パターン化された材料層及びこれの形成方法、並びにマイクロデバイス及びこれの製造方法。
【課題】 真空成膜法を用いた方法であって、厚みが大きくパターン化された材料層を、容易にその側面が基板となす角度を垂直等の任意の角度とすることのできる方法を提供すること。
【解決手段】 基板１上に、中間樹脂層２２を有するレジスト層２を形成するレジスト層形成工程と、レジスト層２に所定のパターンを露光する露光工程と、基板１が露出するトレンチを形成するとともに当該トレンチ側面に溝２３が形成されるように中間樹脂層２２を除去して、レジストフレームを形成する現像工程と、材料パターン部分３１及び被リフトオフ部分３２を有する真空成膜層３を真空成膜法により形成する真空成膜工程と、被リフトオフ部分３２をレジストフレームとともに除去して、材料パターン部分３１を有する材料パターンを得るリフトオフ工程とを備える、パターン化された材料層の形成方法。
【解決手段】 基板１上に、中間樹脂層２２を有するレジスト層２を形成するレジスト層形成工程と、レジスト層２に所定のパターンを露光する露光工程と、基板１が露出するトレンチを形成するとともに当該トレンチ側面に溝２３が形成されるように中間樹脂層２２を除去して、レジストフレームを形成する現像工程と、材料パターン部分３１及び被リフトオフ部分３２を有する真空成膜層３を真空成膜法により形成する真空成膜工程と、被リフトオフ部分３２をレジストフレームとともに除去して、材料パターン部分３１を有する材料パターンを得るリフトオフ工程とを備える、パターン化された材料層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン化された材料層及びこれの形成方法、並びにマイクロデバイス及びこれの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜磁気ヘッド、薄膜インダクタ、半導体デバイス、薄膜センサ、薄膜アクチュエータ等のようなマイクロデバイスの製造においては、磁性材料、導電性材料等の所定の材料からなりパターン化された材料層が、スパッタ法等の真空成膜法による方法や、レジストフレームを用いたいわゆるフレームめっき法等の方法で形成される（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１７５９１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３９８４号公報
【特許文献３】特開２００２−１９７６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
真空成膜法によって材料層を形成する方法は、各種の材料を容易に薄膜化することができ、適用可能な材料が選択肢も広い。また、例えば磁性材料の場合、フレームめっき法によって材料層を形成する場合と比較して飽和磁束密度の高い磁性層が得られるという利点もある。
【０００４】
しかしながら、真空成膜法の場合、材料層をパターン化したときに、フレームめっき法と比較すると形成されるパターンの精度（コントラスト等）が低くなる傾向にある。また、真空成膜法の場合には、パターン化された材料層の側面が基板となす角度を垂直としたり、その他任意の角度になるように調整することが困難であった。特に、金属等の無機材料からなる材料層の場合には、ある程度の厚みを有しながら、基板と垂直な側面を有するようにパターン化することは、真空成膜法では極めて困難であった。したがって、従来、ある程度の厚みを有する材料層をパターン化する場合には、フレームめっき法等の他の方法を採用せざるを得ないのが実情であった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、真空成膜法によって基板上に形成される材料層を、その厚みが大きいときであっても十分に高い精度でパターン化することが可能で、側面が基板となす角度を垂直又はその他任意の角度とすることが容易な、パターン化された材料層の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のパターン化された材料層の形成方法は、基板上に、第１の感光性樹脂層、露光された後において現像液に溶解可能な中間樹脂層及び第２の感光性樹脂層がこの順で積層されたレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、レジスト層に所定のパターンを露光する露光工程と、現像液に溶解することにより、レジスト層の一部を除去して基板が露出するトレンチを形成するとともに当該トレンチ側面に溝が形成されるように中間樹脂層を除去して、レジストフレームを形成する現像工程と、真空成膜法により、基板の露出している部分を覆う材料パターン部分及びレジストフレームを覆う被リフトオフ部分を有する真空成膜層を形成する真空成膜工程と、真空成膜層のうち被リフトオフ部分をレジストフレームとともに除去して、パターン化された材料層を得るリフトオフ工程と、を備える。
【０００７】
本発明のパターン化された材料層の形成方法においては、第１の感光性樹脂層、中間樹脂層及び第２の感光性樹脂層からなる３層構造を有し、中間樹脂層が現像液に溶解することによりトレンチの側面において溝が形成されたレジスト層をフレームとして用いて真空成膜を行うことにより、成膜後、レジスト層の上部に形成された部分の真空成膜層をレジスト層とともに選択的に除去（リフトオフ）することが可能となった。すなわち、真空成膜法によって形成される材料層を、フレームめっき法のように、高精度なレジストフレームに基づいて直接パターン化することができる。これにより、真空成膜法によって基板上に形成される材料層を、その厚みが大きいときであっても、十分に高い精度でパターン化することが可能で、且つ、側面が基板となす角度を垂直又はその他任意の角度とすることが容易となった。
【０００８】
上記真空成膜工程においては、真空成膜層を、上記溝の近傍で材料パターン部分及び被リフトオフ部分の間に隙間が形成されるように形成することが好ましい。これにより、リフトオフ工程において、より確実に被リフトオフ部分を選択的に除去することができる。
【０００９】
上記本発明のパターン化された材料層の形成方法は、基板の露出している部分を覆うめっき層を形成するめっき層形成工程を備え、材料パターン部分が当該めっき層を覆ってもよい。
【００１０】
これにより、真空成膜法によって成膜された層がめっき層上に積層された構成の材料層をパターン化することができる。この方法によれば、例えば、垂直磁気記録用磁気ヘッドにおける磁極（磁束放出部）の形成において、トレーリングエッジとなる側の部分を、選択的に高い飽和磁束密度のものとすることができる。
【００１１】
上記真空成膜法は、被リフトオフ部分を選択的に除去できるように成膜することが特に容易である点等から、スパッタ法又は真空蒸着法であることが、好ましい。
【００１２】
本発明のパターン化された材料層は、上記本発明のパターン化された材料層の形成方法によって形成されるものである。このパターン化された材料層は、真空成膜法によって成膜された層をその少なくとも一部に有していることによって、例えば磁性材料の場合には高い飽和磁束密度が達成される。
【００１３】
本発明のマイクロデバイスの製造方法は、上記本発明の材料パターンの形成方法によって基板上にパターン化された材料層を形成する工程を備える。また、本発明のマイクロデバイスは、この本発明のマイクロデバイスの製造方法で得られるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、真空成膜法によって基板上に形成される材料層を、その厚みが大きいときであっても十分に高い精度でパターン化することが可能で、側面が基板となす角度を垂直又はその他任意の角度とすることが容易な、パターン化された材料層の形成方法が提供される。本発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、高い飽和磁束密度の磁極を有する薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
（第一実施形態）
図１、２、３及び４は、本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第一実施形態を説明するための断面図である。
【００１７】
この第一実施形態においては、まず、図１に示すように、基板１上に、第１の感光性樹脂層２１ａ、露光された後において現像液に溶解する中間樹脂層２２及び第２の感光性樹脂層２１ｂがこの順で積層された３層構造のレジスト層２を形成する（レジスト層形成工程）。
