでは、２層レジストパターン５および可溶層２を共に溶解可能な所定の溶剤、例えば５０℃に保持されたＮ−メチルピロリドンなどの有機溶剤を用い、２層レジストパターン５および可溶層２を１回の操作で溶解除去する。以上により、後段工程の操作が終了し、図２４に示したように、ＭＲ膜パターン１４と、このＭＲ膜パターン１４の両端縁部に隣接するように対向配置された一対の磁区制御層１５Ｌ，１５Ｒおよび一対の導電リード層１６Ｌ，１６Ｒとを有するＭＲ素子１０Ｃが完成する。

このように、本実施の形態によれば、ＭＲ膜１４Ｚおよび２層レジストパターン５の全体を連続的に覆うように可溶層２を形成するので、２層レジストパターン５をマスクとしたドライエッチングによりＭＲ膜１４Ｚおよび可溶層２を選択的に除去した際、２層レジストパターン５の型くずれの発生を抑制し、より正確にエッチングすることができる。また、２層レジストパターン５および可溶層２を共に溶解可能な溶剤を用いて２層レジストパターン５および可溶層２を１回の操作で溶解除去するようにしたので、ＭＲ膜パターン１４と２層レジストパターン５との分離を支障なくおこなうことができる。したがって、微小な寸法を有するＭＲ膜パターン１４を含むＭＲ素子１０Ｃを、より高精度に形成することができる。

続いて、上記した第１から第３の実施の形態のうち、第１および第２の実施の形態における具体的な実施例について説明する。

＜実施例１＞
まず、本発明の第１の実施例（実施例１）を説明する。本実施例では、上記第１の実施の形態における薄膜パターンの形成方法に基づき、以下の要領で孤立型の第１の薄膜パターン１７と、この第１の薄膜パターン１７を取り囲み、その周縁部に隣接するように配置された第２の薄膜パターン１８とを有する薄膜パターンを形成した。以下、図２〜図８を参照して詳細に説明する。

まず、図２に示したように、厚みが２ｍｍであり直径が７６．２ｍｍ（３インチ）である円板状のアルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）からなる基板１を用意した。次に、この基板１の表面を覆うように、スパッタリング法によりタンタルからなる第１の薄膜１７Ｚを全面に亘って３０ｎｍの厚みをなすように形成した。この際、スパッタリング装置としてアネルバ社製「ＳＰＦ−７４０Ｈ」を用い、設定電力を１５００Ｗ（直流）とした。また、直径２０３．２ｍｍ（８インチ）のタンタルのターゲットを用いた。成膜室内のアルゴン流量は１５ｓｃｃｍ（圧力を１気圧（＝１．０１３２５×１０⁵Ｐａ）に変換したときの１分間当たりの１立方センチメートル単位の流量）とし、成膜室の圧力は０．２５Ｐａとした。さらに第１の薄膜１７Ｚの析出速度は、１秒あたり１５ｎｍ厚とした。

次に、第１の薄膜１７Ｚを全面に亘って覆うように、スピンコート法を用いて、シプレイファーイースト社製の「ＬＯＬ−５００」を塗布し、これを１８０℃で３００秒間保持する加熱処理を行い、５４ｎｍ程度の厚みをなす下部レジスト層３を形成した。こののち、下部レジスト層３を覆うように、スピンコート法によりクラリアントジャパン社製の「ＡＺ５１０５Ｐ」を塗布し、これを１２０℃で６０秒間保持する加熱処理を行い、０．５μｍの厚みをなすように上部レジスト層４を形成した。

次に、図３に示したように、フォトマスク６を介して下部および上部レジスト層２，３を選択的に露光して潜像部分４Ｅを形成した。ここでは、ニコン社製の露光装置「ＮＳＲ−ＴＦＨＥＸ１４Ｃ」を用いて露光を行った。露光条件は、開口数ＮＡを０．６、絞り（照明系の開口数ＮＡとレンズのＮＡとの比）σを０．７５、露光量（ドーズ量）設定を２０ｍＪ／ｃｍ²とし、ベストフォーカスとなるようにした。露光したのち、１２０℃の雰囲気で６０秒間の加熱処理を行い、さらに、濃度２．３８％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド（ＴＭＡＨ）溶液を用いて、パドル法（２０秒間を１回）により潜像部分４Ｅを現像処理したのち、水洗および乾燥をおこなった。こうすることにより、図４（Ａ），（Ｂ）に示したように、輪郭７Ａで画定された島状をなす孤立型の２層レジストパターン５を形成した。詳細には、第１領域５Ａにおいて幅Ｗ１が０．１８μｍ、長さが３μｍとなり、第２領域５Ｂにおいて３μｍ角となった。また、アンダーカット部分８の幅Ｗ２の大きさは、０．０５２μｍとなった。

