JP4074789B2 - 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
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板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。
【０００２】
【従来の技術】
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。さらに、上記の島状あるいは帯状の薄膜パターン以外に、スルーホール（開口）を有する絶縁性の薄膜パターンが用いられる場合もある。
【０００３】
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リフトオフ法が知られている。この方法では、まず、基板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を形成したのち、全体を覆うように薄膜を形成し、レジストパターンをリフトオフすることにより、薄膜パターンを形成するのである。このリフトオフ法については、例えば、特公平７−６０５８号公報に記載がある。
【０００４】
図３５〜図３８は、従来の、リフトオフ法を用いた薄膜パターンの形成方法における一例を示したものである。最初に、図３５に示したように、基板１０１の上に、例えば、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層１０２を形成する。さらに、下部レジスト層１０２の上に上部レジスト層１０３を形成する。こののち、フォトマスク１０６を用いて下部および上部レジスト層１０２，１０３を選択的に露光することにより潜像を形成する。次いで、アルカリ現像液等により下部および上部レジスト層１０２，１０３の被露光部分を溶解除去することにより現像し、さらに、水洗および乾燥処理をおこなうことにより、図３６に示したように、下層部分１０２Ａおよび上層部分１０３Ａからなるレジストパターン１０５を形成する。この現像の際には、下層部分１０２Ａの一部を過度に溶解除去することにより、レジストパターン１０５をアンダーカット構造とする。さらに、図３７に示したように、最終的に得たい薄膜パターンの材料を用いて、全体を覆うように薄膜１０４を、例えば、スパッタリング法により形成する。最後に、薄膜１０４に覆われたレジストパターン１０５をリフトオフすることにより、図３８に示したように所定の形状を有する薄膜パターン１０４Ａが形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のリフトオフ法を用いた薄膜パターンの形成方法では、図３８に示したように、バリ１０７が発生する場合があった。これは図３７に示したように、薄膜１０４が形成された際、その熱により上層部分１０３Ａが軟化し、上層部分１０３Ａ自体の重みにより下垂変形してしまう場合に発生する。上層部分１０３Ａが変形すると、上層部分１０３Ａ上の薄膜１０４と、基板１０１上の薄膜１０４とが互いに接触してしまうので、上層部分１０３Ａをリフトオフした際に接触部分の一部が残り、バリ１０７が生じるのである。このような場合には、正確な寸法の薄膜パターンが得られず、極端な場合には、リフトオフ操作をすることも困難となる。また、下層部分１０２Ａの厚みを厚くした場合には、薄膜１０４の形成時における、上層部分１０３Ａ上の薄膜１０４と基板１０１上の薄膜１０４との接触は避けられる。しかし、この場合、薄膜１０４の形成時に下層部分１０２Ａの側壁にも薄膜１０４が付着してしまい、これがバリの原因となってしまう。
【０００６】
上記したリフトオフ法とは別の方法として、ドライエッチングを用いた方法がある。これは、基板上に形成された薄膜の上にアンダーカット構造を有するレジストパターンを形成し、この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、所望の形状の薄膜パターンを形成する方法である。
【０００７】
このようなドライエッチングを用いて薄膜パターンを形成する場合にも、リフトオフ法と同様に形成精度を向上する上での問題が生じる場合があった。ドライエッチングに伴い、基板およびその上に形成された膜の全体が、例えば１３０℃程度の高温に達する場合があるからである。あるいは、積極的に加熱することもある。こうした場合、レジストパターンは、熱により変形することが多く、その結果、寸法精度の高い薄膜パターンを形成することが困難であった。
【０００８】
以上の問題に対処するには、レジストパターンの耐熱性を高めるために、分子量がより大きいレジストを用いるようにすればよい。しかしながら、分子量が大きいレジストを用いた場合には、解像度が低くなることが多い。耐熱性を確保するためにある程度の大きさの分子量を有するレジストを使用せざるを得ないため、場合によっては十分な解像度を得ることが困難であった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、微小な薄膜パターンをより高精度、かつ容易に形成可能な方法を提供することにある。本発明の第２の目的は、そ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点に係る薄膜パターンの形成方法は、基板上に薄膜パターンを形成する方法であり、基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、薄膜の上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、レジストパターンに加熱処理を施す加熱工程と、加熱処理後のレジストパターンにアンダーカットを形成するアンダーカット形成工程と、アンダーカット形成後のレジストパターンをマスクとして利用し、薄膜を選択的にドライエッチングすることにより薄膜パターンの形成を完了するエッチング工程とを含み、加熱工程において、前記エッチング工程でレジストパターンに加わる温度よりも高い温度で加熱処理を施すようにしたものである。ここで、「選択的にドライエッチングする」とは、レジストパターンによって保護されていない露出部分をドライエッチングにより除去するということである。
【００１１】
本発明の第１の観点に係る薄膜パターンの形成方法では、加熱工程において、レジストパターンがエッチング工程において達する温度よりも高い温度で加熱処理を施される。このため薄膜パターン形成工程では、レジストパターンが変形することなく、その輪郭が正確に維持される。
【００１２】
本発明の第１の観点に係る薄膜パターンの形成方法では、レジストパターン形成工程において島状または帯状の孤立型レジストパターンを形成し、エッチング工程において孤立型レジストパターンと同形の孤立型薄膜パターンを形成するようにしてもよい。または、レジストパターン形成工程において開口を有する開口型レジストパターンを形成し、エッチング工程において開口と同形の開口を有する開口型薄膜パターンを形成するようにしてもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る薄膜パターンの形成方法は、基板上に薄膜パターンを形成する方法であり、基板上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、レジストパターンに加熱処理を施す加熱工程と、加熱処理後のレジストパターンにアンダーカットを形成するアンダーカット形成工程と、基板とアンダーカット形成後のレジストパターンとを覆うように薄膜を形成する薄膜形成工程と、薄膜に覆われたレジストパターンを、基板上からリフトオフすることにより、薄膜パターンの形成を完了するリフトオフ工程とを含み、加熱工程において、薄膜形成工程でレジストパターンに加わる温度よりも高い温度において加熱処理を施すようにしたものである。
【００１４】
本発明の第２の観点に係る薄膜パターンの形成方法では、加熱工程において、レジストパターンが薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度において加熱処理を施される。このため、薄膜形成工程ではレジストパターンが変形しないので、その輪郭が正確に維持されると共に、レジストパターンを覆った薄膜と基板を覆った薄膜との接触が発生しない。
【００１５】
本発明の第２の観点に係る薄膜パターンの形成方法では、レジストパターン形成工程において島状または帯状の孤立型レジストパターンを形成し、リフトオフ工程において孤立型レジストパターンと同形の開口を有する開口型薄膜パターンを形成するようにしてもよい。または、レジストパターン形成工程において開口を有する開口型レジストパターンを形成し、リフトオフ工程において開口と同形の孤立型薄膜パターンを形成するようにしてもよい。
【００１６】
本発明の第１および第２の観点に係る薄膜パターンの形成方法では、レジストパターン形成工程が、下部レジスト層を形成する工程と、この下部レジスト層の上に、下部レジスト層とは異なる材料を用いて上部レジスト層を形成する工程と、下部レジスト層および上部レジスト層に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、下部レジスト層の一部からなる下層部分と上部レジスト層の一部からなる上層部分とを積層してなるレジストパターンの形成を完了する工程とを含み、アンダーカット形成工程において、上部レジスト層に対する溶解速度よりも下部レジスト層に対する溶解速度が速い現像液を用いて下層部分の一部を溶解除去してアンダーカットを形成するようにしてもよい。その場合、レジストパターン形成工程において、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層を形成し、アンダーカット形成工程において、アルカリ水溶液を用いてアンダーカットを形成することが可能である。
【００１７】
本発明の磁気抵抗効果素子の形成方法は、基板上に、第１の薄膜パターンを形成する第１の工程と、この第１の薄膜パターンの両端縁部に隣接するように一対の第２の薄膜パターンを形成する第２の工程とを含む磁気抵抗効果素子の形成方法である。ここで、第１の工程が、基板上に第１の薄膜を形成する第１薄膜形成工程と、第１の薄膜の上に、レジストパターンを形成する工程と、レジストパターンに加熱処理を施す加熱工程と、加熱処理後のレジストパターンにアンダーカットを形成する工程と、アンダーカット形成後のレジストパターンをマスクとして利用し、第１の薄膜を選択的にドライエッチングすることにより第１の薄膜パターンの形成を完了するエッチング工程とを含む。さらに、第２の工程が、第１の工程で用いた、ドライエッチング後の基板およびレジストパターンとを覆うように第２の薄膜を選択的に形成する第２薄膜形成工程と、第２の薄膜に覆われたレジストパターンをリフトオフすることにより、第２の薄膜パターンの形成を完了するリフトオフ工程とを含み、加熱工程において、エッチング工程でレジストパターンに加わる温度よりも高く、かつ、第２薄膜形成工程でレジストパターンに加わる温度よりも高い温度で加熱処理を施すようにしたものである。こうすることにより、第１の工程で使用するレジストパターンと、第２の工程で使用するレジストパターンとを共有化することができ、第１の薄膜パターンの両端縁部に隣接するように第２の薄膜パターンを形成することができる。
【００１８】
本発明の磁気抵抗効果素子の形成方法では、加熱工程において、レジストパターンが、エッチング工程で達する温度よりも高く、かつ第２薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度において加熱処理を施される。このため、第１の工程では、レジストパターンが変形することなく、その輪郭が正確に維持される。さらに、第２薄膜形成工程ではレジストパターンが変形しないので、その輪郭が正確に維持されると共に、レジストパターンを覆った薄膜と基板を覆った薄膜との接触が発生しない。
【００１９】
【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。
【００２０】
［第１の実施の形態］
最初に、図１ないし図６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。
【００２１】
図１は、基板１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薄膜パターン４Ａを示すものであり、図１（Ａ）は断面構成を示し、図１（Ｂ）は平面構成を示す。図１（Ａ）は、図（Ｂ）におけるＩＡ−ＩＡ切断線に沿った断面図である。
【００２２】
薄膜パターン４Ａは、例えば、金属等の導電性材料、絶縁材料、磁性材料または非磁性材料からなり、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く、島状パターンの微小なサイズを有するものである。基板１は、例えば、絶縁体等からなり、単層構造を有していてもよいし、複数層が積層された積層構造を有していてもよい。このような薄膜パターン４Ａは、例えば、薄膜磁気ヘッド等の磁気デバイスにおける磁気センサに適用される。
【００２３】
薄膜パターン４Ａの形成方法は、基板１上に薄膜４を形成する工程と、この薄膜４の上に、レジストパターン５を形成するレジストパターン形成工程と、このレジストパターン５に加熱処理を施す加熱工程とを含む。さらに、加熱処理後のレジストパターン５にアンダーカットを形成するアンダーカット形成工程と、アンダーカット形成後のレジストパターン５をマスクとして利用し、薄膜４を選択的にドライエッチングすることにより薄膜パターン４Ａの形成を完了するエッチング工程とを含む。加熱工程では、エッチング工程でレジストパターン５に加わる温度よりも高い温度において加熱処理を施す。さらに、レジストパターン形成工程では、島状の孤立型レジストパターン５を形成し、エッチング工程では、孤立型レジストパターン５と同形の孤立型薄膜パターン４Ａを形成する。以下、各工程についてより詳細に説明する。
【００２４】
まず、図２に示したように、基板１の全面を覆うように、最終的に形成される薄膜パターン４Ａとなる薄膜４を、例えば、スパッタリング法により形成する。
【００２５】
さらに、薄膜４を覆うように、例えば、スピンコート法を用いて下部レジスト層２と上部のレジスト層３とを順に形成する。ここでは、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層２を形成したのち、これを加熱し、下部レジスト層２とは異なるアルカリ可溶性のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成したのち、これを加熱する。この場合、より良好な解像度を得るために、できるだけ低分子量のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成することが望ましい。次いで、下部レジスト層２および上部レジスト層３に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、図３（Ａ），（Ｂ）に示したように、下部レジスト層２の一部からなる下層部分２Ａと上部レジスト層３の一部からなる上層部分３Ａとを積層してなるレジストパターン５の形成を完了する。具体的には、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を形成する。そののち、アルカリ現像液等を用いて非露光部分を溶解除去することにより現像し、さらに水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなり、輪郭７で画定された島状の孤立型レジストパターン５が形成される。この段階では、レジストパターン５にアンダーカットを形成しない。なお、図３（Ｂ）は平面構成を示し、図３（Ａ）はIII Ａ−III Ａ切断線に沿った断面図である。