【００１８】
基板１の材料は、形成される材料層の用途等に応じて適宜選択される。具体的には、Ｓｉ、セラミック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ等）、ポリマー材料等で形成された基板が用いられる。
【００１９】
第１の感光性樹脂層２１ａ及び第２の感光性樹脂層２１ｂは、露光された後に現像液に可溶となる感光性樹脂を用いてスピンコート法等により形成され、必要によりプリベークされる。感光性樹脂としては、ポリヒドロキシスチレン系等の化学増幅型の感光性樹脂等が好適に用いられる。
【００２０】
中間樹脂層２２は、露光された後においてもアルカリ現像液等の現像液に溶解可溶な、アルカリ可溶性樹脂又は水溶性樹脂で形成される。中間樹脂層２２を形成する樹脂として好適に用いることのできるアルカリ可溶性樹脂としては、ＰＭＧＩ（ポリメチルグルタールイミド）、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン樹脂、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミド樹脂等が挙げられる。あるいは、第１及び第２の感光性樹脂層を形成している感光性樹脂よりも、露光光に対する感度が高く露光後の現像速度が相対的に速い感光性樹脂で中間樹脂層２２を形成させてもよい。中間樹脂層２２もスピンコート法等により形成され、必要によりプリベークされる。
【００２１】
第１の感光性樹脂層２１ａ及び第２の感光性樹脂層２２ｂの厚みは０．１〜１０μｍであることが好ましい。また、中間樹脂層２２の厚みは、第１及び第２の感光性樹脂層よりも小さいことが好ましく、具体的には、０．００１〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。中間樹脂層２２の厚みが０．００１μｍ未満であると、後の現像工程において形成される溝が細くなる結果、真空成膜法によって形成される被パターニング膜を、レジストフレーム上の部分のみ選択的に除去することが困難となる傾向にある。中間樹脂層２２の厚みが１０μｍを超えると、後の現像工程において形成される溝が大きくなって、溝内部にも被パターニング膜が成膜され、被パターニング膜を選択的にリフトオフすることが困難となるといった問題が生じる傾向にある。
【００２２】
露光工程においてこのレジスト層２に所定のパターンを露光した後、図２に示すように、現像液に溶解させることにより、レジスト層２のうち露光された部分を除去して基板１が露出するトレンチ１０を形成するとともにトレンチ１０側面における中間樹脂層２２の部分で溝２３が形成されるように中間樹脂層２２を除去して、パターン化されたレジスト層２からなるレジストフレームを形成する（現像工程）。この現像工程においては、レジスト層２のうち露光された部分（露光部分）が除去されるとともに、この露光部分近傍の中間樹脂層２２も、現像液の一部が滲入することにより現像液に溶解して、溝２３が形成される。本発明の目的のためには、溝２３の深さは、０．０１〜１０．０μｍであることが好ましい。
【００２３】
露光工程においては、ステッパ、スキャナ等を用いて、波長２４８ｎｍ（ＫｒＦエキマレーザ）、波長１９２ｎｍ（ＡｒＦエキシマレーザ）等の活性光線を、マスクを介するなどして所定のパターンで照射する。
【００２４】
現像液は、第１の感光性樹脂層２１ａ及び第２の感光性樹脂層２１ｂの露光部分とともに、中間樹脂層２２を溶解するものであればよく、例えば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液等のアルカリ現像液が好適に用いられる。その他現像の条件は、通常のフォトリソグラフィーにおけるのと同様である。あるいは、上記のような態様に代えて、露光後に現像液に不溶となる感光性樹脂を用いて第1及び第2の感光性樹脂層２１ａ，２１ｂを形成し、現像工程においてレジスト層２のうち露光されていない部分を除去してトレンチを形成してもよい。
【００２５】
次いで、図３に示すように、真空成膜法により真空成膜層３が形成される。真空成膜層３は、トレンチ１０において基板１の露出している部分を覆う材料パターン部分３１及びレジストフレームを覆う被リフトオフ部分３２を有する。
【００２６】
レジストフレーム（レジスト層２）の側面において溝２３が形成されていることによって、真空成膜法によって成膜される材料パターン部分３１及び被リフトオフ部分３２を、その間に溝２３近傍において隙間が形成され、互いに離間するものとすることができる。このような隙間をより確実に形成するために、真空成膜層３の厚さは、第１の感光性樹脂層２１ａの厚さ以下とすることが好ましい。
【００２７】
真空成膜法としては、スパッタ法又は真空蒸着法が好ましく、特にスパッタ法が好ましい。真空成膜層を形成する材料は、パターン化された材料層の用途等に応じて適宜選択される。例えば、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＣｏＮｉＦｅ、Ｃｕ等が挙げられる。スパッタ角度（基板の主面に対する角度）は、溝２３近傍でより確実に隙間を形成させるため、７０〜９０度の範囲内とすることが好ましい。
【００２８】
続いて、図４に示すように、真空成膜層３のうち被リフトオフ部分３２を、レジストフレーム（レジスト層２）とともに除去して、材料パターン部分３１からなるパターン化された材料層５を得る。材料パターン部分３１及び被リフトオフ部分３２が互いに離間していることにより、被リフトオフ部分３２を容易に選択的に除去できる。レジストフレーム及び被リフトオフ部分３２の除去は、ＮＭＰ、アセトン等を用いて、通常のフォトリソグラフィーにおけるリフトオフと同様にして行われる。
【００２９】
（第二実施形態）
図５、６、７、８及び９は、本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【００３０】
この第二実施形態においても、まず、基板１上にレジスト層２を形成する（図５）。基板１は、基体１１上にめっき用電極膜１２が形成されたものである。基体１１は第一実施形態における基板１と同様のものであり、めっき用電極膜１２は、導電性金属、セラミックス、有機物等の、めっき用電極として用いることが可能な材料（好ましくは後で形成されるめっき層４と同様の材料）を、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、無電解めっき法等の方法で成膜して形成される。そして、めっき用電極膜１２上に、第一実施形態と同様の３層構造を有するレジスト層２が形成される。
【００３１】
次いで、第一実施形態と同様の露光工程及び現像工程を経て、パターン化されたレジスト層２からなるレジストフレームが形成（図６）された後、トレンチ１０において露出しているめっき用電極膜１２上にめっき層４を形成する（図７、めっき層形成工程）。めっき層４は、第１の感光性樹脂層２１ａの厚さよりも小さい厚さで形成される。めっき層４の材料はパターン化された材料層の用途等に応じてめっき可能な材料から適宜選択されるが、例えば、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、Ｃｕが挙げられる。
【００３２】
続いて、真空成膜法によって真空成膜層３を形成する（図８）。このとき、真空成膜層３の材料パターン部分３１は、めっき層４の基板１と反対側の面上に形成される。また、めっき層４及び材料パターン部分３１の合計の厚さは、第１の感光性樹脂層２１ａの厚さ以下であることが好ましい。
【００３３】
リフトオフ工程においては、真空成膜層３のうち被リフトオフ部分３２を、レジストフレーム（レジスト層２）とともに除去して、材料パターン部分３１及びめっき層４からなるパターン化された材料層５を得る（図９）。そして、材料層５をマスクとしたドライエッチング（ミリング、ＲＩＥ等）により、材料層５で覆われていない部分のめっき用電極膜１２が除去される（図１０）。
【００３４】
（第三実施形態）
図１１及び１２は、本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第三実施形態を説明するための断面図である。
【００３５】