孤立型の２層レジストパターン５を形成したのち、図５に示したように、２層レジストパターン５と、この２層レジストパターン５によって覆われた領域以外の領域における第１の薄膜１７Ｚとの全体を連続的に覆うように、例えばスパッタリング法を用いて可溶層２を形成した。ここでは、ポリビニールアルコール０．１％水溶液を用いて、２ｎｍの厚みをなすように可溶層２を形成した。

可溶層２を形成したのち、図６に示したように、この可溶層２によって覆われた２層レジストパターン５をマスクとして利用し、ミリング法を用いて第１の薄膜１７Ｚを選択的にエッチングし、２層レジストパターン５と同形の島状をなす孤立型の第１の薄膜パターン１７を形成した。具体的なミリング条件は、表１に示すとおりである。ここでは、可溶層２が保護膜として機能し、２層レジストパターン５の型くずれを防止することができた。また、これによって、再付着物９の付着が低減された。さらに、第１の薄膜１７Ｚを覆った部分の可溶層２が保護膜として機能し、パターニングされた第１の薄膜パターン１７の端部１７Ｔは型くずれを起こさなかった。

こののち、図７に示したように、エッチングにより露出した基板１と２層レジストパターン５とを覆うように第２の薄膜１８Ｚを形成した。ここでは、金（Ａｕ）を構成材料として５０ｎｍの厚みをなすように、スパッタリング法により形成した。具体的なスパッタリング条件は、表２に示すとおりである。

最後に、第２の薄膜１８Ｚに覆われた２層レジストパターン５をリフトオフ操作により除去した。ここでは、２層レジストパターン５および可溶層パターン２Ａを共に溶解可能な溶剤、すなわち、５０℃に保持されたＮ−メチルピロリドンに１時間に亘って浸漬しつつ、揺動することにより２層レジストパターン５および可溶層パターン２Ａを１回の操作で溶解除去した。以上の操作により、図８に示したように、高精度に輪郭７（図１（Ａ）参照）で画定された島状をなす孤立型の第１の薄膜パターン１７と、この第１の薄膜パターン１７を取り囲み、その周縁部に隣接するように配置された第２の薄膜パターン１８とを有する薄膜パターンが完成した。

なお、以上のように作製した実施例１の第１および第２の薄膜パターン１７，１８について、走査型電子顕微鏡（日立製作所製「ＣＤ−ＳＥＭ Ｓ７８００」）により目視観察した結果、第１および第２の薄膜パターン１７，１８の境界部分およびその近傍にバリの発生がないことが確認できた。これに対し、可溶層２を全く形成しない比較例としての薄膜パターンにおいては、約５０％の確率でバリの発生が確認された。

このように、本実施例によれば、レジストパターンの型くずれを抑制し、十分な精度を有する薄膜パターンを形成可能であることがわかった。

＜実施例２＞
まず、本発明の第２の実施例（実施例２）を説明する。本実施例では、上記第２の実施の形態における薄膜パターンの形成方法に基づき、以下の要領で孤立型の第１の薄膜パターン１７と、この第１の薄膜パターン１７を取り囲み、その周縁部に隣接するように配置された第２の薄膜パターン１８とを有する薄膜パターンを形成した。以下、図１５〜図１８を参照して詳細に説明する。なお、本実施例は、アンダーカット部分８を有する２層レジストパターン５の形成までは、上記実施例１と同様に実施したので、ここでは説明を省略する。

アンダーカット部分８を有する２層レジストパターン５を形成したのち、図１５に示したように、２層レジストパターン５におけるアンダーカット部分８を除いた部分と、この２層レジストパターン５によって覆われた領域以外の領域における第１の薄膜１７Ｚとを覆うように保護層２２を形成した。具体的には、スパッタリングにより、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）を用いて、０．５ｎｍの厚みをなすように保護層２２を形成した。具体的なスパッタリング条件は、上記表２に示したとおりである。

