| 【発明の名称】 |
パターン化薄膜形成方法およびマイクロデバイスの製造方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】上島 聡史
【住所又は居所】東京都中央区日本橋一丁目１３番１号 ティーディーケイ株式会社内
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| 【要約】 |
【課題】マスクを用いて形成されるパターン化薄膜の歩留りを向上させる。
【解決手段】パターン化薄膜形成方法では、まず、下地１０１の上にマスク１１０を形成する。次に、下地１０１およびマスク１１０の上の全面に被パターニング膜１２１を形成する。次に、下地１０１、マスク１１０および被パターニング膜１２１を含む積層体を加熱または冷却して、被パターニング膜１２１のうちの下地１０１の上に形成された部分とマスク１１０に付着した部分との境界位置に亀裂１２２を生じさせる。次に、マスク１１０を剥離する。これにより、下地１０１の上に形成された被パターニング膜１２１によって、所望の形状のパターン化薄膜が形成される。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 マスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法であって、下地の上にマスクを形成する工程と、前記下地および前記マスクの上の全面に被パターニング膜を形成する工程と、前記被パターニング膜を形成する工程の後に、前記下地、マスクおよび被パターニング膜を含む積層体を加熱または冷却して、被パターニング膜のうちの前記下地の上に形成された部分と前記マスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせる工程と、前記亀裂を生じさせる工程の後に、前記マスクを剥離することによって、前記下地の上に形成された被パターニング膜によってパターン化薄膜を形成する工程とを備えたことを特徴とするパターン化薄膜形成方法。
【請求項２】 前記亀裂を生じさせる工程は、前記マスクの形成時における下地の温度および前記被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも高い温度で下地を加熱することを特徴とする請求項１記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項３】 前記亀裂を生じさせる工程は、前記マスクの形成時における下地の温度および前記被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも低い温度で下地を冷却することを特徴とする請求項１記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項４】 マスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法であって、下地の上に被パターニング膜を形成する工程と、前記被パターニング膜の上にマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて前記被パターニング膜を選択的にエッチングする工程と、前記エッチングする工程の後に、前記下地、被パターニング膜およびマスクを含む積層体を加熱または冷却して、前記被パターニング膜のエッチングの際に前記被パターニング膜より分離された物質が前記マスクに付着して形成された再付着膜と前記マスクの下に存在する被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる工程と、前記亀裂を生じさせる工程の後に、前記マスクを剥離することによって、前記マスクの下に存在していた被パターニング膜によってパターン化薄膜を形成する工程とを備えたことを特徴とするパターン化薄膜形成方法。
【請求項５】 前記亀裂を生じさせる工程は、前記被パターニング膜の形成時における下地の温度、前記マスクの形成時における下地の温度および前記被パターニング膜のエッチング時における下地の温度のいずれよりも高い温度で前記下地を加熱することを特徴とする請求項４記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項６】 前記亀裂を生じさせる工程は、前記被パターニング膜の形成時における下地の温度、前記マスクの形成時における下地の温度および前記被パターニング膜のエッチング時における下地の温度のいずれよりも低い温度で前記下地を冷却することを特徴とする請求項４記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項７】 マスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法であって、下地の上に第１の被パターニング膜を形成する工程と、前記第１の被パターニング膜の上にマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて前記第１の被パターニング膜を選択的にエッチングする工程と、前記エッチングする工程の後に、前記下地および前記マスクの上の全面に第２の被パターニング膜を形成する工程と、前記第２の被パターニング膜を形成する工程の後に、前記下地、第１の被パターニング膜、マスクおよび第２の被パターニング膜を含む積層体を加熱または冷却して、前記第１の被パターニング膜のエッチングの際に前記第１の被パターニング膜より分離された物質が前記マスクに付着して形成された再付着膜と前記マスクの下に存在する第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせると共に、第２の被パターニング膜のうちの前記下地の上に形成された部分と前記マスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせる工程と、前記亀裂を生じさせる工程の後に、前記マスクを剥離することによって、前記マスクの下に存在していた第１の被パターニング膜によって第１のパターン化薄膜を形成すると共に、前記下地の上に形成された第２の被パターニング膜によって第２のパターン化薄膜を形成する工程とを備えたことを特徴とするパターン化薄膜形成方法。