【００２６】
続いて、レジストパターン５に加熱処理を施す。この場合、特に上層部分３Ａを、エッチング工程において達する温度よりも高い温度となるように加熱する。こうすることにより、上層部分３Ａが硬化し、耐熱性が向上する。この操作が、本実施の形態の特徴部分である。なお、上層部分３Ａは収縮するので、図４に示したように、丸みを帯びた断面形状となる。
【００２７】
レジストパターン５に加熱処理を施したのち、図５に示したように、下層部分２Ａの端部を一部除去することにより、レジストパターン５にアンダーカットを形成する。この場合、アルカリ水溶液を用いて、下層部分２Ａの一部を溶解除去することが可能である。なお、アンダーカットの幅Ｌは、例えば、アルカリ現像液の濃度や、現像時間により制御することができる。アンダーカットの幅Ｌの最適値は、薄膜４の厚み、レジストパターン５の大きさ、下層部分２Ａの厚み、上層部分３Ａの厚み、あるいはドライエッチングの方法とその条件等によって決定する。
【００２８】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図６に示したように、薄膜４を、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によりレジストパターン５をマスクとして利用して選択的に除去する。ドライエッチングをおこなう際には、薄膜４の種類とドライエッチング方法に応じた温度で基板１、薄膜４およびレジストパターン５を含む全体を加熱する。例えば、薄膜４が鉄を含む軟磁性合金膜であり、ＲＩＥを行う場合には、基板１、薄膜４およびレジストパターン５を含む全体を１５０〜１８０℃程度に加熱することが好ましい。こうすることにより、ＲＩＥを行う際に形成される反応生成物の蒸気圧を高めることができ、最終的に形成される薄膜パターン４Ａおよびレジストパターン５の側壁部分への再付着を防止することができる。
【００２９】
最後に、レジストパターン５を除去することにより、図１に示したように、基板１上に島状の孤立型薄膜パターン４Ａが形成され、全ての操作が完了する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態によれば、レジストパターン５を、薄膜４をエッチングする工程において達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにしたので、耐熱性が向上する。これにより、上層部分３Ａが、エッチング工程において熱が印加されても変形することなく正確な輪郭７を維持できる。この結果、微小なサイズの島状の孤立型薄膜パターン４Ａを高精度に形成することができる。この場合、島状でなく帯状の薄膜パターン４Ａであっても高精度に形成可能である。
【００３１】
［第２の実施の形態］
次に、図７ないし図１２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。なお、第１の実施の形態の説明に用いた図１ないし図１１における構成要素と実質的に同一の要素については、本実施の形態においても同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３２】
上述した第１の実施の形態では、島状の孤立型レジストパターンを用いて、この孤立型レジストパターンと同形の孤立型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、本実施の形態では、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薄膜パターンを形成する場合について説明する。
【００３３】
図７は、基板１上の、輪郭７で画定された開口を有する薄膜パターン４Ｂを示すものであり、図７（Ａ）は断面構成を示し、図７（Ｂ）は平面構成を示す。図７（Ａ）は、図７（Ｂ）におけるVII Ａ−VII Ａ切断線に沿った断面図である。以下、図７に示した薄膜パターン４Ｂの形成方法について、詳細に説明する。
【００３４】
まず、図８に示したように、基板１の全面を覆うように、最終的に形成される薄膜パターン４Ｂとなる薄膜４を、例えばスパッタリング法により形成する。さらに、薄膜４を覆うように、スピンコート法などを用いて下部レジスト層２と上部レジスト層３とを順に形成する。ここでは、第１の実施の形態と同様に、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層２を形成したのち、これを加熱し、下部レジスト層２とは異なるアルカリ可溶性のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成したのち、これを加熱する。次いで、下部レジスト層２および上部レジスト層３に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、下部レジスト層２の一部からなる下層部分２Ａと上部レジスト層３の一部からなる上層部分３Ａとを積層してなるレジストパターン５の形成を完了する。具体的には、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を形成する。そののち、アルカリ現像液等を用いて被露光部分を溶解除去することにより現像し、さらに水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなり、輪郭７で画定された開口を有する開口型のレジストパターン５が形成される。この段階では、レジストパターン５にアンダーカットを形成しない。なお、図９（Ｂ）は平面構成を示し、図９（Ａ）はIXＡ−IXＡ切断線に沿った断面図である。
【００３５】
続いて、レジストパターン５に加熱処理を施す。この場合、特に上層部分３Ａを、ドライエッチングを行う工程において達する温度よりも高い温度となるように加熱する。こうすることにより、上層部分３Ａが硬化し、耐熱性が向上する。この操作が、本実施の形態の特徴部分である。なお、上層部分３Ａは収縮するので、図１０に示したように、丸みを帯びた断面形状となる。
【００３６】
レジストパターン５に加熱処理を施したのち、図１１に示したように、下層部分２Ａの端部を一部除去することにより、レジストパターン５にアンダーカットを形成する。この場合、アルカリ水溶液により下層部分２Ａの一部を溶解除去することが可能である。
【００３７】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図１２に示したように、薄膜４を、例えばイオンミリングやＲＩＥ等のドライエッチングによりレジストパターン５をマスクとして利用して選択的に除去する。ドライエッチングをおこなう際には、第１の実施の形態と同様に、薄膜４の種類とドライエッチング方法に応じた温度で基板１、薄膜４およびレジストパターン５を含む全体を加熱する。こうすることにより、ドライエッチングを行う際に形成される反応生成物の蒸気圧を高めることができ、最終的に形成される薄膜パターン４Ｂおよびレジストパターン５の側壁部分への再付着を防止することができる。
【００３８】
最後に、レジストパターン５を除去することにより、図７に示したように基板１上に開口を有する開口型薄膜パターン４Ｂが現れ、全ての操作が完了する。
【００３９】
以上のように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、レジストパターン５を、薄膜４をドライエッチングする工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにしたので、耐熱性が向上する。これにより、上層部分３Ａが、ドライエッチングする際に熱が印加されても変形することなく正確な輪郭７を維持できる。この結果、微小なサイズの開口型薄膜パターン４Ｂを高精度に形成することができる。
【００４０】
［第３の実施の形態］
次に、図１３ないし図１７を参照して、本発明の第３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。上記した第１および第２の実施の形態では、レジストパターンをマスクとしてドライエッチングすることにより薄膜パターンを形成する方法について説明したが、本実施の形態では、レジストパターンをリフトオフすることにより薄膜パターンを形成する方法について説明する。
【００４１】
本実施の形態の薄膜パターン４Ｃの形成方法は、基板１上に、レジストパターン５を形成するレジストパターン形成工程と、レジストパターン５に加熱処理を施す加熱工程と、加熱処理後のレジストパターン５にアンダーカットを形成するアンダーカット形成工程と、基板１とアンダーカット形成後のレジストパターン５とを覆うように薄膜４を形成する薄膜形成工程と、薄膜４に覆われたレジストパターン５を、基板１上からリフトオフすることにより、薄膜パターン４Ｃの形成を完了するリフトオフ工程とを含む。この場合、加熱工程において、薄膜形成工程でレジストパターン５に加わる温度よりも高い温度において加熱処理を施す。さらに、レジストパターン形成工程では、島状の孤立型レジストパターン５を形成し、リフトオフ工程では、孤立型レジストパターン５と同形の開口を有する開口型薄膜パターン４Ｃを形成する。以下、各工程についてより詳細に説明する。
【００４２】
まず、図１３に示したように、基板１の全面を覆うように、例えば、スピンコート法を用いて下部レジスト層２と上部レジスト層３とを順に形成する。ここでは、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層２を形成したのち、これを加熱し、下部レジスト層２とは異なるアルカリ可溶性のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成したのち、これを加熱する。この場合、より良好な解像度を得るために、できるだけ低分子量のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成することが望ましい。
【００４３】
次いで、下部レジスト層２および上部レジスト層３に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、下部レジスト層２の一部からなる下層部分２Ａと上部レジスト層３の一部からなる上層部分３Ａとを積層してなるレジストパターン５の形成を完了する。具体的には、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を形成する。そののち、アルカリ現像液等により下部および上部レジスト層２，３の被露光部分を現像し、さらに水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図１４（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなり、輪郭７で画定された島状の孤立型レジストパターン５が形成される。この段階では、レジストパターン５にアンダーカットを形成しない。なお、図１４（Ｂ）は平面構成を示し、図１４（Ａ）はXIV Ａ−XIV Ａ切断線に沿った断面図である。
【００４４】
続いて、レジストパターン５に加熱処理を施す。この場合、特に上層部分３Ａを、薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱する。こうすることにより、上層部分３Ａが硬化し、耐熱性が向上する。この操作が、本実施の形態の特徴部分である。なお、上層部分３Ａは収縮するので、図１５に示したように、丸みを帯びた断面形状となる。
【００４５】
レジストパターン５に加熱処理を施したのち、図１６に示したように、下層部分２Ａの端部を除去することにより、レジストパターン５にアンダーカットを形成する。この場合、アルカリ水溶液を用いて、下層部分２Ａの一部を溶解除去することが可能である。
【００４６】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図１７に示したように、薄膜４を、レジストパターン５と基板１とを覆うように全面に亘って形成する。この際、上層部分３Ａ上に形成された薄膜４と、基板１上に形成された薄膜４とは接触しない。上層部分３Ａが、すでに薄膜４を形成する際に達する温度よりも高い温度において加熱処理を施されており、変形しないからである。最後に、薄膜４に覆われたレジストパターン５をその上の薄膜４と共に除去するリフトオフ操作を行うことにより、図１８に示したように、基板１上に輪郭７で規定される開口を有する開口型薄膜パターン４Ｃが形成され、全ての操作が完了する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態によれば、レジストパターン５を、薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにしたので、耐熱性が向上する。したがって、上層部分３Ａが、薄膜４を形成する際に熱を加えられても変形しない。このため、輪郭７が正確に維持されるのでより正確なパターニングが可能となる。さらに、レジストパターン５を覆った薄膜４と最終的に必要とされる基板１を覆った薄膜４との接触が発生しないので、良好なリフトオフ操作が可能となる。この結果、開口周縁にバリ等が発生することがなくなり、開口型薄膜パターン４Ｃを高精度に形成することができる。
【００４８】
［第４の実施の形態］
次に、図１９ないし図２４を参照して、本発明の第４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。上述した第３の実施の形態では、島状の孤立型レジストパターンを用いて、この孤立型レジストパターンと同形の開口を有する開口型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、本実施の形態では、開口を有する開口型レジストパターンを用いて、この開口と同形の孤立型薄膜パターンを形成する場合について説明する。
【００４９】
まず、図１９に示したように、基板１の全面を覆うように、例えば、スピンコート法を用いて下部レジスト層２と上部レジスト層３とを順に形成する。ここでは、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層２を形成したのち、これを加熱し、下部レジスト層２とは異なるアルカリ可溶性のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成したのち、これを加熱する。この場合、より良好な解像度を得るために、できるだけ低分子量のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成することが望ましい。