保護層２２を形成したのち、図１６に示したように、この保護層２２によって覆われた２層レジストパターン５をマスクとして利用し、イオンミリングにより、第１の薄膜１７Ｚを選択的にエッチングし、２層レジストパターン５と同形の島状をなす孤立型の第１の薄膜パターン１７を形成した。ミリング条件は、上記表１に示したとおりである。ここでは、保護層２２により、実施例１と同様に、イオンミリングの熱などに起因する２層レジストパターン５の型くずれを抑制することができ、再付着物９の付着を低減することができた。

こののち、図１７に示したように、エッチングにより露出した基板１と２層レジストパターン５とを覆うように、金（Ａｕ）を構成材料として第２の薄膜１８Ｚをスパッタリングにより形成した。スパッタリング条件は、表２に示したとおりである。最後に、第２の薄膜１８Ｚによって覆われた２層レジストパターン５をリフトオフ操作により除去する。ここでは、２層レジストパターン５を溶解可能な溶剤、すなわち、５０℃に保持されたＮ−メチルピロリドンを用いた。以上の操作により、図１８に示したように、輪郭７で画定された島状をなす孤立型の第１の薄膜パターン１７と、この第１の薄膜パターン１７を取り囲み、その周縁部に隣接するように配置された第２の薄膜パターン１８とを有する薄膜パターンが完成した。

なお、以上のように作製した実施例２の第１および第２の薄膜パターン１７，１８について、走査型電子顕微鏡（日立製作所製「ＣＤ−ＳＥＭ Ｓ７８００」）により目視観察した結果、第１および第２の薄膜パターン１７，１８の境界部分およびその近傍にバリの発生がないことが確認できた。

このように、本実施例においても、レジストパターンの型くずれを抑制し、十分な精度を有する薄膜パターンを形成可能であることがわかった。

以上、いくつかの実施の形態および実施例を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態および実施例では、上部レジスト層の形成にポジ型のフォトレジスト材料を用いるようにしたが、ネガ型のフォトレジスト材料を用いるようにしてもよい。また、上記実施の形態および実施例では、２層構造のレジストパターンを作製するようにしたが、単層のレジストパターンとしてもよい。その場合には、フォトリソグラフィ処理によりアンダーカット部分の形成を同時におこなうことのできる樹脂を用いることが望ましい。

また、上記実施の形態では、磁気抵抗効果素子として、ボトムスピンバルブ型のＭＲ素子を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではない。トップスピンバルブ型ＭＲ素子でもよいし、あるいは、トンネル接合型ＭＲ（ＴＭＲ；Tunneling Magnetoresistive）素子であってもよい。

また、上記の第１および第２の実施の形態では、第１の薄膜パターンと併せて第２の薄膜パターンも形成する場合について説明するようにしたが、いずれの場合も、第１の薄膜パターンのみ形成するようにしてもよい。

また、上記第３の実施の形態では、上記第１の実施の形態における薄膜パターンの形成方法を応用して、磁気抵抗効果膜およびこの磁気抵抗効果膜を選択的に覆うように形成されたレジストパターンの全体を連続的に覆うように保護層としても機能する可溶層を形成する工程を含むようにしたが、これに限定されるものではない。すなわち、上記第２の実施の形態における薄膜パターンの形成方法を応用して、磁気抵抗効果膜を選択的に覆うレジストパターンにアンダーカット部分を形成したのち、このレジストパターンにおけるアンダーカット部分以外の部分を少なくとも覆うように保護層を形成する工程を含むようにすることもできる。

本発明の薄膜パターンの形成方法は、薄膜磁気ヘッドにおける磁気抵抗効果素子の形成に限らず、半導体デバイス等の他の電子・磁気デバイスに含まれる各種の薄膜パターンの形成にも好適に用いることができる。例えば、マイクロマシンにおける配線パターンの形成や不揮発性磁気抵抗メモリ（ＭＲＡＭ；Magnetoresistive Random Access Memory）における薄膜磁気メモリ素子などのパターン形成などに応用可能である。