【請求項８】 前記亀裂を生じさせる工程は、前記第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、前記マスクの形成時における下地の温度、前記第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度および前記第２の被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも高い温度で下地を加熱することを特徴とする請求項７記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項９】 前記亀裂を生じさせる工程は、前記第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、前記マスクの形成時における下地の温度、前記第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度および前記第２の被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも低い温度で下地を冷却することを特徴とする請求項７記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項１０】 マスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法であって、下地の上に第１の被パターニング膜を形成する工程と、前記第１の被パターニング膜の上にマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて前記第１の被パターニング膜を選択的にエッチングする工程と、前記エッチングする工程の後に、前記下地、第１の被パターニング膜およびマスクを含む積層体を加熱または冷却して、前記第１の被パターニング膜のエッチングの際に前記第１の被パターニング膜より分離された物質が前記マスクに付着して形成された再付着膜と前記マスクの下に存在する第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる工程と、前記再付着膜と第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる工程の後に、前記下地および前記マスクの上の全面に第２の被パターニング膜を形成する工程と、前記第２の被パターニング膜を形成する工程の後に、前記下地、第１の被パターニング膜、マスクおよび第２の被パターニング膜を含む積層体を加熱または冷却して、第２の被パターニング膜のうちの前記下地の上に形成された部分と前記マスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせる工程と、前記境界位置に亀裂を生じさせる工程の後に、前記マスクを剥離することによって、前記マスクの下に存在していた第１の被パターニング膜によって第１のパターン化薄膜を形成すると共に、前記下地の上に形成された第２の被パターニング膜によって第２のパターン化薄膜を形成する工程とを備えたことを特徴とするパターン化薄膜形成方法。
【請求項１１】 前記再付着膜と第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる工程は、前記第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、前記マスクの形成時における下地の温度および前記第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度のいずれよりも高い温度で下地を加熱することを特徴とする請求項１０記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項１２】 前記再付着膜と第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる工程は、前記第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、前記マスクの形成時における下地の温度および前記第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度のいずれよりも低い温度で下地を冷却することを特徴とする請求項１０記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項１３】 前記境界位置に亀裂を生じさせる工程は、前記第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、前記マスクの形成時における下地の温度、前記第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度および前記第２の被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも高い温度で下地を加熱することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項１４】 前記境界位置に亀裂を生じさせる工程は、前記第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、前記マスクの形成時における下地の温度、前記第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度および前記第２の被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも低い温度で下地を冷却することを特徴とする請求項１０ないし１２のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法。
【請求項１５】 １以上のパターン化薄膜を含むマイクロデバイスの製造方法において、前記パターン化薄膜が、請求項１ないし１４のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法によって形成されることを特徴とするマイクロデバイスの製造方法。
【請求項１６】 前記マイクロデバイスは薄膜磁気ヘッドであることを特徴とする請求項１５記載のマイクロデバイスの製造方法。
