JP6320812B2 - 圧力センサの製造方法、成膜装置及び熱処理装置 - Google Patents

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Description

本実施の形態は、圧力センサの製造方法、成膜装置及び熱処理装置に関する。
ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術を用いた圧力センサには、例えば、ピエゾ抵抗変化型と静電容量型とがある。一方、スピン技術を用いた圧力センサが提案されている。スピン技術を用いた圧力センサにおいては、歪に応じた抵抗変化が検知される。スピン技術を用いた圧力センサにおいて、高感度の圧力センサが望まれる。
特開２００７−１８０２０１号公報
本実施の形態に係る圧力センサの製造方法、成膜装置及び熱処理装置は、高感度な圧力センサを提供することを目的とする。
実施の形態に係る圧力センサの製造方法は、膜部が形成された基板の膜部が形成された一の面に、第１の磁性層、第２の磁性層、並びに、前記第１及び第２の磁性層の間に位置する中間層を成膜する工程と、第１の磁性層、第２の磁性層及び中間層を、一部を残して除去する工程と、基板の一部を、基板の他の面から除去する工程とを備える。前記第１の磁性層、前記第２の磁性層及び前記中間層を、一部を残して除去する工程においては、前記第１の磁性層、前記第２の磁性層及び前記中間層を有する歪検出素子が第１の領域内の一部に形成される。前記基板の一部を、前記基板の他の面から除去する工程においては、前記基板の前記第１の領域内の部分が前記他の面から除去される。また、上記第１の磁性層の成膜は、基板を湾曲させて行う。
第１の実施の形態に係る圧力センサの構成を示す模式的な斜視図である。 同圧力センサの構成を示す模式的な断面図である。 同圧力センサの構成を示す模式的な平面図である。 同圧力センサの動作を説明するための模式的な断面図である。 第１の実施の形態に係る歪検出素子の構成を示す模式的な斜視図である。 比較例に係る歪検出素子の動作を説明するための模式図である。 第１の実施の形態に係る歪検出素子の動作を説明するための模式図である。 同歪検出素子の動作を説明するための模式的な平面図である。 同歪検出素子の他の態様を説明するためのグラフである。 同歪検出素子の構成例を示す模式的な斜視図である。 同歪検出素子の構成例を示す模式的な斜視図である。 同歪検出素子の他の構成例を示す模式的な斜視図である。 同歪検出素子の他の構成例を示す模式的な斜視図である。 同歪検出素子の他の構成例を示す模式的な斜視図である。 同歪検出素子の他の構成例を示す模式的な斜視図である。 同圧力センサの製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同製造方法を示す模式的な断面図である。 同製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同製造方法を示すフローチャートである。 同製造方法を示す模式的な斜視図である。 同製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同歪検出素子の製造方法の一例を示す模式的な断面図である。 同歪検出素子の製造方法の一例を示す模式的な断面図である。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の動作を説明するための模式図である。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の構成例を示す模式的な斜視図である。 同歪検出素子の製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同歪検出素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である。 第２の実施の形態に係る圧力センサの製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同製造方法を示す模式的な断面図である。 第２の実施の形態に係る歪検出素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を説明するための模式的な平面図である。 第２の実施の形態に係る圧力センサの製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を示す概略的なフローチャートである。 第３の実施の形態に係る圧力センサの製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同製造方法を示す模式的な断面図である。 同製造方法を示す模式的な断面図である。 同実施の形態に係る歪検出素子の製造方法の一例を示す概略的なフローチャートである。 同実施の形態に係る他の歪検出素子の製造方法を示す概略的なフローチャートである。 第４の実施の形態に係る圧力センサの製造方法を示す概略的なフローチャートである。 同製造方法を示す模式的な断面図である。 同製造方法を示す模式的な断面図である。 第５の実施の形態に係るマイクロフォンの構成を示す模式的な断面図である。 第６の実施の形態に係る血圧センサの構成を示す模式図である。 同血圧センサのＨ１−Ｈ２から見た模式的な断面図である。 第７の実施の形態に係るタッチパネルの構成を示す模式的な回路図である。 第８の実施の形態に係る圧力センサ製造システムの構成を示す模式図である。 同実施の形態に係る成膜装置の構成を示す模式的な側面図である。 同実施の形態に係る成膜装置の動作を示す模式的な側面図である。 同実施の形態に係る基板ホルダの一部の構成を示す模式的な側面図である。 同基板ホルダの一部の構成を示す模式的な斜視図である。 同実施の形態に係る他の基板ホルダの一部の構成を示す模式的な斜視図である。 同実施の形態に係る基板ホルダの一部の構成を示す模式的な平面図である。 基板ホルダの一部の構成を示す模式的な平面図である。 同実施の形態に係る基板ホルダの動作を説明するための模式的な平面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な平面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同実施の形態に係る他の基板ホルダの一部の構成を示す模式的な平面図である。 同基板ホルダの一部の構成を示す模式的な斜視図である。 同実施の形態に係る他の基板ホルダの一部の構成を示す模式的な斜視図である。 同実施の形態に係る他の基板ホルダの一部の構成を示す模式的な側面図である。 同基板ホルダの一部の構成を示す模式的な平面図である。 同基板ホルダの一部の構成を示す模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同実施の形態に係る他の基板ホルダの一部の構成を示す模式的な側面図である。 同基板ホルダの一部の構成を示す模式的な平面図である。 同基板ホルダの一部の構成を示す模式的な斜視図である。 同基板ホルダの一部の構成を示す模式的な平面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な斜視図である。 同実施の形態に係る他の基板ホルダの一部の構成を示す模式的な平面図である。 同基板ホルダの一部の構成を示す模式的な斜視図である。 同実施の形態に係る他の成膜装置の構成を示す模式図である。 同成膜装置の動作を示す模式図である。 同実施の形態に係る他の基板ホルダの一部の構成を示す模式的な側面図である。 同基板ホルダの一部の構成を示す模式的な平面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同基板ホルダの動作を説明するための模式的な側面図である。 同実施の形態に係る他の成膜装置の構成を示す模式的な側面図である。 同実施の形態に係る他の成膜装置の構成を示す模式的な側面図である。 第９の実施の形態に係る熱処理装置の構成を示す模式的な側面図である。 同実施の形態に係る他の熱処理装置の構成を示す模式的な側面図である。 同実施の形態に係る他の熱処理装置の構成を示す模式的な側面図である。 同実施の形態に係る他の熱処理装置の構成を示す模式的な側面図である。 第１０の実施の形態に係る熱処理装置の構成を示す模式的な側面図である。 同実施の形態に係る他の熱処理装置の構成を示す模式的な側面図である。 第１１の実施の形態に係る成膜・熱処理装置の構成を示す模式的な側面図である。 同実施の形態に係る他の熱処理装置の構成を示す模式的な側面図である。
以下、各実施の形態について図面を参照しつつ説明する。尚、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比率などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比率が異なって表される場合もある。また、本願明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。また、本願明細書において、「上に設けられる」状態は、直接接して設けられる状態の他に、間に他の要素が挿入されて設けられる状態も含む。
［１．第１の実施の形態］
第１の実施の形態に係る圧力センサの製造方法の説明に先立ち、同製造方法によって製造される圧力センサについて説明する。図１は第１の実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの構成を示す模式的な斜視図、図２は図１のＡ−Ａ’から見た模式的な断面図、図３は圧力センサ１００Ａの構成を示す模式的な平面図、図４は同圧力センサの動作を説明するための模式的な断面図である。
図４に示す通り、圧力センサ１００Ａは、膜部１２０と、膜部１２０の上に設けられた歪検出素子２００を備える。膜部１２０は、外部からの圧力に応じて生じて撓む。歪検出素子２００は、膜部１２０の撓みに応じて歪み、この歪に応じて電気抵抗値を変化させる。従って、歪検出素子の電気抵抗値の変化を検出することにより、外部からの圧力が検出される。尚、圧力センサ１００Ａは、音波または超音波を検出するものであっても良い。この場合、圧力センサ１００Ａは、マイクロフォンとして機能する。
図１に示す通り、圧力センサ１００Ａは、基板１１０と、基板１１０の一の面に設けられた膜部１２０と、膜部１２０上に設けられた歪検出素子２００を備える。また、膜部１２０上には、歪検出素子２００に接続される配線１３１、パッド１３２、配線１３３及びパッド１３４が設けられている。以下、基板１１０に対して垂直な方向をＺ方向とする。また、このＺ方向に対して垂直な所定の方向をＸ方向とし、Ｚ方向及びＸ方向に垂直な方向をＹ方向とする。
図２に示す通り、基板１１０は空洞部１１１を有する板状の基板であり、膜部１２０が外部の圧力に応じて撓むように膜部１２０を支持する支持部として機能する。本実施の形態において、空洞部１１１は基板１１０を貫通する円筒状の穴である。基板１１０は、例えばシリコンなどの半導体材料、金属などの導電材料、または、絶縁性材料からなる。また、基板１１０は、例えば、酸化シリコンや窒化シリコンなどを含んでいても良い。
空洞部１１１の内部は、膜部１２０を撓ませることが出来るように設計されている。例えば、空洞部１１１の内部は減圧状態または真空状態であっても良い。また、空洞部１１１の内部には、空気などの気体または液体が充填されていても良い。更に、空洞部１１１は、外部と連通されていても良い。
図２に示す通り、膜部１２０は、基板１１０と比較して薄く形成されている。また、膜部１２０は、空洞部１１１の直上に位置し、外部の圧力に応じて撓む振動部１２１と、振動部１２１と一体形成され、基板１１１によって支持される被支持部１２２を有する。例えば図３（ａ）に示す通り、被支持部１２２は、振動部１２１を取り囲んでいる。以下、膜部１２０の空洞部１１１の直上に位置する領域を第１の領域Ｒ１と呼ぶ。
第１の領域Ｒ１は種々の形に形成する事が可能であり、例えば図３（ａ）に示す通り、略真円状に形成しても良いし、図３（ｂ）に示す通り、楕円状（例えば、扁平円形状）に形成しても良いし、図３（ｃ）に示す通り、略正方形状に形成しても良いし、図３（ｄ）に示す通り、長方形状に形成しても良い。また、第１の領域Ｒ１は、多角形や正多角形とすることも可能である。
膜部１２０の材料には、例えば、ＳｉＯｘやＳｉＮｘ、ポリイミドまたはパラキシリレン系ポリマーなどのフレキシブルプラスティック材料等の絶縁性材料を用いても良い。また、膜部１２０の材料には、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン及び酸窒化シリコンの少なくともいずれかを含んでも良い。また、膜部１２０の材料には、例えば、シリコンなどの半導体材料を用いても良いし、Ａｌ等の金属材料を用いても良い。
膜部１２０は、基板１１０と比較して薄く形成される。膜部１２０の厚み（Ｚ方向の幅）は、例えば、０．１マイクロメートル（μｍ）以上３μｍ以下である。膜部１２０の厚みは、０．２μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。膜部１２０には、例えば、厚さが０．２μｍの酸化シリコン膜と、厚さが０．４μｍのシリコン膜との積層体を用いても良い。
図３に示す通り、歪検出素子２００は、膜部１２０上の第１の領域Ｒ１内に複数配置される。また、歪検出素子２００は、それぞれ第１の領域Ｒ１の外縁に沿って配置される。歪検出素子２００は、第１の領域Ｒ１の一部に配置される。即ち、図３に示す例においては、複数の歪検出素子２００のそれぞれと、第１の領域Ｒ１の外縁との間の距離（最短距離Ｌｍｉｎ）は、互いに同じである。
例えば図３（ａ）及び図３（ｂ）に示す通り、第１の領域Ｒ１の外縁が曲線である場合、歪検出素子２００はその曲線に沿って配置される。また、例えば図３（ｃ）及び（ｄ）に示す通り、第１の領域Ｒ１の外縁が直線である場合、歪検出素子２００はその直線に沿って直線状に配置される。
歪検出素子２００は、図１に示す配線１３１を介してパッド１３２と、配線１３３を介してパッド１３４と接続されている。圧力センサ１００Ａによって圧力の検出を行う場合には、これらパッド１３２及び１３４を介して歪検出素子２００に電圧が印加され、歪検出素子２００の電気抵抗値が測定される。尚、配線１３１及び配線１３３の間には、層間絶縁層を設けても良い。
複数の歪検出素子２００は、図示しない配線を介して直列または並列に接続されていても良い。これにより、ＳＮ比を増大することができる。
歪検知素子２００のサイズは、極めて小さくても良い。歪検知素子２００のＸＹ平面における面積は、第１の領域Ｒ１の面積よりも十分に小さくできる。例えば、歪検知素子２００の面積は、第１の領域Ｒ１の面積の１／５以下とすることができる。複数の歪検出素子２００を直列または並列に接続することによって、第１の領域Ｒ１の面積よりも十分に小さい歪検知素子２００を用いた場合でも、高いゲージファクタ、もしくは高いＳＮ比を実現することができる。
例えば、第１の領域Ｒ１の直径が６０μｍ程度の場合に、歪検知素子２００の第１の寸法は、１２μｍ以下とすることができる。例えば、第１の領域Ｒ１の直径が６００μｍ程度の場合には、歪検知素子２００の寸法は、１２０μｍ以下とすることができる。歪検知素子２００の加工精度などを考慮すると、歪検知素子２００の寸法を過度に小さくする必要はない。そのため、歪検知素子２００の寸法は、例えば、０．０５μｍ以上、３０μｍ以下とすることができる。
尚、図１〜図３に示す例においては、基板１１０と膜部１２０を別体として構成しているが、膜部１２０を基板１１０と一体に形成しても良い。また、膜部１２０には、基板１１０と同じ材料を用いても良いし、異なる材料を用いても良い。膜部１２０を基板１１０と一体に形成する場合には、基板１１０のうちの薄く形成された部分が膜部１２０（振動部１２１）となる。更に、振動部１２１は、図１〜図３に示すように、第１の領域Ｒ１の外縁に沿って連続的に支持されていても良いし、第１の領域Ｒ１の外縁のうちの一部で支持されていても良い。
また、図３に示す例においては、膜部１２０の上に複数の歪検出素子２００が設けられているが、例えば膜部１２０の上に歪検出素子２００を一つだけ設けても良い。
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る歪検出素子２００の概略的な構成を説明する。図５は、第１の実施の形態に係る歪検出素子２００の構成を示す模式的な斜視図である。図５に示す通り、本実施の形態に係る歪検出素子２００は、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２、並びに、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の間に設けられた中間層２０３を有する。歪検出素子２００に歪みが生じると、磁性層２０１及び２０２の相対的な磁化方向が変化する。これに伴い、磁性層２０１及び２０２の間の電気抵抗値が変化する。従って、この電気抵抗値の変化を検出することによって、歪検出素子２００に生じた歪を検出する事が出来る。
本実施の形態において、第１の磁性層２０１は強磁性体からなり、例えば磁化自由層として機能する。また、第２の磁性層２０２も強磁性体からなり、例えば参照層として機能する。第２の磁性層２０２は、磁化固定層であっても良いし、磁化自由層であっても良い。
尚、例えば第１の磁性層２０１を第２の磁性層２０２よりもＸＹ平面内において大きく形成する事も可能である。また、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２のうちの一方を分割する事も可能である。
次に、本実施の形態に係る歪検出素子２００の動作を説明するために、図６を参照し、比較例に係る歪検出素子２００Ｚの動作について説明する。図６（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ歪検出素子２００Ｚに引張歪が生じている状態、歪が生じていない状態及び圧縮歪が生じている状態の様子を表す模式的な斜視図である。
図６（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示す通り、歪検出素子２００Ｚは、歪検出素子２００と同様に、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２及び第３の磁性層２０３を備える。尚、歪検出素子２００Ｚにおいては、第２の磁性層２０２が磁化固定層として機能するものとする。また、以下の説明において、歪検出素子２００Ｚの第２の磁性層２０２の磁化方向は−Ｙ方向であるものとし、歪検出素子２００Ｚに生じる歪の方向はＸ方向であるものとする。
図６（ｂ）に示す通り、歪検出素子２００Ｚに歪が生じていない場合における第１の磁性層２０１の磁化方向（以下、「初期磁化方向」と呼ぶ。）は、下記理由から、第２の磁性層２０２の磁化方向と同方向または逆方向（＋Ｙ方向または−Ｙ方向）となる。即ち、歪検出素子２００Ｚを製造する際、磁界中アニール等の方法によって第２の磁性層２０２の磁化方向を固定する。この際、第２の磁性層２０２の磁化方向だけでなく、第１の磁性層２０１の磁化容易方向も、アニール中の磁場方向に誘導磁気異方性が生じ、第２の磁性層の磁化方向と同方向または逆方向となる。
ここで、図６（ａ）に示す通り、歪検出素子２００ＺにＸ方向に引張歪が生じた場合、第１の磁性層２０１に、「逆磁歪効果」が生じ、第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２の磁化方向が相対的に変化する。
「逆磁歪効果」は、強磁性体の磁化方向が、歪によって変化する現象である。例えば、磁化自由層に用いられる強磁性材料が正の磁歪定数を有する場合、磁化自由層の磁化の方向は、引張歪の方向に対しては平行に近づき、圧縮歪の方向に対しては垂直に近付く。一方、磁化自由層に用いられる強磁性材料が負の磁歪定数を有する場合、同磁化の方向は、引張歪の方向に対しては垂直に近付き、圧縮歪の方向に対しては平行に近付く。
歪検出素子２００Ｚの第１の磁性層２０１には、正の磁歪定数を有する強磁性体が用いられている。従って、図６（ａ）に示す通り、第１の磁性層２０１の磁化方向は、引張歪の方向に対して平行に近づく。尚、第１の磁性層２０１の磁歪定数は、負であっても良い。
一方、図６（ｃ）に示す通り、歪検出素子２００ＺにＸ方向に圧縮歪が生じても、第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２の相対的な磁化方向は変化しない。何故なら、歪検出素子２００ＺにＸ方向に圧縮歪が生じた場合、逆磁歪効果によって第１の磁性層２０１の初期磁化方向が圧縮歪の方向に対して垂直に傾こうとするが、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、既に圧縮歪の方向に対して垂直となっているからである。
図６（ｄ）は、歪検出素子２００Ｚの電気抵抗と、歪検出素子２００Ｚに生じた歪の大きさとの関係を示す概略的なグラフである。尚、図６（ｄ）においては、引張方向の歪を正方向の歪とし、圧縮方向の歪を負方向の歪とする。
図６（ａ）に示す通り、第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２の磁化方向が相対的に変化すると、図６（ｄ）に示す通り、「磁気抵抗効果（ＭＲ効果）」によって第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２との間の電気抵抗値が変化する。
ＭＲ効果は、磁性層同士の間で磁化方向が相対的に変化すると、これら磁性層間の電気抵抗が変化する現象である。ＭＲ効果は、例えば、ＧＭＲ（Giant magnetoresistance）効果、または、ＴＭＲ(Tunneling magnetoresistance)効果などを含む。
尚、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２及び中間層２０３が正の磁気抵抗効果を有する場合、第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２との相対角度が小さい場合に電気抵抗が減少する。一方、負の磁気抵抗効果を有する場合、相対角度が小さい場合に電気抵抗が増大する。
歪検出素子２００Ｚは正の磁気抵抗効果を有する。従って、図６（ａ）に示す様に、歪検出素子２００Ｚに引張歪が生じ、第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２の磁化方向が１８０°から９０°に近付いた場合、図６（ｄ）に示す通り、第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２の間の電気抵抗は小さくなる。尚、歪検出素子２００Ｚは、負の磁気抵抗効果を有していても良い。
一方、図６（ｃ）に示すように、歪検出素子２００Ｚに圧縮歪が生じたとしても、第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２の磁化方向が変化しないため、図６（ｄ）に示す通り、第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２の間の電気抵抗は変化しない。このように、第１の磁性層２０１の初期磁化方向と、第１の磁性層２０１に生じる歪の方向との相対角度が９０°である場合や、０°、１８０°または２７０°に設定されている場合、図６（ｄ）に示すように、歪検出素子は、片方の極性の歪にのみ反応する。このような、歪検出素子２００Ｚは、例えば、マイクロフォンなど正負の圧力に感応するデバイスに直接用いることが出来ない。
また、歪検出素子２００Ｚの歪が０近傍であった場合、例えば正方向（引張方向）に微小歪Δε１を加えても、歪検出素子２００Ｚの抵抗変化Δｒ１はわずかである。更に、例えば負方向（圧縮方向）に微小歪Δε１を加えても、殆ど抵抗変化を得られない。以下、単位歪あたりの電気抵抗値の変化量を、ゲージファクタ（GF: Gauge Factor）と呼ぶ。高感度な圧力センサ１００Ａを製造する場合、歪が０近傍である時のゲージファクタが高い歪検知素子２００を用いることが望ましい。