本発明の第１の実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法によって形成される薄膜パターンを表す平面図および断面図である。 図１に示した薄膜パターンを形成する方法における一工程を表す断面図である。 図２に続く一工程を表す断面図である。 図３に続く一工程を表す平面図および断面である。 図４に続く一工程を表す平面図および断面図である。 図５に続く一工程を表す断面図である。 図６に続く一工程を表す断面図である。 図７に続く一工程を表す断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法における変形例によって形成される薄膜パターンを表す平面図および断面図である。 図９に示した薄膜パターンを形成する方法における一工程を表す平面図および断面図である。 図１０に続く一工程を表す平面図および断面図である。 図１１に続く一工程を表す断面図である。 図１２に続く一工程を表す断面図である。 図１３に続く一工程を表す断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る薄膜パターンの形成方法によって形成される薄膜パターンを表す平面図および断面図である。 図１５に示した薄膜パターンを形成する方法における一工程を表す断面図である。 図１６に続く一工程を表す断面図である。 図１７に続く一工程を表す断面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子の形成方法によって形成される磁気抵抗効果素子を含む薄膜磁気ヘッドの構成を示す分解斜視図である。 図１９に示した薄膜磁気ヘッドのXX−XX線に沿った矢視方向の構造を示す断面図である。 図１９に示した薄膜磁気ヘッドの図２０におけるXXI矢視方向から眺めた構造を示す断面図である。 図１９に示した磁気抵抗効果素子を形成する方法における一工程を表す断面図である。 図２２に続く一工程を表す断面図である。 図２３に続く一工程を表す断面図である。 従来の薄膜パターンの形成方法における一工程を表す断面図である。

符号の説明

１…基板、２…可溶層、２Ａ…可溶層パターン、３…下部レジスト層、３Ａ…下層部分、４…上部レジスト層、４Ａ…上層部分、４Ｅ…潜像部分、５，２５…２層レジストパターン、６…フォトマスク、６Ｅ…開口部、７，７Ａ…輪郭、８…アンダーカット部分、９…再付着物、１０…薄膜磁気ヘッド、１０Ａ…再生ヘッド部、１０Ｂ…記録ヘッド部、１０Ｃ…磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、１１…下部シールド層、１２…下部ギャップ層、１３…絶縁層、１３Ｚ…絶縁膜、１４…ＭＲ膜パターン、１４Ｔ…端部、１４Ｚ…ＭＲ膜、１５Ｌ，１５Ｒ…磁区制御層、１５Ｚ…強磁性膜、１６Ｌ，１６Ｒ…導電リード層、１６Ｚ…導電膜、１７，２７…第１の薄膜パターン、１７Ｔ，２７Ｔ…端部、１７Ｚ，２７Ｚ…第１の薄膜、１８，２８…第２の薄膜パターン、１８Ｚ，２８Ｚ…第２の薄膜、２０…上部ギャップ層、２１…上部シールド層、３１…下地層、３２…固定作用層、３３…被固定層、３４…非磁性層、３５…磁気感受層、３６…保護層、３７…トンネルバリア層、４１…記録ギャップ層、４２…ポールチップ、４３…コイル、４４…絶縁層、４５…連結部、４６…上部磁極、４７…下部磁極。

Claims (13)