【００５０】
次いで、下部レジスト層２および上部レジスト層３に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、下部レジスト層２の一部からなる下層部分２Ａと上部レジスト層３の一部からなる上層部分３Ａとを積層してなるレジストパターン５の形成を完了する。具体的には、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を形成する。そののち、アルカリ現像液等で下部および上部レジスト層２，３の被露光部分を現像し、水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図２０（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなり、輪郭７で画定された開口を有する開口型レジストパターン５が形成される。この段階では、レジストパターン５にアンダーカットを形成しない。なお、図２０（Ｂ）は平面構成を示し、図２０（Ａ）はXXＡ−XXＡ切断線に沿った断面図である。
【００５１】
続いて、レジストパターン５に加熱処理を施す。この場合、特に上層部分３Ａを、薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱する。こうすることにより、上層部分３Ａが硬化し、耐熱性が向上する。この操作が、本実施の形態の特徴部分である。なお、上層部分３Ａは収縮するので、図２１に示したように、丸みを帯びた断面形状となる。
【００５２】
レジストパターン５に加熱処理を施したのち、図２２に示したように、下層部分２Ａの端部を一部除去することにより、レジストパターン５にアンダーカットを形成する。この場合、アルカリ水溶液を用いて、下層部分２Ａの一部を溶解除去することが可能である。
【００５３】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図２３に示したように、薄膜４を、レジストパターン５と基板１とを覆うように全面に亘って形成する。この際、上層部分３Ａ上に形成された薄膜４と、基板１上に形成された薄膜４とは接触しない。上層部分３Ａが、すでに、薄膜４を形成する際に達する温度よりも高い温度において加熱処理を施されており、変形しないからである。最後に、レジストパターン５をその上の薄膜４と共に除去するリフトオフ操作を行うことにより、図１８に示したように、基板１上に輪郭７を有する島状の孤立型薄膜パターン４Ｄが形成され、全ての操作が完了する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態によれば、レジストパターン５を、薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにしたので、耐熱性が向上する。したがって、上層部分３Ａが、薄膜４を形成する際に熱を加えられても変形しない。このため、輪郭７が正確に維持されるのでより正確なパターニングが可能となる。さらに、レジストパターン５を覆った薄膜４と最終的に必要とされる基板１を覆った薄膜４との接触が発生しないので、良好なリフトオフ操作が可能となる。この結果、開口周縁にバリ等が発生することがなくなり、孤立型薄膜パターン４Ｄを高精度に形成することができる。
【００５５】
［第５の実施の形態］
続いて、図２５ないし図３４を参照して、本発明における第５の実施の形態に係る薄膜パターンを含む磁気抵抗効果素子を形成するための方法について以下に説明する。
【００５６】
まず、図２５および図２６を参照して、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子という。）が適用される薄膜磁気ヘッドについて説明する。
【００５７】
図２５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２６は、図２５に示した矢印XXVI方向から見た断面図を表し、図２７は、図２６に示したXXVII −XXVII 線に沿った矢視方向断面図である。図２５および図２６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、磁気記録媒体のトラックに磁気情報を記録するためのものである。
【００５８】
再生ヘッド部１０Ａは、図２５および図２６に示したように、エアベアリング面（ＡＢＳ；Air Bearing Surface ）９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、第２リード層１７Ａ，１７Ｂ、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。
【００５９】
ＭＲ素子１０Ｃは、ＭＲ膜１４と、その両隣に延在する一対の磁区制御層１５Ａ，１５Ｂと、その磁区制御層１５Ａ，１５Ｂの上に形成される一対の第１リード層１６Ａ，１６Ｂとを含んでいる。第１リード層１６Ａは第２リード層１７Ａと接続されており、第１リード層１６Ｂは第２リード層１７Ｂと接続されている。
【００６０】
ＭＲ膜１４は、図２７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３２、被固定層３３、非磁性層３４、フリー層とも呼ばれる磁気感受層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１４は、磁気記録媒体（図示せず）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。
【００６１】
一対の磁区制御層１５および一対の第１リード層１６は、ＭＲ膜１４の両側の下部ギャップ層１２上に順に積層されている。磁区制御層１５は、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１４の記録トラック幅方向に対応する方向に沿った両隣に延在している。この磁区制御層１５は、ＭＲ膜１４に含まれる磁気感受層（図示せず）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。第１リード層１６は、磁区制御層１５を介してＭＲ膜１４にセンス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２５に示したように第２リード層１７を介し、電極ＥＡ，ＥＢにそれぞれ接続されている。
【００６２】
このような構成を有する再生ヘッド部１０Ａでは、ＭＲ膜１４の磁気感受層の磁化方向が、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１４に含まれる磁化固定層（図示せず）の磁化方向との相対的変化を生じる。この際、ＭＲ膜１４内にセンス電流を流すと、磁化方向の変化が磁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。
【００６３】
記録ヘッド部１０Ｂは、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、フォトレジスト層４２、コイル４３、フォトレジスト層４４、コイル４５、フォトレジスト層４６および上部磁極４７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４３，４５に流れる電流によって上部シールド層２１と上部磁極４７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。
【００６４】
次に、図２７ないし図３４を参照して、本実施の形態に係るＭＲ素子の形成方法について説明する。
【００６５】
本実施の形態のＭＲ素子の形成方法は、基板上に、第１の薄膜パターンとしてのＭＲ膜１４を形成する第１の工程と、このＭＲ膜１４の両端縁部に隣接するように一対の第２の薄膜パターンである磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６Ｂからなる積層膜を形成する第２の工程とを含むＭＲ素子１０Ｃの形成方法である。第１の工程は、基板としての下部ギャップ層１２上に第１の薄膜としての多層膜１４Ａを形成する第１薄膜形成工程と、多層膜１４Ａの上に、レジストパターン５を形成する工程と、レジストパターン５に加熱処理を施す加熱工程と、加熱処理後のレジストパターン５にアンダーカットを形成する工程と、アンダーカット形成後のレジストパターン５をマスクとして利用し、多層膜１４を選択的にドライエッチングすることによりＭＲ膜１４の形成を完了するエッチング工程とを含む。第２の工程は、第１の工程におけるドライエッチング後の下部ギャップ層１２とレジストパターン５とを覆うように第２の薄膜としての磁区制御層１５および第１リード層１６を形成する第２薄膜形成工程と、磁区制御層１５Ｃおよび第１リード層１６Ｃに覆われたレジストパターン５をリフトオフすることにより、磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６Ｂの形成を完了するリフトオフ工程とを含む。さらに、加熱工程において、エッチング工程でレジストパターン５に加わる温度よりも高く、かつ、第２薄膜形成工程でレジストパターン５に加わる温度よりも高い温度で加熱処理を施すようにする。
【００６６】
このように、本実施の形態のＭＲ素子の形成方法では、レジストパターン５を、エッチング工程で達する温度よりも高く、かつ、第２薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにし、耐熱性を向上させると共に、第１の工程で使用するレジストパターン５と、第２の工程で使用するレジストパターン５とを共有化することにより、ＭＲ膜１４の両端縁部に隣接するように磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６Ｂを高精度に形成する。以下、各工程について、より詳細に説明する。
【００６７】
まず、図２７および図２８に示したように、基体１００となる基板上に、スパッタリング等によりニッケル鉄（ＮｉＦｅ）合金等の導電性磁性材料よりなる下部シールド層１１を形成したのち、この下部シールド層１１上に酸化アルミニウム等よりなる下部ギャップ層１２を、例えば、スパッタリング等により形成する。次に、この下部ギャップ層１２上に全面に亘って多層膜１４Ａを形成する。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。なお、多層膜１４Ａは、本発明における「第１の薄膜」に対応する一具体例である。
【００６８】
続いて、多層膜１４Ａを覆うように、例えば、スピンコート法を用いて下部レジスト層２と上部レジスト層３とを順に形成する。ここでは、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層２を形成したのち、これを加熱し、下部レジスト層２とは異なるアルカリ可溶性のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成したのち、これを加熱する。この場合、より良好な解像度を得るために、できるだけ低分子量のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成することが望ましい。次いで、下部レジスト層２および上部レジスト層３に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、下部レジスト層２の一部からなる下層部分２Ａと上部レジスト層３の一部からなる上層部分３Ａとを積層してなるレジストパターン５の形成を完了する。具体的には、図２９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を形成する。そののち、アルカリ水溶液を用いて非露光部分を溶解除去することにより現像し、さらに水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図３０に示したように、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなる孤立型レジストパターン５が形成される。この段階では、レジストパターン５にアンダーカットを形成しない。
【００６９】
続いて、レジストパターン５に加熱処理を施す。この場合、特に上層部分３Ａを、後述するドライエッチングを行う工程において印加される温度および磁区制御層１５と第１リード層１６とを形成する工程において印加される温度よりも高い温度となるように加熱する。こうすることにより、上層部分３Ａが硬化し、耐熱性が向上する。この操作が、本実施の形態の特徴部分である。なお、上層部分３Ａは収縮するので、図３１に示したように、丸みを帯びた断面形状となる。レジストパターン５に加熱処理を施したのち、下層部分２Ａの端部を一部除去することにより、レジストパターン５にアンダーカットを形成する。この場合、アルカリ現像液等を用いて、下層部分２Ａの一部を溶解除去することが可能である。
【００７０】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図３２に示したように多層膜１４Ａを、例えば、イオンミリングやＲＩＥ等のドライエッチングによりレジストパターン５をマスクとして利用して選択的に除去する。ドライエッチングをおこなう際には、多層膜１４Ａの種類とドライエッチング方法に応じた温度で下部ギャップ層１２、多層膜１４Ａおよびレジストパターン５を含む全体を加熱する。こうすることにより、ＲＩＥを行う際に形成される反応生成物の蒸気圧を高めることができ、最終的に形成されるＭＲ膜１４およびレジストパターン５の側壁部分への再付着を防止することができる。
【００７１】
以上により、ＭＲ膜１４が形成され、第１の薄膜パターンの形成工程の全ての操作が完了する。ここで、ＭＲ膜１４は、本発明における「第１の薄膜パターン」に対応する一具体例である。
【００７２】
次に、第１の薄膜パターンの形成工程に続く、第２の薄膜パターンの形成工程について説明する。図３２に引き続き、まず、図３３に示したように、全体を覆うように、例えば、スパッタリング等により磁区制御層１５と第１リード層１６とを順に形成する。続いて、磁区制御層１５Ｃと第１リード層１６Ｃとに覆われたレジストパターン５をリフトオフする。こうすることにより、ＭＲ膜１４と、このＭＲ膜１４の両端縁部に隣接するように配置された磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６ＢとからなるＭＲ素子１０Ｃが完成する。なお、磁区制御層１５Ａ，１５Ｂと第１リード層１６Ａ，１６Ｂとが、本発明における「第２の薄膜」に対応する一具体例である。
【００７３】