図１１は、真空成膜工程後の、真空成膜層３が形成された状態を示す断面図である。この第三実施形態においては、トレンチが形成されたレジストパターン（レジスト層２）において、第１の感光性樹脂層２１ａの側面を傾斜させる。これにより、めっき層４及び材料パターン部分３１からなる材料層の側面を、基板１の主面に対して傾斜させることができる。第１の感光性樹脂層２１ａの側面は、例えば、露光により硬化した第１の感光性樹脂層２１ａを、そのガラス転移温度以上に加熱して流動させることによって、傾斜させることができる。また、露光光に対して透明度の低い感光性樹脂を第１の感光性樹脂層２１ａに適用することによっても、第1の感光性樹脂層２１ａの側面を傾斜させることができる。
【００３６】
次いで、第一又は第二実施形態と同様にリフトオフによるレジストフレーム等の除去及びドライエッチングによるめっき用電極膜１２の除去を経て、パターン化された材料層５を得る（図１２）。
【００３７】
このようにして形成された材料層５を、垂直磁気記録用磁気ヘッド等の薄膜磁気ヘッドの一部として用いる場合等には、めっき層４及び材料パターン部分３１をパーマロイ等の軟磁性材料で形成し、アルミナ等からなる非磁性絶縁材料層６を形成（図１３）してから、ＣＭＰ法により研磨してその表面を平坦化する（図１４）。そして、他の従来公知の工程を経て、材料層（軟磁性材料層）が、例えば、マイクロデバイスの一実施形態としての垂直磁気記録用磁気ヘッドにおける記録用の磁束放出部として好適に用いられる。
【００３８】
（垂直磁気記録用磁気ヘッド）
図１５は、本発明によるマイクロデバイスの一実施形態としての、垂直磁気記録用磁気ヘッドを模式的に示す断面図である。図１５に示す垂直磁気記録用磁気ヘッド１００は、その媒体対向面Ｓが記録媒体（図示せず）の記録面に対向配置されるような位置で磁気情報の記録動作を行う。図１５において、（ａ）は媒体対向面Ｓに対して垂直な断面を、（ｂ）は媒体対向面Ｓ側から見た垂直磁気記録用磁気ヘッドの端面を、それぞれ示す。
【００３９】
垂直磁気記録用磁気ヘッド１００は、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ等のセラミック材料からなる基層６０上に、非磁性絶縁材料からなる絶縁層４１と、磁気抵抗効果を利用して磁気情報の読み取りを行う再生ヘッド部５０と、非磁性絶縁材料からなる分離層４２と、磁気記録処理を実行する記録ヘッド部３０と、非磁性絶縁材料からなるオーバーコート層４５とがこの順に積層された構成を有している。
【００４０】
記録ヘッド部３０は、分離層４２を挟んで再生ヘッド部５０上に設けられている。そして、記録ヘッド部３０は、分離層４２に隣接する補助磁極３６と、薄膜コイル３９が埋設されたギャップ層３８と、磁極３５と、がこの順に積層された構成を有している。磁極３５と補助磁極３６とは、ギャップ層３８の開口３８０に充填され磁性材料からなる連結部３７を介して磁気的に接続されている。
【００４１】
磁極３５は、ギャップ層３８に隣接して設けられている。すなわち、磁極３５は、基層６０、再生ヘッド部５０、分離層４２、補助磁極３６、薄膜コイル３９が埋設されたギャップ層３８及び連結部３７からなる積層体全体を基体として、この基体の主面の一面上に設けられている。
【００４２】
磁極３５は、媒体対向面Ｓ側に露出する露出面３３Ｓを有する磁束放出部３３と、磁束放出部３３のうち媒体対向面Ｓと反対側の部分を周囲から覆うとともに連結部３７と磁気的に接続されるように形成されたヨーク部３４と、を含んで構成されている。
【００４３】
磁束放出部３３は、めっき用電極膜１２と、めっき層４ａ，４ｂと、材料パターン部分３１とが積層された構成を有している。そして、磁束放出部３３は、媒体対向面Ｓ側に露出する露出面３３Ｓを有する棒状のポール部と、ポール部の露出面３３Ｓと反対側に設けられた支持部とに分けられ、ポール部は支持部から棒状に延出している。図１５においては、ポール部におけるめっき層を４ａ、支持部におけるめっき層を４ｂとして示してある。
【００４４】
ここで、垂直磁気記録用磁気ヘッドの場合、主として、トレーリングエッジ近傍に集中する磁束に基づく垂直磁界で記録媒体に信号磁界が記録されると考えられているが、磁束放出部３３における材料パターン部分３１の側は、垂直磁気記録を行う際にトレーリングエッジ側となる。そして、材料パターン部分３１は真空成膜法によって形成されているため、めっき法によって形成される場合と比較して高い飽和磁束密度を有することが可能である。したがって、上記第三実施形態の方法を採用して形成された磁束放出部３３を有する垂直磁気記録用磁気ヘッド１００は、極めて優れた記録特性を示すものとなる。
【００４５】
さらに、磁束放出部３３の露出面３３Ｓが台形状であることにより、記録対象となるトラックの延在方向に対する磁気ヘッドの傾き（スキュー）に起因する、いわゆるサイドイレーズの発生が抑制される。断面が台形状の材料層を、その底角の角度が任意の角度となるように精度よく制御しつつ成膜することは、従来、スパッタ法等の真空成膜法の場合極めて困難であったが、本発明のような３層構造のレジストフレームによる方法を採用することによって、初めてそのような成膜が可能になった。
【００４６】
ギャップ層３８は、３つのギャップ層部分３８ａ、３８ｂ及び３８ｃで構成される。ギャップ層部分３８ａは補助磁極３６に隣接して設けられ、ギャップ層部分３８ａ上には、開口３８０を中心としてスパイラル状に巻回する巻線構造をなす薄膜コイル３９が設けられている。ギャップ層部分３８ｂは薄膜コイル３９の各巻線間よびその周辺領域を覆うように設けられており、更に、ギャップ層部分３８ｃが、ギャップ層部分３８ｂを覆うとともに、開口３８０を形成している。
【００４７】
再生ヘッド部５０は、絶縁層４１に隣接する下部リードシールド層５１ａと、シールドギャップ膜５２と、上部リードシールド層５１ａとが、この順に積層された構成を有している。シールドギャップ膜５２には、再生素子としての磁気抵抗効果素子５５が埋設され、磁気抵抗効果素子５５の一端面が媒体対向面Ｓ側に露出している。磁気抵抗効果素子５５は、例えば、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）またはトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）などを利用して記録媒体の磁気情報を検知することにより、再生素子として機能する。
【００４８】
垂直磁気記録用磁気ヘッド１００のうち、磁束放出部３３以外の部分については、薄膜磁気ヘッドの製造において通常用いられる材料及び形成方法を適宜採用して、形成させることができる。
【００４９】
ここで、上述の第三実施形態においては、めっき層上に真空成膜法による成膜を行うが、これとは逆に、真空成膜法により、トレンチにおいて基板の露出している部分を覆うよう材料パターン部分及びレジストフレームを覆う被リフトオフ部分を有する真空成膜層を先に形成した後、真空成膜層を覆うめっき層を形成するめっき層形成工程を経て、リフトオフ工程において、真空成膜層のうち被リフトオフ部分及びめっき層のうち被リフトオフ部分を覆う部分を、レジストフレームとともに除去してもよい。
【００５０】
この場合には、基板側に真空成膜層を有する材料層が形成される。したがって、パターン化された材料層を、例えば長手方向に記録する薄膜磁気ヘッドの磁極として用いたときには、そのギャップ層側を高い飽和磁束密度の層とすることができる。
【００５１】
なお、本発明のマイクロデバイスの製造方法は、垂直磁気記録用磁気ヘッド等の薄膜磁気ヘッドの製造方法において特に好適に採用されるが、これ以外にも、例えば、薄膜インダクタ、半導体デバイス、薄膜センサ、薄膜アクチュエータ等のマイクロデバイスの製造においてもその微細化を可能とする製造方法として好適なものである。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
上述の第一実施形態を適用して、パターン化された材料層を作製した。まず、Ｓｉ基板（６インチ径）上に、ポリヒドロキシスチレン系の感光性樹脂であるＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製「ＡＺ ＤＸ５１０５Ｐ」（商品名）をスピンコート法により塗布し、１１０℃で１２０秒間加熱してプリベークし、膜厚０．６μｍの第１の感光性樹脂層を形成させた。そして、ポリメチルグルタールイミドであるＭＣＣ社製「ＬＯＬ」（商品名）を、第１の感光性樹脂層上にスピンコート法で塗布し、１１０℃、１２０秒間のプリベークをして、膜厚０．０５μｍの中間樹脂層を形成させた。さらに、中間樹脂層上に、第１の感光性樹脂層の形成と同様にして、膜厚０．３μｍの第２の感光性樹脂層を形成させた。以上の操作で、基板上に３層構造のレジスト層を形成させた。
【００５４】