次に、図７を参照し、本実施の形態に係る歪検出素子２００の動作を説明する。図７（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ歪検出素子２００に引張歪が生じている状態、歪が生じていない状態及び圧縮歪が生じている状態の様子を表す模式的な斜視図である。また、図７（ｄ）は、本実施の形態に係る歪検出素子２００の電気抵抗と、歪検出素子２００に生じた歪との関係を示す概略的なグラフである。また、図８は、歪検出素子２００の動作を説明するための模式的な平面図である。
図７（ｂ）に示す通り、本実施の形態に係る歪検出素子２００に歪が生じていない場合、第１の磁性層２０１の磁化方向と第２の磁性層２０２の磁化方向との相対的な角度は、０°よりも大きく１８０°よりも小さい。図７（ｂ）に示す例においては、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、第２の磁性層２０２の磁化方向に対して１３５°であり、歪が生じる方向に対しては４５°（１３５°）であるが、ここでの１３５°と言う角度はあくまで一例であり、他の角度とすることが可能である。
本実施の形態に係る歪検出素子２００を製造する際にも、磁界中アニール等の方法によって第２の磁性層２０２の磁化方向を固定する。しかしながら、本実施の形態においては、第１の磁性層２０１を製造する際に基板１１０を湾曲させている。従って、本実施の形態に係る第１の磁性層２０１においては、検出する歪が０近傍であっても内部応力による歪が生じており、この歪によって生じる逆磁歪効果によって第１の磁性層２０１の初期磁化方向が調整されている。
また、図７（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示す通り、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、歪が生じる方向に対して略垂直でも略平行でもない。更に、本実施の形態に係る歪検出素子２００は、図１〜図３に示すように、膜部１２０上の第１の領域Ｒ１内に形成されている。従って、図８に示す通り、歪検出素子２００の重心Ｇと第１の領域Ｒ１の外縁とを最短距離で結ぶ直線をＬとすると、歪検出素子２００には、直線Ｌと平行な方向に対して歪が生じる。即ち、直線Ｌと第１の磁性層２０１の初期磁化方向との相対角度は、０°よりも大きく９０°よりも小さい。尚、直線Ｌと第１の磁性層２０１の初期磁化方向との相対角度は、３０°以上６０°以下が、更に好ましい。尚、ここで言う相対角度は、鈍角でなく鋭角である。
従って、本実施の形態に係る歪検出素子２００の電気抵抗値は、図７（ｄ）に示す通り、正方向の歪（引張歪）が生じた場合には減少し、負方向の歪（圧縮歪）が生じた場合には増加する。従って、歪検出素子２００は、例えば、マイクロフォンなど正負の圧力に感応するデバイスに直接用いることが出来る。
また、歪検出素子２００の歪が０近傍であった場合、正方向（引張方向）に微小歪Δε１を加えた場合にも、負方向（圧縮方向）に微小歪Δε１を加えた場合にも、比較的大きい抵抗変化Δｒ２を得ることが出来る。即ち、本実施の形態に係る歪検出素子２００は、歪が極めて微小である場合のゲージファクタが大きく、高感度な圧力センサ１００Ａの製造に適している。
図９は、本実施の形態に係る他の歪検出素子の特性を示すグラフである。図９（ａ）には、正方向（引張方向）への歪を検出する歪検出素子の動作特性を示している。また、図９（ｂ）及び（ｃ）には、負方向（圧縮方向）への歪を検出する歪検出素子の動作特性を示している。また、図９（ａ）及び（ｃ）に示す動作特性においては、歪の検出範囲に歪が極めて微小である範囲が含まれていない。
ここまでの説明においては、第１の磁性層２０１の磁化方向と、歪検知素子２００を駆動させる際に第１の磁性層２０１に加わる歪の方向との間の相対角度が、０°と９０°の間の所定の角度に設定される場合を例にとり説明したが、用途によっては、図７（ｄ）に示した様な動作特性を有する歪検出素子２００だけでなく、図６（ｄ）、図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示した様な動作特性を有する歪検出素子２００を利用する事がある。
例えば、歪検出素子が搭載される膜部１２０（図１）には、膜部１２０の製造工程や圧力センサ１００Ａの実装時等に、初期の撓みを生じる場合がある。このような場合には、初期の撓みに合わせて歪検出素子が感応する歪レンジをシフトさせても良い。
本実施の形態に係る製造方法を用いた場合、基板１１０を湾曲させる態様によって、図７（ｄ）、図６（ｄ）、図９（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に示した様な特性を有する歪検出素子を製造する事が出来る。従って、第１の磁性層を有する歪検知素子が感応する歪のレンジを自在に調整することが可能となり、歪検知素子を搭載するデバイスで必要とされる検出歪レンジで高い歪感度を示す歪検知素子を提供することができる。
次に、図１０〜図１５を参照して、本実施の形態に係る歪検出素子２００の構成例について説明する。尚、以下において、「材料Ａ／材料Ｂ」の記載は、材料Ａの層の上に、材料Ｂの層が設けられている状態を示す。
図１０は、歪検出素子２００の一の構成例２００Ａを示す模式的な斜視図である。図１０に示す通り、歪検出素子２００Ａは、下部電極２０４と、下地層２０５と、ピニング層２０６と、第２磁化固定層２０７と、磁気結合層２０８と、第１磁化固定層２０９（第２の磁性層２０２）と、中間層２０３と、磁化自由層２１０（第１の磁性層２０１）と、キャップ層２１１と、上部電極２１２とを順に積層してなる。第１磁化固定層２０９は、第２の磁性層２０２に相当する。磁化自由層２１０は、第１の磁性層２０１に相当する。また、下部電極２０４は、例えば配線１３１（図１）に接続されており、上部電極２１２は、例えば配線１３３（図１）に接続されている。ただし、例えば第１の磁性層２０１が分割されている場合には、一方の第１の磁性層２０１に接続された上部電極を配線１３１（図１）に接続し、他方の第１の磁性層２０１に接続された上部電極を配線１３３（図１）に接続しても良い。同様に、例えば第２の磁性層２０２が分割されている場合には、一方の第２の磁性層２０２に接続された下部電極を配線１３１（図１）に接続し、他方の第２の磁性層２０２に接続された下部電極を配線１３３（図１）に接続しても良い。
下地層２０５には、例えば、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば、３ナノメートル（ｎｍ）である。このＲｕ層の厚さは、例えば、２ｎｍである。ピニング層２０６には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。第２磁化固定層２０７には、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。磁気結合層２０８には、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。第１磁化固定層２０９には、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。中間層２０３には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。磁化自由層２１０には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。キャップ層２１１には、例えばＴａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば、１ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。
下部電極２０４及び上部電極２１２には、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム銅合金（Ａｌ−Ｃｕ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、及び、金（Ａｕ）の少なくともいずれかが用いられる。第１電極及び第２電極として、このような電気抵抗が比較的小さい材料を用いることで、歪検出素子２００Ａに効率的に電流を流すことができる。下部電極２０４及び上部電極２１２には、非磁性材料を用いることができる。
下部電極２０４及び上部電極２１２は、例えば、下部電極２０４及び上部電極２１２用の下地層（図示せず）と、下部電極２０４及び上部電極２１２用のキャップ層（図示せず）と、それらの間に設けられた、Ａｌ、Ａｌ−Ｃｕ、Ｃｕ、Ａｇ、及び、Ａｕの少なくともいずれかの層と、を含んでもよい。例えば、下部電極２０４及び上部電極２１２には、タンタル（Ｔａ）／銅（Ｃｕ）／タンタル（Ｔａ）などが用いられる。下部電極２０４及び上部電極２１２の下地層としてＴａを用いることで、例えば、基板２１０と下部電極２０４及び上部電極２１２との密着性が向上する。下部電極２０４及び上部電極２１２用の下地層として、チタン（Ｔｉ）、または、窒化チタン（ＴｉＮ）などを用いてもよい。
下部電極２０４及び上部電極２１２のキャップ層としてＴａを用いることで、そのキャップ層の下の銅（Ｃｕ）などの酸化を防ぐことができる。下部電極２０４及び上部電極２１２用のキャップ層として、チタン（Ｔｉ）、または、窒化チタン（ＴｉＮ）などを用いてもよい。
下地層２０５には、例えば、バッファ層（図示せず）と、シード層（図示せず）と、を含む積層構造を用いることができる。このバッファ層は、例えば、下部電極２０４や膜部１２０等の表面の荒れを緩和し、このバッファ層の上に積層される層の結晶性を改善する。バッファ層として、例えば、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、ハフニウム（Ｈｆ）及びクロム（Ｃｒ）よりなる群から選択された少なくともいずれかが用いられる。バッファ層として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む合金を用いてもよい。
下地層２０５のうちのバッファ層の厚さは、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下が好ましい。バッファ層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下がより好ましい。バッファ層の厚さが薄すぎると、バッファ効果が失われる。バッファ層の厚さが厚すぎると、歪検出素子２００Ａの厚さが過度に厚くなる。バッファ層の上にシード層が形成され、そのシード層がバッファ効果を有することができる。この場合、バッファ層は省略してもよい。バッファ層には、例えば、３ｎｍの厚さのＴａ層が用いられる。
下地層２０５のうちのシード層は、このシード層の上に積層される層の結晶配向を制御する。このシード層は、このシード層の上に積層される層の結晶粒径を制御する。このシード層として、ｆｃｃ構造（face-centered cubic structure：面心立方格子構造）、ｈｃｐ構造（hexagonal close-packed structure：六方最密格子構造）またはｂｃｃ構造（body-centered cubic structure：体心立方格子構造）の金属等が用いられる。
下地層２０５のうちのシード層として、ｈｃｐ構造のルテニウム（Ｒｕ）、または、ｆｃｃ構造のＮｉＦｅ、または、ｆｃｃ構造のＣｕを用いることにより、例えば、シード層の上のスピンバルブ膜の結晶配向をｆｃｃ（１１１）配向にすることができる。シード層には、例えば、２ｎｍの厚さのＣｕ層、または、２ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。シード層の上に形成される層の結晶配向性を高める場合には、シード層の厚さは、１ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。シード層の厚さは、１ｎｍ以上３ｎｍ以下がより好ましい。これにより、結晶配向を向上させるシード層としての機能が十分に発揮される。
一方、例えば、シード層の上に形成される層を結晶配向させる必要がない場合（例えば、アモルファスの磁化自由層を形成する場合など）には、シード層は省略してもよい。シード層としては、例えば、２ｎｍの厚さのＣｕ層が用いられる。
ピニング層２０６は、例えば、ピニング層２０６の上に形成される第２磁化固定層２０７（強磁性層）に、一方向異方性（unidirectional anisotropy）を付与して、第２磁化固定層２０７の磁化を固定する。ピニング層２０６には、例えば、反強磁性層が用いられる。ピニング層２０６には、例えば、Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｍｎ、Ｒｈ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｒｈ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｍｎ−ＰｔおよびＮｉ−Ｏよりなる群から選択された少なくともいずれかが用いられる。Ｉｒ−Ｍｎ、Ｐｔ−Ｍｎ、Ｐｄ−Ｐｔ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｍｎ、Ｒｈ−Ｍｎ、Ｒｕ−Ｒｈ−Ｍｎ、Ｆｅ−Ｍｎ、Ｎｉ−Ｍｎ、Ｃｒ−Ｍｎ−ＰｔおよびＮｉ−Ｏにさらに添加元素を加えた合金を用いても良い。十分な強さの一方向異方性を付与するために、ピニング層２０６の厚さは適切に設定される。
ピニング層２０６に接する強磁性層の磁化の固定を行うためには、磁場印加中での熱処理が行われる。熱処理時に印加されている磁場の方向にピニング層２０６に接する強磁性層の磁化が固定される。アニール温度は、例えば、ピニング層２０６に用いられる反強磁性材料の磁化固着温度以上とする。また、Ｍｎを含む反強磁性層を用いる場合、ピニング層２０６以外の層にＭｎが拡散してＭＲ変化率を低減する場合がある。よってＭｎの拡散が起こる温度以下に設定することが望ましい。例えば２００度（℃）以上、５００度（℃）以下とすることができる。好ましくは、２５０度（℃）以上、４００度（℃）以下とすることができる。
ピニング層２０６として、ＰｔＭｎまたはＰｄＰｔＭｎが用いられる場合には、ピニング層２０６の厚さは、８ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。ピニング層２０６の厚さは、１０ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層２０６としてＩｒＭｎを用いる場合には、ピニング層２０６としてＰｔＭｎを用いる場合よりも薄い厚さで、一方向異方性を付与することができる。この場合には、ピニング層２０６の厚さは、４ｎｍ以上１８ｎｍ以下が好ましい。ピニング層２０６の厚さは、５ｎｍ以上１５ｎｍ以下がより好ましい。ピニング層２０６には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒ２２Ｍｎ７８層が用いられる。
ピニング層２０６として、ハード磁性層を用いてもよい。ハード磁性層として、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｄなどの磁気異方性および保磁力が比較的高いハード磁性材料が用いられる。また、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｄにさらに添加元素を加えた合金を用いても良い。例えば、ＣｏＰｔ（Ｃｏの比率は、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下）、（ＣｏｘＰｔ１００−ｘ）１００−ｙＣｒｙ（ｘは、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下であり、ｙは、０ａｔ．％以上４０ａｔ．％以下）、または、ＦｅＰｔ（Ｐｔの比率は、４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下）などを用いてもよい。
第２磁化固定層２０７には、例えば、ＣｏｘＦｅ１００−ｘ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下）、ＮｉｘＦｅ１００−ｘ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下）、または、これらに非磁性元素を添加した材料が用いられる。第２磁化固定層１２として、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくともいずれかが用いられる。第２磁化固定層として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む合金を用いても良い。第２磁化固定層として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下であり、ｙは、０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下）を用いることもできる。第２磁化固定層として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いることで、歪検知素子のサイズが小さい場合にも、歪検出素子２００Ａの特性のばらつきを抑えることができる。
第２磁化固定層２０７の厚さは、例えば、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。これにより、例えば、ピニング層２０６による一方向異方性磁界の強度をより強くすることができる。例えば、第２磁化固定層２０７の上に形成される磁気結合層を介して、第２磁化固定層２０７と第１磁化固定層２０９との間の反強磁性結合磁界の強度をより強くすることができる。例えば、第２磁化固定層２０７の磁気膜厚（飽和磁化Ｂｓと厚さｔとの積（Ｂｓ・ｔ））は、第１磁化固定層２０９の磁気膜厚と、実質的に等しいことが好ましい。
薄膜でのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０の飽和磁化は、約１．９Ｔ（テスラ）である。例えば、第１磁化固定層２０９として、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層を用いると、第１磁化固定層２０９の磁気膜厚は、１．９Ｔ×３ｎｍであり、５．７Ｔｎｍとなる。一方、Ｃｏ７５Ｆｅ２５の飽和磁化は、約２．１Ｔである。上記と等しい磁気膜厚が得られる第２磁化固定層２０７の厚さは、５．７Ｔｎｍ／２．１Ｔであり、２．７ｎｍとなる。この場合、第２磁化固定層２０７には、約２．７ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層を用いることが好ましい。第２磁化固定層２０７として、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。
歪検知素子２００Ａにおいては、第２磁化固定層２０７と磁気結合層２０８と第１磁化固定層２０９とにより、シンセティックピン構造が用いられている。その代わりに、１層の磁化固定層からなるシングルピン構造を用いても良い。シングルピン構造を用いる場合には、磁化固定層として、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。シングルピン構造の磁化固定層に用いる強磁性層として、上述した第２磁化固定層の材料と同じ材料を用いても良い。
磁気結合層２０８は、第２磁化固定層２０７と第１磁化固定層２０９との間において、反強磁性結合を生じさせる。磁気結合層２０８は、シンセティックピン構造を形成する。磁気結合層２０８として、例えば、Ｒｕが用いられる。磁気結合層２０８の厚さは、例えば、０．８ｎｍ以上１ｎｍ以下であることが好ましい。第２磁化固定層２０７と第１磁化固定層２０９との間に十分な反強磁性結合を生じさせる材料であれば、磁気結合層２０８としてＲｕ以外の材料を用いても良い。磁気結合層２０８の厚さは、ＲＫＫＹ（Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida）結合のセカンドピーク（２ｎｄピーク）に対応する０．８ｎｍ以上１ｎｍ以下の厚さに設定することができる。さらに、磁気結合層２０８の厚さは、ＲＫＫＹ結合のファーストピーク（１ｓｔピーク）に対応する０．３ｎｍ以上０．６ｎｍ以下の厚さに設定しても良い。磁気結合層２０８として、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕが用いられる。これにより、高信頼性の結合がより安定して得られる。
第１磁化固定層２０９に用いられる磁性層は、ＭＲ効果に直接的に寄与する。第１磁化固定層２０９として、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金が用いられる。具体的には、第１磁化固定層２０９として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金（ｘは、０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下であり、ｙは、０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下）を用いることもできる。第１磁化固定層２０９として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いた場合には、例えば、歪検出素子２００Ａのサイズが小さい場合においても、結晶粒に起因した素子間のばらつきを抑えることができる。
第１磁化固定層２０９の上に形成される層（例えばトンネル絶縁層（図示せず））を平坦化することができる。トンネル絶縁層の平坦化により、トンネル絶縁層の欠陥密度を減らすことができる。これにより、より低い面積抵抗で、より大きいＭＲ変化率が得られる。例えば、トンネル絶縁層の材料としてＭｇＯを用いる場合には、第１磁化固定層２０９として、（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙのアモルファス合金を用いることで、トンネル絶縁層の上に形成されるＭｇＯ層の（１００）配向性を強めることができる。ＭｇＯ層の（１００）配向性をより高くすることで、より大きいＭＲ変化率が得られる。（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金は、アニール時にＭｇＯ層の（１００）面をテンプレートとして結晶化する。このため、ＭｇＯと（ＣｏｘＦｅ１００−ｘ）１００−ｙＢｙ合金との良好な結晶整合が得られる。良好な結晶整合を得ることで、より大きいＭＲ変化率が得られる。
第１磁化固定層２０９として、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金以外に、例えば、Ｆｅ−Ｃｏ合金を用いてもよい。
第１磁化固定層２０９がより厚いと、より大きなＭＲ変化率が得られる。より大きな固定磁界を得るためには、第１磁化固定層２０９は、薄いほうが好ましい。ＭＲ変化率と固定磁界との間には、第１磁化固定層２０９の厚さにおいてトレードオフの関係が存在する。第１磁化固定層２０９としてＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金を用いる場合には、第１磁化固定層２０９の厚さは、１．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましい。第１磁化固定層２０９の厚さは、２．０ｎｍ以上４ｎｍ以下がより好ましい。