1. 基体上に第１の薄膜を形成する工程と、
   前記第１の薄膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび第１の薄膜の全体を連続的に覆うように、銅（Ｃｕ）を少なくとも含む金属を用いて可溶層を形成する工程と、
   前記可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより前記第１の薄膜を選択的に除去し、第１の薄膜パターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用い、前記可溶層によって覆われたレジストパターンを除去する工程と
   を含むことを特徴とする薄膜パターンの形成方法。
2. 基体上に第１の薄膜を形成する工程と、
   前記第１の薄膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび第１の薄膜の全体を連続的に覆うように、ニッケル（Ｎｉ）および鉄（Ｆｅ）を少なくとも含む金属を用いて可溶層を形成する工程と、
   前記可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより前記第１の薄膜を選択的に除去し、第１の薄膜パターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能な芳香族炭化水素とフェノールとオクチルベンゼンスルホン酸とを少なくとも含む有機溶剤を用い、前記可溶層によって覆われたレジストパターンを除去する工程と
   を含むことを特徴とする薄膜パターンの形成方法。
3. 基体上に第１の薄膜を形成する工程と、
   前記第１の薄膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび第１の薄膜の全体を連続的に覆うように、水溶性樹脂を用いて可溶層を形成する工程と、
   前記可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより前記第１の薄膜を選択的に除去し、第１の薄膜パターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用い、前記可溶層によって覆われたレジストパターンを除去する工程と
   を含むことを特徴とする薄膜パターンの形成方法。
4. 基体上に第１の薄膜を形成する工程と、
   前記第１の薄膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび第１の薄膜の全体を連続的に覆うように、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を用いて可溶層を形成する工程と、
   前記可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより前記第１の薄膜を選択的に除去し、第１の薄膜パターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用い、前記可溶層によって覆われたレジストパターンを除去する工程と
   を含むことを特徴とする薄膜パターンの形成方法。
5. さらに、前記レジストパターンにアンダーカット部分を形成する工程を含むことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成方法。
6. さらに、前記可溶層によって覆われたレジストパターンと、第１の薄膜が除去された領域とを覆うように、第２の薄膜を形成する工程を含み、
   前記有機溶剤を用い、前記第２の薄膜によって覆われたレジストパターンを除去することにより第２の薄膜パターンを形成する
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成方法。
7. 島状または帯状をなす孤立型の前記レジストパターンを形成し、この孤立型の前記レジストパターンと同形をなす孤立型の前記第１の薄膜パターンを形成する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成
   方法。
8. 開口を有する開口型の前記レジストパターンを形成し、この開口型の前記レジストパターンと同形の開口を有する開口型の前記第１の薄膜パターンを形成する
   ことを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成
   方法。
9. 基体上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
   前記磁気抵抗効果膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび磁気抵抗効果膜の全体を連続的に覆うように、銅（Ｃｕ）を少なくとも含む金属を用いて可溶層を形成する工程と、
   前記可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより前記磁気抵抗効果膜を選択的に除去し、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程と、
   前記可溶層によって覆われたレジストパターンと、磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む金属膜を形成する工程と、
   前記レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用い、前記可溶層によって覆われたレジストパターンを除去することにより、前記磁気抵抗効果膜パターンの両側に、磁区制御層を含む一対の金属膜パターンを形成する工程と
   を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子の形成方法。
10. 基体上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
    前記磁気抵抗効果膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンおよび磁気抵抗効果膜の全体を連続的に覆うように、ニッケル（Ｎｉ）および鉄（Ｆｅ）を少なくとも含む金属を用いて可溶層を形成する工程と、
    前記可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより前記磁気抵抗効果膜を選択的に除去し、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程と、
    前記可溶層によって覆われたレジストパターンと、磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む金属膜を形成する工程と、
    前記レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能な芳香族炭化水素とフェノールとオクチルベンゼンスルホン酸とを少なくとも含む有機溶剤を用い、前記可溶層によって覆われたレジストパターンを除去することにより、前記磁気抵抗効果膜パターンの両側に、磁区制御層を含む一対の金属膜パターンを形成する工程と
    を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子の形成方法。
11. 基体上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
    前記磁気抵抗効果膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンおよび磁気抵抗効果膜の全体を連続的に覆うように、水溶性樹脂を用いて可溶層を形成する工程と、
    前記可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより前記磁気抵抗効果膜を選択的に除去し、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程と、
    前記可溶層によって覆われたレジストパターンと、磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む金属膜を形成する工程と、
    前記レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用い、前記可溶層によって覆われたレジストパターンを除去することにより、前記磁気抵抗効果膜パターンの両側に、磁区制御層を含む一対の金属膜パターンを形成する工程と
    を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子の形成方法。
12. 基体上に磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
    前記磁気抵抗効果膜を選択的に覆うレジストパターンを形成する工程と、
    前記レジストパターンおよび磁気抵抗効果膜の全体を連続的に覆うように、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を用いて可溶層を形成する工程と、
    前記可溶層によって覆われたレジストパターンをマスクとしたドライエッチングにより前記磁気抵抗効果膜を選択的に除去し、磁気抵抗効果膜パターンを形成する工程と、
    前記可溶層によって覆われたレジストパターンと、磁気抵抗効果膜が除去された領域とを覆うように、少なくとも強磁性膜を含む金属膜を形成する工程と、
    前記レジストパターンおよび可溶層を共に溶解可能なＮ−メチルピロリドンを少なくとも含む有機溶剤を用い、前記可溶層によって覆われたレジストパターンを除去することにより、前記磁気抵抗効果膜パターンの両側に、磁区制御層を含む一対の金属膜パターンを形成する工程と
    を含むことを特徴とする磁気抵抗効果素子の形成方法。
13. さらに、前記レジストパターンにアンダーカット部分を形成する工程を含むことを特徴
    とする請求項９から請求項１２のいずれか１項に記載の磁気抵抗効果素子の形成方法。

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