露光波長２４８ｎｍの露光機であるＮｉｋｏｎ社製「ＮＳＲ−ＴＦＨＥＸ１４Ｃ」（商品名）を用いて、クリア幅が０．３μｍの孤立線を有するバイナリ−マスクを介して、ＮＡ＝０．６、σ＝０．７、Ｄｏｓｅ＝４０ｍＪ／ｃｍ２の条件でレジスト層に対して露光し、リバーサルベークとして１２０℃で１２０秒間加熱した。露光後、２．３８質量％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液を現像液として現像して、幅０．３μｍの明瞭なコントラストでトレンチが形成されるとともに、トレンチ側面近傍における露光部分側の中間樹脂層が除去されて、深さ０．０５μｍの溝が形成された。
【００５５】
トレンチにおいて露出している基板上及びレジストフレーム上に堆積するように、下記条件のスパッタ法により、ＣｏＮｉＦｅ（飽和磁束密度１．８Ｔ）からなる真空成膜層（膜厚：０．７μｍ）を形成させた。
・装置：Ｖｅｃｃｏ社製「ＩＢＥ−ＩＢＤ」
・ガス：キセノン
・ガス流量：３．５ｓｃｃｍ
・圧力：１．５×１０−４Ｔｏｒｒ
・スパッタ角度（基板の主面に対する角度）：９０℃
・Ｂｅａｍ電流：２００ｍＡ
・Ｂｅａｍ電圧：１５００Ｖ、ＤＣ
・加速電圧：−１５０Ｖ
【００５６】
さらに、ＮＭＰ中での浸漬揺動により、真空成膜層のうちレジストフレーム上に形成された被リフトオフ部分をレジストフレームとともに除去して、ＣｏＮｉＦｅからなり、基板上で良好なコントラストでパターン化された材料層を得た。
【００５７】
（実施例２）
上述の第二実施形態を適用して、パターン化された材料層を作製した。まず、Ｓｉ基板（６インチ径）を基体とし、これの一面上に、下記の条件のスパッタ法により、ＮｉＦｅからなり膜厚０．１μｍのめっき用電極膜を形成し、これを基板とした。
・装置：日電アネルバ社製「ＳＰＦ−７４０Ｈ」（商品名）（直流スパッタ装置）
・ターゲット：ＮｉＦｅ
・Ｐｏｗｅｒ：１０００Ｗ
・Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ
・ガス圧力：２．０ｍＴｏｒｒ（ＮｉＦｅ）
【００５８】
次いで、実施例１と同様にしてレジストフレームを形成させた後、Ｎｉワット浴にＦｅイオンを添加しためっき浴中で、膜厚０．４μｍのＮｉＦｅめっき層を形成させた。その後、実施例１と同様の条件のスパッタ法により、膜厚０．３μｍの真空成膜層をめっき層及びレジストフレーム上に成膜した。
【００５９】
ＮＭＰ中での浸漬揺動により、真空成膜層のうちレジストフレーム上に形成された被リフトオフ部分をレジストフレームとともに除去して、ＮｉＦｅからなるめっき層上にＣｏＮｉＦｅからなる真空成膜層が形成され、基板上で良好なコントラストでパターン化された材料層を得た。
【００６０】
（実施例３）
上述の第三実施形態を適用して、断面が台形状でパターン化された材料層を作製した。まず、第１の感光性樹脂層を、露光光に対して透明度の低いポリヒドロキシスチレン系の化学増幅型レジストである東京応化工業製の「ＤＰ−ＧＭ３００」（商品名）シリーズを用いてプリベーク後の膜厚が０．７μｍとなるように形成させた。その他は実施例２と同様にして、第１の感光性樹脂層の側面が傾斜し、トレンチ底部の幅が０．２μｍで、第１の感光性樹脂層最上部より上の部分の幅が０．３μｍのレジストフレームを形成させた。
【００６１】
このレジストフレームを用いて、実施例２と同様にして、めっき層上にスパッタ法で成膜された真空成膜層が形成された材料層を、良好なコントラストでパターン化した。さらに、このパターン化された材料層及びこれの周囲の基板を覆うように、Ａｌ２Ｏ３からなる平坦化膜（非磁性絶縁材料層）をバイアススパッタ法により形成させた後、ＣＭＰ装置としてＳｐｅｅｄＦａｍ−ＩＰＥＣ製の「Ａｖａｎｔ Ｇａａｒｄ」（商品名）を用い、アルミナ（粒径２５０ｎｍ）のスラリーを研磨液として、発泡ウレタンのパッドで、膜厚が０．６μｍとなるまでＣＭＰ法により研磨して、表面が平坦化された材料層を得た。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第一実施形態を説明するための断面図である。
【図２】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第一実施形態を説明するための断面図である。
【図３】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第一実施形態を説明するための断面図である。
【図４】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第一実施形態を説明するための断面図である。
【図５】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図６】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図７】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図８】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図９】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図１０】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図１１】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第三実施形態を説明するための断面図である。
【図１２】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第三実施形態を説明するための断面図である。
【図１３】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第三実施形態を説明するための断面図である。
【図１４】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第三実施形態を説明するための断面図である。
【図１５】本発明によるマイクロデバイスの一実施形態としての垂直磁気記録用磁気ヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…基板、２…レジスト層（レジストフレーム）、３…真空成膜層、４…めっき層、４ａ…ポール部のめっき層、４ｂ…支持部のめっき層、５…パターン化された材料層、６…非磁性絶縁材料層、１０…トレンチ、１１…基体、１２…めっき用電極膜、２１ａ…第１の感光性樹脂層、２１ｂ…第２の感光性樹脂層、２２…中間樹脂層、２３…溝、３０…記録ヘッド部、３１…材料パターン部分、３２…被リフトオフ部分、３３…磁束放出部、３５…磁極、３４…ヨーク部、１００…垂直磁気記録用磁気ヘッド。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、パターン化された材料層及びこれの形成方法、並びにマイクロデバイス及びこれの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜磁気ヘッド、薄膜インダクタ、半導体デバイス、薄膜センサ、薄膜アクチュエータ等のようなマイクロデバイスの製造においては、磁性材料、導電性材料等の所定の材料からなりパターン化された材料層が、スパッタ法等の真空成膜法による方法や、レジストフレームを用いたいわゆるフレームめっき法等の方法で形成される（例えば、特許文献１〜３参照。）。
【特許文献１】特開平１１−１７５９１５号公報
【特許文献２】特開２００１−２３９８４号公報
【特許文献３】特開２００２−１９７６１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
真空成膜法によって材料層を形成する方法は、各種の材料を容易に薄膜化することができ、適用可能な材料が選択肢も広い。また、例えば磁性材料の場合、フレームめっき法によって材料層を形成する場合と比較して飽和磁束密度の高い磁性層が得られるという利点もある。
【０００４】