第１磁化固定層２０９には、上述した材料の他に、ｆｃｃ構造のＣｏ９０Ｆｅ１０合金、または、ｈｃｐ構造のＣｏ、または、ｈｃｐ構造のＣｏ合金が用いられる。第１磁化固定層２０９として、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉよりなる群から選択された少なくとも１つが用いられる。第１磁化固定層２０９として、これらの材料から選択された少なくとも１つの材料を含む合金が用いられる。第１磁化固定層２０９として、ｂｃｃ構造のＦｅＣｏ合金材料、５０％以上のコバルト組成を含むＣｏ合金、または、５０％以上のＮｉ組成の材料（Ｎｉ合金）を用いることで、例えば、より大きなＭＲ変化率が得られる。
第１磁化固定層２０９として、例えば、Ｃｏ２ＭｎＧｅ、Ｃｏ２ＦｅＧｅ、Ｃｏ２ＭｎＳｉ、Ｃｏ２ＦｅＳｉ、Ｃｏ２ＭｎＡｌ、Ｃｏ２ＦｅＡｌ、Ｃｏ２ＭｎＧａ０．５Ｇｅ０．５、及び、Ｃｏ２ＦｅＧａ０．５Ｇｅ０．５などのホイスラー磁性合金層を用いることもできる。例えば、第１磁化固定層２０９として、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。
中間層２０３は、例えば、第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２との磁気的な結合を分断する。中間層２０３には、例えば、金属または絶縁体または半導体が用いられる。この金属としては、例えば、Ｃｕ、ＡｕまたはＡｇ等が用いられる。中間層２０３として金属を用いる場合、中間層２０３の厚さは、例えば、１ｎｍ以上７ｎｍ以下程度である。この絶縁体または半導体としては、例えば、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ等）、アルミニウム酸化物（Ａｌ２Ｏ３等）、チタン酸化物（ＴｉＯ等）、亜鉛酸化物（ＺｎＯ等）、または、ガリウム酸化物（Ｇａ−Ｏ）などが用いられる。中間層２０３として絶縁体または半導体を用いる場合は、中間層２０３の厚さは、例えば０．６ｎｍ以上２．５ｎｍ以下程度である。中間層２０３として、例えば、ＣＣＰ（Current-Confined-Path）スペーサ層を用いてもよい。スペーサ層としてＣＣＰスペーサ層を用いる場合には、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の絶縁層中に銅（Ｃｕ）メタルパスが形成された構造が用いられる。例えば、中間層として、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。
磁化自由層２１０には、強磁性体材料が用いられる。磁化自由層２１０には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉを含む強磁性体材料を用いることができる。磁化自由層２１０の材料として、例えばＦｅＣｏ合金、ＮｉＦｅ合金等が用いられる。さらに、磁化自由層２１０には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金、λｓ（磁歪定数）が大きいＦｅ−Ｇａ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｇａ合金、Ｔｂ−Ｍ−Ｆｅ合金、Ｔｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金、Ｆｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金、Ｎｉ、Ｆｅ−Ａｌ、または、フェライト等が用いられる。前述したＴｂ−Ｍ−Ｆｅ合金において、Ｍは、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つである。前述したＴｂ−Ｍ１−Ｆｅ−Ｍ２合金において、Ｍ１は、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つである。Ｍ２は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａよりなる群から選択された少なくとも１つである。前述したＦｅ−Ｍ３−Ｍ４−Ｂ合金において、Ｍ３は、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ及びＴａよりなる群から選択された少なくとも１つである。Ｍ４は、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ及びＥｒよりなる群から選択された少なくとも１つである。前述したフェライトとしては、Ｆｅ３Ｏ４、（ＦｅＣｏ）３Ｏ４などが挙げられる。磁化自由層２１０の厚さは、例えば２ｎｍ以上である。
磁化自由層２１０には、ホウ素を含有した磁性材料が用いられてよい。磁化自由層２１０には、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一つの元素と、ホウ素（Ｂ）と、を含む合金が用いられてもよい。例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金やＦｅ−Ｂ合金を用いることができる。例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０合金を用いることができる。磁化自由層２１０に、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉよりなる群から選択される少なくとも一つの元素と、ホウ素（Ｂ）と、を含む合金を用いる場合、高磁歪を促進する元素として、Ｇａ、Ａｌ、Ｓｉ、または、Ｗなどを添加してもよい。例えば、Ｆｅ−Ｇａ−Ｂ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｇａ−Ｂ合金、または、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ合金を用いてもよい。このようなホウ素を含有する磁性材料を用いることで磁化自由層２１０の保磁力（Ｈｃ）が低くなり、歪に対する磁化方向の変化が容易となる。これにより、高い歪感度を得ることができる。
磁化自由層２１０におけるホウ素濃度（例えば、ホウ素の組成比）は、５ａｔ．％（原子パーセント）以上が好ましい。これにより、アモルファス構造が得易くなる。磁化自由層２１０におけるホウ素濃度は、３５ａｔ．％以下が好ましい。ホウ素濃度が高すぎると、例えば、磁歪定数が減少する。磁化自由層におけるホウ素濃度は、例えば、５ａｔ．％以上３５ａｔ．％以下が好ましく、１０ａｔ．％以上３０ａｔ．％以下がさらに好ましい。
磁化自由層２１０の磁性層の一部に、Ｆｅ１−ｙＢｙ（０＜ｙ≦０．３）、または（ＦｅａＸ１−ａ）１−ｙＢｙ（Ｘ＝ＣｏまたはＮｉ、０．８≦ａ＜１、０＜ｙ≦０．３）用いる場合、大きい磁歪定数λと低い保磁力を両立することが容易となるため、高いゲージファクタを得る観点で特に好ましい。例えば、磁化自由層２１０として、Ｆｅ８０Ｂ２０（４ｎｍ）を用いることができる。磁化自由層２１０として、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（０．５ｎｍ）／Ｆｅ８０Ｂ２０（４ｎｍ）を用いることができる。
磁化自由層２１０は、多層構造を有してもよい。中間層２０３としてＭｇＯのトンネル絶縁層を用いる場合には、磁化自由層２１０のうちの中間層２０３に接する部分には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層を設けることが好ましい。これにより、高い磁気抵抗効果が得られる。この場合、中間層２０３の上には、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層が設けられ、そのＣｏ−Ｆｅ−Ｂ合金の層の上には、磁歪定数の大きい他の磁性材料が設けられる。磁化自由層２１０が多層構造を有する場合、磁化自由層２１０には、例えば、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ（２ｎｍ）／Ｆｅ−Ｃｏ−Ｓｉ−Ｂ（４ｎｍ）などが用いられる。
キャップ層２１１は、キャップ層２１１の下に設けられる層を保護する。キャップ層２１１には、例えば、複数の金属層が用いられる。キャップ層２１１には、例えば、Ｔａ層とＲｕ層との２層構造（Ｔａ／Ｒｕ）が用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば１ｎｍであり、このＲｕ層の厚さは、例えば５ｎｍである。キャップ層２１１として、Ｔａ層やＲｕ層の代わりに他の金属層を設けてもよい。キャップ層２１１の構成は、任意である。例えば、キャップ層２１１として、非磁性材料を用いることができる。キャップ層２１１の下に設けられる層を保護可能なものであれば、キャップ層２１１として、他の材料を用いても良い。
磁化自由層２１０にホウ素を含有する磁性材料を用いる場合、ホウ素の拡散を防ぐために、図示しない酸化物材料や窒化物材料の拡散防止層を磁化自由層２１０とキャップ層２１１との間に設けても良い。酸化物層または窒化物層からなる拡散防止層を用いることにより、磁化自由層２１０に含まれるホウ素の拡散を抑制し、磁化自由層２１０のアモルファス構造を保つことができる。拡散防止層に用いる酸化物材料や窒化物材料として、具体的には、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｇａなどの元素を含む酸化物材料や窒化物材料を用いることができる。ここで、拡散防止層は、磁気抵抗効果には寄与しない層のため、その面積抵抗は低いほうが好ましい。例えば、拡散防止層の面積抵抗は、磁気抵抗効果に寄与する中間層の面積抵抗よりも低く設定することが好ましい。拡散防止層の面積抵抗を下げる観点では、バリアハイトの低いＭｇ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｄ、Ｇａの酸化物または窒化物が好ましい。ホウ素の拡散を抑制する機能としては、より化学結合の強い酸化物のほうが好ましい。例えば、１．５ｎｍのＭｇＯを用いることができる。また、酸窒化物は酸化物か窒化物のいずれかと見なすことができる。
拡散防止層に酸化物材料、窒化物材料を用いる場合、拡散防止層の膜厚は、ホウ素の拡散防止機能を十分に発揮する観点で０．５ｎｍ以上が好ましく、面積抵抗を低くする観点で５ｎｍ以下が好ましい。つまり、拡散防止層の膜厚は、０．５ｎｍ以上５ｎｍ以下が好ましく、１ｎｍ以上３ｎｍ以下が好ましい。
拡散防止層として、マグネシウム（Ｍｇ）、シリコン（Ｓｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）よりなる群から選択された少なくともいずれかを用いることができる。拡散防止層として、これらの軽元素を含む材料を用いることができる。これらの軽元素は、ホウ素と結合して化合物を生成する。拡散防止層と磁化自由層２１０との界面を含む部分に、例えば、Ｍｇ−Ｂ化合物、Ａｌ−Ｂ化合物、及び、Ｓｉ−Ｂ化合物の少なくともいずれかが形成される。これらの化合物が、ホウ素の拡散を抑制する。
拡散防止層と磁化自由層２１０との間に他の金属層などが挿入されていてもよい。ただし、拡散防止層と磁化自由層２１０との距離が離れすぎていると、その間でホウ素が拡散して磁化自由層２１０中のホウ素濃度が下がってしまうため、拡散防止層と磁化自由層２１０との間の距離は、１０ｎｍ以下が好ましく３ｎｍ以下がさらに好ましい。
図１１は、歪検出素子２００Ａの構成例を示す模式的な斜視図である。図１１に例示したように、歪検出素子２００Ａは、下部電極２０４と上部電極２１２との間に充填された絶縁層（絶縁部分）２１３を備えていても良い。
絶縁層２１３には、例えば、アルミニウム酸化物（例えば、Ａｌ２Ｏ３）、または、シリコン酸化物（例えば、ＳｉＯ２）などを用いることができる。絶縁層２１３により、歪検出素子２００Ａのリーク電流を抑制することができる。
図１２は、歪検出素子２００Ａの他の構成例を示す模式的な斜視図である。図１２に例示したように、歪検出素子２００Ａは、下部電極２０４と上部電極２１２との間に、互いに離間して設けられた２つのハードバイアス層（ハードバイアス部分）２１４と、下部電極２０４とハードバイアス層２１４の間に充填された絶縁層２１３を備えていても良い。
ハードバイアス層２１４は、ハードバイアス層２１４の磁化により、磁化自由層２１０（第１の磁性層２０１）の磁化方向を所望の方向に設定する。ハードバイアス層２１４により、外部からの圧力が膜部に印加されていない状態において、磁化自由層２１０（第１の磁性層２０１）の磁化方向を所望の方向に設定できる。
ハードバイアス層２１４には、例えば、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｄなどの磁気異方性および保磁力が比較的高いハード磁性材料が用いられる。また、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｄにさらに添加元素を加えた合金を用いても良い。例えば、ＣｏＰｔ（Ｃｏの比率は、５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下）、（ＣｏｘＰｔ１００−ｘ）１００−ｙＣｒｙ（ｘは５０ａｔ．％以上８５ａｔ．％以下、ｙは０ａｔ．％以上４０ａｔ．％以下）、または、ＦｅＰｔ（Ｐｔの比率は４０ａｔ．％以上６０ａｔ．％以下）などが用いられてもよい。このような材料を用いる場合、ハードバイアス層２１４の磁化の方向は、ハードバイアス層２１４の保磁力よりも大きい外部磁界を加えることで、外部磁界を加えた方向に設定（固定）することができる。ハードバイアス層２１４の厚さ（例えば、下部電極２０４から上部電極２１２に向かう方向に沿った長さ）は、例えば５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
下部電極２０４と上部電極２１２の間に絶縁層２１３を配置する場合、絶縁層２１３の材料として、ＳｉＯｘやＡｌＯｘを用いることができる。さらに、絶縁層２１３とハードバイアス層２１４の間に、図示しない下地層を設けてもよい。ハードバイアス層２１４にＣｏ−Ｐｔ、Ｆｅ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｄ、Ｆｅ−Ｐｄなどの磁気異方性および保磁力が比較的高いハード磁性材料を用いる場合には、ハードバイアス層２１４用の下地層の材料として、ＣｒやＦｅ−Ｃｏなどを用いることができる。上記のハードバイアス層２１４は、後述するいずれの歪検知素子にも適用できる。
ハードバイアス層２１４は、図示しないハードバイアス層用ピニング層に積層された構造を有していてもよい。この場合、ハードバイアス層２１４とハードバイアス層用ピニング層の交換結合により、ハードバイアス層２１４の磁化の方向を設定（固定）できる。この場合、ハードバイアス層２１４には、Ｆｅ、Ｃｏ及びＮｉの少なくともいずれか、または、これらの少なくとも１種を含む合金からなる強磁性材料を用いることができる。この場合、ハードバイアス層２１４には、例えば、ＣｏｘＦｅ１００−ｘ合金（ｘは０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下）、ＮｉｘＦｅ１００−ｘ合金（ｘは０ａｔ．％以上１００ａｔ．％以下）、または、これらに非磁性元素を添加した材料が用いることができる。ハードバイアス層２１４として、前述した第１磁化固定層２０９と同様の材料を用いることができる。また、ハードバイアス層用ピニング層には、前述した歪検知素子２００Ａ中のピニング層２０６と同様の材料を用いることができる。また、ハードバイアス層用ピニング層を設ける場合、下地層２０５に用いる材料と同様の下地層をハードバイアス層用ピニング層の下に設けても良い。また、ハードバイアス層用ピニング層は、ハードバイアス層の下部に設けても良いし、上部に設けても良い。この場合のハードバイアス層２１４の磁化方向は、ピニング層２０６と同様に、磁界中熱処理により決定することができる。
上記のハードバイアス層２１４及び絶縁層２１３は、本実施の形態に記載する歪検知素子２００のいずれにも適用できる。また、上述したようなハードバイアス層２１４とハードバイアス層用ピニング層の積層構造を用いた場合、瞬間的に大きい外部磁界がハードバイアス層２１４に加わった場合においても、ハードバイアス層２１４の磁化の向きを容易に保持することが出来る。
図１３は、歪検出素子２００の他の構成例２００Ｂを示す模式的な斜視図である。歪検出素子２００Ｂは、歪検出素子２００Ａと異なり、トップスピンバルブ型の構造となっている。即ち、図１３に示す通り、歪検出素子２００Ｂは、下部電極２０４と、下地層２０５と、磁化自由層２１０（第１の磁性層２０１）と、中間層２０３と、第１磁化固定層２０９（第２の磁性層２０２）と、磁気結合層２０８と、第２磁化固定層２０７と、ピニング層２０６と、キャップ層２１１と、上部電極２１２とを順に積層してなる。第１磁化固定層２０９は、第２の磁性層２０２に相当する。磁化自由層２１０は、第１の磁性層２０１に相当する。また、下部電極２０４は、例えば配線１３１（図１）に接続されており、上部電極２１２は、例えば配線１３３（図１）に接続されている。
下地層２０５には、例えば、Ｔａ／Ｃｕが用いられる。このＴａ層の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば、３ｎｍである。このＣｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。磁化自由層２１０には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。中間層２０３には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。第１磁化固定層２０９には、例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０／Ｆｅ５０Ｃｏ５０が用いられる。このＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層の厚さは、例えば２ｎｍである。このＦｅ５０Ｃｏ５０層の厚さは、例えば１ｎｍである。磁気結合層２０８には、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。第２磁化固定層２０７には、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。ピニング層２０６には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。キャップ層２１１には、例えばＴａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば、１ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。
上述したボトムスピンバルブ型の歪検知素子２００Ａにおいては、第１磁化固定層２０９（第２の磁性層２０２）が磁化自由層２１０（第１の磁性層２０１）よりも下（−Ｚ軸方向）に形成されている。これに対し、トップスピンバルブ型の歪検出素子２００Ｂにおいては、第１磁化固定層２０９（第２の磁性層２０２）が磁化自由層２１０（第１の磁性層２０１）よりも上（＋Ｚ軸方向）に形成されている。従って、歪検知素子２００Ｂに含まれる各層の材料は、歪検出素子２００Ａに含まれる各層の材料を上下反転させて用いることができる。また、上述した拡散防止層を、歪検知素子２００Ｂの下地層２０５と磁化自由層２１０の間に設けることができる。
図１４は、歪検出素子２００の他の構成例２００Ｃを示す模式的な斜視図である。歪検出素子２００Ｃは、単一の磁化固定層を用いたシングルピン構造が適用されている。即ち、図１４に示す通り、歪検出素子２００Ｃは、下部電極２０４と、下地層２０５と、ピニング層２０６と、第１磁化固定層２０９（第２の磁性層２０２）と、中間層２０３と、磁化自由層２１０（第１の磁性層２０１）と、キャップ層２１１とを順に積層してなる。第１磁化固定層２０９は、第２の磁性層２０２に相当する。磁化自由層２１０は、第１の磁性層２０１に相当する。また、下部電極２０４は、例えば配線１３１（図１）に接続されており、上部電極２１２は、例えば配線１３３（図１）に接続されている。
下地層２０５には、例えば、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば、３ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、２ｎｍである。ピニング層２０６には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。第１磁化固定層２０９には、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。中間層２０３には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。磁化自由層２１０には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。キャップ層２１１には、例えばＴａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば、１ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。
歪検出素子２００Ｃの各層の材料は、歪検出素子２００Ａの各層の材料と同様のものを用いることができる。
図１５は、歪検出素子２００の他の構成例２００Ｄを示す模式的な斜視図である。図１５に示す通り、歪検出素子２００Ｄは、下部電極２０４と、下地層２０５と、下部ピニング層２２１と、下部第２磁化固定層２２２と、下部磁気結合層２２３と、下部第１磁化固定層２２４と、下部中間層２２５と、磁化自由層２２６と、上部中間層２２７と、上部第１磁化固定層２２８と、上部磁気結合層２２９と、上部第２磁化固定層２３０と、上部ピニング層２３１と、キャップ層２１１とを順に積層してなる。下部第１磁化固定層２２４及び上部第１磁化固定層２２８は、第２の磁性層２０２に相当する。磁化自由層２２６は、第１の磁性層２０１に相当する。また、下部電極２０４は、例えば配線１３１（図１）に接続されており、上部電極２１２は、例えば配線１３３（図１）に接続されている。
下地層２０５には、例えば、Ｔａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば、３ナノメートル（ｎｍ）である。このＲｕ層の厚さは、例えば、２ｎｍである。下部ピニング層２２１には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。下部第２磁化固定層２２２には、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。下部磁気結合層２２３には、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。下部第１磁化固定層２２４には、例えば、３ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層が用いられる。下部中間層２２５には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。磁化自由層２２６には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。上部中間層２２７には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。上部第１磁化固定層２２８には、例えば、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０／Ｆｅ５０Ｃｏ５０が用いられる。このＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０層の厚さは、例えば２ｎｍである。このＦｅ５０Ｃｏ５０層の厚さは、例えば１ｎｍである。上部磁気結合層２２９には、例えば、０．９ｎｍの厚さのＲｕ層が用いられる。上部第２磁化固定層２３０には、例えば、２．５ｎｍの厚さのＣｏ７５Ｆｅ２５層が用いられる。上部ピニング層２３１には、例えば、７ｎｍの厚さのＩｒＭｎ層が用いられる。キャップ層２１１には、例えばＴａ／Ｒｕが用いられる。このＴａ層の厚さは、例えば、１ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。