以上のように、本実施の形態によれば、レジストパターン５を、エッチング工程で達する温度よりも高く、かつ、第２薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにしたので、耐熱性が向上する。これにより、レジストパターン５がエッチング工程で変形することなく正確な輪郭を維持でき、より正確なパターニングが可能となる。よって、ＭＲ膜１４を高精度に形成することができる。また、第２薄膜形成工程において、レジストパターン５を覆った磁区制御層１５Ｃおよび第１リード層１６Ｃと最終的に必要とされる下部ギャップ層１２を覆った磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６Ｂとの接触が発生しないので、良好なリフトオフ操作が可能となる。よって、バリ等が発生することがなくなり、ＭＲ膜１４の両端縁部に隣接するように磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６Ｂを高精度に形成することができる。これらの結果、ＭＲ膜１４と、その両端縁部に隣接する磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６ＢとからなるＭＲ素子１０Ｃを高精度に形成することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、第１の工程でエッチングマスクとして用いるレジストパターン５と、第２の工程でリフトオフマスクとして用いるレジストパターン５とを共用するようにしたので、製造工程を簡略化できる。さらに、この場合、位置ずれを生じることがないので、それぞれの工程で個別にレジストパターンを形成する場合よりも高精度にＭＲ素子１０Ｃを形成することができる。
【００７５】
【実施例】
次に、上記した第１ないし第５の実施の形態のうち、第３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。
【００７６】
本実施例では、上記した形成方法に基づき、以下の要領で開口型薄膜パターン４Ｃを形成した。図１３ないし図１７を参照して詳細に説明する。
【００７７】
まず、図１３に示したように、基板１として、０．４ｍｍ厚であり直径約７６ｍｍの円板状のシリコン（Ｓｉ）からなる基板を用意し、この上に、例えばスピンコート法により液体フォトレジストを塗布することによって５μｍ厚の下部レジスト層２を形成した。液体フォトレジストとしては、マイクロケミカル社製の「ＰＭＧＩ ＳＦ」を用いた。こののち、ホットプレートにより、１３０℃の温度で３００秒間に亘って加熱処理をおこなった。
【００７８】
さらに、下部レジスト層２を覆うように、やはり、スピンコート法により液体フォトレジストを塗布することによって１０μｍ厚の上部レジスト層３を形成した。液体フォトレジストとしては、信越化学工業社製の「ＳＩＰＲ−９７４０」を用いた。こののち、ホットプレートにより、１１０℃の温度で３００秒間に亘って加熱処理をおこなった。
【００７９】
次に、一辺が５０μｍのほぼ正方形の開口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２，３を選択的に露光して潜像を形成した。露光条件については、開口数ＮＡを０．４とし、絞りσを０．４とし、さらに、露光量設定を１０００ｍＪ／ｃｍ2 とした。露光したのち、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（６０秒間の攪拌を３回繰り返し）により被露光部分を現像処理し、さらに、水洗および乾燥をおこなった。こうすることにより、図１４（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなり、輪郭７で画定された孤立型レジストパターン５を得た。
【００８０】
続いて、オーブンにより、レジストパターン５に以下の条件で加熱処理を施した。まず、１３０℃の温度で１時間に亘って加熱し、そののち１８０℃でもう１時間、加熱した。雰囲気は、窒素（Ｎ2 ）とした。
【００８１】
レジストパターン５に加熱処理を施したのち、図１６に示したように、下層部分２Ａの端部を現像処理により溶解除去し、レジストパターン５に幅５μｍのアンダーカットを形成した。現像処理は、濃度２．３８％のＴＭＡＨ溶液を用いて、パドル法（６０秒間の攪拌を２回繰り返し）によりおこない、そののち、水洗および乾燥をおこなった。
【００８２】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図１７に示したように、薄膜４として酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）を、レジストパターン５と基板１とを覆うように全面に亘って形成した。ここでは、３μｍの厚みとなるようにスパッタリング法により形成した。スパッタ膜およびターゲットには酸化アルミニウムを用い、電力を１５ｋＷ、バイアス電圧を−１５０Ｖ、アルゴン（Ａｒ）ガス流量を０．１Ｌ／ｍｉｎ．、ガス圧力を１．３３×１０-1Ｐａとした。スパッタリングの際に、基板１表面の温度は１３０℃に達した。
【００８３】
最後に、全体をアセトンに浸漬し、１時間ほど揺動させることによりレジストパターン５を溶解、剥離した。こうすることにより、図１８に示したように、基板１上に形成され一辺が５０μｍのほぼ正方形の輪郭７を有し、バリのない端縁を有する開口型薄膜パターン４Ｃを得ることができた。
【００８４】
以上の結果から、本実施例によれば、バリ等が発生することがなくなり、開口型薄膜パターン４Ｃを高精度に形成可能であることがわかった。
【００８５】
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施の形態および変形例に限定されず、種々変形可能である。例えば、本実施の形態および実施例では、ネガ型のフォトレジスト材料を用いるようにしたが、ポジ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、本実施の形態では、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。
【００８６】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１ないし請求項３のいずれか１項、請求項７または請求項８に記載の薄膜パターンの形成方法によれば、加熱工程において、レジストパターンを、後工程のエッチング工程で加わる温度よりも高い温度で加熱処理するようにしたので、エッチング工程において、レジストパターンが変形することなく、その輪郭が正確に維持される。この結果、微小なサイズの薄膜パターンを高精度かつ容易に形成することができる。
【００８７】
また、請求項４ないし請求項８のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成方法によれば、加熱工程において、レジストパターンを、後工程となる薄膜形成工程で加わる温度よりも高い温度で加熱処理するようにしたので、薄膜形成工程においてレジストパターンが変形しない。このため、その輪郭が正確に維持されると共に、レジストパターンを覆った薄膜と基板を覆った薄膜との接触が発生せずに良好なリフトオフ操作が可能となる。この結果、バリ等が発生することなく、薄膜パターンを高精度かつ容易に形成することができる。
【００８８】
また、請求項９および請求項１０に記載の磁気抵抗効果素子の形成方法によれば、加熱工程において、レジストパターンを、後工程のエッチング工程で加わる温度よりも高く、かつ第２薄膜形成工程で加わる温度よりも高い温度で加熱処理するようにしたので、エッチング工程においてレジストパターンが変形することなく、その輪郭が正確に維持される。さらに、第２薄膜形成工程においてもレジストパターンが変形しないので、その輪郭が正確に維持されると共に、レジストパターンを覆った第２の薄膜と基板を覆った第２の薄膜との接触が発生せず、良好なリフトオフが可能となる。この結果、基板の上に、高精度に配置された第１の薄膜と第２の薄膜とからなるＭＲ素子を得ることができる。さらに、第１の工程でエッチングマスクとして用いるレジストパターンと、第２の工程でリフトオフマスクとして用いるレジストパターンとを共用するようにしたので、製造工程を簡略化できる。さらに、この場合、位置ずれを生じることがないので、それぞれの工程で個別にレジストパターンを形成する場合よりも高精度かつ容易にＭＲ素子を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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断面図および平面図である。
【図２】 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３】図２に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図４】図３に続く一工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く一工程を表す断面図である。
【図６】図５に続く一工程を表す断面図である。
【図７】 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断面図および平面図である。
【図８】図７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９】図８に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図１０】図９に続く一工程を表す断面図である。
【図１１】図１０に続く一工程を表す断面図である。
【図１２】図１１に続く一工程を表す断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る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。
【図１４】図１３に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図１５】図１４に続く一工程を表す断面図である。
【図１６】図１５に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図１７】図１６に続く一工程を表す断面図である。
【図１８】図１７に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態に係る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。
【図２０】図１９に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図２１】図２０に続く一工程を表す断面図である。
【図２２】図２１に続く一工程を表す断面図である。
【図２３】図２２に続く一工程を表す断面図である。
【図２４】図２３に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図２５】本発明の第５の実施の形態に係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２６】図２５に示した薄膜磁気ヘッドのXXVI矢視方向から見た構造を示す断面図である。
【図２７】図２５に示した薄膜磁気ヘッドの図２６におけるXXVII 矢視方向から見た構造を示す断面図である。
【図２８】図２５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２９】図２８に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図３０】図２９に続く一工程を表す断面図である。
【図３１】図３０に続く一工程を表す断面図である。
【図３２】図３１に続く一工程を表す断面図である。
【図３３】図３２に続く一工程を表す断面図である。
【図３４】図３３に続く一工程を表す断面図である。
【図３５】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。
【図３６】図３５に続く一工程を表す断面図である。
【図３７】図３６に続く一工程を表す断面図である。
【図３８】図３７に続く一工程を表す断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…下部レジスト層、３…上部レジスト層、４…薄膜、４Ａ…薄膜パターン、５…レジストパターン、６…フォトマスク、７…輪郭、１０Ｃ…磁気抵抗効果（ＭＲ）素子。
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板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。
【０００２】
【従来の技術】
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。さらに、上記の島状あるいは帯状の薄膜パターン以外に、スルーホール（開口）を有する絶縁性の薄膜パターンが用いられる場合もある。
【０００３】
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リフトオフ法が知られている。この方法では、まず、基板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を形成したのち、全体を覆うように薄膜を形成し、レジストパターンをリフトオフすることにより、薄膜パターンを形成するのである。このリフトオフ法については、例えば、特公平７−６０５８号公報に記載がある。
【０００４】
図３５〜図３８は、従来の、リフトオフ法を用いた薄膜パターンの形成方法における一例を示したものである。最初に、図３５に示したように、基板１０１の上に、例えば、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層１０２を形成する。さらに、下部レジスト層１０２の上に上部レジスト層１０３を形成する。こののち、フォトマスク１０６を用いて下部および上部レジスト層１０２，１０３を選択的に露光することにより潜像を形成する。次いで、アルカリ現像液等により下部および上部レジスト層１０２，１０３の被露光部分を溶解除去することにより現像し、さらに、水洗および乾燥処理をおこなうことにより、図３６に示したように、下層部分１０２Ａおよび上層部分１０３Ａからなるレジストパターン１０５を形成する。この現像の際には、下層部分１０２Ａの一部を過度に溶解除去することにより、レジストパターン１０５をアンダーカット構造とする。さらに、図３７に示したように、最終的に得たい薄膜パターンの材料を用いて、全体を覆うように薄膜１０４を、例えば、スパッタリング法により形成する。最後に、薄膜１０４に覆われたレジストパターン１０５をリフトオフすることにより、図３８に示したように所定の形状を有する薄膜パターン１０４Ａが形成される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来のリフトオフ法を用いた薄膜パターンの形成方法では、図３８に示したように、バリ１０７が発生する場合があった。これは図３７に示したように、薄膜１０４が形成された際、その熱により上層部分１０３Ａが軟化し、上層部分１０３Ａ自体の重みにより下垂変形してしまう場合に発生する。上層部分１０３Ａが変形すると、上層部分１０３Ａ上の薄膜１０４と、基板１０１上の薄膜１０４とが互いに接触してしまうので、上層部分１０３Ａをリフトオフした際に接触部分の一部が残り、バリ１０７が生じるのである。このような場合には、正確な寸法の薄膜パターンが得られず、極端な場合には、リフトオフ操作をすることも困難となる。また、下層部分１０２Ａの厚みを厚くした場合には、薄膜１０４の形成時における、上層部分１０３Ａ上の薄膜１０４と基板１０１上の薄膜１０４との接触は避けられる。しかし、この場合、薄膜１０４の形成時に下層部分１０２Ａの側壁にも薄膜１０４が付着してしまい、これがバリの原因となってしまう。