しかしながら、真空成膜法の場合、材料層をパターン化したときに、フレームめっき法と比較すると形成されるパターンの精度（コントラスト等）が低くなる傾向にある。また、真空成膜法の場合には、パターン化された材料層の側面が基板となす角度を垂直としたり、その他任意の角度になるように調整することが困難であった。特に、金属等の無機材料からなる材料層の場合には、ある程度の厚みを有しながら、基板と垂直な側面を有するようにパターン化することは、真空成膜法では極めて困難であった。したがって、従来、ある程度の厚みを有する材料層をパターン化する場合には、フレームめっき法等の他の方法を採用せざるを得ないのが実情であった。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、真空成膜法によって基板上に形成される材料層を、その厚みが大きいときであっても十分に高い精度でパターン化することが可能で、側面が基板となす角度を垂直又はその他任意の角度とすることが容易な、パターン化された材料層の形成方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明のパターン化された材料層の形成方法は、基板上に、第１の感光性樹脂層、露光された後において現像液に溶解可能な中間樹脂層及び第２の感光性樹脂層がこの順で積層されたレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、レジスト層に所定のパターンを露光する露光工程と、現像液に溶解することにより、レジスト層の一部を除去して基板が露出するトレンチを形成するとともに当該トレンチ側面に溝が形成されるように中間樹脂層を除去して、レジストフレームを形成する現像工程と、真空成膜法により、基板の露出している部分を覆う材料パターン部分及びレジストフレームを覆う被リフトオフ部分を有する真空成膜層を形成する真空成膜工程と、真空成膜層のうち被リフトオフ部分をレジストフレームとともに除去して、パターン化された材料層を得るリフトオフ工程と、を備える。
【０００７】
本発明のパターン化された材料層の形成方法においては、第１の感光性樹脂層、中間樹脂層及び第２の感光性樹脂層からなる３層構造を有し、中間樹脂層が現像液に溶解することによりトレンチの側面において溝が形成されたレジスト層をフレームとして用いて真空成膜を行うことにより、成膜後、レジスト層の上部に形成された部分の真空成膜層をレジスト層とともに選択的に除去（リフトオフ）することが可能となった。すなわち、真空成膜法によって形成される材料層を、フレームめっき法のように、高精度なレジストフレームに基づいて直接パターン化することができる。これにより、真空成膜法によって基板上に形成される材料層を、その厚みが大きいときであっても、十分に高い精度でパターン化することが可能で、且つ、側面が基板となす角度を垂直又はその他任意の角度とすることが容易となった。
【０００８】
上記真空成膜工程においては、真空成膜層を、上記溝の近傍で材料パターン部分及び被リフトオフ部分の間に隙間が形成されるように形成することが好ましい。これにより、リフトオフ工程において、より確実に被リフトオフ部分を選択的に除去することができる。
【０００９】
上記本発明のパターン化された材料層の形成方法は、基板の露出している部分を覆うめっき層を形成するめっき層形成工程を備え、材料パターン部分が当該めっき層を覆ってもよい。
【００１０】
これにより、真空成膜法によって成膜された層がめっき層上に積層された構成の材料層をパターン化することができる。この方法によれば、例えば、垂直磁気記録用磁気ヘッドにおける磁極（磁束放出部）の形成において、トレーリングエッジとなる側の部分を、選択的に高い飽和磁束密度のものとすることができる。
【００１１】
上記真空成膜法は、被リフトオフ部分を選択的に除去できるように成膜することが特に容易である点等から、スパッタ法又は真空蒸着法であることが、好ましい。
【００１２】
本発明のパターン化された材料層は、上記本発明のパターン化された材料層の形成方法によって形成されるものである。このパターン化された材料層は、真空成膜法によって成膜された層をその少なくとも一部に有していることによって、例えば磁性材料の場合には高い飽和磁束密度が達成される。
【００１３】
本発明のマイクロデバイスの製造方法は、上記本発明の材料パターンの形成方法によって基板上にパターン化された材料層を形成する工程を備える。また、本発明のマイクロデバイスは、この本発明のマイクロデバイスの製造方法で得られるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、真空成膜法によって基板上に形成される材料層を、その厚みが大きいときであっても十分に高い精度でパターン化することが可能で、側面が基板となす角度を垂直又はその他任意の角度とすることが容易な、パターン化された材料層の形成方法が提供される。本発明のマイクロデバイスの製造方法によれば、高い飽和磁束密度の磁極を有する薄膜磁気ヘッド等のマイクロデバイスが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。なお、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１６】
（第一実施形態）
図１、２、３及び４は、本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第一実施形態を説明するための断面図である。
【００１７】
この第一実施形態においては、まず、図１に示すように、基板１上に、第１の感光性樹脂層２１ａ、露光された後において現像液に溶解する中間樹脂層２２及び第２の感光性樹脂層２１ｂがこの順で積層された３層構造のレジスト層２を形成する（レジスト層形成工程）。
【００１８】
基板１の材料は、形成される材料層の用途等に応じて適宜選択される。具体的には、Ｓｉ、セラミック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ等）、ポリマー材料等で形成された基板が用いられる。
【００１９】
第１の感光性樹脂層２１ａ及び第２の感光性樹脂層２１ｂは、露光された後に現像液に可溶となる感光性樹脂を用いてスピンコート法等により形成され、必要によりプリベークされる。感光性樹脂としては、ポリヒドロキシスチレン系等の化学増幅型の感光性樹脂等が好適に用いられる。
【００２０】
中間樹脂層２２は、露光された後においてもアルカリ現像液等の現像液に溶解可溶な、アルカリ可溶性樹脂又は水溶性樹脂で形成される。中間樹脂層２２を形成する樹脂として好適に用いることのできるアルカリ可溶性樹脂としては、ＰＭＧＩ（ポリメチルグルタールイミド）、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸、ポリビニルアセタール、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンイミン、ポリエチレンオキシド、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアミン樹脂、ポリアリルアミン、オキサゾリン基含有水溶性樹脂、水溶性メラミン樹脂、水溶性尿素樹脂、アルキッド樹脂、スルホンアミド樹脂等が挙げられる。あるいは、第１及び第２の感光性樹脂層を形成している感光性樹脂よりも、露光光に対する感度が高く露光後の現像速度が相対的に速い感光性樹脂で中間樹脂層２２を形成させてもよい。中間樹脂層２２もスピンコート法等により形成され、必要によりプリベークされる。
【００２１】
第１の感光性樹脂層２１ａ及び第２の感光性樹脂層２２ｂの厚みは０．１〜１０μｍであることが好ましい。また、中間樹脂層２２の厚みは、第１及び第２の感光性樹脂層よりも小さいことが好ましく、具体的には、０．００１〜１０μｍの範囲内にあることが好ましい。中間樹脂層２２の厚みが０．００１μｍ未満であると、後の現像工程において形成される溝が細くなる結果、真空成膜法によって形成される被パターニング膜を、レジストフレーム上の部分のみ選択的に除去することが困難となる傾向にある。中間樹脂層２２の厚みが１０μｍを超えると、後の現像工程において形成される溝が大きくなって、溝内部にも被パターニング膜が成膜され、被パターニング膜を選択的にリフトオフすることが困難となるといった問題が生じる傾向にある。
【００２２】
露光工程においてこのレジスト層２に所定のパターンを露光した後、図２に示すように、現像液に溶解させることにより、レジスト層２のうち露光された部分を除去して基板１が露出するトレンチ１０を形成するとともにトレンチ１０側面における中間樹脂層２２の部分で溝２３が形成されるように中間樹脂層２２を除去して、パターン化されたレジスト層２からなるレジストフレームを形成する（現像工程）。この現像工程においては、レジスト層２のうち露光された部分（露光部分）が除去されるとともに、この露光部分近傍の中間樹脂層２２も、現像液の一部が滲入することにより現像液に溶解して、溝２３が形成される。本発明の目的のためには、溝２３の深さは、０．０１〜１０．０μｍであることが好ましい。
【００２３】