歪検出素子２００Ｄの各層の材料は、歪検出素子２００Ａの各層の材料と同様のものを用いることができる。
次に、図１６及び図１７を参照し、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法について概説する。図１６は、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法の一部を示すフローチャートである。図１７は、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法を説明するための概略的な側面図である。尚、図１７においては、基板１１０を、Ｙ方向に延びる所定の線を中心として、Ｘ方向に湾曲させる例について示している。
図１６に示す通り、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法は、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ１１１）と、基板１１０が湾曲した状態において第１の磁性層２０１を成膜する工程（ステップＳ１１２）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ１１３）を含んでいる。
例えば、本実施の形態に係る製造方法においては、図１７（ａ）に示す通り、ステップＳ１１１において基板１１０を凸状に湾曲させ、図１７（ｂ）に示す通り、ステップＳ１１２において第１の磁性層２０１を成膜しても良い。この場合、第１の磁性層２０１は、基板１１０が凸状に湾曲した状態においてほぼ応力を生じない状態となる。従って、図１７（ｃ）に示す通り、ステップＳ１１３において基板１１０の湾曲を解除すると、第１の磁性層２０１に、内部応力による圧縮歪がＸ方向に生じる。
また、本実施の形態に係る製造方法においては、例えば、図１７（ｄ）に示す通り、ステップＳ１１１において基板１１０を凹状に湾曲させ、図１７（ｅ）に示す通り、ステップＳ１１２において第１の磁性層２０１を成膜しても良い。この場合、第１の磁性層２０１は、基板１１０が凹状に湾曲した状態においてほぼ応力を生じない状態となる。従って、図１７（ｆ）に示す通り、ステップＳ１１３において基板１１０の湾曲を解除すると、第１の磁性層２０１に、内部応力による引張歪がＸ方向に生じる。
従って、本実施の形態に係る製造方法によれば、第１の磁性層２０１の内部応力による歪を自由に調整し、これによって第１の磁性層２０１の初期磁化方向を調整する事が可能である。従って、歪検知素子２００が感応する歪のレンジを自在に調整することが可能となり、歪検知素子２００を搭載するデバイスで必要とされる検出歪レンジで高い歪感度を示す歪検知素子２００を提供することができる。
次に、図１８〜図２３を参照し、基板１１０を湾曲させる態様について説明する。図１８〜図２３は、基板１１０を湾曲させる態様について説明するための模式的な平面図である。尚、図１８〜図２３では、第１の磁性層２０１が正の磁歪定数を有する磁性材料で構成されている場合を例にとり、説明する。
図７（ｂ）を参照して説明した通り、本実施の形態に係る第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、第２の磁性層２０２の磁化方向に対し、０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度をなす。また、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、検出する歪の方向に対し、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度をなす。即ち、基板１１０を湾曲させる工程（図１６のステップＳ１１１）は、このような条件を満たすように行われる。
例えば、図１８に示す通り、第２の磁性層２０２の磁化方向が−Ｙ方向であり、検出する歪の方向がＸ方向であった場合、基板１１０を、Ｙ方向に延びる所定の線を中心として、Ｘ方向に凹状に湾曲させても良い。これにより、第１の磁性層２０１に、Ｘ方向に働く内部応力による引張歪が発生する。従って、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、内部応力による歪によってＸ方向に向こうとし、第２の磁性層２０２の磁化に平行な磁界中熱処理による誘導磁気異方性によってＹ方向に向こうとする。その結果、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、上記条件を満たすように調整される。
尚、図１８に示す例においては、基板１１０を強く湾曲させるほど（曲率半径を小さくするほど、基板表面の歪を大きくするほど）、第１の磁性層２０１の初期磁化方向に対する歪の寄与が大きくなり、初期磁化方向は−Ｘ方向に近付く。従って、基板１１０を湾曲させる際の曲率を調整することによって、第１の磁性層２０１の初期磁化方向を自在に調整することができる。
また、図１９に示す通り、基板１１０を、Ｘ方向に延びる所定の線を中心として、Ｙ方向に凸状に湾曲させても良い。これにより、第１の磁性層２０１に、Ｙ方向に働く内部応力による圧縮歪が発生する。従って、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、内部応力による歪によってＸ方向に向こうとし、第２の磁性層２０２の磁化に平行な磁界中熱処理による誘導磁気異方性によってＹ方向に向こうとする。その結果、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、上記条件を満たすように調整される。尚、図１９に示す例においても、基板１１０を強く湾曲させるほど（曲率半径を小さくするほど、基板表面の歪を大きくするほど）、第１の磁性層２０１の初期磁化方向に対する歪の寄与が大きくなり、初期磁化方向は−Ｘ方向に近付く。
また、図２０に示す通り、基板１１０を、（Ｘ，Ｙ）方向及び（−Ｘ，−Ｙ）方向に延びる所定の線を中心として、（Ｘ，−Ｙ）方向及び（−Ｘ，Ｙ）方向に延びる方向に凹状に湾曲させても良い。これにより、第１の磁性層２０１に、（Ｘ，−Ｙ）方向及び（−Ｘ，Ｙ）方向に働く内部応力による引張歪が発生する。従って、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、内部応力による歪によってＸ方向に向こうとし、第２の磁性層２０２の磁化に平行な磁界中熱処理による誘導磁気異方性によってＹ方向に向こうとする。その結果、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、上記条件を満たすように調整される。
尚、図２１〜図２３に示す通り、例えば第２の磁性層２０２の磁化方向が−Ｙ方向であり、検出する歪の方向がＹ方向であった場合にも、同様の態様において基板１１０を湾曲させることにより、第１の磁性層２０１の初期磁化方向を、上記条件を満たすように調整する事が出来る。尚、初期磁化方法の設定方法は、図１８〜図２３に示した具体例に限られるものではなく、デバイスからの要求に合わせて適宜調整して用いることができる。
次に、図２４及び図２５を参照して、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法について、より詳しく説明する。図２４は圧力センサ１００Ａの製造方法の一部を示すフローチャート、図２５は同製造方法を示す模式的な斜視図である。
図２４に示す通り、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法は、基板の一の面に、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２、並びに、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の間に位置する中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１０）と、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２及び中間層２０３を、一部を残して除去する工程（ステップＳ１２０）と、基板１１０の一部を、基板１１０の他の面１１３から除去する工程（ステップＳ１３０）とを含んでいる。
即ち、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法においては、図２５（ａ）に示す様に、基板１１０の一の面１１２に、膜部１２０を形成する。例えば基板１１０がＳｉ基板であった場合、膜部１２０として、ＳｉＯｘ／ａ−Ｓｉの薄膜をスパッタによって成膜しても良い。
尚、例えば基板１１０としてＳＯＩ（Silicon On Insulator）基板を採用する場合には、Ｓｉ基板上のＳｉＯ２／Ｓｉの積層膜を膜部１２０として採用する事も出来る。この場合、膜部１２０の形成は、Ｓｉ基板とＳｉＯ２／Ｓｉの積層膜との貼り合わせである。
次に、図２５（ｂ）に示す通り、基板１１０の一の面１１２に、配線部１３１及びパッド１３２を形成する。即ち、配線部１３１及びパッド１３２となる導電膜を成膜し、その導電膜を、一部を残して除去する。本工程には、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いても良いし、リフトオフを用いても良い。
また、配線部１３１及びパッド１３２の周辺を、図示しない絶縁膜で埋め込んでも良い。この場合には、例えばリフトオフを用いても良い。リフトオフにおいては、例えば、配線部１３１及びパッド１３２のパターンのエッチング後、レジストを剥離する前に、図示しない絶縁膜を全面に成膜して、その後レジストを除去する。
次に、図２５（ｃ）に示す通り、基板１１０の一の面１１２に、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２、並びに、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の間に位置する中間層２０３を成膜する（ステップＳ１１０）。尚、第１の磁性層２０１を成膜する際には、上述の通り、基板１１０を湾曲させる。
次に、図２５（ｄ）に示す通り、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２及び中間層２０３を、一部を残して除去し（ステップＳ１２０）、歪検出素子２００を形成する。本工程には、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いても良いし、リフトオフを用いても良い。
また、歪検出素子２００の周辺を、図示しない絶縁膜で埋め込んでも良い。この場合には、例えばリフトオフを用いても良い。リフトオフにおいては、例えば、歪検出素子２００のパターンのエッチング後、レジストを剥離する前に、図示しない絶縁膜を全面に成膜して、その後レジストを除去する。
次に、図２５（ｄ）に示す通り、基板１１０の一の面１１２に、配線部１３３及びパッド１３４を形成する。即ち、配線部１３３及びパッド１３４となる導電膜を成膜し、その導電膜を、一部を残して除去する。本工程には、フォトリソグラフィ及びエッチングを用いても良いし、リフトオフを用いても良い。
また、配線部１３３及びパッド１３４の周辺を、図示しない絶縁膜で埋め込んでも良い。この場合には、例えばリフトオフを用いても良い。リフトオフにおいては、例えば、配線部１３３及びパッド１３４のパターンのエッチング後、レジストを剥離する前に、図示しない絶縁膜を全面に成膜して、その後レジストを除去する。
次に、図２５（ｅ）に示す通り基板１１０の一部を、基板１１０の他の面１１３から除去して（ステップＳ１３０）、基板１１０に空洞部１１１を形成する。
ステップＳ１３０において除去する領域は、基板１１０の第１の領域Ｒ１に相当する部分である。尚、本実施の形態においては、基板１１０の第１の領域Ｒ１内に位置する部分を全て除去しているが、基板１１０の一部を残すことも可能である。例えば、膜部１２０と基板１１０を一体に形成する場合には、ステップＳ１３０において基板１１０の一部を除去して薄膜化し、この薄膜化された部分を膜部１２０としても良い。
本実施の形態において、ステップＳ１３０にはエッチングが用いられる。例えば膜部１２０がＳｉＯ２／ａ−Ｓｉの積層膜である場合、本工程は、基板１１０の他の面１１３からの深堀加工によって行われても良い。また、本工程には、両面アライナー露光装置を用いることができる。これにより、歪検出素子２００の位置に合わせて、レジストのホールパターンを他の面１１３にパターニングできる。
また、ステップＳ１３０のエッチングにおいては、例えばＲＩＥを用いたボッシュプロセスが用いることができる。ボッシュプロセスでは、例えば、ＳＦ６ガスを用いたエッチング工程と、Ｃ４Ｆ８ガスを用いた堆積工程と、を繰り返す。これにより、基板１１０の側壁のエッチングを抑制しつつ、基板１１０の深さ方向（Ｚ軸方向）に選択的にエッチングが行われる。エッチングのエンドポイントとして、例えば、ＳｉＯｘ層が用いられる。すなわち、エッチングの選択比がＳｉとは異なるＳｉＯｘ層を用いてエッチングを終了させる。エッチングストッパ層として機能するＳｉＯｘ層は、膜部１１０の一部として用いられても良い。ＳｉＯｘ層は、エッチングの後に、例えば、無水フッ化水素及びアルコールなどの処理などで除去されても良い。基板１１０のエッチングはボッシュプロセス以外にウェット工程による異方性エッチングや犠牲層を用いたエッチングを行っても良い。
次に、図２６、図２７Ａ及び図２７Ｂを参照し、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法の一部の工程について、より詳しく説明する。図２６は、同工程の一例を説明するための概略的なフローチャートである。図２７Ａ及び図２７Ｂは、本実施の形態に係る製造方法によって、例えば図１２に示す歪検出素子２００Ａを製造する時の様子を示す模式的な断面図である。
図２６に示す例において、ステップＳ１１０の工程は、第２の磁性層２０２を成膜する工程（ステップＳ１１４）と、中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１５）と、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ１１１）と、第１の磁性層２０１を成膜する工程（ステップＳ１１２）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ１１３）とを含んでいる。
図２７Ａ（ａ）は、図２５（ｂ）に示す構成の一部の拡大断面図である。ただし、図２７Ａ（ａ）においては、配線１３１及びパッド１３２を省略している。図２７Ａ（ｂ）に示す通り、膜部１２０上に絶縁層１２５及び下部電極２０４を形成する。例えば、絶縁層１２５として、ＳｉＯｘ（８０ｎｍ）を形成する。例えば、下部電極２０４として、Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（２００ｎｍ）／Ｔａ（３５ｎｍ）を形成する。この後に、下部電極２０４の最表面にＣＭＰ処理などの表面平滑化処理を行い、下部電極上に形成される構成を平坦にしても良い。ここで、膜部１２０の最表面が絶縁性を有する材料で構成されている場合には、絶縁層１２５の形成は必ずしも必要ではない
次に、図２７Ａ（ｃ）に示すように、下部電極２０４の平面形状を加工する。この工程では、レジストをフォトリソグラフィによりパターニングし、その後、図示しないレジストパターンをマスクとして用いて、物理ミリングまたは化学ミリングが実施される。例えば、Ａｒイオンミリングを実施する。さらに、下部電極２０４の周辺に絶縁層１２６の埋め込み成膜を行う。この工程では、例えば、リフトオフ工程が行われる。例えば、フォトリソグラフィで形成したレジストパターンは残したままで、全面に絶縁層１２６を成膜し、その後レジストパターンを除去する。絶縁層１２６として、例えば、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＳｉＮｘ及びＡｌＮｘなどを用いることができる。
次に、図２７Ａ（ｄ）に示す通り、下部電極２０４上に、下地層２０５と、ピニング層２０６と、第２磁化固定層２０７と、磁気結合層２０８とを順に積層する。例えば、下地層２０５として、Ｔａ（３ｎｍ）／Ｒｕ（２ｎｍ）を形成する。その上にピニング層２０６として、ＩｒＭｎ（７ｎｍ）を形成する。その上に第２磁化固定層２０７／磁気結合層２０８として、Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．５ｎｍ）／Ｒｕ（０．９ｎｍ）を形成する。
図２７Ａ（ｅ）に示す通り、ステップＳ１１４においては、磁気結合層２０８上に第１磁化固定層２０９（第２の磁性層２０２）を積層する。例えば、第１磁化固定層（第２の磁性層）として、Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．５ｎｍ）／Ｒｕ（０．９ｎｍ）／Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（４ｎｍ）を形成する。
図２７Ａ（ｆ）に示す通り、ステップＳ１１５においては、第１磁化固定層２０９（第２の磁性層２０２）上に中間層２０３を積層する。例えば、中間層２０３として、ＭｇＯ（１．６ｎｍ）を形成する。
図２７Ａ（ｇ）に示す通り、ステップＳ１１１においては、基板１１０を湾曲させる。図２７Ａ（ｈ）に示す通り、ステップＳ１１２においては、基板１１０を湾曲させた状態で、中間層２０３上に磁化自由層２１０（第１の磁性層２０１）を積層する。例えば、磁化自由層２１０として、Ｃｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０（４ｎｍ）を形成する。図２７Ａ（ｉ）に示す通り、ステップＳ１１３においては、基板１１０の湾曲を解除する。
次に、図２７Ｂ（ｊ）に示す通り、磁化自由層２１０上に、キャップ層２１１を積層する。例えば、キャップ層２１１として、Ｃｕ（３ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）／Ｒｕ（１０ｎｍ）を形成する。尚、磁化自由層２１０とキャップ層２１１の間には、図示しない拡散防止層として、ＭｇＯ（１．５ｎｍ）を形成してもよい。
図２７Ｂ（ｋ）に示す通り、ステップＳ１２０（図２４）においては、下地層２０５と、ピニング層２０６と、第２磁化固定層２０７と、磁気結合層２０８と、第１磁化固定層２０９（第２の磁性層２０２）と、中間層２０３と、磁化自由層２１０（第１の磁性層２０１）と、キャップ層２１１とを、一部を残して除去する。この工程では、レジストをフォトリソグラフィによりパターニングし、その後、図示しないレジストパターンをマスクとして用いて、物理ミリングまたは化学ミリングが実施される。例えば、Ａｒイオンミリングを実施する。
次に、第１の磁性層２０１を含む積層体の周辺に、絶縁層２１３の埋め込み成膜を行う。この工程では、例えば、リフトオフ工程が行われる。例えば、フォトリソグラフィで形成したレジストパターンは残したままで、全面に絶縁層２１３を成膜し、その後レジストパターンを除去する。絶縁層２１３として、例えば、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＳｉＮｘ及びＡｌＮｘなどを用いることができる。
次に、第１磁化固定層２０９（第２の磁性層２０２）の磁化方向を固着する磁界中アニールを行う。例えば、７ｋＯｅの外部磁場を印加しつつ３００℃で一時間のアニールを行う。ここで、磁界中アニールは、第２の磁性層２０２を含む積層体を形成した図２７Ａ（ｅ）の工程以降であれば、どのタイミングで行ってもよい。
次に、図２７Ｂ（ｌ）に示す通り、絶縁層２１３中にハードバイアス層２１４を埋め込む。例えば、ハードバイアス層２１４を埋め込むためのホールを絶縁層２１３に形成する。この工程では、レジストをフォトリソグラフィによりパターニングし、その後、図示しないレジストパターンをマスクとして用いて、物理ミリングまたは化学ミリングが実施される。この工程において、ホールの形成は周辺の絶縁層２１３を貫通するところまで行っても良いし、途中で止めても良い。図２７Ｂ（ｌ）ではホールの形成を途中で止めて、絶縁層２１３を貫通させない場合を例示している。ホールを、絶縁層２１３を貫通するところまでエッチングした場合には、図２７Ｂ（ｌ）に示すハードバイアス層２１４の埋め込み工程において、ハードバイアス層２１４の下に図示しない絶縁層を成膜する必要がある。
次に、形成したホールにハードバイアス層２１４を埋め込む。この工程では、例えば、リフトオフ工程が行われる。例えば、フォトリソグラフィで形成したレジストパターンは残したままで、全面にハードバイアス層２１４を成膜し、その後レジストパターンを除去する。ここでは、例えば、ハードバイアス層用下地層として、Ｃｒ（５ｎｍ）を形成し、その上にハードバイアス層２１４として、例えば、Ｃｏ８０Ｐｔ２０（２０ｎｍ）を形成する。その上に、さらに図示しないキャップ層を形成しても良い。このキャップ層として、歪検知素子２００Ａのキャップ層に使用可能な材料として上述した材料を用いても良いし、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＳｉＮｘ及びＡｌＮｘなどの絶縁層を用いても良い。
次に、室温で外部磁界を加えて、ハードバイアス層２１４に含まれるハード磁性材料の磁化方向の設定を行う。この外部磁界によるハードバイアス層２１４の磁化方向の設定は、ハードバイアス層２１４の埋め込み後であれば、どのタイミングで行ってもよい。
尚、図２７Ｂ（ｌ）に示すハードバイアス層２１４の埋め込み工程は、図２７Ｂ（ｋ）に示す絶縁層２１３の埋め込み工程で同時に行ってもよい。また、図２７Ｂ（ｋ）に示すハードバイアス層２１４の埋め込み工程は必ずしも行わなくともよい。
次に、図２７Ｂ（ｍ）に示す通り、キャップ層２１１上に、上部電極２１２を積層する。次に、図２７Ｂ（ｎ）に示す通り、上部電極２１２を、一部を残して除去する。この工程では、レジストをフォトリソグラフィによりパターニングし、その後、図示しないレジストパターンをマスクとして用いて、物理ミリングまたは化学ミリングが行われる。
次に図２７Ｂ（ｏ）に示す通り、上部電極２１２及びハードバイアス２１４を覆う保護層２１５を成膜する。例えば、保護層２１５として、ＳｉＯｘ、ＡｌＯｘ、ＳｉＮｘ及びＡｌＮｘなどの絶縁層を用いても良い。尚、保護層２１５は必ずしも設けなくともよい。
このような方法を用いた場合、中間層２０３を成膜するステップＳ１１５の後に基板１１０を湾曲させるステップＳ１１１を実行しているため、第１の磁性層２０１に効率よく歪を加えることが出来る。尚、図２７Ａ（ａ）〜図２７Ｂ（ｏ）では図示していないが、下部電極２０４や上部電極２１２へのコンタクトホールの形成を行っても良い。
次に、ステップＳ１１０の他の態様について説明する。図２８は、ステップＳ１１０の他の態様を説明するための概略的なフローチャートである。図２８に示す例においては、第１の磁性層２０１を、第２の磁性層２０２よりも前に成膜する。
即ち、図２８に示す例において、ステップＳ１１０の工程は、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ１１１）と、第１の磁性層２０１を成膜する工程（ステップＳ１１２）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ１１３）と、中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１５）と、第２の磁性層２０２を成膜する工程（ステップＳ１１４）とを含んでいる。
このような方法を用いた場合、例えば歪検出素子２００Ｂ（図１３）のように、第１の磁性層２０１が第２の磁性層２０２よりも下層に位置する歪検出素子２００を搭載した圧力センサ１００Ａを製造する事が出来る。