【０００６】
上記したリフトオフ法とは別の方法として、ドライエッチングを用いた方法がある。これは、基板上に形成された薄膜の上にアンダーカット構造を有するレジストパターンを形成し、この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、所望の形状の薄膜パターンを形成する方法である。
【０００７】
このようなドライエッチングを用いて薄膜パターンを形成する場合にも、リフトオフ法と同様に形成精度を向上する上での問題が生じる場合があった。ドライエッチングに伴い、基板およびその上に形成された膜の全体が、例えば１３０℃程度の高温に達する場合があるからである。あるいは、積極的に加熱することもある。こうした場合、レジストパターンは、熱により変形することが多く、その結果、寸法精度の高い薄膜パターンを形成することが困難であった。
【０００８】
以上の問題に対処するには、レジストパターンの耐熱性を高めるために、分子量がより大きいレジストを用いるようにすればよい。しかしながら、分子量が大きいレジストを用いた場合には、解像度が低くなることが多い。耐熱性を確保するためにある程度の大きさの分子量を有するレジストを使用せざるを得ないため、場合によっては十分な解像度を得ることが困難であった。
【０００９】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、微小な薄膜パターンをより高精度、かつ容易に形成可能な方法を提供することにある。本発明の第２の目的は、そ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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の観点に係る薄膜パターンの形成方法は、基板上に薄膜パターンを形成する方法であり、基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、薄膜の上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、レジストパターンに加熱処理を施す加熱工程と、加熱処理後のレジストパターンにアンダーカットを形成するアンダーカット形成工程と、アンダーカット形成後のレジストパターンをマスクとして利用し、薄膜を選択的にドライエッチングすることにより薄膜パターンの形成を完了するエッチング工程とを含み、加熱工程において、前記エッチング工程でレジストパターンに加わる温度よりも高い温度で加熱処理を施すようにしたものである。ここで、「選択的にドライエッチングする」とは、レジストパターンによって保護されていない露出部分をドライエッチングにより除去するということである。
【００１１】
本発明の第１の観点に係る薄膜パターンの形成方法では、加熱工程において、レジストパターンがエッチング工程において達する温度よりも高い温度で加熱処理を施される。このため薄膜パターン形成工程では、レジストパターンが変形することなく、その輪郭が正確に維持される。
【００１２】
本発明の第１の観点に係る薄膜パターンの形成方法では、レジストパターン形成工程において島状または帯状の孤立型レジストパターンを形成し、エッチング工程において孤立型レジストパターンと同形の孤立型薄膜パターンを形成するようにしてもよい。または、レジストパターン形成工程において開口を有する開口型レジストパターンを形成し、エッチング工程において開口と同形の開口を有する開口型薄膜パターンを形成するようにしてもよい。
【００１３】
本発明の第２の観点に係る薄膜パターンの形成方法は、基板上に薄膜パターンを形成する方法であり、基板上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、レジストパターンに加熱処理を施す加熱工程と、加熱処理後のレジストパターンにアンダーカットを形成するアンダーカット形成工程と、基板とアンダーカット形成後のレジストパターンとを覆うように薄膜を形成する薄膜形成工程と、薄膜に覆われたレジストパターンを、基板上からリフトオフすることにより、薄膜パターンの形成を完了するリフトオフ工程とを含み、加熱工程において、薄膜形成工程でレジストパターンに加わる温度よりも高い温度において加熱処理を施すようにしたものである。
【００１４】
本発明の第２の観点に係る薄膜パターンの形成方法では、加熱工程において、レジストパターンが薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度において加熱処理を施される。このため、薄膜形成工程ではレジストパターンが変形しないので、その輪郭が正確に維持されると共に、レジストパターンを覆った薄膜と基板を覆った薄膜との接触が発生しない。
【００１５】
本発明の第２の観点に係る薄膜パターンの形成方法では、レジストパターン形成工程において島状または帯状の孤立型レジストパターンを形成し、リフトオフ工程において孤立型レジストパターンと同形の開口を有する開口型薄膜パターンを形成するようにしてもよい。または、レジストパターン形成工程において開口を有する開口型レジストパターンを形成し、リフトオフ工程において開口と同形の孤立型薄膜パターンを形成するようにしてもよい。
【００１６】
本発明の第１および第２の観点に係る薄膜パターンの形成方法では、レジストパターン形成工程が、下部レジスト層を形成する工程と、この下部レジスト層の上に、下部レジスト層とは異なる材料を用いて上部レジスト層を形成する工程と、下部レジスト層および上部レジスト層に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、下部レジスト層の一部からなる下層部分と上部レジスト層の一部からなる上層部分とを積層してなるレジストパターンの形成を完了する工程とを含み、アンダーカット形成工程において、上部レジスト層に対する溶解速度よりも下部レジスト層に対する溶解速度が速い現像液を用いて下層部分の一部を溶解除去してアンダーカットを形成するようにしてもよい。その場合、レジストパターン形成工程において、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層を形成し、アンダーカット形成工程において、アルカリ水溶液を用いてアンダーカットを形成することが可能である。
【００１７】
本発明の磁気抵抗効果素子の形成方法は、基板上に、第１の薄膜パターンを形成する第１の工程と、この第１の薄膜パターンの両端縁部に隣接するように一対の第２の薄膜パターンを形成する第２の工程とを含む磁気抵抗効果素子の形成方法である。ここで、第１の工程が、基板上に第１の薄膜を形成する第１薄膜形成工程と、第１の薄膜の上に、レジストパターンを形成する工程と、レジストパターンに加熱処理を施す加熱工程と、加熱処理後のレジストパターンにアンダーカットを形成する工程と、アンダーカット形成後のレジストパターンをマスクとして利用し、第１の薄膜を選択的にドライエッチングすることにより第１の薄膜パターンの形成を完了するエッチング工程とを含む。さらに、第２の工程が、第１の工程で用いた、ドライエッチング後の基板およびレジストパターンとを覆うように第２の薄膜を選択的に形成する第２薄膜形成工程と、第２の薄膜に覆われたレジストパターンをリフトオフすることにより、第２の薄膜パターンの形成を完了するリフトオフ工程とを含み、加熱工程において、エッチング工程でレジストパターンに加わる温度よりも高く、かつ、第２薄膜形成工程でレジストパターンに加わる温度よりも高い温度で加熱処理を施すようにしたものである。こうすることにより、第１の工程で使用するレジストパターンと、第２の工程で使用するレジストパターンとを共有化することができ、第１の薄膜パターンの両端縁部に隣接するように第２の薄膜パターンを形成することができる。
【００１８】
本発明の磁気抵抗効果素子の形成方法では、加熱工程において、レジストパターンが、エッチング工程で達する温度よりも高く、かつ第２薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度において加熱処理を施される。このため、第１の工程では、レジストパターンが変形することなく、その輪郭が正確に維持される。さらに、第２薄膜形成工程ではレジストパターンが変形しないので、その輪郭が正確に維持されると共に、レジストパターンを覆った薄膜と基板を覆った薄膜との接触が発生しない。
【００１９】
【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。
【００２０】
［第１の実施の形態］
最初に、図１ないし図６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。
【００２１】
図１は、基板１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薄膜パターン４Ａを示すものであり、図１（Ａ）は断面構成を示し、図１（Ｂ）は平面構成を示す。図１（Ａ）は、図（Ｂ）におけるＩＡ−ＩＡ切断線に沿った断面図である。
【００２２】
薄膜パターン４Ａは、例えば、金属等の導電性材料、絶縁材料、磁性材料または非磁性材料からなり、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く、島状パターンの微小なサイズを有するものである。基板１は、例えば、絶縁体等からなり、単層構造を有していてもよいし、複数層が積層された積層構造を有していてもよい。このような薄膜パターン４Ａは、例えば、薄膜磁気ヘッド等の磁気デバイスにおける磁気センサに適用される。
【００２３】
薄膜パターン４Ａの形成方法は、基板１上に薄膜４を形成する工程と、この薄膜４の上に、レジストパターン５を形成するレジストパターン形成工程と、このレジストパターン５に加熱処理を施す加熱工程とを含む。さらに、加熱処理後のレジストパターン５にアンダーカットを形成するアンダーカット形成工程と、アンダーカット形成後のレジストパターン５をマスクとして利用し、薄膜４を選択的にドライエッチングすることにより薄膜パターン４Ａの形成を完了するエッチング工程とを含む。加熱工程では、エッチング工程でレジストパターン５に加わる温度よりも高い温度において加熱処理を施す。さらに、レジストパターン形成工程では、島状の孤立型レジストパターン５を形成し、エッチング工程では、孤立型レジストパターン５と同形の孤立型薄膜パターン４Ａを形成する。以下、各工程についてより詳細に説明する。
【００２４】
まず、図２に示したように、基板１の全面を覆うように、最終的に形成される薄膜パターン４Ａとなる薄膜４を、例えば、スパッタリング法により形成する。
【００２５】
さらに、薄膜４を覆うように、例えば、スピンコート法を用いて下部レジスト層２と上部のレジスト層３とを順に形成する。ここでは、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層２を形成したのち、これを加熱し、下部レジスト層２とは異なるアルカリ可溶性のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成したのち、これを加熱する。この場合、より良好な解像度を得るために、できるだけ低分子量のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成することが望ましい。次いで、下部レジスト層２および上部レジスト層３に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、図３（Ａ），（Ｂ）に示したように、下部レジスト層２の一部からなる下層部分２Ａと上部レジスト層３の一部からなる上層部分３Ａとを積層してなるレジストパターン５の形成を完了する。具体的には、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を形成する。そののち、アルカリ現像液等を用いて非露光部分を溶解除去することにより現像し、さらに水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなり、輪郭７で画定された島状の孤立型レジストパターン５が形成される。この段階では、レジストパターン５にアンダーカットを形成しない。なお、図３（Ｂ）は平面構成を示し、図３（Ａ）はIII Ａ−III Ａ切断線に沿った断面図である。
【００２６】
続いて、レジストパターン５に加熱処理を施す。この場合、特に上層部分３Ａを、エッチング工程において達する温度よりも高い温度となるように加熱する。こうすることにより、上層部分３Ａが硬化し、耐熱性が向上する。この操作が、本実施の形態の特徴部分である。なお、上層部分３Ａは収縮するので、図４に示したように、丸みを帯びた断面形状となる。
【００２７】
レジストパターン５に加熱処理を施したのち、図５に示したように、下層部分２Ａの端部を一部除去することにより、レジストパターン５にアンダーカットを形成する。この場合、アルカリ水溶液を用いて、下層部分２Ａの一部を溶解除去することが可能である。なお、アンダーカットの幅Ｌは、例えば、アルカリ現像液の濃度や、現像時間により制御することができる。アンダーカットの幅Ｌの最適値は、薄膜４の厚み、レジストパターン５の大きさ、下層部分２Ａの厚み、上層部分３Ａの厚み、あるいはドライエッチングの方法とその条件等によって決定する。
【００２８】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図６に示したように、薄膜４を、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によりレジストパターン５をマスクとして利用して選択的に除去する。ドライエッチングをおこなう際には、薄膜４の種類とドライエッチング方法に応じた温度で基板１、薄膜４およびレジストパターン５を含む全体を加熱する。例えば、薄膜４が鉄を含む軟磁性合金膜であり、ＲＩＥを行う場合には、基板１、薄膜４およびレジストパターン５を含む全体を１５０〜１８０℃程度に加熱することが好ましい。こうすることにより、ＲＩＥを行う際に形成される反応生成物の蒸気圧を高めることができ、最終的に形成される薄膜パターン４Ａおよびレジストパターン５の側壁部分への再付着を防止することができる。