【請求項１７】 前記パターン化薄膜は磁気抵抗効果素子であることを特徴とする請求項１６記載のマイクロデバイスの製造方法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、マスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法およびマイクロデバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】パターン化された薄膜（本出願においてパターン化薄膜と言う。）を有するマイクロデバイスにおいて、パターン化薄膜は、例えば、パターン化されたレジスト層をマスクとして用いて形成される。なお、マイクロデバイスとは、薄膜形成技術を利用して製造される小型のデバイスを言う。マイクロデバイスの例としては、半導体デバイスや、薄膜磁気ヘッドや、薄膜を用いたセンサやアクチュエータ等がある。
【０００３】パターン化されたレジスト層をマスクとして用いて、下地上にパターン化薄膜を形成する方法としては、例えば特開平９−９６９０９号公報に示されるように、リフトオフ法、エッチング法、およびこれらを併用した方法（以下、併用法と言う。）等がある。
【０００４】上述の各方法では、マスクとして、断面形状が矩形のマスクや、上部側の幅が底部側の幅よりも小さい台形の断面形状を有するマスクや、底部側の幅が上部側の幅よりも小さいマスク、すなわちアンダーカットの入った形状のマスクが用いられる。アンダーカットの入った形状のマスクは、リフトオフ法においてはマスクのリフトオフを容易にする効果を奏し、エッチング法においてはバリの発生を防止する効果を奏し、併用法においてはこれら両方の効果を奏する。
【０００５】アンダーカットの入った形状のマスクを形成する方法としては、特開平２−１７６４３号公報に示されるように２層レジストを用いる方法や、特開平９−９６９０９号公報に示されるように画像反転機能を有するレジストを用いる方法や、特開平８−６９１１１号公報に示されるようにマイクログルーブを利用する方法が知られている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、形成しようとするパターン化薄膜の幅が小さくなってきて、それに応じてマスクの幅が小さくなってくると、後で詳しく説明するように、形成されるパターン化薄膜の歩留りが低下するという問題点がある。アンダーカットの入った形状のマスクの使用は、パターン化薄膜の歩留りを向上させるが、それでも、マスクの幅が小さくなってくるとパターン化薄膜の歩留りは低下する。それは、マスクの幅が小さくなるほど、アンダーカット部分の幅も小さくなり、その結果、前述の効果が低下してくるためである。
【０００７】ここで、図３５ないし図３７を参照して、上述の問題点について、リフトオフ法、エッチング法および併用法毎に詳しく説明する。
【０００８】図３５は、リフトオフ法における問題点を説明するための断面図である。リフトオフ法では、まず、下地３０１の上にマスク３１０を形成する。次に、下地３０１およびマスク３１０の上の全面に被パターニング膜３０２を形成する。次に、マスク３１０を剥離（リフトオフ）する。これにより、下地３０１の上に形成された被パターニング膜３０２によってパターン化薄膜が形成される。このリフトオフ法では、被パターニング膜３０２のうちの下地３０１の上に形成された部分とマスク３１０の側壁に付着した部分とが繋がり易い。これらが繋がると、マスク３１０を剥離するための溶剤がマスク３１０と下地３０１との境界に達しにくくなるため、マスク３１０の剥離が困難になり、その結果、パターン化薄膜の歩留りが低下する。
【０００９】図３６は、エッチング法における問題点を説明するための断面図である。エッチング法では、まず、下地３０１の上に被パターニング膜３２１を形成する。次に、被パターニング膜３２１の上にマスク３１０を形成する。次に、マスク３１０を用いて被パターニング膜３２１を選択的にエッチングして、被パターニング膜３２１によってパターン化薄膜３２２を形成する。次に、マスク３１０を剥離する。このエッチング法では、マスク３１０を用いて被パターニング膜３２１を選択的にエッチングする際に、被パターニング膜３２１より分離した物質がマスク３１０の側壁に再付着して、再付着膜３２３が形成される。この再付着膜３２３は、マスク３１０を剥離した後にパターン化薄膜３２２の上に残り易い。パターン化薄膜３２２の上に残った再付着膜３２３はバリとなるため、パターン化薄膜の歩留りが低下する。
【００１０】図３６は、併用法における問題点を説明するための断面図である。併用法では、まず、下地３０１の上に第１の被パターニング膜３３１を形成する。次に、第１の被パターニング膜３３１の上にマスク３１０を形成する。次に、マスク３１０を用いて第１の被パターニング膜３３１を選択的にエッチングする。次に、下地３０１およびマスク３１０の上の全面に第２の被パターニング膜３３３を形成する。次に、マスク３１０を剥離（リフトオフ）する。これにより、マスク３１０の下に存在していた第１の被パターニング膜３３１によって第１のパターン化薄膜３３２が形成され、下地３０１の上に形成された第２の被パターニング膜３３３によって第２のパターン化薄膜３３４が形成される。この併用法では、マスク３１０を用いて第１の被パターニング膜３３１を選択的にエッチングする際に、第１の被パターニング膜３３１より分離した物質がマスク３１０の側壁に再付着して、再付着膜３３５が形成される。また、併用法では、第２の被パターニング膜３３３の形成後に、第２の被パターニング膜３３３のうちの下地３０１の上に形成された部分とマスク３１０の側壁に付着した部分とが繋がり易い。これらのことから、併用法は、リフトオフ法における問題点とエッチング法における問題点の双方を有し、その結果、パターン化薄膜の歩留りが低下する。
【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、マスクを用いて形成されるパターン化薄膜の歩留りを向上させることができるようにしたパターン化薄膜形成方法およびマイクロデバイスの製造方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の第１のパターン化薄膜形成方法は、マスクを用いてパターン化薄膜を形成する方法であって、下地の上にマスクを形成する工程と、下地およびマスクの上の全面に被パターニング膜を形成する工程と、被パターニング膜を形成する工程の後に、下地、マスクおよび被パターニング膜を含む積層体を加熱または冷却して、被パターニング膜のうちの下地の上に形成された部分とマスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせる工程と、亀裂を生じさせる工程の後に、マスクを剥離することによって、下地の上に形成された被パターニング膜によってパターン化薄膜を形成する工程とを備えたものである。