また、このような方法を用いた場合、第１の磁性層２０１を成膜するステップＳ１１２の後に基板１１０を湾曲させるステップＳ１１１を実行しているため、第１の磁性層２０１に効率よく歪を加えることが出来る。
尚、図２９及び図３０に示す通り、第２の磁性層２０２や中間層２０３を成膜するタイミングにおいて基板１１０をすでに湾曲させても良い。図２９及び図３０は、ステップＳ１１０の他の態様を説明するための概略的なフローチャートである。
即ち、図２９に示す例において、ステップＳ１１０の工程は、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ１１１）と、第２の磁性層２０２を成膜する工程（ステップＳ１１４）と、中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１５）と、第１の磁性層２０１を成膜する工程（ステップＳ１１２）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ１１３）とを含んでいる。
また、図３０に示す例において、ステップＳ１１０の工程は、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ１１１）と、第１の磁性層２０１を成膜する工程（ステップＳ１１２）と、中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１５）と、第２の磁性層２０２を成膜する工程（ステップＳ１１４）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ１１３）とを含んでいる。
例えば、これら図２９及び図３０に示す方法を用いて図１０〜図１５に示す歪検出素子２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃまたは２００Ｄを製造する場合、例えば図２７Ａ（ｃ）に示す構造が作成された時点で基板１１０を湾曲させ（ステップＳ１１１）、基板１１０が湾曲された状態において、それぞれの歪検出素子の構成に対応する下地層２０５からキャップ層２１１までの膜を成膜し（ステップＳ１１２，ステップＳ１１４及びステップＳ１１５）、その後で基板１１０の湾曲を解除しても良い（ステップＳ１１３）。
次に、図３１を参照し、本実施の形態に係る歪検出素子２００の他の態様について説明する。ここまでの説明においては、第２の磁性層２０２が磁化固定層である態様について説明したが、図５を参照して説明した通り、第２の磁性層２０２は磁化自由層であっても良い。以下、第２の磁性層２０２が磁化自由層であり、歪検出素子２００がいわゆる２層フリー構造を有する場合について説明する。
図３１（ａ），（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ歪検出素子２００に引張歪が生じている状態、歪が生じていない状態及び圧縮歪が生じている状態の様子を表す模式的な斜視図である。また、図３１（ａ），（ｂ）及び（ｃ）に示す例においては、第２の磁性層２０２が磁化自由層であるものとし、歪検出素子２００に生じる歪の方向はＸ方向であるものとする。
図３１（ｂ）に示す通り、本実施の形態に係る歪検出素子２００に歪が生じていない場合、第１の磁性層２０１の磁化方向と第２の磁性層２０２の磁化方向との相対的な角度は、０°よりも大きく１８０°よりも小さい。図３１（ｂ）に示す例においては、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、第２の磁性層２０２の初期磁化方向に対して９０°である。また、これらの初期磁化方向は、歪が生じる方向に対してはそれぞれ４５°（１３５°）である。
図３１（ａ）に示す通り、歪検出素子２００ＺにＸ方向に引張歪が生じた場合、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２に、逆磁歪効果が生じ、これら磁性層の磁化方向は相対的に変化する。歪検出素子２００の第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２には、正の磁歪定数を有する強磁性体が用いられている。従って、図３１（ａ）に示す通り、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の磁化方向は、それぞれ引張歪の方向に対して平行に近づく。尚、第１の磁性層２０１の磁歪定数は、負であっても良い。図３１（ａ）に示す例においては、これら磁化方向は、お互いの間での角度差が小さくなるように変化する。
一方、図３１（ｃ）に示す通り、歪検出素子２００にＸ方向に圧縮歪が生じた場合、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２に逆磁歪効果が生じ、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の磁化方向は、それぞれ圧縮歪の方向に対して垂直に近づく。図３１（ｃ）に示す例においては、これら磁化方向は、お互いの間での角度差が大きくなるように変化する。
図３１（ｄ）は、歪検出素子２００の電気抵抗と、歪検出素子２００に生じた歪の大きさとの関係を示す概略的なグラフである。尚、図３１（ｄ）においては、引張方向の歪を正方向の歪とし、圧縮方向の歪を負方向の歪とする。
図３１（ｄ）に示す通り、本実施の形態に係る歪検出素子２００の電気抵抗値は、正方向の歪（引張歪）が生じた場合には減少し、負方向の歪（圧縮歪）が生じた場合には増加する。従って、歪検出素子２００は、例えば、マイクロフォンなど正負の圧力に感応するデバイスに直接用いることが出来る。
また、歪検出素子２００の歪が０近傍であった場合、正方向（引張方向）に微小歪Δε１を加えた場合にも、負方向（圧縮方向）に微小歪Δε１を加えた場合にも、比較的大きい抵抗変化Δｒ２を得ることが出来る。即ち、本実施の形態に係る歪検出素子２００は、歪が極めて微小である場合のゲージファクタが大きく、高感度な圧力センサ１００Ａの製造に適している。
次に、図３２を参照して、第２の磁性層２０２を磁化自由層として使用する歪検出素子２００の構成例について説明する。図３２は、歪検出素子２００の一の構成例２００Ｅを示す模式的な斜視図である。図３２に示す通り、歪検出素子２００Ｅは、下部電極２０４と、下地層２０５と、第１磁化自由層２４１（第１の磁性層２０１）と、中間層２０３と、第２磁化自由層２４２（第２の磁性層２０２）と、キャップ層２１１と、上部電極２１２とを順に積層してなる。第１磁化自由層２４１は、第１の磁性層２０１に相当する。第２磁化自由層２４２は、第２の磁性層２０２に相当する。また、下部電極２０４は、例えば配線１３１（図１）に接続されており、上部電極２１２は、例えば配線１３３（図１）に接続されている。
下地層２０５には、例えば、Ｔａ／Ｃｕが用いられる。このＴａ層の厚さ（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば、３ｎｍである。このＣｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。第１磁化自由層２４１には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。中間層２０３には、例えば、１．６ｎｍの厚さのＭｇＯ層が用いられる。第２磁化自由層２４２には、例えば、４ｎｍの厚さのＣｏ４０Ｆｅ４０Ｂ２０が用いられる。キャップ層２１１には、例えばＣｕ／Ｔａ／Ｒｕが用いられる。このＣｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。このＴａ層の厚さは、例えば、１ｎｍである。このＲｕ層の厚さは、例えば、５ｎｍである。
歪検出素子２００Ｅの各層の材料は、歪検出素子２００Ａの各層の材料と同様のものを用いることができる。また、第１磁化自由層２４１及び第２磁化自由層２４２の材料としては、例えば歪検出素子２００Ａ（図１０）の磁化自由層２１０と同様のものを用いても良い。
次に、図２４、図２５及び図３３を参照し、歪検出素子２００Ｅを搭載した圧力センサ１００Ａの製造方法について概説する。
このような圧力センサ１００Ａを製造する場合においても、図２４及び図２５を参照して説明した製造方法を適用する事が可能である。しかしながら、ステップＳ１１０（図２４）において、図３３に示す工程を行う。図３３は、ステップＳ１１０の一例を説明するための概略的なフローチャートである。図３３に示す例においては、第１の磁性層２０１と第２の磁性層２０２とを成膜する段階において、異なる方向に基板１１０を湾曲させる。
即ち、図３３に示す例において、ステップＳ１１０の工程は、基板を湾曲させる工程（Ｓ１１１）と、第１の磁性層を成膜する工程（Ｓ１１２）と、基板の湾曲を解除する工程（Ｓ１１３）と、中間層を成膜する工程（Ｓ１１５）と、基板を湾曲させる工程（Ｓ１１６）と、第２の磁性層を成膜する工程（Ｓ１１４）と、基板の湾曲を解除する工程（Ｓ１１７）とを含んでいる。即ち、基板を湾曲させる工程と基板の湾曲を解除する工程が、それぞれ２ずつ行われる。ここで、ステップＳ１１１とステップＳ１１６においては、基板が湾曲される方向が異なる。
尚、図３３に示す工程はステップＳ１１０の一例に過ぎない。例えば、第１の磁性層を成膜する工程（Ｓ１１２）を行った後に中間層を成膜する工程（Ｓ１１５）を行い、その後で基板の湾曲を解除する工程（Ｓ１１３）を行っても良い。また、第１の磁性層を成膜する工程（Ｓ１１２）を行った後に基板の湾曲を解除する工程（Ｓ１１３）を行い、その後で中間層を成膜する工程（Ｓ１１５）を行っても良い。
次に、図３４〜図３７を参照し、基板１１０を湾曲させる態様について説明する。図３４〜図３７は、基板１１０を湾曲させる態様について説明するための模式的な平面図である。尚、図３４〜図３７では、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２が正の磁歪定数を有する磁性材料で構成されている場合を例にとり、説明する。
図３１（ｂ）を参照して説明した通り、本実施の形態に係る第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、第２の磁性層２０２の磁化方向に対し、０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度をなす。また、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の初期磁化方向は、それぞれ検出する歪の方向に対し、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度をなす。即ち、基板１１０を湾曲させる工程（図３３のステップＳ１１１及びステップＳ１１６）は、このような条件を満たすように行われる。
例えば、図３４に示す通り、検出する歪の方向がＸ方向であった場合、ステップＳ１１１においては、基板１１０を（Ｘ，−Ｙ）方向及び（−Ｘ，Ｙ）方向に延びる所定の線を中心として、（Ｘ，Ｙ）方向及び（−Ｘ，−Ｙ）方向に延びる方向に凹状に湾曲させても良い。これにより、第１の磁性層２０１に、（Ｘ，Ｙ）方向及び（−Ｘ，−Ｙ）方向に働く内部応力による引張歪が発生する。従って、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、（Ｘ，Ｙ）方向または（−Ｘ，−Ｙ）方向に向こうとする。
更に、図３４に示す通り、ステップＳ１１６においては、（Ｘ，Ｙ）方向及び（−Ｘ，−Ｙ）方向に延びる所定の線を中心として、（Ｘ，−Ｙ）方向及び（−Ｘ，Ｙ）方向に延びる方向に凹状に湾曲させても良い。これにより、第２の磁性層２０２に、（Ｘ，−Ｙ）方向及び（−Ｘ，Ｙ）方向に働く内部応力による引張歪が発生する。従って、第２の磁性層２０２の初期磁化方向は、内部応力による歪によって（Ｘ，−Ｙ）方向または（−Ｘ，Ｙ）方向に向こうとする。
従って、図３３に示す製造方法において、ステップＳ１１１及びステップＳ１１６をこのように行った場合、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の初期磁化方向は、上記条件を満たすように調整される。
また、図３５に示す通り、例えば検出する歪の方向がＸ方向であった場合、ステップＳ１１１においては、基板１１０を（Ｘ，−Ｙ）方向及び（−Ｘ，Ｙ）方向に延びる所定の線を中心として、（Ｘ，Ｙ）方向及び（−Ｘ，−Ｙ）方向に延びる方向に凸状に湾曲させても良い。これにより、第１の磁性層２０１に、（Ｘ，Ｙ）方向及び（−Ｘ，−Ｙ）方向に働く内部応力による圧縮歪が発生する。従って、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、内部応力による歪によって（Ｘ，−Ｙ）方向または（−Ｘ，Ｙ）方向に向こうとする。
更に、図３５に示す通り、ステップＳ１１６においては、（Ｘ，Ｙ）方向及び（−Ｘ，−Ｙ）方向に延びる所定の線を中心として、（Ｘ，−Ｙ）方向及び（−Ｘ，Ｙ）方向に延びる方向に凸状に湾曲させても良い。これにより、第２の磁性層２０２に、（Ｘ，−Ｙ）方向及び（−Ｘ，Ｙ）方向に働く内部応力による引張歪が発生する。従って、第２の磁性層２０２の初期磁化方向は、（Ｘ，Ｙ）方向または（−Ｘ，−Ｙ）方向に向こうとする。
従って、図３３に示す製造方法において、ステップＳ１１１及びステップＳ１１６をこのように行った場合にも、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の初期磁化方向は、上記条件を満たすように調整される。
尚、図３４及び図３５に示す例においては、基板１１０を強く湾曲させるほど（曲率半径を小さくするほど、基板表面の歪を大きくするほど）、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の初期磁化方向に対する歪の寄与が大きくなる。従って、基板１１０を湾曲させる際の曲率を調整することによって、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の初期磁化方向を自在に調整することができる。
また、図３６及び図３７に示す通り、例えば検出する歪の方向がＹ方向であった場合にも、同様の態様において基板１１０を湾曲させることにより、第１の磁性層２０１の初期磁化方向を、上記条件を満たすように調整する事が出来る。尚、初期磁化方法の設定方法は、図３４〜図３７に示した具体例に限られるものではなく、デバイスからの要求に合わせて適宜調整して用いることができる。
［２．第２の実施の形態］
次に、図３８及び図３９を参照し、第２の実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法について概説する。図３８は、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法の一部を示すフローチャートである。図３９は、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法を説明するための概略的な側面図である。尚、図３９においては、基板１１０を、Ｙ方向に延びる所定の線を中心として、Ｘ方向に湾曲させる例について示している。
第１の実施の形態においては、基板１１０が湾曲した状態において第１の磁性層２０１を成膜し、これによって第１の磁性層２０１の初期磁化方向を設定していた。これに対し、本実施の形態においては、第１の磁性層２０１が成膜された基板１１０を湾曲させ、この状態で熱処理を行い、これによって第１の磁性層２０１の初期磁化方向を設定する。
即ち、図３８に示す通り、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法は、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ２１１）と、第１の磁性層２０１に熱処理を行う工程（ステップＳ２１２）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ２１３）とを含んでいる。
例えば、本実施の形態に係る製造方法においては、図３９（ａ）に示す通り、ステップＳ２１１において第１の磁性層２０１が成膜された基板１１０を凸状に湾曲させ、図３９（ｂ）に示す通り、ステップＳ２１２において熱処理を行っても良い。この場合、第１の磁性層２０１には誘導磁気異方性が生じ、第１の磁性層２０１の初期磁化方向はＸ方向または−Ｘ方向となる。従って、図３９（ｃ）に示す通り、ステップＳ２１３において基板１１０の湾曲を解除しても、第１の磁性層２０１の初期磁化方向はＸ方向または−Ｘ方向のままとなる。
また、本実施の形態に係る製造方法においては、例えば、図３９（ｄ）に示す通り、ステップＳ２１１において第１の磁性層２０１が成膜された基板１１０を凹状に湾曲させ、図３９（ｅ）に示す通り、ステップＳ２１２において熱処理を行っても良い。この場合、第１の磁性層２０１には誘導磁気異方性が生じ、第１の磁性層２０１の初期磁化方向はＹ方向または−Ｙ方向となる。従って、図３９（ｆ）に示す通り、ステップＳ２１３において基板１１０の湾曲を解除しても、第１の磁性層２０１の初期磁化方向はＹ方向または−Ｙ方向のままとなる。
従って、本実施の形態に係る製造方法によれば、第１の磁性層２０１の内部応力による歪を自由に調整し、これによって第１の磁性層２０１の初期磁化方向を調整する事が可能である。従って、歪検知素子２００が感応する歪のレンジを自在に調整することが可能となり、歪検知素子２００を搭載するデバイスで必要とされる検出歪レンジで高い歪感度を示す歪検知素子２００を提供することができる。尚、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法は、第１の実施の形態に係る製造方法と併用する事も可能である。
次に、図４０〜図４５を参照し、基板１１０を湾曲させる態様について説明する。図４０〜図４５は、基板１１０を湾曲させる態様について説明するための模式的な平面図である。尚、図４０〜図４５では、第１の磁性層２０１が正の磁歪定数を有する磁性材料で構成されている場合を例にとり、説明する。
本実施の形態に係る製造方法によって歪検出素子２００を製造した場合にも、例えば図７（ｂ）に示す通り、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、第２の磁性層２０２の磁化方向に対し、０°よりも大きく１８０°よりも小さい角度をなす。また、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、検出する歪の方向に対し、０°よりも大きく９０°よりも小さい角度をなす。即ち、基板１１０を湾曲させる工程（図３８のステップＳ２１１）は、このような条件を満たすように行われる。
例えば、図４０に示す通り、第２の磁性層２０２の磁化方向が−Ｙ方向であり、検出する歪の方向がＸ方向であった場合、基板１１０を、Ｙ方向に延びる所定の線を中心として、Ｘ方向に凸状に湾曲させて熱処理を行っても良い。これにより、第１の磁性層２０１に、Ｘ方向に働く誘導磁気異方性が発生する。従って、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、湾曲熱処理による誘導磁気異方性による磁化によってＸ方向に向こうとし、第２の磁性層２０２の磁化に平行な磁界中熱処理による誘導磁気異方性によってＹ方向に向こうとする。その結果、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、上記条件を満たすように調整される。
尚、図４０に示す例においては、基板１１０を強く湾曲させるほど（曲率半径を小さくするほど、基板表面の歪を大きくするほど）、第１の磁性層２０１の初期磁化方向に対する歪の寄与が大きくなり、初期磁化方向は−Ｘ方向に近付く。従って、基板１１０を湾曲させる際の曲率を調整することによって、第１の磁性層２０１の初期磁化方向を自在に調整することができる。
また、図４１に示す通り、基板１１０を、Ｘ方向に延びる所定の線を中心として、Ｙ方向に凹状に湾曲させても良い。これにより、第１の磁性層２０１に、Ｘ方向に働く導磁気異方性が発生する。従って、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、湾曲熱処理による誘導磁気異方性による磁化によってＸ方向に向こうとし、第２の磁性層２０２の磁化に平行な磁界中熱処理による誘導磁気異方性によってＹ方向に向こうとする。その結果、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、上記条件を満たすように調整される。尚、図４１に示す例においても、基板１１０を強く湾曲させるほど（曲率半径を小さくするほど、基板表面の歪を大きくするほど）、第１の磁性層２０１の初期磁化方向に対する歪の寄与が大きくなり、初期磁化方向は−Ｘ方向に近付く。
また、図４２に示す通り、基板１１０を、（Ｘ，Ｙ）方向及び（−Ｘ，−Ｙ）方向に延びる所定の線を中心として、（Ｘ，−Ｙ）方向及び（−Ｘ，Ｙ）方向に延びる方向に凸状に湾曲させても良い。これにより、第１の磁性層２０１に、（Ｘ，−Ｙ）方向及び（−Ｘ，Ｙ）方向に働く誘導磁気異方性が発生する。従って、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、湾曲熱処理による誘導磁気異方性による磁化によってＸ方向に向こうとし、第２の磁性層２０２の磁化に平行な磁界中熱処理による誘導磁気異方性によってＹ方向に向こうとする。その結果、第１の磁性層２０１の初期磁化方向は、上記条件を満たすように調整される。
尚、図４３〜図４５に示す通り、例えば第２の磁性層２０２の磁化方向が−Ｙ方向であり、検出する歪の方向がＹ方向であった場合にも、同様の態様において基板１１０を湾曲させることにより、第１の磁性層２０１の初期磁化方向を、上記条件を満たすように調整する事が出来る。尚、初期磁化方法の設定方法は、図４０〜図４５に示した具体例に限られるものではなく、デバイスからの要求に合わせて適宜調整して用いることができる。
次に、図４６を参照して、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法について、より詳しく説明する。図４６は、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法の一部を示すフローチャートである。
図４６に示す通り、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法は、基板１１０の一の面１１２に、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２、並びに、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の間に位置する中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ２１０）と、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２及び中間層２０３を、一部を残して除去する工程（ステップＳ１２０）と、基板１１０の一部を、基板１１０の他の面１１３から除去する工程（ステップＳ１３０）とを含んでいる。尚、ステップＳ２１０以外の工程は、図２４及び図２５を参照して説明した通りに行われる。
ステップＳ２１０においては、基板１１０の一の面１１２に、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２、並びに、第１の磁性層２０１及び第２の磁性層２０２の間に位置する中間層２０３を成膜する。尚、第１の実施の形態においては、ステップＳ１１０で第１の磁性層２０１を成膜する際に基板１１０を湾曲させていたが、本実施の形態においては、ステップＳ２１０で第１の磁性層２０１を成膜する際に基板１１０を湾曲させなくともよい。
次に、図４７を参照し、本実施の形態に係る圧力センサ１００Ａの製造方法の一部の工程（ステップＳ２１０）について、より詳しく説明する。図４７は、同工程の一例を説明するための概略的なフローチャートである。