【００２９】
最後に、レジストパターン５を除去することにより、図１に示したように、基板１上に島状の孤立型薄膜パターン４Ａが形成され、全ての操作が完了する。
【００３０】
以上のように、本実施の形態によれば、レジストパターン５を、薄膜４をエッチングする工程において達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにしたので、耐熱性が向上する。これにより、上層部分３Ａが、エッチング工程において熱が印加されても変形することなく正確な輪郭７を維持できる。この結果、微小なサイズの島状の孤立型薄膜パターン４Ａを高精度に形成することができる。この場合、島状でなく帯状の薄膜パターン４Ａであっても高精度に形成可能である。
【００３１】
［第２の実施の形態］
次に、図７ないし図１２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。なお、第１の実施の形態の説明に用いた図１ないし図１１における構成要素と実質的に同一の要素については、本実施の形態においても同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００３２】
上述した第１の実施の形態では、島状の孤立型レジストパターンを用いて、この孤立型レジストパターンと同形の孤立型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、本実施の形態では、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薄膜パターンを形成する場合について説明する。
【００３３】
図７は、基板１上の、輪郭７で画定された開口を有する薄膜パターン４Ｂを示すものであり、図７（Ａ）は断面構成を示し、図７（Ｂ）は平面構成を示す。図７（Ａ）は、図７（Ｂ）におけるVII Ａ−VII Ａ切断線に沿った断面図である。以下、図７に示した薄膜パターン４Ｂの形成方法について、詳細に説明する。
【００３４】
まず、図８に示したように、基板１の全面を覆うように、最終的に形成される薄膜パターン４Ｂとなる薄膜４を、例えばスパッタリング法により形成する。さらに、薄膜４を覆うように、スピンコート法などを用いて下部レジスト層２と上部レジスト層３とを順に形成する。ここでは、第１の実施の形態と同様に、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層２を形成したのち、これを加熱し、下部レジスト層２とは異なるアルカリ可溶性のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成したのち、これを加熱する。次いで、下部レジスト層２および上部レジスト層３に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、下部レジスト層２の一部からなる下層部分２Ａと上部レジスト層３の一部からなる上層部分３Ａとを積層してなるレジストパターン５の形成を完了する。具体的には、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を形成する。そののち、アルカリ現像液等を用いて被露光部分を溶解除去することにより現像し、さらに水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図９（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなり、輪郭７で画定された開口を有する開口型のレジストパターン５が形成される。この段階では、レジストパターン５にアンダーカットを形成しない。なお、図９（Ｂ）は平面構成を示し、図９（Ａ）はIXＡ−IXＡ切断線に沿った断面図である。
【００３５】
続いて、レジストパターン５に加熱処理を施す。この場合、特に上層部分３Ａを、ドライエッチングを行う工程において達する温度よりも高い温度となるように加熱する。こうすることにより、上層部分３Ａが硬化し、耐熱性が向上する。この操作が、本実施の形態の特徴部分である。なお、上層部分３Ａは収縮するので、図１０に示したように、丸みを帯びた断面形状となる。
【００３６】
レジストパターン５に加熱処理を施したのち、図１１に示したように、下層部分２Ａの端部を一部除去することにより、レジストパターン５にアンダーカットを形成する。この場合、アルカリ水溶液により下層部分２Ａの一部を溶解除去することが可能である。
【００３７】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図１２に示したように、薄膜４を、例えばイオンミリングやＲＩＥ等のドライエッチングによりレジストパターン５をマスクとして利用して選択的に除去する。ドライエッチングをおこなう際には、第１の実施の形態と同様に、薄膜４の種類とドライエッチング方法に応じた温度で基板１、薄膜４およびレジストパターン５を含む全体を加熱する。こうすることにより、ドライエッチングを行う際に形成される反応生成物の蒸気圧を高めることができ、最終的に形成される薄膜パターン４Ｂおよびレジストパターン５の側壁部分への再付着を防止することができる。
【００３８】
最後に、レジストパターン５を除去することにより、図７に示したように基板１上に開口を有する開口型薄膜パターン４Ｂが現れ、全ての操作が完了する。
【００３９】
以上のように、本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、レジストパターン５を、薄膜４をドライエッチングする工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにしたので、耐熱性が向上する。これにより、上層部分３Ａが、ドライエッチングする際に熱が印加されても変形することなく正確な輪郭７を維持できる。この結果、微小なサイズの開口型薄膜パターン４Ｂを高精度に形成することができる。
【００４０】
［第３の実施の形態］
次に、図１３ないし図１７を参照して、本発明の第３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。上記した第１および第２の実施の形態では、レジストパターンをマスクとしてドライエッチングすることにより薄膜パターンを形成する方法について説明したが、本実施の形態では、レジストパターンをリフトオフすることにより薄膜パターンを形成する方法について説明する。
【００４１】
本実施の形態の薄膜パターン４Ｃの形成方法は、基板１上に、レジストパターン５を形成するレジストパターン形成工程と、レジストパターン５に加熱処理を施す加熱工程と、加熱処理後のレジストパターン５にアンダーカットを形成するアンダーカット形成工程と、基板１とアンダーカット形成後のレジストパターン５とを覆うように薄膜４を形成する薄膜形成工程と、薄膜４に覆われたレジストパターン５を、基板１上からリフトオフすることにより、薄膜パターン４Ｃの形成を完了するリフトオフ工程とを含む。この場合、加熱工程において、薄膜形成工程でレジストパターン５に加わる温度よりも高い温度において加熱処理を施す。さらに、レジストパターン形成工程では、島状の孤立型レジストパターン５を形成し、リフトオフ工程では、孤立型レジストパターン５と同形の開口を有する開口型薄膜パターン４Ｃを形成する。以下、各工程についてより詳細に説明する。
【００４２】
まず、図１３に示したように、基板１の全面を覆うように、例えば、スピンコート法を用いて下部レジスト層２と上部レジスト層３とを順に形成する。ここでは、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層２を形成したのち、これを加熱し、下部レジスト層２とは異なるアルカリ可溶性のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成したのち、これを加熱する。この場合、より良好な解像度を得るために、できるだけ低分子量のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成することが望ましい。
【００４３】
次いで、下部レジスト層２および上部レジスト層３に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、下部レジスト層２の一部からなる下層部分２Ａと上部レジスト層３の一部からなる上層部分３Ａとを積層してなるレジストパターン５の形成を完了する。具体的には、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を形成する。そののち、アルカリ現像液等により下部および上部レジスト層２，３の被露光部分を現像し、さらに水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図１４（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなり、輪郭７で画定された島状の孤立型レジストパターン５が形成される。この段階では、レジストパターン５にアンダーカットを形成しない。なお、図１４（Ｂ）は平面構成を示し、図１４（Ａ）はXIV Ａ−XIV Ａ切断線に沿った断面図である。
【００４４】
続いて、レジストパターン５に加熱処理を施す。この場合、特に上層部分３Ａを、薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱する。こうすることにより、上層部分３Ａが硬化し、耐熱性が向上する。この操作が、本実施の形態の特徴部分である。なお、上層部分３Ａは収縮するので、図１５に示したように、丸みを帯びた断面形状となる。
【００４５】
レジストパターン５に加熱処理を施したのち、図１６に示したように、下層部分２Ａの端部を除去することにより、レジストパターン５にアンダーカットを形成する。この場合、アルカリ水溶液を用いて、下層部分２Ａの一部を溶解除去することが可能である。
【００４６】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図１７に示したように、薄膜４を、レジストパターン５と基板１とを覆うように全面に亘って形成する。この際、上層部分３Ａ上に形成された薄膜４と、基板１上に形成された薄膜４とは接触しない。上層部分３Ａが、すでに薄膜４を形成する際に達する温度よりも高い温度において加熱処理を施されており、変形しないからである。最後に、薄膜４に覆われたレジストパターン５をその上の薄膜４と共に除去するリフトオフ操作を行うことにより、図１８に示したように、基板１上に輪郭７で規定される開口を有する開口型薄膜パターン４Ｃが形成され、全ての操作が完了する。
【００４７】
以上のように、本実施の形態によれば、レジストパターン５を、薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにしたので、耐熱性が向上する。したがって、上層部分３Ａが、薄膜４を形成する際に熱を加えられても変形しない。このため、輪郭７が正確に維持されるのでより正確なパターニングが可能となる。さらに、レジストパターン５を覆った薄膜４と最終的に必要とされる基板１を覆った薄膜４との接触が発生しないので、良好なリフトオフ操作が可能となる。この結果、開口周縁にバリ等が発生することがなくなり、開口型薄膜パターン４Ｃを高精度に形成することができる。
【００４８】
［第４の実施の形態］
次に、図１９ないし図２４を参照して、本発明の第４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。上述した第３の実施の形態では、島状の孤立型レジストパターンを用いて、この孤立型レジストパターンと同形の開口を有する開口型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、本実施の形態では、開口を有する開口型レジストパターンを用いて、この開口と同形の孤立型薄膜パターンを形成する場合について説明する。
【００４９】
まず、図１９に示したように、基板１の全面を覆うように、例えば、スピンコート法を用いて下部レジスト層２と上部レジスト層３とを順に形成する。ここでは、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層２を形成したのち、これを加熱し、下部レジスト層２とは異なるアルカリ可溶性のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成したのち、これを加熱する。この場合、より良好な解像度を得るために、できるだけ低分子量のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成することが望ましい。
【００５０】
次いで、下部レジスト層２および上部レジスト層３に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、下部レジスト層２の一部からなる下層部分２Ａと上部レジスト層３の一部からなる上層部分３Ａとを積層してなるレジストパターン５の形成を完了する。具体的には、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を形成する。そののち、アルカリ現像液等で下部および上部レジスト層２，３の被露光部分を現像し、水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図２０（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなり、輪郭７で画定された開口を有する開口型レジストパターン５が形成される。この段階では、レジストパターン５にアンダーカットを形成しない。なお、図２０（Ｂ）は平面構成を示し、図２０（Ａ）はXXＡ−XXＡ切断線に沿った断面図である。
【００５１】
続いて、レジストパターン５に加熱処理を施す。この場合、特に上層部分３Ａを、薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱する。こうすることにより、上層部分３Ａが硬化し、耐熱性が向上する。この操作が、本実施の形態の特徴部分である。なお、上層部分３Ａは収縮するので、図２１に示したように、丸みを帯びた断面形状となる。
【００５２】
レジストパターン５に加熱処理を施したのち、図２２に示したように、下層部分２Ａの端部を一部除去することにより、レジストパターン５にアンダーカットを形成する。この場合、アルカリ水溶液を用いて、下層部分２Ａの一部を溶解除去することが可能である。