露光工程においては、ステッパ、スキャナ等を用いて、波長２４８ｎｍ（ＫｒＦエキマレーザ）、波長１９２ｎｍ（ＡｒＦエキシマレーザ）等の活性光線を、マスクを介するなどして所定のパターンで照射する。
【００２４】
現像液は、第１の感光性樹脂層２１ａ及び第２の感光性樹脂層２１ｂの露光部分とともに、中間樹脂層２２を溶解するものであればよく、例えば、テトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液等のアルカリ現像液が好適に用いられる。その他現像の条件は、通常のフォトリソグラフィーにおけるのと同様である。あるいは、上記のような態様に代えて、露光後に現像液に不溶となる感光性樹脂を用いて第1及び第2の感光性樹脂層２１ａ，２１ｂを形成し、現像工程においてレジスト層２のうち露光されていない部分を除去してトレンチを形成してもよい。
【００２５】
次いで、図３に示すように、真空成膜法により真空成膜層３が形成される。真空成膜層３は、トレンチ１０において基板１の露出している部分を覆う材料パターン部分３１及びレジストフレームを覆う被リフトオフ部分３２を有する。
【００２６】
レジストフレーム（レジスト層２）の側面において溝２３が形成されていることによって、真空成膜法によって成膜される材料パターン部分３１及び被リフトオフ部分３２を、その間に溝２３近傍において隙間が形成され、互いに離間するものとすることができる。このような隙間をより確実に形成するために、真空成膜層３の厚さは、第１の感光性樹脂層２１ａの厚さ以下とすることが好ましい。
【００２７】
真空成膜法としては、スパッタ法又は真空蒸着法が好ましく、特にスパッタ法が好ましい。真空成膜層を形成する材料は、パターン化された材料層の用途等に応じて適宜選択される。例えば、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＣｏＮｉＦｅ、Ｃｕ等が挙げられる。スパッタ角度（基板の主面に対する角度）は、溝２３近傍でより確実に隙間を形成させるため、７０〜９０度の範囲内とすることが好ましい。
【００２８】
続いて、図４に示すように、真空成膜層３のうち被リフトオフ部分３２を、レジストフレーム（レジスト層２）とともに除去して、材料パターン部分３１からなるパターン化された材料層５を得る。材料パターン部分３１及び被リフトオフ部分３２が互いに離間していることにより、被リフトオフ部分３２を容易に選択的に除去できる。レジストフレーム及び被リフトオフ部分３２の除去は、ＮＭＰ、アセトン等を用いて、通常のフォトリソグラフィーにおけるリフトオフと同様にして行われる。
【００２９】
（第二実施形態）
図５、６、７、８及び９は、本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【００３０】
この第二実施形態においても、まず、基板１上にレジスト層２を形成する（図５）。基板１は、基体１１上にめっき用電極膜１２が形成されたものである。基体１１は第一実施形態における基板１と同様のものであり、めっき用電極膜１２は、導電性金属、セラミックス、有機物等の、めっき用電極として用いることが可能な材料（好ましくは後で形成されるめっき層４と同様の材料）を、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法、無電解めっき法等の方法で成膜して形成される。そして、めっき用電極膜１２上に、第一実施形態と同様の３層構造を有するレジスト層２が形成される。
【００３１】
次いで、第一実施形態と同様の露光工程及び現像工程を経て、パターン化されたレジスト層２からなるレジストフレームが形成（図６）された後、トレンチ１０において露出しているめっき用電極膜１２上にめっき層４を形成する（図７、めっき層形成工程）。めっき層４は、第１の感光性樹脂層２１ａの厚さよりも小さい厚さで形成される。めっき層４の材料はパターン化された材料層の用途等に応じてめっき可能な材料から適宜選択されるが、例えば、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、Ｃｕが挙げられる。
【００３２】
続いて、真空成膜法によって真空成膜層３を形成する（図８）。このとき、真空成膜層３の材料パターン部分３１は、めっき層４の基板１と反対側の面上に形成される。また、めっき層４及び材料パターン部分３１の合計の厚さは、第１の感光性樹脂層２１ａの厚さ以下であることが好ましい。
【００３３】
リフトオフ工程においては、真空成膜層３のうち被リフトオフ部分３２を、レジストフレーム（レジスト層２）とともに除去して、材料パターン部分３１及びめっき層４からなるパターン化された材料層５を得る（図９）。そして、材料層５をマスクとしたドライエッチング（ミリング、ＲＩＥ等）により、材料層５で覆われていない部分のめっき用電極膜１２が除去される（図１０）。
【００３４】
（第三実施形態）
図１１及び１２は、本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第三実施形態を説明するための断面図である。
【００３５】
図１１は、真空成膜工程後の、真空成膜層３が形成された状態を示す断面図である。この第三実施形態においては、トレンチが形成されたレジストパターン（レジスト層２）において、第１の感光性樹脂層２１ａの側面を傾斜させる。これにより、めっき層４及び材料パターン部分３１からなる材料層の側面を、基板１の主面に対して傾斜させることができる。第１の感光性樹脂層２１ａの側面は、例えば、露光により硬化した第１の感光性樹脂層２１ａを、そのガラス転移温度以上に加熱して流動させることによって、傾斜させることができる。また、露光光に対して透明度の低い感光性樹脂を第１の感光性樹脂層２１ａに適用することによっても、第1の感光性樹脂層２１ａの側面を傾斜させることができる。
【００３６】
次いで、第一又は第二実施形態と同様にリフトオフによるレジストフレーム等の除去及びドライエッチングによるめっき用電極膜１２の除去を経て、パターン化された材料層５を得る（図１２）。
【００３７】
このようにして形成された材料層５を、垂直磁気記録用磁気ヘッド等の薄膜磁気ヘッドの一部として用いる場合等には、めっき層４及び材料パターン部分３１をパーマロイ等の軟磁性材料で形成し、アルミナ等からなる非磁性絶縁材料層６を形成（図１３）してから、ＣＭＰ法により研磨してその表面を平坦化する（図１４）。そして、他の従来公知の工程を経て、材料層（軟磁性材料層）が、例えば、マイクロデバイスの一実施形態としての垂直磁気記録用磁気ヘッドにおける記録用の磁束放出部として好適に用いられる。
【００３８】
（垂直磁気記録用磁気ヘッド）
図１５は、本発明によるマイクロデバイスの一実施形態としての、垂直磁気記録用磁気ヘッドを模式的に示す断面図である。図１５に示す垂直磁気記録用磁気ヘッド１００は、その媒体対向面Ｓが記録媒体（図示せず）の記録面に対向配置されるような位置で磁気情報の記録動作を行う。図１５において、（ａ）は媒体対向面Ｓに対して垂直な断面を、（ｂ）は媒体対向面Ｓ側から見た垂直磁気記録用磁気ヘッドの端面を、それぞれ示す。
【００３９】
垂直磁気記録用磁気ヘッド１００は、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ等のセラミック材料からなる基層６０上に、非磁性絶縁材料からなる絶縁層４１と、磁気抵抗効果を利用して磁気情報の読み取りを行う再生ヘッド部５０と、非磁性絶縁材料からなる分離層４２と、磁気記録処理を実行する記録ヘッド部３０と、非磁性絶縁材料からなるオーバーコート層４５とがこの順に積層された構成を有している。
【００４０】
記録ヘッド部３０は、分離層４２を挟んで再生ヘッド部５０上に設けられている。そして、記録ヘッド部３０は、分離層４２に隣接する補助磁極３６と、薄膜コイル３９が埋設されたギャップ層３８と、磁極３５と、がこの順に積層された構成を有している。磁極３５と補助磁極３６とは、ギャップ層３８の開口３８０に充填され磁性材料からなる連結部３７を介して磁気的に接続されている。
【００４１】
磁極３５は、ギャップ層３８に隣接して設けられている。すなわち、磁極３５は、基層６０、再生ヘッド部５０、分離層４２、補助磁極３６、薄膜コイル３９が埋設されたギャップ層３８及び連結部３７からなる積層体全体を基体として、この基体の主面の一面上に設けられている。
【００４２】
磁極３５は、媒体対向面Ｓ側に露出する露出面３３Ｓを有する磁束放出部３３と、磁束放出部３３のうち媒体対向面Ｓと反対側の部分を周囲から覆うとともに連結部３７と磁気的に接続されるように形成されたヨーク部３４と、を含んで構成されている。