図４７に示す例において、ステップＳ２１０の工程は、第２の磁性層を成膜する工程（ステップＳ１１４）と、中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１５）と、第１の磁性層２０１を成膜する工程（ステップＳ１１２）と、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ２１１）と、第１の磁性層２０１に熱処理を行う工程（ステップＳ２１２）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ２１３）とを含んでいる。
このような方法を用いた場合、例えば歪検出素子２００Ａ（図１０）のように、第１の磁性層２０１が第２の磁性層２０２よりも上層に位置する歪検出素子２００を搭載した圧力センサ１００Ａを製造する事が出来る。
次に、ステップＳ２１０の他の態様について説明する。図４８は、ステップＳ２１０の他の態様を説明するための概略的なフローチャートである。図４８に示す例においては、第１の磁性層２０１を、第２の磁性層２０２よりも前に成膜する。
即ち、図４８に示す例において、ステップＳ２１０の工程は、第１の磁性層２０１を成膜する工程（ステップＳ１１２）と、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ２１１）と、第１の磁性層２０１に熱処理を行う工程（ステップＳ２１２）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ２１３）と、中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１５）と、第２の磁性層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１４）とを含んでいる。
このような方法を用いた場合、例えば歪検出素子２００Ｂ（図１３）のように、第１の磁性層２０１が第２の磁性層２０２よりも下層に位置する歪検出素子２００を搭載した圧力センサ１００Ａを製造する事が出来る。
次に、ステップＳ２１０の他の態様について説明する。図４９は、ステップＳ２１０の他の態様を説明するための概略的なフローチャートである。
即ち、図４９に示す例において、ステップＳ２１０の工程は、第１の磁性層２０１を成膜する工程（ステップＳ１１２）と、中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１５）と、第２の磁性層２０２を成膜する工程（ステップＳ１１４）と、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ２１１）と、第１の磁性層２０１に熱処理を行う工程（ステップＳ２１２）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ２１３）とを含んでいる。
本実施の形態に係る方法によれば、例えば図１０〜図１５に示す歪検出素子２００Ａ，２００Ｂ，２００Ｃまたは２００Ｄを搭載した圧力センサ１００Ａを製造する事が可能である。
［第３の実施の形態］
次に、図５０〜図５２を参照して、第３の実施の形態に係る圧力センサの製造方法を説明する。図５０は、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法の一部を示すフローチャートである。図５１及び図５２は、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法を説明するための概略的な側面図である。尚、図５１及び図５２においては、基板１１０を等法的に（球面状に）湾曲させる例について示している。本実施の形態においては、基板１１０を、所定の点を中心として、Ｚ方向に湾曲させる。
第１の実施の形態においては、例えば図１７に示す通り、基板１１０を湾曲させた状態で第１の磁性層２０１を成膜することにより、第１の磁性層２０１の初期磁化方向を設定していた。これに対し、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法においては、図５０〜図５２に示す通り、基板１１０を湾曲させた状態で膜部１２０の成膜を行い、膜部１２０の内部応力を調整して歪を与えている。
即ち、図５０に示す通り、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法は、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ３１０）と、膜部１２０を形成する工程（ステップＳ３２０）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ３３０）と、歪検出素子を製造する工程（ステップＳ３４０）と、基板１１０の一部を、基板１１０の他の面１１３から除去する工程（ステップＳ１３０）とを含んでいる。尚、ステップＳ１３０に示す工程は、図２４及び図２５（ｅ）を参照して説明した工程と同様に行う事が可能である。また、基板１１０と膜部１２０との間には、他の層が形成されていても良い。
例えば、本実施の形態に係る製造方法においては、図５１（ａ）及び（ｄ）に示す通り、ステップＳ３１０において基板１１０を凸状に湾曲させ、図５１（ｂ）及び（ｅ）に示す通り、ステップＳ３２０において膜部１２０を形成しても良い。この場合、膜部１２０は、基板１１０が凸状に湾曲した状態においてほぼ応力を生じない状態となる。従って、図５１（ｃ）及び（ｆ）に示す通り、ステップＳ３３０において基板１１０の湾曲を解除すると、膜部１２０に、内部応力による圧縮歪が等方的に生じる。
また、本実施の形態に係る製造方法においては、図５２（ａ）及び（ｄ）に示す通り、ステップＳ３１０において基板１１０を凹状に湾曲させ、図５２（ｂ）及び（ｅ）に示す通り、ステップＳ３２０において膜部１２０を形成しても良い。この場合、膜部１２０は、基板１１０が凹状に湾曲した状態においてほぼ応力を生じない状態となる。従って、図５２（ｃ）及び（ｆ）に示す通り、ステップＳ３３０において基板１１０の湾曲を解除すると、膜部１２０に、内部応力による引張歪が等方的に生じる。
即ち、圧力センサの感度を上げようとする場合、膜部１２０は、微弱な外部圧力に対応して大きく撓むことが望ましい。ここで、膜部１２０を形成する工程においては、膜部１２０に残留応力が生じてしまう事がある。膜部１２０に残留応力が生じると、その大きさに応じて膜部１２０のばね定数が大きくなり、外部圧力に対する膜部１２０の撓みが小さくなってしまうことがある。このような場合、感度の高い圧力センサを提供する事が出来ないことがあった。
膜部１２０における残留応力は、材料の選択や成膜の条件（プロセスガス圧、基板バイアス条件など）などによって調整することも可能である。ただし、外部圧力に対してたわみの大きくとれるヤング率の材料群の中で材料選定を行う場合、成膜条件の調整のみでは残留応力をゼロ付近とすることが難しい場合がある。
ここで、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法においては、膜部１２０の内部応力を調整することによって膜部１２０に歪を与え、これによって上記残留応力を低減させることが可能である。従って、膜部１２０の材料に依存せずに、湾曲成膜時の基板の曲率によって残留応力の値を自在にコントロールすることが可能なため、外部圧力に対する膜部１２０の撓み量を増加させて、感度の高い圧力センサを提供する事が出来る。
尚、図５０のステップＳ３４０においては、第１の実施の形態において説明した方法とほぼ同様の方法によって歪検出素子を製造する事が可能である。ただし、ステップＳ３４０においては、必ずしも基板１１０を湾曲させる必要はない。
例えば、歪検出素子は、図５３や図５４に示す方法によって製造する事が可能である。図５３及び図５４は、それぞれ歪検出素子を製造する工程の一部を示すフローチャートである。図５３及び図５４に示す工程には、基板１１０を湾曲させる工程が含まれていない。
即ち、図５３に示す例において、ステップＳ３４０の工程は、第２の磁性層２０２を成膜する工程（ステップＳ１１４）と、中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１５）と、第１の磁性層２０１を成膜する工程（ステップＳ１１２）と、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２及び中間層２０３を、一部を残して除去する工程（ステップＳ１２０）とを含んでいる。
また、図５４に示す例において、ステップＳ３４０の工程は、第１の磁性層２０１を成膜する工程（ステップＳ１１２）と、中間層２０３を成膜する工程（ステップＳ１１５）と、第２の磁性層２０２を成膜する工程（ステップＳ１１４）と、第１の磁性層２０１、第２の磁性層２０２及び中間層２０３を、一部を残して除去する工程（ステップＳ１２０）とを含んでいる。
尚、ステップＳ１１２、ステップＳ１１４及びステップＳ１１５に示す工程は、図２６、図２７Ａ及び図２７Ｂを参照して説明した工程と同様に行う事が出来る。また、ステップＳ１２０に示す工程は、図２４及び図２５（ｄ）を参照して説明した工程と同様に行う事が出来る。
また、例えば本実施の形態に係る圧力センサの製造方法を、第１または第２の実施の形態に係る圧力センサの製造方法と組み合わせることも可能である。これにより、残留応力の低減された膜部１２０と、ゲージファクタの大きい歪検出素子とを備えた圧力センサを製造する事が可能となり、更に圧力感度の高い圧力センサを製造する事が可能となる。
［第４の実施の形態］
次に、図５５〜図５７を参照して、第４の実施の形態に係る圧力センサの製造方法を説明する。図５５は、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法の一部を示すフローチャートである。図５６及び図５７は、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法を説明するための概略的な側面図である。尚、図５６及び図５７においては、基板１１０を等法的に（球面状に）湾曲させる例について示している。本実施の形態においては、基板１１０を、所定の点を中心として、Ｚ方向に湾曲させる。
第３の実施の形態においては、例えば図５１または図５２に示す通り、基板１１０を湾曲させた状態で膜部１２０の成膜を行い、膜部１２０の内部応力を調整して歪を与えていた。これに対し、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法においては、図５５〜図５７に示す通り、基板１１０を湾曲させた状態で膜部１２０に熱処理を行い、膜部１２０の内部応力を調整して歪を与えている。
即ち、図５５に示す通り、本実施の形態に係る圧力センサの製造方法は、基板１１０を湾曲させる工程（ステップＳ４１０）と、膜部１２０に熱処理を行う工程（ステップＳ４２０）と、基板１１０の湾曲を解除する工程（ステップＳ４３０）と、歪検出素子を製造する工程（ステップＳ３４０）と、基板１１０の一部を、基板１１０の他の面１１３から除去する工程（ステップＳ１３０）とを含んでいる。尚、ステップＳ１３０に示す工程は図２４及び図２５（ｅ）を参照して説明した工程と同様に、ステップＳ３４０に示す工程は図５３及び図５４を参照して説明した工程と同様に行う事が可能である。また、基板１１０と膜部１２０との間には、他の層が形成されていても良い。
例えば、本実施の形態に係る製造方法においては、図５６（ａ）及び（ｄ）に示す通り、ステップＳ４１０において膜部１２０が形成された基板１１０を凸状に湾曲させ、図５６（ｂ）及び（ｅ）に示す通り、ステップＳ４２０において膜部１２０に熱処理を行っても良い。この場合、膜部１２０は、基板１１０が凸状に湾曲した状態においてほぼ応力を生じない状態となる。従って、図５６（ｃ）及び（ｆ）に示す通り、ステップＳ４３０において基板１１０の湾曲を解除すると、膜部１２０に、内部応力による圧縮歪が等方的に生じる。
また、本実施の形態に係る製造方法においては、図５７（ａ）及び（ｄ）に示す通り、ステップＳ４１０において基板１１０を凹状に湾曲させ、図５７（ｂ）及び（ｅ）に示す通り、ステップＳ４２０において膜部１２０に熱処理を行っても良い。この場合、膜部１２０は、基板１１０が凹状に湾曲した状態においてほぼ応力を生じない状態となる。従って、図５７（ｃ）及び（ｆ）に示す通り、ステップＳ４３０において基板１１０の湾曲を解除すると、膜部１２０に、内部応力による引張歪が等方的に生じる。
本実施の形態に係る圧力センサの製造方法においては、膜部１２０の内部応力を調整することによって膜部１２０に歪を与え、これによって上記残留応力を低減させることが可能である。従って、膜部１２０の材料に依存せずに、湾曲成膜時の基板の曲率によって残留応力の値を自在にコントロールすることが可能なため、外部圧力に対する膜部１２０の撓み量を増加させて、感度の高い圧力センサを提供する事が出来る。
尚、例えば本実施の形態に係る圧力センサの製造方法を、第１または第２の実施の形態に係る圧力センサの製造方法と組み合わせることも可能である。これにより、残留応力の低減された膜部１２０と、ゲージファクタの大きい歪検出素子とを備えた圧力センサを製造する事が可能となり、更に圧力感度の高い圧力センサを製造する事が可能となる。
［第５の実施の形態］
次に、図５８を参照して、第５の実施の形態について説明する。図５８は、本実施の形態に係るマイクロフォン１５０の構成を示す模式的な断面図である。第１〜第４の実施の形態に係る方法によって製造された圧力センサ１００は、例えば、マイクロフォンに搭載する事が出来る。
本実施の形態に係るマイクロフォン１５０は、圧力センサ１００を搭載したプリント基板１５１と、プリント基板１５１を搭載した電子回路１５２と、プリント基板１５１と共に圧力センサ１００と電子回路１５２とを覆うカバー１５３とを備える。圧力センサ１００は、第１〜第４の実施の形態に係る製造方法によって製造された圧力センサである。
カバー１５３には、アコースティックホール１５４が設けられており、ここから音波１５５が入射する。音波１５５がカバー１５３内に入射すると、圧力センサ１００によって音波１５５が検知される。電子回路１５２は、例えば、圧力センサ１００に搭載された歪検出素子に電流を流し、圧力センサ１００の抵抗値の変化を検出する。また、電子回路１５２は、増幅回路等によってこの電流値を増幅しても良い。
第１〜第４の実施の形態に係る方法によって製造された圧力センサは高感度であるため、これを搭載したマイクロフォン１５０は感度良く音波１５５の検出を行う事が可能である。
［６．第６の実施の形態］
次に、図５９及び図６０を参照して、第６の実施の形態について説明する。図５９は、第６の実施の形態に係る血圧センサ１６０の構成を示す模式図である。図６０は、同血圧センサ１６０のＨ１−Ｈ２から見た模式的な断面図である。第１〜第４の実施の形態に係る方法によって製造された圧力センサ１００は、例えば、血圧センサ１６０に搭載する事が出来る。
図５９に示す通り、血圧センサ１６０は、例えばヒトの腕１６５の動脈１６６上に貼り付けられる。また、図６０に示す通り、血圧センサ１６０は第１〜第４の実施の形態に係る方法によって製造された圧力センサ１００を搭載しており、これによって血圧を測定する事が可能である。
第１〜第４の実施の形態に係る方法によって製造された圧力センサは高感度であるため、これを搭載した血圧センサ１６０は感度良く連続的に血圧の検出を行う事が可能である。
［７．第７の実施の形態］
次に、図６１を参照して、第７の実施の形態について説明する。図６１は、第７の実施の形態に係るタッチパネル１７０の構成を示す模式的な回路図である。タッチパネル１７０は、図示しないディスプレイの内部及びディスプレイの外部の少なくともいずれかに搭載される。
タッチパネル１７０は、マトリクス状に配置された複数の圧力センサ１００と、Ｙ方向に複数配置され、Ｘ方向に配置された複数の圧力センサ１００の一端にそれぞれ接続された複数の第１の配線１７１と、Ｘ方向に複数配置され、Ｙ方向に配置された複数の圧力センサ１００の他端にそれぞれ接続された複数の第２の配線１７２と、複数の第１の配線１７１及び複数の第２の配線１７２を制御する制御部１７３とを備える。圧力センサ１００は、第１〜第４の実施の形態に係る製造方法によって製造された圧力センサである。
また、制御部１７３は、第１の配線１７１を制御する第１の制御回路１７４と、第２の配線１７２を制御する第２の制御回路１７５と、第１の制御回路１７４及び第２の制御回路１７５を制御する第３の制御回路１７６とを備える。
例えば、制御部１７３は、複数の第１の配線１７１及び複数の第２の配線１７２を介して圧力センサ１００に電流を流す。ここで、図示しないタッチ面が押圧された場合、圧力センサ１００はその圧力に応じて歪検出素子の抵抗値を変化させる。制御部１７３は、この抵抗値の変化を検出することにより、押圧による圧力を検出した圧力センサ１００の位置を特定する。
第１〜第４の実施の形態に係る方法によって製造された圧力センサ１００は高感度であるため、これを搭載したタッチパネル１７０は感度良く押圧による圧力を検出する事が可能である。また、圧力センサ１００は小型であり、解像度の高いタッチパネル１７０を製造する事が可能である。
尚、タッチパネル１７０は、圧力センサ１００の他にタッチを検出するための検出要素を備えていても良い。
［その他の応用例］
以上、具体例を参照しつつ、第１〜第４の実施の形態に係る方法によって製造された圧力センサ１００の応用例について説明した。しかし、圧力センサ１００は、第５〜第７に示す実施の形態の他に、気圧センサやタイヤの空気圧センサ等、様々な圧力センサデバイスに応用することができる。
また、歪検出素子、圧力センサ１００、マイクロフォン１５０、血圧センサ１６０及びタッチパネル１７０に含まれる膜部、歪検出素子、第１の磁性層、第２の磁性層及び中間層などの各要素の具体的な構成に関しては、当業者が公知の範囲から適宜選択することにより同様に実施し、同様の効果を得ることができる限り、本発明の範囲に包含される。
また、各具体例のいずれか２つ以上の要素を技術的に可能な範囲で組み合わせたものも、本発明の要旨を包含する限り本発明の範囲に含まれる。
その他、本発明の実施の形態として上述した歪検出素子、圧力センサ１００、マイクロフォン１５０、血圧センサ１６０及びタッチパネル１７０を基にして、当業者が適宜設計変更して実施し得る全ての歪検出素子、圧力センサ１００、マイクロフォン１５０、血圧センサ１６０及びタッチパネル１７０も、本発明の要旨を包含する限り、本発明の範囲に属する。
［８．第８の実施の形態］
次に、図６２を参照して、第８の実施の形態について説明する。図６２は、第８の実施の形態に係る圧力センサ製造システム３００の構成を示す模式図である。圧力センサ製造システム３００は、例えば第１〜第４の実施の形態に示した製造方法を実現すべく、基板１１０を湾曲可能に構成されている。
圧力センサ製造システム３００は、第１の成膜装置４０１と、第２の成膜装置４０２と、第３の成膜装置４０３と、熱処理装置５００と、酸化装置３０１と、エッチング装置３０２と、ゲートバルブ３０３を介してこれら各装置に接続された搬送装置３０４と、第１の準備室（ロードロック室）３０５と、第２の準備室（ロードロック室）３０６とを備えている。
これら各装置は真空チャンバ及び真空ポンプを有しており、第１の準備室３０５と第２の準備室３０６以外は常時真空状態に維持されている。尚、第１の準備室３０５と第２の準備室３０６とを兼用する場合には、一方を省略する事も可能である。更に、ゲートバルブ３０３は、基板を搬送する場合以外は閉じられている。
第１の成膜装置４０１、第２の成膜装置４０２及び第３の成膜装置４０３は、例えばスパッタリングなどの方法によって成膜を行う成膜装置である。
熱処理装置５００は、例えば第１の成膜装置４０１、第２の成膜装置４０２及び第３の成膜装置４０３において成膜された薄膜の表面に熱を加えることで、薄膜の熱処理を行うために用いられる。熱処理装置５００は、例えば基板ステージと対抗して加熱ランプを設ける構造や、基板支持ステージに近接して抵抗加熱ヒータを設ける構造を有する。
酸化装置３０１は、例えば真空に排気された酸化室中に酸素ガスを供給して、成膜室にて成膜された薄膜の表面の酸化を行い、酸化物を形成する。酸化室は、酸素を単純に供給する自然酸化を行う以外に、イオンビームガンや逆スパッタエッチング機講などを併設して、酸素をプラズマ化したプラズマ酸化を行う構造としてもよい。また、もしくはプラズマ化した希ガス（Ａｒなど）をイオンビームガンなどで基板表面に照射しながら酸素の供給を行うイオンビームアシスト酸化を行う構造としてもよい。
エッチング装置３０２は、例えば基板表面の酸化物および汚染物を除去する逆スパッタエッチング機講など備えている。
搬送装置３０４は、図示しない基板搬送ロボットを備え、基板搬送ロボットによって基板を所定の装置に搬入し、または取り出す。基板搬送ロボットは、コンピュータプログラムによって動作させることが可能である。
第１の準備室３０５は基板を搬送装置３０４に導入する場合に用いられる。即ち、基板を搬送装置３０４に導入する際には、ゲートバルブ３０３によって第１の準備室３０５と搬送装置３０４との間を遮断し、第１の準備室３０５内の気圧を大気圧に設定しておく。次に、基板を第１の準備室３０５内に導入し、第１の準備室３０５内を真空状態にする。第１の準備室３０５内が真空状態となった後にゲートバルブ３０３を開放し、基板を搬送装置３０４に導入する。
第２の準備室３０６は基板を搬送装置３０４から取り出す場合に用いられる。即ち、基板を取り出す際には、まずゲートバルブ３０３を開放し、基板を搬送装置３０４から第２の準備室３０６に移動させる。次に、ゲートバルブ３０３によって第２の準備室３０６と搬送装置３０４との間を遮断し、第２の準備室３０６内を大気圧に設定する。第２の準備室３０６内の気圧が充分大気圧に近付いた後に基板を取り出すことが可能である。
尚、圧力センサ製造システム３００には、スパッタリング成膜以外のプロセスを行うプロセス装置等、他の装置を取り付けることも可能である。例えば、プラズマ、イオンビーム、原子ビーム、分子ビーム、ガスクラスタービームによって基板もしくは基板上に形成された薄膜を除去するためのプロセス装置を取り付けることができる。また、化学的気相成長法によって基板もしくは基板上に形成された薄膜上に薄膜を形成するためのプロセス装置、ガス、中性活性種、イオンまたはそれらの混合雰囲気の中で基板もしくは基板上に形成された薄膜を化学反応させるためのプロセスチャンバ、基板を加熱、または冷却、または加熱と冷却を行うためのプロセス装置を取り付けることができる。
次に、図６３及び図６４を参照して、第１の成膜装置４０１、第２の成膜装置４０２または第３の成膜装置４０３の構成例４００Ａについて説明する。図６３は、成膜装置４００Ａを示す模式的な断面図である。図６４は、成膜装置４００Ａの動作を説明するための模式的な断面図である。
図６３に示す通り、成膜装置４００Ａは、基板１１０を湾曲可能に支持する基板ホルダ６００と、基板ホルダ６００に支持された基板１１０に成膜を行う成膜部４１０と、基板ホルダ６００及び成膜部４１０を収容する成膜室４２０とを備える。
成膜装置４００Ａは、図６３に示す通り、基板１１０を湾曲させない状態でスパッタリング処理を行う事も可能であり、図６４に示す通り、基板１１０を湾曲させた状態でスパッタリング処理を行う事も可能である。また、図６４に示す例においては基板１１０を凸状に湾曲させているが、凹状に湾曲させる事も可能である。
図６３に示す通り、成膜部４１０は、基板ホルダ６００に所定の位置から対向し、スパッタリングターゲット４１１を設置するスパッタリングカソード４１２を備えている。スパッタリングターゲット４１１はバッキングプレートなどを介してスパッタリングカソード４１２に設置されている。また、スパッタリングターゲット４１１のスパッタ面の裏側には、マグネトロンスパッタリングを行うためのマグネットが配置することが好ましい。