【００５３】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図２３に示したように、薄膜４を、レジストパターン５と基板１とを覆うように全面に亘って形成する。この際、上層部分３Ａ上に形成された薄膜４と、基板１上に形成された薄膜４とは接触しない。上層部分３Ａが、すでに、薄膜４を形成する際に達する温度よりも高い温度において加熱処理を施されており、変形しないからである。最後に、レジストパターン５をその上の薄膜４と共に除去するリフトオフ操作を行うことにより、図１８に示したように、基板１上に輪郭７を有する島状の孤立型薄膜パターン４Ｄが形成され、全ての操作が完了する。
【００５４】
以上のように、本実施の形態によれば、レジストパターン５を、薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにしたので、耐熱性が向上する。したがって、上層部分３Ａが、薄膜４を形成する際に熱を加えられても変形しない。このため、輪郭７が正確に維持されるのでより正確なパターニングが可能となる。さらに、レジストパターン５を覆った薄膜４と最終的に必要とされる基板１を覆った薄膜４との接触が発生しないので、良好なリフトオフ操作が可能となる。この結果、開口周縁にバリ等が発生することがなくなり、孤立型薄膜パターン４Ｄを高精度に形成することができる。
【００５５】
［第５の実施の形態］
続いて、図２５ないし図３４を参照して、本発明における第５の実施の形態に係る薄膜パターンを含む磁気抵抗効果素子を形成するための方法について以下に説明する。
【００５６】
まず、図２５および図２６を参照して、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magnetoresistive）素子という。）が適用される薄膜磁気ヘッドについて説明する。
【００５７】
図２５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２６は、図２５に示した矢印XXVI方向から見た断面図を表し、図２７は、図２６に示したXXVII −XXVII 線に沿った矢視方向断面図である。図２５および図２６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、磁気記録媒体のトラックに磁気情報を記録するためのものである。
【００５８】
再生ヘッド部１０Ａは、図２５および図２６に示したように、エアベアリング面（ＡＢＳ；Air Bearing Surface ）９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、第２リード層１７Ａ，１７Ｂ、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。
【００５９】
ＭＲ素子１０Ｃは、ＭＲ膜１４と、その両隣に延在する一対の磁区制御層１５Ａ，１５Ｂと、その磁区制御層１５Ａ，１５Ｂの上に形成される一対の第１リード層１６Ａ，１６Ｂとを含んでいる。第１リード層１６Ａは第２リード層１７Ａと接続されており、第１リード層１６Ｂは第２リード層１７Ｂと接続されている。
【００６０】
ＭＲ膜１４は、図２７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３２、被固定層３３、非磁性層３４、フリー層とも呼ばれる磁気感受層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１４は、磁気記録媒体（図示せず）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。
【００６１】
一対の磁区制御層１５および一対の第１リード層１６は、ＭＲ膜１４の両側の下部ギャップ層１２上に順に積層されている。磁区制御層１５は、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１４の記録トラック幅方向に対応する方向に沿った両隣に延在している。この磁区制御層１５は、ＭＲ膜１４に含まれる磁気感受層（図示せず）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。第１リード層１６は、磁区制御層１５を介してＭＲ膜１４にセンス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２５に示したように第２リード層１７を介し、電極ＥＡ，ＥＢにそれぞれ接続されている。
【００６２】
このような構成を有する再生ヘッド部１０Ａでは、ＭＲ膜１４の磁気感受層の磁化方向が、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１４に含まれる磁化固定層（図示せず）の磁化方向との相対的変化を生じる。この際、ＭＲ膜１４内にセンス電流を流すと、磁化方向の変化が磁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。
【００６３】
記録ヘッド部１０Ｂは、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、フォトレジスト層４２、コイル４３、フォトレジスト層４４、コイル４５、フォトレジスト層４６および上部磁極４７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４３，４５に流れる電流によって上部シールド層２１と上部磁極４７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。
【００６４】
次に、図２７ないし図３４を参照して、本実施の形態に係るＭＲ素子の形成方法について説明する。
【００６５】
本実施の形態のＭＲ素子の形成方法は、基板上に、第１の薄膜パターンとしてのＭＲ膜１４を形成する第１の工程と、このＭＲ膜１４の両端縁部に隣接するように一対の第２の薄膜パターンである磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６Ｂからなる積層膜を形成する第２の工程とを含むＭＲ素子１０Ｃの形成方法である。第１の工程は、基板としての下部ギャップ層１２上に第１の薄膜としての多層膜１４Ａを形成する第１薄膜形成工程と、多層膜１４Ａの上に、レジストパターン５を形成する工程と、レジストパターン５に加熱処理を施す加熱工程と、加熱処理後のレジストパターン５にアンダーカットを形成する工程と、アンダーカット形成後のレジストパターン５をマスクとして利用し、多層膜１４を選択的にドライエッチングすることによりＭＲ膜１４の形成を完了するエッチング工程とを含む。第２の工程は、第１の工程におけるドライエッチング後の下部ギャップ層１２とレジストパターン５とを覆うように第２の薄膜としての磁区制御層１５および第１リード層１６を形成する第２薄膜形成工程と、磁区制御層１５Ｃおよび第１リード層１６Ｃに覆われたレジストパターン５をリフトオフすることにより、磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６Ｂの形成を完了するリフトオフ工程とを含む。さらに、加熱工程において、エッチング工程でレジストパターン５に加わる温度よりも高く、かつ、第２薄膜形成工程でレジストパターン５に加わる温度よりも高い温度で加熱処理を施すようにする。
【００６６】
このように、本実施の形態のＭＲ素子の形成方法では、レジストパターン５を、エッチング工程で達する温度よりも高く、かつ、第２薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにし、耐熱性を向上させると共に、第１の工程で使用するレジストパターン５と、第２の工程で使用するレジストパターン５とを共有化することにより、ＭＲ膜１４の両端縁部に隣接するように磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６Ｂを高精度に形成する。以下、各工程について、より詳細に説明する。
【００６７】
まず、図２７および図２８に示したように、基体１００となる基板上に、スパッタリング等によりニッケル鉄（ＮｉＦｅ）合金等の導電性磁性材料よりなる下部シールド層１１を形成したのち、この下部シールド層１１上に酸化アルミニウム等よりなる下部ギャップ層１２を、例えば、スパッタリング等により形成する。次に、この下部ギャップ層１２上に全面に亘って多層膜１４Ａを形成する。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。なお、多層膜１４Ａは、本発明における「第１の薄膜」に対応する一具体例である。
【００６８】
続いて、多層膜１４Ａを覆うように、例えば、スピンコート法を用いて下部レジスト層２と上部レジスト層３とを順に形成する。ここでは、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層２を形成したのち、これを加熱し、下部レジスト層２とは異なるアルカリ可溶性のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成したのち、これを加熱する。この場合、より良好な解像度を得るために、できるだけ低分子量のフォトレジストを用いて上部レジスト層３を形成することが望ましい。次いで、下部レジスト層２および上部レジスト層３に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、下部レジスト層２の一部からなる下層部分２Ａと上部レジスト層３の一部からなる上層部分３Ａとを積層してなるレジストパターン５の形成を完了する。具体的には、図２９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を形成する。そののち、アルカリ水溶液を用いて非露光部分を溶解除去することにより現像し、さらに水洗および乾燥をおこなう。こうすることにより、図３０に示したように、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなる孤立型レジストパターン５が形成される。この段階では、レジストパターン５にアンダーカットを形成しない。
【００６９】
続いて、レジストパターン５に加熱処理を施す。この場合、特に上層部分３Ａを、後述するドライエッチングを行う工程において印加される温度および磁区制御層１５と第１リード層１６とを形成する工程において印加される温度よりも高い温度となるように加熱する。こうすることにより、上層部分３Ａが硬化し、耐熱性が向上する。この操作が、本実施の形態の特徴部分である。なお、上層部分３Ａは収縮するので、図３１に示したように、丸みを帯びた断面形状となる。レジストパターン５に加熱処理を施したのち、下層部分２Ａの端部を一部除去することにより、レジストパターン５にアンダーカットを形成する。この場合、アルカリ現像液等を用いて、下層部分２Ａの一部を溶解除去することが可能である。
【００７０】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図３２に示したように多層膜１４Ａを、例えば、イオンミリングやＲＩＥ等のドライエッチングによりレジストパターン５をマスクとして利用して選択的に除去する。ドライエッチングをおこなう際には、多層膜１４Ａの種類とドライエッチング方法に応じた温度で下部ギャップ層１２、多層膜１４Ａおよびレジストパターン５を含む全体を加熱する。こうすることにより、ＲＩＥを行う際に形成される反応生成物の蒸気圧を高めることができ、最終的に形成されるＭＲ膜１４およびレジストパターン５の側壁部分への再付着を防止することができる。
【００７１】
以上により、ＭＲ膜１４が形成され、第１の薄膜パターンの形成工程の全ての操作が完了する。ここで、ＭＲ膜１４は、本発明における「第１の薄膜パターン」に対応する一具体例である。
【００７２】
次に、第１の薄膜パターンの形成工程に続く、第２の薄膜パターンの形成工程について説明する。図３２に引き続き、まず、図３３に示したように、全体を覆うように、例えば、スパッタリング等により磁区制御層１５と第１リード層１６とを順に形成する。続いて、磁区制御層１５Ｃと第１リード層１６Ｃとに覆われたレジストパターン５をリフトオフする。こうすることにより、ＭＲ膜１４と、このＭＲ膜１４の両端縁部に隣接するように配置された磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６ＢとからなるＭＲ素子１０Ｃが完成する。なお、磁区制御層１５Ａ，１５Ｂと第１リード層１６Ａ，１６Ｂとが、本発明における「第２の薄膜」に対応する一具体例である。
【００７３】
以上のように、本実施の形態によれば、レジストパターン５を、エッチング工程で達する温度よりも高く、かつ、第２薄膜形成工程で達する温度よりも高い温度となるように加熱するようにしたので、耐熱性が向上する。これにより、レジストパターン５がエッチング工程で変形することなく正確な輪郭を維持でき、より正確なパターニングが可能となる。よって、ＭＲ膜１４を高精度に形成することができる。また、第２薄膜形成工程において、レジストパターン５を覆った磁区制御層１５Ｃおよび第１リード層１６Ｃと最終的に必要とされる下部ギャップ層１２を覆った磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６Ｂとの接触が発生しないので、良好なリフトオフ操作が可能となる。よって、バリ等が発生することがなくなり、ＭＲ膜１４の両端縁部に隣接するように磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６Ｂを高精度に形成することができる。これらの結果、ＭＲ膜１４と、その両端縁部に隣接する磁区制御層１５Ａ，１５Ｂおよび第１リード層１６Ａ，１６ＢとからなるＭＲ素子１０Ｃを高精度に形成することができる。
【００７４】
また、本実施の形態では、第１の工程でエッチングマスクとして用いるレジストパターン５と、第２の工程でリフトオフマスクとして用いるレジストパターン５とを共用するようにしたので、製造工程を簡略化できる。さらに、この場合、位置ずれを生じることがないので、それぞれの工程で個別にレジストパターンを形成する場合よりも高精度にＭＲ素子１０Ｃを形成することができる。
【００７５】
【実施例】
次に、上記した第１ないし第５の実施の形態のうち、第３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。
【００７６】
本実施例では、上記した形成方法に基づき、以下の要領で開口型薄膜パターン４Ｃを形成した。図１３ないし図１７を参照して詳細に説明する。
【００７７】
まず、図１３に示したように、基板１として、０．４ｍｍ厚であり直径約７６ｍｍの円板状のシリコン（Ｓｉ）からなる基板を用意し、この上に、例えばスピンコート法により液体フォトレジストを塗布することによって５μｍ厚の下部レジスト層２を形成した。液体フォトレジストとしては、マイクロケミカル社製の「ＰＭＧＩ ＳＦ」を用いた。こののち、ホットプレートにより、１３０℃の温度で３００秒間に亘って加熱処理をおこなった。
【００７８】
さらに、下部レジスト層２を覆うように、やはり、スピンコート法により液体フォトレジストを塗布することによって１０μｍ厚の上部レジスト層３を形成した。液体フォトレジストとしては、信越化学工業社製の「ＳＩＰＲ−９７４０」を用いた。こののち、ホットプレートにより、１１０℃の温度で３００秒間に亘って加熱処理をおこなった。