【００４３】
磁束放出部３３は、めっき用電極膜１２と、めっき層４ａ，４ｂと、材料パターン部分３１とが積層された構成を有している。そして、磁束放出部３３は、媒体対向面Ｓ側に露出する露出面３３Ｓを有する棒状のポール部と、ポール部の露出面３３Ｓと反対側に設けられた支持部とに分けられ、ポール部は支持部から棒状に延出している。図１５においては、ポール部におけるめっき層を４ａ、支持部におけるめっき層を４ｂとして示してある。
【００４４】
ここで、垂直磁気記録用磁気ヘッドの場合、主として、トレーリングエッジ近傍に集中する磁束に基づく垂直磁界で記録媒体に信号磁界が記録されると考えられているが、磁束放出部３３における材料パターン部分３１の側は、垂直磁気記録を行う際にトレーリングエッジ側となる。そして、材料パターン部分３１は真空成膜法によって形成されているため、めっき法によって形成される場合と比較して高い飽和磁束密度を有することが可能である。したがって、上記第三実施形態の方法を採用して形成された磁束放出部３３を有する垂直磁気記録用磁気ヘッド１００は、極めて優れた記録特性を示すものとなる。
【００４５】
さらに、磁束放出部３３の露出面３３Ｓが台形状であることにより、記録対象となるトラックの延在方向に対する磁気ヘッドの傾き（スキュー）に起因する、いわゆるサイドイレーズの発生が抑制される。断面が台形状の材料層を、その底角の角度が任意の角度となるように精度よく制御しつつ成膜することは、従来、スパッタ法等の真空成膜法の場合極めて困難であったが、本発明のような３層構造のレジストフレームによる方法を採用することによって、初めてそのような成膜が可能になった。
【００４６】
ギャップ層３８は、３つのギャップ層部分３８ａ、３８ｂ及び３８ｃで構成される。ギャップ層部分３８ａは補助磁極３６に隣接して設けられ、ギャップ層部分３８ａ上には、開口３８０を中心としてスパイラル状に巻回する巻線構造をなす薄膜コイル３９が設けられている。ギャップ層部分３８ｂは薄膜コイル３９の各巻線間よびその周辺領域を覆うように設けられており、更に、ギャップ層部分３８ｃが、ギャップ層部分３８ｂを覆うとともに、開口３８０を形成している。
【００４７】
再生ヘッド部５０は、絶縁層４１に隣接する下部リードシールド層５１ａと、シールドギャップ膜５２と、上部リードシールド層５１ａとが、この順に積層された構成を有している。シールドギャップ膜５２には、再生素子としての磁気抵抗効果素子５５が埋設され、磁気抵抗効果素子５５の一端面が媒体対向面Ｓ側に露出している。磁気抵抗効果素子５５は、例えば、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）またはトンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ−ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）などを利用して記録媒体の磁気情報を検知することにより、再生素子として機能する。
【００４８】
垂直磁気記録用磁気ヘッド１００のうち、磁束放出部３３以外の部分については、薄膜磁気ヘッドの製造において通常用いられる材料及び形成方法を適宜採用して、形成させることができる。
【００４９】
ここで、上述の第三実施形態においては、めっき層上に真空成膜法による成膜を行うが、これとは逆に、真空成膜法により、トレンチにおいて基板の露出している部分を覆うよう材料パターン部分及びレジストフレームを覆う被リフトオフ部分を有する真空成膜層を先に形成した後、真空成膜層を覆うめっき層を形成するめっき層形成工程を経て、リフトオフ工程において、真空成膜層のうち被リフトオフ部分及びめっき層のうち被リフトオフ部分を覆う部分を、レジストフレームとともに除去してもよい。
【００５０】
この場合には、基板側に真空成膜層を有する材料層が形成される。したがって、パターン化された材料層を、例えば長手方向に記録する薄膜磁気ヘッドの磁極として用いたときには、そのギャップ層側を高い飽和磁束密度の層とすることができる。
【００５１】
なお、本発明のマイクロデバイスの製造方法は、垂直磁気記録用磁気ヘッド等の薄膜磁気ヘッドの製造方法において特に好適に採用されるが、これ以外にも、例えば、薄膜インダクタ、半導体デバイス、薄膜センサ、薄膜アクチュエータ等のマイクロデバイスの製造においてもその微細化を可能とする製造方法として好適なものである。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例を挙げて本発明についてより具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００５３】
（実施例１）
上述の第一実施形態を適用して、パターン化された材料層を作製した。まず、Ｓｉ基板（６インチ径）上に、ポリヒドロキシスチレン系の感光性樹脂であるＡＺエレクトロニックマテリアルズ社製「ＡＺ ＤＸ５１０５Ｐ」（商品名）をスピンコート法により塗布し、１１０℃で１２０秒間加熱してプリベークし、膜厚０．６μｍの第１の感光性樹脂層を形成させた。そして、ポリメチルグルタールイミドであるＭＣＣ社製「ＬＯＬ」（商品名）を、第１の感光性樹脂層上にスピンコート法で塗布し、１１０℃、１２０秒間のプリベークをして、膜厚０．０５μｍの中間樹脂層を形成させた。さらに、中間樹脂層上に、第１の感光性樹脂層の形成と同様にして、膜厚０．３μｍの第２の感光性樹脂層を形成させた。以上の操作で、基板上に３層構造のレジスト層を形成させた。
【００５４】
露光波長２４８ｎｍの露光機であるＮｉｋｏｎ社製「ＮＳＲ−ＴＦＨＥＸ１４Ｃ」（商品名）を用いて、クリア幅が０．３μｍの孤立線を有するバイナリ−マスクを介して、ＮＡ＝０．６、σ＝０．７、Ｄｏｓｅ＝４０ｍＪ／ｃｍ２の条件でレジスト層に対して露光し、リバーサルベークとして１２０℃で１２０秒間加熱した。露光後、２．３８質量％のテトラメチルアンモニウムハイドロオキサイド水溶液を現像液として現像して、幅０．３μｍの明瞭なコントラストでトレンチが形成されるとともに、トレンチ側面近傍における露光部分側の中間樹脂層が除去されて、深さ０．０５μｍの溝が形成された。
【００５５】
トレンチにおいて露出している基板上及びレジストフレーム上に堆積するように、下記条件のスパッタ法により、ＣｏＮｉＦｅ（飽和磁束密度１．８Ｔ）からなる真空成膜層（膜厚：０．７μｍ）を形成させた。
・装置：Ｖｅｃｃｏ社製「ＩＢＥ−ＩＢＤ」
・ガス：キセノン
・ガス流量：３．５ｓｃｃｍ
・圧力：１．５×１０−４Ｔｏｒｒ
・スパッタ角度（基板の主面に対する角度）：９０℃
・Ｂｅａｍ電流：２００ｍＡ
・Ｂｅａｍ電圧：１５００Ｖ、ＤＣ
・加速電圧：−１５０Ｖ
【００５６】
さらに、ＮＭＰ中での浸漬揺動により、真空成膜層のうちレジストフレーム上に形成された被リフトオフ部分をレジストフレームとともに除去して、ＣｏＮｉＦｅからなり、基板上で良好なコントラストでパターン化された材料層を得た。
【００５７】
（実施例２）
上述の第二実施形態を適用して、パターン化された材料層を作製した。まず、Ｓｉ基板（６インチ径）を基体とし、これの一面上に、下記の条件のスパッタ法により、ＮｉＦｅからなり膜厚０．１μｍのめっき用電極膜を形成し、これを基板とした。
・装置：日電アネルバ社製「ＳＰＦ−７４０Ｈ」（商品名）（直流スパッタ装置）
・ターゲット：ＮｉＦｅ
・Ｐｏｗｅｒ：１０００Ｗ
・Ａｒ流量：５０ｓｃｃｍ
・ガス圧力：２．０ｍＴｏｒｒ（ＮｉＦｅ）
【００５８】
次いで、実施例１と同様にしてレジストフレームを形成させた後、Ｎｉワット浴にＦｅイオンを添加しためっき浴中で、膜厚０．４μｍのＮｉＦｅめっき層を形成させた。その後、実施例１と同様の条件のスパッタ法により、膜厚０．３μｍの真空成膜層をめっき層及びレジストフレーム上に成膜した。
【００５９】
ＮＭＰ中での浸漬揺動により、真空成膜層のうちレジストフレーム上に形成された被リフトオフ部分をレジストフレームとともに除去して、ＮｉＦｅからなるめっき層上にＣｏＮｉＦｅからなる真空成膜層が形成され、基板上で良好なコントラストでパターン化された材料層を得た。
【００６０】
（実施例３）
上述の第三実施形態を適用して、断面が台形状でパターン化された材料層を作製した。まず、第１の感光性樹脂層を、露光光に対して透明度の低いポリヒドロキシスチレン系の化学増幅型レジストである東京応化工業製の「ＤＰ−ＧＭ３００」（商品名）シリーズを用いてプリベーク後の膜厚が０．７μｍとなるように形成させた。その他は実施例２と同様にして、第１の感光性樹脂層の側面が傾斜し、トレンチ底部の幅が０．２μｍで、第１の感光性樹脂層最上部より上の部分の幅が０．３μｍのレジストフレームを形成させた。