成膜部４１０は、例えば、成膜室４２０内に希ガス（Ａｒなど）が供給された状態でスパッタリングカソード４１２にＤＣもしくはＲＦ電力を投入することで、スパッタリングカソード４１２近傍にプラズマを発生させて、スパッタリングターゲット４１１をスパッタリングして、スパッタリングターゲット４１１の材料を基板１１０上に堆積させる。
基板ホルダ６００は、基板１１０を湾曲可能に支持する。また、基板ホルダ６００は、回転駆動機構３１２により、図６３中の回転軸Ａを中心として回転可能に成膜室４２０に取り付けられている。従って、基板１１０上に堆積する薄膜の基板平面内の分布を良好にすることが出来る。
成膜室４２０は真空チャンバであり、ゲートバルブ３０３を介して搬送装置３０４に接続されている。また、成膜室４２０は、バルブ３０７を介して取り付けられた真空ポンプ３０８と、ガス供給口３０９と、バルブ３１０を介して取り付けられた真空ゲージ３１１とを備える。
真空ポンプ３０８としては、例えばターボ分子ポンプ、クライオポンプ、ドライポンプなどを組み合わせて用いる事が可能である。
ガス供給口３０９は、アルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを供給するためのガス供給装置（ボンベ）と、ガスの流量を制御するためのマスフローコントローラと、ガスの供給を遮断・開始するためのストップバルブに接続されており、ガスを成膜室４２０内に供給する
次に、図６５〜図６９を参照して、基板ホルダ６００の構成例６００Ａについて説明する。図６５は、基板ホルダ６００Ａの一部の構成を示す模式的な側面図である。図６６は、基板ホルダ６００Ａの一部の構成を示す模式的な斜視図である。図６７は、基板ホルダ６００Ａの他の構成例を示す模式的な斜視図である。基板ホルダ６００Ａは、基板上の所定の線を中心として、基板を湾曲させる。
図６５に示す通り、基板ホルダ６００Ａは、基板を支持面６１１に支持する支持機構６１０と、支持機構６１０と共に基板を挟持することにより、基板を支持面６１１に保持する保持機構６２０とを備える。また、保持機構６２０には成膜用窓６２３が形成され、この成膜用窓６２３を介して基板が配置される支持面６１１を成膜部４１０に露出させている。
図６５に示す通り、支持機構６１０は、支持面６１１に対して略垂直な方向（Ｚ方向）に独立して動作可能な複数の可動支持部材６１２を、Ｘ方向に並べてなる。保持機構６２０は、支持ピン６２２によって可動支持部材６１２上に支持され、支持面６１１に対して略垂直な方向（Ｚ方向）に独立して動作可能な複数の可動保持部材６２１を、Ｘ方向に並べてなる。基板ホルダ６００Ａは、可動支持部材６１２及び可動保持部材６２１のＺ方向位置を調整することにより、挟持した基板を、Ｙ方向に延びる所定の線を中心として、Ｘ方向に湾曲させる。
図６６に示す通り、可動支持部材６１２はＹ方向に延び、可動支持部材６１２の両端部には、支持ピン挿通孔６１４が設けられている。また、支持ピン挿通孔６１４には、可動保持部材６２１を支持する支持ピン６２２が挿通されている。複数の支持ピン６２２は、支持ピン挿通孔６１４を介して図示しない昇降機構に接続されており、可動支持部材６１２とは独立して昇降させることが可能である。
また、図６６に示す通り、更に、可動支持部材６１２の上面及び可動保持部材６２１の下面は、曲面状に形成された円形ナイフエッジ構造を有している。尚、図６７に示す通り、可動支持部材６１２の上面及び可動保持部材６２１の下面を、角状に形成されたナイフエッジ構造としても良い。
図６８は、支持機構６１０の構成を示す模式的な平面図である。支持機構６１０の支持面６１１は、曲面状または角状に形成された複数の可動支持部材６１２の上面によって構成される。また、図６８中の点線部分には、基板１１０が配置される。即ち、支持ピン挿通孔６１４は、基板１１０が配置される部分を避けて形成される。また、支持機構６１０の支持面６１１には、ロボットアームの一部を通す溝６１３が形成されている。
図６９は、保持機構６２０の構成を示す模式的な平面図である。保持機構６２０は、曲面状または角状に形成された複数の可動保持部材６２１の下面によって支持部６１０の支持面６１１に対向し、支持面６１１と共に基板１１０を挟持する。また、保持機構６２０の中心部分には、成膜用窓６２３が形成され、この成膜用窓６２３を介して基板を成膜部４１０に露出させている。換言すれば、一部の可動保持部材６２１は、Ｙ方向に分離された構成となる。従って、基板１１０上面のうち、成膜用窓６２３から露出した部分に成膜が行われる。また、成膜用窓６２３は、基板１１０を挟持可能な様に、基板１１０の少なくとも一部が保持機構６２０によって覆われるように形成される。
尚、図６５〜図６９において、支持機構６１０は９つの可動支持部材６１２を有し、保持機構６２０は９つの可動保持部材６２１を有しているが、これは説明のために例示したものであり、適宜変更可能である。ここで、曲率が面内で均一となるように基板を湾曲させる観点から、基板ホルダ６００Ａは、可動支持部材６１２及び可動保持部材６２１を４セット以上有する事が好ましい。
次に、図７０〜図８２を参照して、基板ホルダ６００Ａの使用態様について説明する。図７０及び図７１は、基板ホルダ６００Ａの使用態様について説明するための模式的な平面図である。図７２〜図８２は、基板ホルダ６００Ａの使用態様について説明するための模式的な側面図である。
まず、図７０または図７１に示す通り、ロボットアーム３１３上に基板１１０を設置する。ロボットアーム３１３は、基板１１０を基板ホルダ６００内に挿入する際、支持機構６１０に設けられた溝６１３に沿って移動する。
図７０または図７１に示す通り、基板１１０のオリエンテーションフラット方向（オリフラ方向）は、搬送装置３０４に設けられた図示しないアライナー装置によって調整可能であり、例えば図７０または図７１に示す通りにロボットアーム３１３上に設置する事が可能である。このように搬送時の基板１１０のオリフラ方向を変えることで、基板１１０のオリフラ方向と基板１１０の湾曲方向を自由に変更することが可能である。
次に、図７２に示す通り、ロボットアーム３１３を溝６１３に沿って移動させ、基板１１０を基板ホルダ６００内に挿入する。この際、複数の可動支持部材６１２のＺ方向の位置（高さ位置）を全て揃え、同様に、複数の可動保持部材６２１のＺ方向の位置（高さ位置）を全て揃え、更に、支持機構６１０と保持機構６２０とを、基板１１０とロボットアーム３１３が十分に通過出来る程度に離しておく。
次に、図７３に示す通り、ロボットアーム３１３を−Ｚ方向（下方）に移動させ、支持機構６１０の支持面６１１に基板１１０を設置する。ただし、例えば支持機構６１０を上昇させることによって基板１１０を支持面６１１に設置しても良い。その後、ロボットアーム３１３は、溝６１３に沿って、Ｘ方向に引き抜かれる。
次に、図７４に示す通り、図示しない昇降機構によって支持ピン６２２及び可動保持部材６２１を下降させ、支持機構６１０及び保持機構６２０によって基板１１０を挟持する。即ち、基板１１０は、複数の可動支持部材６１２及び複数の可動保持部材６２１によって、複数個所で挟持される。ただし、例えば支持機構６１０を上昇させることによって基板１１０を挟持しても良い。基板１１０を湾曲させないで成膜処理を行う場合には、図７４に示した状態で成膜処理が行われる。
基板１１０を凸状に湾曲させて成膜処理を行う場合には、図７５に示す通り、複数の可動支持部材６１２及び複数の可動保持部材６２１の位置を、凸状の曲面に沿う様に個別に調整する。これにより、複数の可動支持部材６１２及び複数の可動保持部材６２１によって挟持された基板１１０の複数個所のうち、基板１１０の中心部付近に位置する個所は可動支持部材６１２によってＺ方向に押圧され、中心部付近から離れた箇所は可動保持部材６２１によって−Ｚ方向に押圧され、基板１１０が凸状に湾曲される。
尚、図７５及び図７６に示す通り、基板１１０が湾曲される曲率半径等は、複数の可動支持部材６１２及び複数の可動保持部材６２１の位置の調整によって好適に調整可能である。
基板１１０を凹状に湾曲させて成膜処理を行う場合には、図７７に示す通り、複数の可動支持部材６１２及び複数の可動保持部材６２１の位置を、凹状の曲面に沿う様に個別に調整する。これにより、複数の可動支持部材６１２及び複数の可動保持部材６２１によって挟持された基板１１０の複数個所のうち、基板１１０の中心部付近に位置する個所は可動保持部材６２１によって−Ｚ方向に押圧され、中心部付近から離れた箇所は可動支持部材６１２によってＺ方向に押圧され、基板１１０が凹状に湾曲される。
尚、図７７及び図７８に示す通り、基板１１０が湾曲される曲率半径等は、複数の可動支持部材６１２及び複数の可動保持部材６２１の位置の調整によって好適に調整可能である。
また、図７９〜図８２に示す通り、一部の可動支持部材６１２及び可動保持部材６２１の位置のみを曲面に沿う様に調整することによっても、基板１１０を凹状または凸状に、任意の曲率を有するように湾曲させることが可能である。図７９〜図８２に示す例においては、Ｘ方向位置の異なる２つの可動支持部材６１２及び可動保持部材６２１を用いて、４点ベンディングにより基板１１０を湾曲させている。更に、例えば、図７９〜図８２において使用していない可動支持部材６１２及び可動保持部材６２１は、省略する事も可能である。
次に、図８３〜図８５を参照して、基板ホルダ６００の他の構成例６００Ｂについて説明する。図８３は、基板ホルダ６００Ｂの保持機構６２０Ｂの構成を示す模式的な平面図である。図８４は、基板ホルダ６００Ｂの一部の構成を示す模式的な斜視図である。図８５は、基板ホルダ６００Ｂの他の構成例を示す模式的な斜視図である。
図８３に示す通り、基板ホルダ６００Ｂの成膜用窓６２３には、基板の内側に架橋する格子６２５が設けられている。尚、基板ホルダ６００Ｂは、その他の点においては図６５〜図６９に示す基板ホルダ６００Ａとほぼ同様に構成されている。
即ち、図８３に示す通り、基板ホルダ６００Ｂの保持機構６２０Ｂの中心部分には成膜用窓６２３が形成され、この成膜用窓６２３には、Ｘ方向に複数配列され、Ｙ方向に延びる格子６２５が設けられている。また、基板ホルダ６００Ｂは、複数のＹ方向に分離された可動保持部材６２１（図６９）の一部または全部を、格子６２３を介してＹ方向に連結された可動保持部材６２４に入れ替えてなる。
図８４に示す通り、可動保持部材６２４の下面は、曲面状に形成された円形ナイフエッジ構造を有している。尚、図８５に示す通り、可動保持部材６２４の下面を、角状に形成されたナイフエッジ構造としても良い。
基板ホルダ６００Ｂは、格子６２５を基板の上面に当接させる。従って、基板を湾曲させる際に、より効率よく基板の上面に力を印加する事ができ、基板１１０をより精度良く湾曲させることが可能である。
尚、基板ホルダ６００Ｂを使用した場合、圧力センサ１００は、基板上の露出した部分、即ち、格子６２５が位置する部分と異なる部分に作成することになる。
次に、図８６〜図８８を参照して、基板ホルダ６００の他の構成例６００Ｃについて説明する。図８６は、基板ホルダ６００Ｃの一部の構成を示す模式的な側面図である。
図８６に示す通り、基板ホルダ６００Ｃは、基板を支持面６４１に支持する支持機構６３０と、静電チャック板（もしくは真空チャック板）によって基板を支持面６４１に保持する保持機構６４０とを備える。支持機構６３０は、支持面６４１に対して略垂直な方向（Ｚ方向）に独立して動作可能な複数の可動支持部材６３２を、Ｘ方向に並べてなる。保持機構６４０は湾曲可能な静電チャック板からなり、複数の可動支持部材６３２の上面の形状に沿って支持面６４１を変形させる。基板ホルダ６００Ｃは、変形された支持面６４１に基板を引き付けることによって、基板を、Ｙ方向に延びる所定の線を中心として、Ｘ方向に湾曲させる。
図８７は、支持機構６３０の構成を示す模式的な平面図である。支持機構６３０の上面は、複数の可動支持部材６３２の上面によって構成される。また、支持機構６３０の上面には、ロボットアームの一部を通す溝６３３が形成されている。
尚、図８６に示す例においては、基板の設置面を平面としているが、図８８に示す通り、例えば複数の可動支持部材６３２の上面を曲面状に形成し、この曲面に沿ってそれぞれ曲面状に形成された複数の静電チャック板を設け、これを保持機構６４０としても良い。この場合、静電チャック板は湾曲可能でなくても良い。
尚、図８６〜図８８において、支持機構６３０は９つの可動支持部材６３２を有しているが、これは説明のために例示したものであり、適宜変更可能である。ここで、曲率が面内で均一となるように基板を湾曲させる観点から、基板ホルダ６００Ｃは、可動支持部材６３２を４つ以上有する事が好ましい。
次に、図８９〜図９３を参照して、基板ホルダ６００Ｃの使用態様について説明する。図８９〜図９３は、基板ホルダ６００Ｃの使用態様について説明するための模式的な側面図である。
まず、図８９に示す通り、基板１１０を支持面６４１に設置する。この際、複数の可動支持部材６３２のＺ方向の位置（高さ位置）を全て揃えておく。次に、保持機構６４０によって基板１１０をチャッキングする。基板１１０を湾曲させないで成膜処理を行う場合には、図８９に示した状態で成膜処理が行われる。
基板１１０を凸状に湾曲させて成膜処理を行う場合には、図９０に示す通り、複数の可動支持部材６３２の位置を、凸状の曲面に沿う様に個別に調整する。これにより、複数の可動支持部材６３２に沿って支持面６４１が凸状に変形し、基板１１０の中心部付近はＺ方向に押圧され、中心部付近から離れた箇所は静電チャック板によって−Ｚ方向に引き付けられ、基板１１０が凸状に湾曲される。尚、図９０及び図９１に示す通り、基板１１０が湾曲される曲率半径等は、複数の可動支持部材６３２の位置の調整によって好適に調整可能である。
基板１１０を凹状に湾曲させて成膜処理を行う場合には、図９２に示す通り、複数の可動支持部材６３２の位置を、凹状の曲面に沿う様に個別に調整する。これにより、複数の可動支持部材６３２に沿って支持面６４１が凹状に変形し、基板１１０の中心部付近は静電チャック板によって−Ｚ方向に引き付けられ、中心部付近から離れた箇所はＺ方向に押圧され、基板１１０が凹状に湾曲される。尚、図９２及び図９３に示す通り、基板１１０が湾曲される曲率半径等は、複数の可動支持部材６３２の位置の調整によって好適に調整可能である。
次に、図９４〜図９７を参照して、基板ホルダ６００の他の構成例６００Ｄについて説明する。図９４は、基板ホルダ６００Ｄの一部の構成を示す模式的な側面図である。基板ホルダ６００Ｄは、基板を等法的に（球面状に）湾曲させる。
図９４に示す通り、基板ホルダ６００Ｄは、基板を支持面６５１に支持する支持機構６５０と、支持機構６５０と共に基板を挟持することにより、基板を支持面６５１に保持する保持機構６６０とを備える。また、保持機構６６０には成膜用窓６６３が形成され、この成膜用窓６６３を介して基板が配置される支持面６５１を成膜部４１０に露出させている。
支持機構６５０は、支持面６１１に対して略垂直な方向（Ｚ方向）に独立して動作可能な複数の可動支持部材６５２からなる。保持機構６６０は、支持ピン６６２によって可動支持部材６５２上に支持され、支持面６５１に対して略垂直な方向（Ｚ方向）に独立して動作可能な可動保持部材６６１を有する。基板ホルダ６００Ｄは、可動支持部材６６２及び可動保持部材６６１のＺ方向位置を調整することにより、挟持した基板を、所定の点を中心として、Ｚ方向に湾曲させる。
支持ピン６６２は、後述する支持ピン挿通孔６５４（図９５）を介して図示しない昇降機構に接続されており、可動支持部材６５２とは独立して昇降させることが可能である。
図９５は、支持機構６５０の構成を示す模式的な平面図、図９６は、支持機構６５０の一部の構成を示す模式的な斜視図である。図９５に示す通り、支持機構６５０の支持面６５１は、Ｘ方向及びＹ方向に賽の目状に並べられた複数の可動支持部材６５２の上面によって構成される。また、図９６に示す通り、複数の可動支持部材６５２の上面は、曲面状に形成されている。ただし、複数の可動支持部材６５２の上面を、角状に形成しても良い。さらに、支持面６５１の縁部に配置された一部の可動支持部材６５２には、支持ピン挿通孔６５４が設けられている。
図９７は、保持機構６６０の構成を示す模式的な平面図である。保持機構６６０は、環状に形成された可動保持部材６６１を備える。可動保持部材６６１は、下面によって支持部６５０の支持面６５１に対向し、支持面６５１と共に基板１１０を挟持する。また、可動保持部材６６１の中心部分には、成膜用窓６６３が形成され、この成膜用窓６６３を介して基板を成膜部４１０に露出させている。従って、基板１１０上面のうち、成膜用窓６６３から露出した部分に成膜が行われる。また、成膜用窓６６３は、基板１１０を挟持可能な様に、基板１１０の少なくとも一部が可動保持部材６６１によって覆われるように形成される。
尚、図９４〜図９７に示した可動支持部材６５２の数は例示したものにすぎず、適宜変更可能である。
次に、図９８〜図１００を参照して、基板ホルダ６００Ｄの使用態様について説明する。図９８及び図９９は、基板ホルダ６００Ｄの使用態様について説明するための模式的な側面図である。図１００は、基板ホルダ６００Ｄの使用態様について説明するための模式的な斜視図である。
まず、図９８に示す通り、支持機構６５０の支持面６５１に基板１１０を設置する。この際、複数の可動支持部材６５２のＺ方向の位置（高さ位置）を全て揃え、更に、支持機構６５０と保持機構６６０とを、基板１１０と図示しないロボットアームが十分に通過出来る程度に離しておく。
次に、図９９に示す通り、図示しない昇降機構によって支持ピン６６２及び可動保持部材６６１を下降させ、支持機構６５０及び保持機構６６０によって基板１１０を挟持する。ただし、例えば支持機構６５０を上昇させることによって基板１１０を挟持しても良い。基板１１０を湾曲させないで成膜処理を行う場合には、図９９に示した状態で成膜処理が行われる。
基板１１０を凸状に湾曲させて成膜処理を行う場合には、図１００に示す通り、複数の可動支持部材６５２の位置を、凸状の曲面に沿う様に個別に調整する。これにより、基板１１０の中心部付近に位置する個所は可動支持部材６５２によってＺ方向に押圧され、中心部付近から離れた箇所は可動保持部材６６１によって−Ｚ方向に押圧され、基板１１０が凸状に湾曲される。尚、基板１１０が湾曲される曲率半径等は、複数の可動支持部材６５２の位置の調整によって好適に調整可能である。
次に、図１０１及び図１０２を参照して、基板ホルダ６００の他の構成例について説明する。図１０１は、本構成例に係る保持機構６７０の構成を示す模式的な平面図である。また、図１０２は、本構成例に係る基板ホルダの構成を示す模式的な斜視図である。
図１０１及び図１０２に示す通り、保持機構６７０は、基板の内側に架橋する棒状部材６７２及び−Ｚ方向に突出する基板押圧部材６７４を有しており、基板中心部を−Ｚ方向に押圧可能に構成されている。保持機構６７０は、例えば図９４〜図９７を参照して説明した基板ホルダ６００Ｄに、保持機構６６０に替えて採用する事が可能である。
図１０１に示す通り、保持機構６７０は、環状に形成された環状部６７１と、環状部６７１と一体に形成され、環状部６７１の中心部を通る棒状部材６７２を有している。また、図１０２に示す通り、棒状部材６７２には、−Ｚ方向に突出する基板押圧部材６７４が設けられている。図１０２に示す通り、保持機構６７０は、基板押圧部材６７４によって支持部６５０の支持面６５１に対向する。従って、例えば複数の可動支持部材６５２のＺ方向の位置を凹状の曲面に沿って移動させ、基板１１０の中心部分を基板押圧部材６７４によって押圧することにより、基板１１０を凹状に湾曲する事が可能である。
また、図１０１に示す通り、環状部６７１の中心部分には、棒状部材６７２によって分断された成膜用窓６７３が形成され、この成膜用窓６７３を介して基板を成膜部４１０に露出させている。従って、基板１１０上面のうち、成膜用窓６７３から露出した部分に成膜が行われる。また、成膜用窓６７３は、基板１１０を挟持可能な様に、基板１１０の少なくとも一部が可動保持部材６７１によって覆われるように形成される。
尚、図１０２に示す例においては、保持機構６７０は棒状部材６７２を１つのみ有しているが、複数有していても良い。また、棒状部材６７２は、基板押圧部材６７４を複数有していても良い。更に、基板押圧部材６７４を、Ｚ方向に移動可能に構成することも可能である。さらに、図１０２においては、基板押圧部材６７４の下面が曲面状に形成されているが、角状に形成する事も可能である。
次に、図１０３及び図１０４を参照して、第１の成膜装置４０１、第２の成膜装置４０２または第３の成膜装置４０３の他の構成例４００Ｂについて説明する。図１０３は、成膜装置４００Ｂを示す模式的な断面図である。図１０４は、成膜装置４００Ｂの動作を説明するための模式的な断面図である。
図１０３に示す通り、成膜装置４００Ｂは、基板ホルダ６８０と別に構成された基板ステージ３１４を備えている。成膜を行う際には、図１０３に示す通り、予め基板１１０がセットされた基板ホルダ６８０がロボットアーム３１３によって成膜室４２０内に導入され、図１０４に示す通り基板ホルダ６８０が基板ステージ３１４にセットされる。また、図１０３及び図１０４に示す通り、成膜装置４００Ｂは、その他の点においては、図６３及び図６４を参照して説明した成膜装置４００Ａとほぼ同様に構成されている。
即ち、基板ステージ６８０は、基板ホルダ６８０を安定して支持する事が可能である。また、基板ステージ６８０は、回転駆動機構３１２により、図１０３中の回転軸Ａを中心として回転可能に成膜室４２０に取り付けられている。従って、基板１１０上に堆積する薄膜の基板平面内の分布を良好にすることが出来る。
次に、図１０５及び図１０６を参照して、基板ホルダ６８０の構成例について説明する。図１０５は、基板ホルダ６８０の一部の構成を示す模式的な側面図である。基板ホルダ６８０は、ロボットアーム３１３によって搬送され、基板ステージ３１４に取り付けられ、基板ステージ３１４から取り外すことが可能である。また、基板ホルダ６８０は、ロボットアーム３１３によって搬送可能な大きさを有している。
図１０５に示す通り、基板ホルダ６８０は、基板を支持面６９１に支持する支持機構６９０と、支持機構６９０と共に基板を挟持することにより、基板を支持面６９１に保持する保持機構６２０とを備える。また、保持機構６２０には成膜用窓６２３が形成され、この成膜用窓６２３を介して基板が配置される支持面６９１を成膜部４１０に露出させている。
支持機構６９０は、支持面６９１に対して略垂直な方向（Ｚ方向）に独立して動作可能な複数の可動支持部材６９２を、Ｘ方向に並べてなる。また、複数の可動支持部材６９２は、ハウジング６９３に収容されている。保持機構６２０は、図６５〜図６９を参照して説明した基板ホルダ６００の保持機構６２０とほぼ同様に構成されている。
図１０６は、支持機構６９０の構成を示す模式的な平面図である。支持機構６９０の支持面６９１は、複数の可動支持部材６９２の上面によって構成される。また、図１０６中の点線部分には、基板１１０が配置される。複数の可動支持部材６９２はＹ方向に延び、可動支持部材６９２のＹ方向の端部には、支持ピン６２２を挿通する為の支持ピン挿通孔６９４が形成されている。支持ピン挿通孔６９４は、基板１１０が配置される部分を避けて形成される。
尚、基板ホルダ６８０は、図１０５及び図１０６に示した例においては図６５〜図６９を参照して説明した基板ホルダ６００Ａと類似の構成を有していたが、例えば図８３〜図８５を参照して説明した基板ホルダ６００Ｂと同様に構成しても良いし、図８６〜図８８を参照して説明した基板ホルダ６００Ｃと同様に構成しても良いし、図９４〜図９７若しくは図１０１または図１０２を参照して説明した基板ホルダ６００Ｄと同様に構成しても良い。
基板ホルダ６８０を用いた場合、大気中で基板を湾曲させ、またはチャッキング等を行う事が可能である。この場合、真空中一貫プロセスにおいて、基板の曲率および基板表面の歪は固定された状態で行われる。また、成膜装置４００Ｂとは異なる装置内において基板を湾曲させ、またはチャッキング等を行う事も可能である。この場合は、真空中一貫プロセスにおいても、各プロセスに対して基板の曲率および基板表面の歪を自由に調整することができる。
次に、図１０７〜図１１２を参照して、基板ホルダ６８０の使用態様について説明する。図１０７〜図１１２は、基板ホルダ６８０の使用態様について説明するための模式的な側面図である。