【００７９】
次に、一辺が５０μｍのほぼ正方形の開口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２，３を選択的に露光して潜像を形成した。露光条件については、開口数ＮＡを０．４とし、絞りσを０．４とし、さらに、露光量設定を１０００ｍＪ／ｃｍ2 とした。露光したのち、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（６０秒間の攪拌を３回繰り返し）により被露光部分を現像処理し、さらに、水洗および乾燥をおこなった。こうすることにより、図１４（Ａ），（Ｂ）に示したように、下層部分２Ａおよび上層部分３Ａよりなり、輪郭７で画定された孤立型レジストパターン５を得た。
【００８０】
続いて、オーブンにより、レジストパターン５に以下の条件で加熱処理を施した。まず、１３０℃の温度で１時間に亘って加熱し、そののち１８０℃でもう１時間、加熱した。雰囲気は、窒素（Ｎ2 ）とした。
【００８１】
レジストパターン５に加熱処理を施したのち、図１６に示したように、下層部分２Ａの端部を現像処理により溶解除去し、レジストパターン５に幅５μｍのアンダーカットを形成した。現像処理は、濃度２．３８％のＴＭＡＨ溶液を用いて、パドル法（６０秒間の攪拌を２回繰り返し）によりおこない、そののち、水洗および乾燥をおこなった。
【００８２】
レジストパターン５にアンダーカットを形成したのち、図１７に示したように、薄膜４として酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）を、レジストパターン５と基板１とを覆うように全面に亘って形成した。ここでは、３μｍの厚みとなるようにスパッタリング法により形成した。スパッタ膜およびターゲットには酸化アルミニウムを用い、電力を１５ｋＷ、バイアス電圧を−１５０Ｖ、アルゴン（Ａｒ）ガス流量を０．１Ｌ／ｍｉｎ．、ガス圧力を１．３３×１０-1Ｐａとした。スパッタリングの際に、基板１表面の温度は１３０℃に達した。
【００８３】
最後に、全体をアセトンに浸漬し、１時間ほど揺動させることによりレジストパターン５を溶解、剥離した。こうすることにより、図１８に示したように、基板１上に形成され一辺が５０μｍのほぼ正方形の輪郭７を有し、バリのない端縁を有する開口型薄膜パターン４Ｃを得ることができた。
【００８４】
以上の結果から、本実施例によれば、バリ等が発生することがなくなり、開口型薄膜パターン４Ｃを高精度に形成可能であることがわかった。
【００８５】
以上、いくつかの実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明は、これらの実施の形態および変形例に限定されず、種々変形可能である。例えば、本実施の形態および実施例では、ネガ型のフォトレジスト材料を用いるようにしたが、ポジ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、本実施の形態では、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。
【００８６】
【発明の効果】
以上、説明したように、請求項１ないし請求項３のいずれか１項、請求項７または請求項８に記載の薄膜パターンの形成方法によれば、加熱工程において、レジストパターンを、後工程のエッチング工程で加わる温度よりも高い温度で加熱処理するようにしたので、エッチング工程において、レジストパターンが変形することなく、その輪郭が正確に維持される。この結果、微小なサイズの薄膜パターンを高精度かつ容易に形成することができる。
【００８７】
また、請求項４ないし請求項８のいずれか１項に記載の薄膜パターンの形成方法によれば、加熱工程において、レジストパターンを、後工程となる薄膜形成工程で加わる温度よりも高い温度で加熱処理するようにしたので、薄膜形成工程においてレジストパターンが変形しない。このため、その輪郭が正確に維持されると共に、レジストパターンを覆った薄膜と基板を覆った薄膜との接触が発生せずに良好なリフトオフ操作が可能となる。この結果、バリ等が発生することなく、薄膜パターンを高精度かつ容易に形成することができる。
【００８８】
また、請求項９および請求項１０に記載の磁気抵抗効果素子の形成方法によれば、加熱工程において、レジストパターンを、後工程のエッチング工程で加わる温度よりも高く、かつ第２薄膜形成工程で加わる温度よりも高い温度で加熱処理するようにしたので、エッチング工程においてレジストパターンが変形することなく、その輪郭が正確に維持される。さらに、第２薄膜形成工程においてもレジストパターンが変形しないので、その輪郭が正確に維持されると共に、レジストパターンを覆った第２の薄膜と基板を覆った第２の薄膜との接触が発生せず、良好なリフトオフが可能となる。この結果、基板の上に、高精度に配置された第１の薄膜と第２の薄膜とからなるＭＲ素子を得ることができる。さらに、第１の工程でエッチングマスクとして用いるレジストパターンと、第２の工程でリフトオフマスクとして用いるレジストパターンとを共用するようにしたので、製造工程を簡略化できる。さらに、この場合、位置ずれを生じることがないので、それぞれの工程で個別にレジストパターンを形成する場合よりも高精度かつ容易にＭＲ素子を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】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断面図および平面図である。
【図２】 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３】図２に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図４】図３に続く一工程を表す断面図である。
【図５】図４に続く一工程を表す断面図である。
【図６】図５に続く一工程を表す断面図である。
【図７】 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断面図および平面図である。
【図８】図７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９】図８に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図１０】図９に続く一工程を表す断面図である。
【図１１】図１０に続く一工程を表す断面図である。
【図１２】図１１に続く一工程を表す断面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態に係る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。
【図１４】図１３に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図１５】図１４に続く一工程を表す断面図である。
【図１６】図１５に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図１７】図１６に続く一工程を表す断面図である。
【図１８】図１７に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図１９】本発明の第４の実施の形態に係る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。
【図２０】図１９に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図２１】図２０に続く一工程を表す断面図である。
【図２２】図２１に続く一工程を表す断面図である。
【図２３】図２２に続く一工程を表す断面図である。
【図２４】図２３に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図２５】本発明の第５の実施の形態に係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２６】図２５に示した薄膜磁気ヘッドのXXVI矢視方向から見た構造を示す断面図である。
【図２７】図２５に示した薄膜磁気ヘッドの図２６におけるXXVII 矢視方向から見た構造を示す断面図である。
【図２８】図２５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２９】図２８に続く一工程を表す断面図および平面図である。
【図３０】図２９に続く一工程を表す断面図である。
【図３１】図３０に続く一工程を表す断面図である。
【図３２】図３１に続く一工程を表す断面図である。
【図３３】図３２に続く一工程を表す断面図である。
【図３４】図３３に続く一工程を表す断面図である。
【図３５】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。
【図３６】図３５に続く一工程を表す断面図である。
【図３７】図３６に続く一工程を表す断面図である。
【図３８】図３７に続く一工程を表す断面図である。
【符号の説明】
１…基板、２…下部レジスト層、３…上部レジスト層、４…薄膜、４Ａ…薄膜パターン、５…レジストパターン、６…フォトマスク、７…輪郭、１０Ｃ…磁気抵抗効果（ＭＲ）素子。
Claims (10)
- 基板上に薄膜パターンを形成する方法であって、
前記基板上に薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜の上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンに加熱処理を施す加熱工程と、
加熱処理後の前記レジストパターンにアンダーカットを形成するアンダーカット形成工程と、
アンダーカット形成後の前記レジストパターンをマスクとして利用し、前記薄膜を選択的にドライエッチングすることにより薄膜パターンの形成を完了するエッチング工程と
を含み、
前記加熱工程において、前記エッチング工程で前記レジストパターンに加わる温度よりも高い温度で加熱処理を施す
ことを特徴とする薄膜パターンの形成方法。 - 前記レジストパターン形成工程において、島状または帯状の孤立型レジストパターンを形成し、
前記エッチング工程において、前記孤立型レジストパターンと同形の孤立型薄膜パターンを形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜パターンの形成方法。 - 前記レジストパターン形成工程において、開口を有する開口型レジストパターンを形成し、
前記エッチング工程において、前記開口と同形の開口を有する開口型薄膜パターンを形成する
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜パターンの形成方法。 - 基板上に薄膜パターンを形成する方法であって、
前記基板上に、レジストパターンを形成するレジストパターン形成工程と、
前記レジストパターンに加熱処理を施す加熱工程と、
加熱処理後の前記レジストパターンにアンダーカットを形成するアンダーカット形成工程と、
前記基板とアンダーカット形成後の前記レジストパターンとを覆うように薄膜を形成する薄膜形成工程と、
前記薄膜に覆われた前記レジストパターンを、前記基板上からリフトオフすることにより、薄膜パターンの形成を完了するリフトオフ工程と
を含み、
前記加熱工程において、前記薄膜形成工程で前記レジストパターンに加わる温度よりも高い温度において加熱処理を施す
ことを特徴とする薄膜パターンの形成方法。 - 前記レジストパターン形成工程において、島状または帯状の孤立型レジストパターンを形成し、
前記リフトオフ工程において、前記孤立型レジストパターンと同形の開口を有する開口型薄膜パターンを形成する
ことを特徴とする請求項４に記載の薄膜パターンの形成方法。 - 前記レジストパターン形成工程において、開口を有する開口型レジストパターンを形成し、
前記リフトオフ工程において、前記開口と同形の孤立型薄膜パターンを形成する
ことを特徴とする請求項４に記載の薄膜パターンの形成方法。 - 前記レジストパターン形成工程は、
下部レジスト層を形成する工程と、
この下部レジスト層の上に、前記下部レジスト層とは異なる材料を用いて上部レジスト層を形成する工程と、
前記下部レジスト層および上部レジスト層に対するフォトリソグラフィ処理を施すことにより、前記下部レジスト層の一部からなる下層部分と前記上部レジスト層の一部からなる上層部分とを積層してなる前記レジストパターンの形成を完了する工程と
を含み、
前記アンダーカット形成工程において、前記上部レジスト層に対する溶解速度よりも前記下部レジスト層に対する溶解速度が速い現像液を用いて前記下層部分の一部を溶解除去してアンダーカットを形成する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の薄膜パターン形成方法。 - 前記レジストパターン形成工程において、ポリメチルグルタルイミド（ＰＭＧＩ）を用いて下部レジスト層を形成し、
前記アンダーカット形成工程において、アルカリ水溶液を用いてアンダーカットを形成する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の薄膜パターン形成方法。 - 基板上に、第１の薄膜パターンを形成する第１の工程と、前記第１の薄膜パターンの両端縁部に隣接するように一対の第２の薄膜パターンを形成する第２の工程とを含む磁気抵抗効果素子の形成方法であって、
前記第１の工程は、
基板上に第１の薄膜を形成する第１薄膜形成工程と、
前記第１の薄膜の上に、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に加熱処理を施す加熱工程と、
加熱処理後の前記レジストパターンにアンダーカットを形成する工程と、
アンダーカット形成後の前記レジストパターンをマスクとして利用し、前記第１の薄膜を選択的にドライエッチングすることにより第１の薄膜パターンの形成を完了するエッチング工程と
を含み、
前記第２の工程は、
ドライエッチング後の前記基板と前記レジストパターンとを覆うように第２の薄膜を選択的に形成する第２薄膜形成工程と、
前記第２の薄膜に覆われた前記レジストパターンをリフトオフすることにより、第２の薄膜パターンの形成を完了するリフトオフ工程と
を含み、
前記加熱工程において、前記エッチング工程で前記レジストパターンに加わる温度よりも高く、かつ、前記第２薄膜形成工程で前記レジストパターンに加わる温度よりも高い温度で加熱処理を施す
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子の形成方法。 - 前記第１の工程において、磁気抵抗効果膜からなる第１の薄膜パターンを形成することを特徴とする請求項９に記載の磁気抵抗効果素子の形成方法。
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