【００６１】
このレジストフレームを用いて、実施例２と同様にして、めっき層上にスパッタ法で成膜された真空成膜層が形成された材料層を、良好なコントラストでパターン化した。さらに、このパターン化された材料層及びこれの周囲の基板を覆うように、Ａｌ２Ｏ３からなる平坦化膜（非磁性絶縁材料層）をバイアススパッタ法により形成させた後、ＣＭＰ装置としてＳｐｅｅｄＦａｍ−ＩＰＥＣ製の「Ａｖａｎｔ Ｇａａｒｄ」（商品名）を用い、アルミナ（粒径２５０ｎｍ）のスラリーを研磨液として、発泡ウレタンのパッドで、膜厚が０．６μｍとなるまでＣＭＰ法により研磨して、表面が平坦化された材料層を得た。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第一実施形態を説明するための断面図である。
【図２】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第一実施形態を説明するための断面図である。
【図３】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第一実施形態を説明するための断面図である。
【図４】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第一実施形態を説明するための断面図である。
【図５】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図６】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図７】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図８】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図９】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図１０】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第二実施形態を説明するための断面図である。
【図１１】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第三実施形態を説明するための断面図である。
【図１２】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第三実施形態を説明するための断面図である。
【図１３】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第三実施形態を説明するための断面図である。
【図１４】本発明によるパターン化された材料層の形成方法の第三実施形態を説明するための断面図である。
【図１５】本発明によるマイクロデバイスの一実施形態としての垂直磁気記録用磁気ヘッドを示す断面図である。
【符号の説明】
【００６３】
１…基板、２…レジスト層（レジストフレーム）、３…真空成膜層、４…めっき層、４ａ…ポール部のめっき層、４ｂ…支持部のめっき層、５…パターン化された材料層、６…非磁性絶縁材料層、１０…トレンチ、１１…基体、１２…めっき用電極膜、２１ａ…第１の感光性樹脂層、２１ｂ…第２の感光性樹脂層、２２…中間樹脂層、２３…溝、３０…記録ヘッド部、３１…材料パターン部分、３２…被リフトオフ部分、３３…磁束放出部、３５…磁極、３４…ヨーク部、１００…垂直磁気記録用磁気ヘッド。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、第１の感光性樹脂層、露光された後において現像液に溶解可能な中間樹脂層及び第２の感光性樹脂層がこの順で積層されたレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
前記レジスト層に所定のパターンを露光する露光工程と、
現像液に溶解することにより、前記レジスト層の一部を除去して前記基板が露出するトレンチを形成するとともに当該トレンチ側面に溝が形成されるように前記中間樹脂層を除去して、レジストフレームを形成する現像工程と、
真空成膜法により、前記基板の露出している部分を覆う材料パターン部分及び前記レジストフレームを覆う被リフトオフ部分を有する真空成膜層を形成する真空成膜工程と、
前記真空成膜層のうち前記被リフトオフ部分を前記レジストフレームとともに除去して、パターン化された材料層を得るリフトオフ工程と、
を備える、パターン化された材料層の形成方法。
【請求項２】
前記真空成膜工程において、前記真空成膜層を、前記溝の近傍で前記材料パターン部分及び前記被リフトオフ部分の間に隙間が形成されるように形成する、請求項１記載のパターン化された材料層の形成方法。
【請求項３】
前記基板の露出している部分を覆うめっき層を形成するめっき層形成工程を備え、
前記材料パターン部分が前記めっき層を覆う、請求項１又は２記載のパターン化された材料層の形成方法。
【請求項４】
前記真空成膜法がスパッタ法又は真空蒸着法である、請求項１〜３の何れか一項に記載のパターン化された材料層の形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のパターン化された材料層の形成方法によって形成される、パターン化された材料層。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載のパターン化された材料層の形成方法によって、パターン化された材料層を基板上に形成する工程を備える、マイクロデバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のマイクロデバイスの製造方法で得られるマイクロデバイス。
【請求項１】
基板上に、第１の感光性樹脂層、露光された後において現像液に溶解可能な中間樹脂層及び第２の感光性樹脂層がこの順で積層されたレジスト層を形成するレジスト層形成工程と、
前記レジスト層に所定のパターンを露光する露光工程と、
現像液に溶解することにより、前記レジスト層の一部を除去して前記基板が露出するトレンチを形成するとともに当該トレンチ側面に溝が形成されるように前記中間樹脂層を除去して、レジストフレームを形成する現像工程と、
真空成膜法により、前記基板の露出している部分を覆う材料パターン部分及び前記レジストフレームを覆う被リフトオフ部分を有する真空成膜層を形成する真空成膜工程と、
前記真空成膜層のうち前記被リフトオフ部分を前記レジストフレームとともに除去して、パターン化された材料層を得るリフトオフ工程と、
を備える、パターン化された材料層の形成方法。
【請求項２】
前記真空成膜工程において、前記真空成膜層を、前記溝の近傍で前記材料パターン部分及び前記被リフトオフ部分の間に隙間が形成されるように形成する、請求項１記載のパターン化された材料層の形成方法。
【請求項３】
前記基板の露出している部分を覆うめっき層を形成するめっき層形成工程を備え、
前記材料パターン部分が前記めっき層を覆う、請求項１又は２記載のパターン化された材料層の形成方法。
【請求項４】
前記真空成膜法がスパッタ法又は真空蒸着法である、請求項１〜３の何れか一項に記載のパターン化された材料層の形成方法。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載のパターン化された材料層の形成方法によって形成される、パターン化された材料層。
【請求項６】
請求項１〜４の何れか一項に記載のパターン化された材料層の形成方法によって、パターン化された材料層を基板上に形成する工程を備える、マイクロデバイスの製造方法。
【請求項７】
請求項６記載のマイクロデバイスの製造方法で得られるマイクロデバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００６−３１０３３２（Ｐ２００６−３１０３３２Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１１３２６（Ｐ２００５−１１１３２６）
【出願日】平成１７年４月７日（２００５．４．７）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月７日（２００５．４．７）
【出願人】（０００００３０６７）ＴＤＫ株式会社 (7,238)
【Ｆターム（参考）】
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