まず、図１０７に示す通り、基板１１０を基板ホルダ６８０内に挿入する。この際、複数の可動支持部材６９２のＺ方向の位置（高さ位置）を全て揃え、同様に、複数の可動保持部材６２１のＺ方向の位置（高さ位置）を全て揃え、更に、支持機構６９０と保持機構６２０とを充分離しておく。
次に、図１０８に示す通り、支持ピン６２２及び可動保持部材６２１を下降させ、支持機構６９０及び保持機構６２０によって基板１１０を挟持する。即ち、基板１１０は、複数の可動支持部材６９２及び複数の可動保持部材６２１によって、複数個所で挟持される。ただし、例えば支持機構６１０を上昇させることによって基板１１０を挟持しても良い。基板１１０を湾曲させないで成膜処理を行う場合には、図１０８に示した状態で基板ホルダ６８０を成膜装置４００Ｂに導入する。
基板１１０を凸状に湾曲させて成膜処理を行う場合には、図１０９に示す通り、複数の可動支持部材６９２及び複数の可動保持部材６２１の位置を、凸状の曲面に沿う様に個別に調整する。これにより、複数の可動支持部材６９２及び複数の可動保持部材６２１によって挟持された基板１１０の複数個所のうち、基板１１０の中心部付近に位置する個所は可動支持部材６９２によってＺ方向に押圧され、中心部付近から離れた箇所は可動保持部材６２１によって−Ｚ方向に押圧され、基板１１０が凸状に湾曲される。
尚、図１０９及び図１１０に示す通り、基板１１０が湾曲される曲率半径等は、複数の可動支持部材６９２及び複数の可動保持部材６２１の位置の調整によって好適に調整可能である。
基板１１０を凹状に湾曲させて成膜処理を行う場合には、図１１１に示す通り、複数の可動支持部材６９２及び複数の可動保持部材６２１の位置を、凹状の曲面に沿う様に個別に調整する。これにより、複数の可動支持部材６９２及び複数の可動保持部材６２１によって挟持された基板１１０の複数個所のうち、基板１１０の中心部付近に位置する個所は可動保持部材６２１によって−Ｚ方向に押圧され、中心部付近から離れた箇所は可動支持部材６９２によってＺ方向に押圧され、基板１１０が凹状に湾曲される。
尚、図１１１及び図１１２に示す通り、基板１１０が湾曲される曲率半径等は、複数の可動支持部材６９２及び複数の可動保持部材６２１の位置の調整によって好適に調整可能である。
次に、図１１３及び図１１４を参照して、第１の成膜装置４０１、第２の成膜装置４０２または第３の成膜装置４０３の他の構成例４００Ｃ及び４００Ｄについて説明する。図１１３は、成膜装置４００Ｃを示す模式的な断面図である。図１１４は、成膜装置４００Ｄを示す模式的な断面図である。
図１１３に示す通り、成膜装置４００Ｃは、成膜部４１０を複数備えており、その他の点においては図６３を参照して説明した成膜装置４００Ａとほぼ同様に構成されている。また、図１１４に示す通り、成膜装置４００Ｄは、成膜部４１０を複数備えており、その他の点においては図１０３を参照して説明した成膜装置４００Ｂとほぼ同様に構成されている。
［９．第９の実施の形態］
次に、図１１５〜図１２０を参照して、第９の実施の形態について説明する。図１１５は、本実施の形態に係る熱処理装置の構成例５００Ａを示す模式的な断面図である。
本実施の形態に係る圧力センサ製造システムは、基板を湾曲させた状態で、熱処理を行う事が可能に構成されている。尚、本実施の形態に係る圧力センサ製造システムは、第８の実施の形態において例示した成膜装置を備えていても良いし、異なる熱処理装置を採用しても良い。本実施の形態に係る圧力センサ製造システムは、その他の点においては図６２に示す圧力センサ製造システム３００とほぼ同様に構成されている。
図１１５に示す通り、熱処理装置５００Ａは、図６３等を参照して説明した基板ホルダ６００と、基板ホルダ６００に支持された基板１１０に熱処理を行う熱処理部５１０Ａと、基板ホルダ６００及び熱処理部５１０Ａを収容する熱処理室５２０とを備える。
熱処理装置５００Ａは、図１１５に示す通り、基板１１０を湾曲させた状態で熱処理を行う事も可能であり、基板１１０を湾曲させない状態で熱処理を行う事も可能である。また、図１１５に示す例においては基板１１０を凸状に湾曲させているが、凹状に湾曲させる事も可能である。
図１１５に示す通り、熱処理部５１０Ａは、基板ホルダ６００に所定の位置から対向して設けられ、基板１１０の表面に熱を加える。熱処理部５１０Ａは、例えば、ランプヒータなどで構成される。基板１１０に均一に熱を伝えるために、ランプヒータの数は十分な数を設けることが好ましい。尚、熱処理は真空排気下などで行っても良いし、ガスなどを供給したガス雰囲気下でおこなってもよい。
熱処理室５２０は真空チャンバであり、ゲートバルブ３０３を介して搬送装置３０４に接続されている。また、成膜室５２０は、バルブ３０７を介して取り付けられた真空ポンプ３０８と、ガス供給口３０９と、バルブ３１０を介して取り付けられた真空ゲージ３１１とを備える。
尚、熱処理装置５００Ａは、その他の構成については、成膜装置４００Ａとほぼ同様に構成されている。
次に、図１１６を参照して、熱処理装置の他の構成例５００Ｂについて説明する。図１１６は、熱処理装置５００Ｂの構成を示す模式的な断面図である。熱処理装置５００Ｂは、図１１５を参照して説明した熱処理装置５００Ａとほぼ同様に構成されているが、基板ホルダ６００に替えて、図１０３〜図１０６を参照して説明した基板ホルダ６８０及び基板ステージ３１４を備えている。
次に、図１１７を参照して、熱処理装置の他の構成例５００Ｃについて説明する。図１１７は、熱処理装置５００Ｃの構成を示す模式的な断面図である。熱処理装置５００Ｃは、熱処理部５１０Ｂを内蔵した基板ホルダ６００Ｅを備える。熱処理装置５００Ｃにおいては、熱処理部５１０Ｂが基板ホルダ６００Ｅに内蔵されているため、熱処理部５１０Ｂを基板１１０の近傍に配置して、基板１１０に効率よく熱を加えることが出来る。熱処理装置熱処理部５１０Ｂは、例えば抵抗加熱などを用いたヒータである。尚、熱処理装置５００Ｃは、その他の点においては、図１１５を参照して説明した熱処理装置５００Ａとほぼ同様に構成される。また、基板ホルダ６００Ｅは、その他の点においては、図６３を参照して説明した基板ホルダ６００とほぼ同様に構成される。
次に、図１１８を参照して、熱処理装置の他の構成例５００Ｄについて説明する。図１１８は、熱処理装置５００Ｄの構成を示す模式的な断面図である。熱処理装置５００Ｄは、図１０３〜図１０６を参照して説明した基板ホルダ６８０と、上述した熱処理部５１０Ｂを内蔵した基板ステージ３１５を備えている。熱処理装置５００Ｄにおいては、熱処理部５１０Ｂが基板ステージ３１５に内蔵されているため、熱処理部５１０Ｂを基板１１０の近傍に配置して、基板１１０に効率よく熱を加えることが出来る。尚、熱処理装置５００Ｄは、その他の点においては、図１１７を参照して説明した熱処理装置５００Ｃとほぼ同様に構成される。また、基板ステージ３１５は、その他の点においては、図１０３〜図１０６を参照して説明した基板ステージ３１４とほぼ同様に構成される。
［１０．第１０の実施の形態］
次に、図１１９及び図１２０を参照し、第１０の実施の形態について説明する。図１１９は、本実施の形態に係る熱処理装置５００Ｅの概略的な構成を示す側面図である。図１１５〜図１１８を参照して説明した熱処理装置５００Ａ，５００Ｂ，５００Ｃ及び５００Ｄは、ゲートバルブ３０３及び搬送装置３０４を介して他の装置と接続されていた。一方、図１１９に示す通り、本実施の形態に係る熱処理装置５００Ｅは、これら装置等に接続されておらず、独立して設けられている。
熱処理装置５００Ｅは、図６３等を参照して説明した基板ホルダ６００と、基板ホルダ６００に支持された基板１１０に熱処理を行う熱処理部５１０Ｃと、基板ホルダ６００及び熱処理部５１０Ａを収容する熱処理室５２０Ｅとを備える。
熱処理装置５００Ｅは、図１１９に示す通り、基板１１０を湾曲させた状態で熱処理を行う事も可能であり、基板１１０を湾曲させない状態で熱処理を行う事も可能である。また、図１１９に示す例においては基板１１０を凸状に湾曲させているが、凹状に湾曲させる事も可能である。
図１１９に示す通り、熱処理部５１０Ｃは、基板ホルダ６００に所定の位置から近接して設けられ、基板１１０に熱を加える。熱処理部５１０Ｃは、例えば抵抗加熱などを用いたヒータであっても良いし、ランプヒータ等であっても良い。尚、ランプヒータを用いる場合等には、基板１１０に均一に熱を伝えるために、ランプヒータの数は十分な数を設けることが好ましい。尚、熱処理は真空排気下などで行っても良いし、ガスなどを供給したガス雰囲気下でおこなってもよい。
成膜室５２０Ｅは真空チャンバであり、バルブ３０７を介して取り付けられた真空ポンプ３０８と、ガス供給口３０９と、バルブ３１０を介して取り付けられた真空ゲージ３１１とを備える。
ガス供給口３０９は、Ｎ２などのガスを供給するためのガス供給装置（ボンベ）と、ガスの供給を遮断・開始するためのストップバルブに接続されており、ガスを成膜室５２０Ｅ内に供給する。ガスは、例えば、熱処理後の冷却に用いられたり、ガス雰囲気中の熱処理などに用いられる。
尚、熱処理装置５００Ｅは、その他の構成については、図１１５を参照して説明した熱処理装置５００Ａとほぼ同様に構成されている。
次に、図１２０を参照し、本実施の形態に係る熱処理装置の他の構成例５００Ｆについて説明する。図１２０は、熱処理装置５００Ｆの概略的な構成を示す側面図である。図１２０に示す通り、熱処理装置５００Ｆは、複数の基板１１０を湾曲させ、同時に熱処理を行う事が可能である。
即ち、熱処理装置５００Ｆは、図１０３〜図１０６を参照して説明した基板ホルダ６８０を複数支持するラック３１６と、このラックを支持する基板ステージ３１７とを備える。尚、熱処理装置５００Ｆは、その他の点については、図１１９を参照して説明した熱処理装置５００Ｅとほぼ同様に構成されている。
［１１．第１１の実施の形態］
次に、図１２１及び図１２２を参照し、第１１の実施の形態について説明する。図１２１は、本実施の形態に係る熱処理成膜装置７００Ａの概略的な構成を示す側面図である。
熱処理成膜装置７００Ａは、基板１１０を湾曲させた状態で成膜及び熱処理を行う事が可能である。熱処理成膜装置７００Ａは、例えば図６２に示す様な圧力センサの製造システム３００において、成膜装置（例えば第１の成膜装置４０１）及び熱処理装置５００に替えて、またはこれらの装置と共に採用する事が可能である。
即ち、図１２１に示す通り、熱処理成膜装置７００Ａは、熱処理部５１０Ｂを内蔵し、基板１１０を湾曲可能に支持する基板ホルダ６００Ｅと、基板ホルダ６００Ｅに支持された基板１１０に成膜を行う成膜部４１０と、基板ホルダ６００及び成膜部４１０を収容する成膜成膜室７２０とを備える。尚、成膜部４１０については、図６３を参照して既に説明した。熱処理部５１０Ｂ及び基板ホルダ６００Ｅについては、図１１７を参照して既に説明した。
次に、図１２２を参照し、熱処理成膜装置の他の構成例７００Ｂについて説明する。図１２２は、本実施の形態に係る熱処理成膜装置７００Ｂの概略的な構成を示す側面図である。
熱処理成膜装置７００Ｂは、基板１１０を湾曲させた状態で成膜及び熱処理を行う事が可能である。また、熱処理成膜装置７００Ｂは、取付や取り外しの可能な基板ステージ６８０を備えている。
即ち、図１２２に示す通り、熱処理成膜装置７００Ｂは、基板１１０を湾曲可能に支持する基板ホルダ６８０と、熱処理部５１０Ｂを内蔵し、基板ホルダ６８０を支持する基板ステージ３１５と、基板ホルダ６８０に支持された基板１１０に成膜を行う成膜部４１０と、基板ホルダ６８０及び成膜部４１０を収容する成膜成膜室７２０とを備える。尚、基板ホルダ６８０については、図１０３〜図１０６を参照して、既に説明した。基板ステージ３１５については、図１１８を参照して、既に説明した。その他の点について、熱処理成膜装置７００Ｂは、熱処理成膜装置７００Ａとほぼ同様に構成されている。
尚、図１２１及び図１２２に示す例においては、熱処理部５１０Ｂとして抵抗化熱等のヒータを採用しているが、例えばランプヒータを採用する事も可能である。この場合には、スパッタリングターゲット４１１から基板１１０へのスパッタ粒子の飛来を阻害しない位置にランプヒータを設けることが好ましい。
［１２．その他の実施の形態］
以上、本発明の実施の形態について説明したが、下記の様な態様も可能である。
［態様１］
膜部が形成された基板の前記膜部が形成された一の面に、第１の磁性層、第２の磁性層、並びに、前記第１及び第２の磁性層の間に位置する中間層を成膜する工程と、
前記第１の磁性層、前記第２の磁性層及び前記中間層を、一部を残して除去する工程と、
前記基板の一部を、前記基板の他の面から除去する工程と
を備え、
前記第１の磁性層の成膜は、前記基板を湾曲させて行う
ことを特徴とする圧力センサの製造方法。
［態様２］
膜部が形成された基板の前記膜部が形成された一の面に、第１の磁性層、第２の磁性層、並びに、前記第１及び第２の磁性層の間に位置する中間層を成膜する工程と、
前記第１の磁性層に熱処理を行う工程と、
前記第１の磁性層、前記第２の磁性層及び前記中間層を、一部を残して除去する工程と、
前記基板の一部を、前記基板の他の面から除去する工程と
を備え、
前記第１の磁性層に熱処理を行う工程は、前記基板を湾曲させて行う
ことを特徴とする圧力センサの製造方法。
［態様３］
前記第１の磁性層、前記第２の磁性層及び前記中間層を、一部を残して除去する工程においては、前記第１の磁性層、前記第２の磁性層及び前記中間層を有する歪検出素子が第１の領域内に形成され、
前記基板の一部を、前記基板の他の面から除去する工程においては、前記基板の前記第１の領域内の部分が前記他の面から除去され、
前記基板は、前記歪検出素子の重心と前記第１の領域の外縁とを最短距離で結ぶ直線と、前記第１の磁性層の磁化方向との相対角度が、０°よりも大きく９０°よりも小さくなるように湾曲される
ことを特徴とする態様１または２記載の圧力センサの製造方法。
［態様１〜３に記載された圧力センサの製造方法について］
前記基板は、前記膜部に外部圧力が加わっていない定常状態において、前記第１の磁性層の磁化方向と前記第２の磁性層の磁化方向との相対的な角度が、０°よりも大きく１８０°よりも小さくなるように湾曲されても良い。
また、前記基板は、所定の線を中心として湾曲されても良い。
更に、本製造方法は、
前記基板を湾曲させる工程と、
前記基板の前記膜部が形成された一の面に前記第１の磁性層を成膜し、または前記第１の磁性層に熱処理を行う工程と、
前記基板の湾曲を解除する工程と
を備えていても良い。
［態様１に記載された圧力センサの製造方法について］
前記第２の磁性層の成膜は、前記基板を湾曲させて行っても良い。
［態様３に記載された圧力センサの製造方法について］
前記第１の磁性層の成膜は、所定の線を中心として前記基板を湾曲させて行い、
前記第２の磁性層の成膜は、前記所定の線と異なる方向に延びる線を中心として前記基板を湾曲させて行っても良い。
［態様４］
基板の一の面に、膜部を形成する工程と、
前記膜部上に歪検出素子を製造する工程と、
前記基板の一部を、前記基板の他の面から除去する工程と
を備え、
前記膜部を形成する工程は、前記基板を湾曲させて行う
ことを特徴とする圧力センサの製造方法。
［態様５］
基板に形成された膜部に熱処理を行う工程と、
前記膜部上に歪検出素子を製造する工程と、
前記基板の一部を、前記基板の他の面から除去する工程と
を備え、
前記膜部に熱処理を行う工程は、前記基板を湾曲させて行う
ことを特徴とする圧力センサの製造方法。
［態様６］
前記基板は、所定の点を中心として湾曲される
ことを特徴とする態様４または５記載の圧力センサの製造方法。
［態様４〜６に記載された圧力センサの製造方法について］
本製造方法は、
前記基板を湾曲させる工程と、
前記基板の一の面に前記膜部を成膜し、または前記膜部に熱処理を行う工程と、
前記基板の湾曲を解除する工程と
を備えていても良い。
［態様７］
基板を支持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに支持された基板に成膜を行う成膜部と
を備え、
前記基板ホルダは、前記基板を湾曲させる機構を有する
ことを特徴とする成膜装置。
［態様８］
前記基板ホルダは、
前記基板を支持面に支持する支持機構と、
前記基板を前記支持面に保持する保持機構と
を備え、
前記支持機構は、
前記支持面に対して略垂直な方向に独立して動作可能な複数の可動支持部材を有し、
前記複数の可動支持部材によって前記支持面に凹凸を形成し、
前記保持機構は、前記支持面の凹凸に応じて前記基板を湾曲させる
ことを特徴とする態様７記載の成膜装置。
［態様９］
基板を支持する基板ホルダと、
前記基板ホルダに支持された基板に熱処理を行う熱処理部と
を備え、
前記基板ホルダは、前記基板を湾曲させる機構を有する
ことを特徴とする熱処理装置。
［態様１０］
前記基板ホルダは、
前記基板を支持面に支持する支持機構と、
前記基板を前記支持面に保持する保持機構と
を備え、
前記支持機構は、
前記支持面に対して略垂直な方向に独立して動作可能な複数の可動支持部材を有し、
前記複数の可動支持部材によって前記支持面に凹凸を形成し、
前記保持機構は、前記支持面の凹凸に応じて前記基板を湾曲させる
ことを特徴とする態様９記載の熱処理装置。
［態様８または１０に記載された基板ホルダについて］
前記複数の可動支持部材は、
前記支持面に対して平行な所定の方向に配列され、
前記支持面に対して平行であり、且つ前記所定の方向に対して垂直な方向に延び、
前記支持面は、所定の線を中心として湾曲されても良い。
また、前記複数の可動支持部材は、
前記支持面に対して平行な面内にマトリクス状に配列され、
前記支持面は、所定の点を中心として湾曲されても良い。
［１３．その他］
その他、本発明の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及び修正例についても本発明の範囲に属するものと了解される。
また、本発明のいくつかの実施の形態を説明したが、これらの実施の形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施の形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことが出来る。これら実施の形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１００、１００Ａ…圧力センサ、１１０…基板、１１１…空洞部、１１２…一の面、１１３…他の面、１２０…膜部、１２１…振動部、１２２…被支持部、１２５…絶縁層、１２６…絶縁層、１３１，１３３…配線、１３２，１３４…パッド、１５０…マイクロフォン、１５１…プリント基板、１５２…電子回路、１５３…カバー、１５４…アコースティックホール、１５５…音、１６０…血圧センサ、１６５…皮膚、１６６…動脈、１７０…タッチパネル、１７１…第１の配線、１７２…第２の配線、１７３…制御部、１７４…第１の制御回路、１７５…第２の制御回路、１７６…第３の制御回路、２００、２００Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…歪検出素子、２０１…第１の磁性層、２０２…第２の磁性層、２０３…中間層、２０４…下部電極、２０５…下地層、２０６…ピニング層、２０７…第２磁化固定層、２０８…磁気結合層、２０９…第１磁化固定層、２１０…磁化自由層、２１１…キャップ層、２１２…上部電極、２１３…絶縁層、２１４…ハードバイアス層、２１５…保護層、２２１…下部ピニング層、２２２…下部第２磁化固定層、２２３…下部磁気結合層、２２４…下部第１磁化固定層、２２５…下部中間層、２２６…磁化自由層、２２７…上部中間層、２２８…上部第１磁化固定層、２２９…上部磁気結合層、２３０…上部第２磁化固定層、２３１…上部ピニング層、２４１…第１磁化自由層、２４２…第２磁化自由層、Ａ…回転軸、Ｒ１…第１の領域、Ｇ…重心、Ｌ…直線、３００…圧力センサ製造システム、３０１…酸化装置、３０２…エッチング装置、３０３…ゲートバルブ、３０４…搬送装置、３０５…第１の準備室、３０６…第２の準備室、３０７…バルブ、３０８…真空ポンプ、３０９…ガス供給口、３１０…バルブ、３１１…真空ゲージ、３１２…回転駆動機構、３１３…ロボットアーム、３１４…基板ステージ、３１５…基板ステージ、３１６…ラック、４００Ａ，Ｂ，Ｃ…成膜装置、４０１…第１の成膜装置、４０２…第２の成膜装置、４０３…第３の成膜装置、４１０Ａ，Ｂ，Ｃ…成膜部、４１１…スパッタリングターゲット、４１２…スパッタリングカソード、４２０…成膜室、５００、５００Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ…熱処理装置、５１０Ａ，Ｂ，Ｃ…熱処理部、５２０…熱処理室、６００、６００Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ…基板ホルダ、６１０…支持機構、６１１…支持面、６１２…可動支持部材、６１３…溝、６１４…支持ピン挿通孔６２０…保持機構、６２１…可動保持部材、６２２…支持ピン、６２３…成膜用窓、６２４…可動保持部材、６３０…支持機構、６３２…可動支持部材、６４０…保持機構、６４１…支持面、６５０…支持機構、６５１…支持面、６５２…可動支持部材、６５３…支持ピン挿通孔、６６０…保持機構、６６１…可動保持部材、６６２…支持ピン、６６３…成膜用窓、６７０…保持機構、６７１…可動保持部材、６７２…棒状部材、６７３…成膜用窓、６７４…基板押圧部材、６８０…基板ホルダ、６９０…支持機構、６９１…支持面、６９２…可動支持部材、６９３…ハウジング、６９４…支持ピン挿通孔、７００Ａ，Ｂ…熱処理成膜装置、７２０…熱処理成膜室。

Claims (8)

  1. 基板を保持するステップと、
    前記基板を保持する機構又は第１方向に延びる部材を移動させて前記部材で前記基板の第１面を押圧し、前記基板を湾曲させるステップと、
    前記基板を湾曲させた状態で、前記基板の第２面に磁化の方向が変化可能な第１の磁性層を成膜するステップと、
    前記第１の磁性層に中間層を成膜するステップと、
    前記中間層に第２の磁性層を成膜するステップと、
    前記第１方向と交差する第２方向に磁場を印加して前記第２の磁性層に熱処理を行い、前記第２方向に沿う方向に磁化を固定するステップと、
    を備え、
    前記磁化の方向が変化可能な第１の磁性層の初期磁化方向は、前記第２方向と平行でも垂直でもない
    圧力センサの製造方法。
  2. 前記第１の磁性層に前記中間層を成膜するステップよりも前に前記基板の湾曲を解除する
    請求項１記載の圧力センサの製造方法。
  3. 前記第１の磁性層に前記中間層を成膜するステップよりも後で前記基板の湾曲を解除する
    請求項１記載の圧力センサの製造方法。
  4. 基板を保持するステップと、
    前記基板の第１面に第１の磁性層を成膜するステップと、
    前記第１の磁性層に中間層を成膜するステップと、
    前記基板を保持する機構又は第１方向に延びる部材を移動させて前記部材で前記基板の第２面を押圧し、前記基板を湾曲させるステップと、
    前記基板を湾曲させた状態で、前記中間層に磁化の方向が変化可能な第２の磁性層を成膜するステップと、
    前記第１方向と交差する第２方向に磁場を印加して前記第１の磁性層に熱処理を行い、前記第２方向に沿う方向に磁化を固定するステップと、
    を備え、
    前記磁化の方向が変化可能な第２の磁性層の初期磁化方向は、前記第２方向と平行でも垂直でもない
    圧力センサの製造方法。
  5. 前記第１の磁性層に前記中間層を成膜するステップよりも後で前記基板を湾曲させる
    請求項４記載の圧力センサの製造方法。
  6. 前記第１の磁性層に前記中間層を成膜するステップよりも前に前記基板を湾曲させる
    請求項４記載の圧力センサの製造方法。
  7. 前記基板を一部の領域において除去すると共に、前記第１の磁性層、前記第２の磁性層及び前記中間層を、前記領域内に一部残して除去する
    請求項１〜６のいずれか１項記載の圧力センサの製造方法。
  8. 前記第１方向と前記第２方向とは垂直でない
    請求項１〜７のいずれか１項記載の圧力センサの製造方法。
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