【００１３】本発明の第１のパターン化薄膜形成方法では、被パターニング膜のうちの下地の上に形成された部分とマスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせることにより、マスクの剥離を容易にする。
【００１４】本発明の第１のパターン化薄膜形成方法において、亀裂を生じさせる工程は、マスクの形成時における下地の温度および被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも高い温度で下地を加熱してもよい。
【００１５】また、本発明の第１のパターン化薄膜形成方法において、亀裂を生じさせる工程は、マスクの形成時における下地の温度および被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも低い温度で下地を冷却してもよい。
【００１６】本発明の第２のパターン化薄膜形成方法は、マスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法であって、下地の上に被パターニング膜を形成する工程と、被パターニング膜の上にマスクを形成する工程と、マスクを用いて被パターニング膜を選択的にエッチングする工程と、エッチングする工程の後に、下地、被パターニング膜およびマスクを含む積層体を加熱または冷却して、被パターニング膜のエッチングの際に被パターニング膜より分離された物質がマスクに付着して形成された再付着膜とマスクの下に存在する被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる工程と、亀裂を生じさせる工程の後に、マスクを剥離することによって、マスクの下に存在していた被パターニング膜によってパターン化薄膜を形成する工程とを備えたものである。
【００１７】本発明の第２のパターン化薄膜形成方法では、再付着膜とマスクの下に存在する被パターニング膜との間に亀裂を生じさせることにより、マスクを剥離した後に再付着膜がパターン化薄膜の上に残ることを防止する。
【００１８】本発明の第２のパターン化薄膜形成方法において、亀裂を生じさせる工程は、被パターニング膜の形成時における下地の温度、マスクの形成時における下地の温度および被パターニング膜のエッチング時における下地の温度のいずれよりも高い温度で下地を加熱してもよい。
【００１９】また、本発明の第２のパターン化薄膜形成方法において、亀裂を生じさせる工程は、被パターニング膜の形成時における下地の温度、マスクの形成時における下地の温度および被パターニング膜のエッチング時における下地の温度のいずれよりも低い温度で下地を冷却してもよい。
【００２０】本発明の第３のパターン化薄膜形成方法は、マスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法であって、下地の上に第１の被パターニング膜を形成する工程と、第１の被パターニング膜の上にマスクを形成する工程と、マスクを用いて第１の被パターニング膜を選択的にエッチングする工程と、エッチングする工程の後に、下地およびマスクの上の全面に第２の被パターニング膜を形成する工程と、第２の被パターニング膜を形成する工程の後に、下地、第１の被パターニング膜、マスクおよび第２の被パターニング膜を含む積層体を加熱または冷却して、第１の被パターニング膜のエッチングの際に第１の被パターニング膜より分離された物質がマスクに付着して形成された再付着膜とマスクの下に存在する第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせると共に、第２の被パターニング膜のうちの下地の上に形成された部分とマスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせる工程と、亀裂を生じさせる工程の後に、マスクを剥離することによって、マスクの下に存在していた第１の被パターニング膜によって第１のパターン化薄膜を形成すると共に、下地の上に形成された第２の被パターニング膜によって第２のパターン化薄膜を形成する工程とを備えたものである。
【００２１】本発明の第３のパターン化薄膜形成方法では、再付着膜と第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせることにより、マスクを剥離した後に再付着膜が第１のパターン化薄膜の上に残ることを防止し、第２の被パターニング膜のうちの下地の上に形成された部分とマスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせることにより、マスクの剥離を容易にする。
【００２２】本発明の第３のパターン化薄膜形成方法において、亀裂を生じさせる工程は、第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、マスクの形成時における下地の温度、第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度および第２の被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも高い温度で下地を加熱してもよい。
【００２３】また、本発明の第３のパターン化薄膜形成方法において、亀裂を生じさせる工程は、第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、マスクの形成時における下地の温度、第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度および第２の被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも低い温度で下地を冷却してもよい。
【００２４】本発明の第４のパターン化薄膜形成方法は、マスクを用いてパターン化薄膜を形成するパターン化薄膜形成方法であって、下地の上に第１の被パターニング膜を形成する工程と、第１の被パターニング膜の上にマスクを形成する工程と、マスクを用いて第１の被パターニング膜を選択的にエッチングする工程と、エッチングする工程の後に、下地、第１の被パターニング膜およびマスクを含む積層体を加熱または冷却して、第１の被パターニング膜のエッチングの際に第１の被パターニング膜より分離された物質がマスクに付着して形成された再付着膜とマスクの下に存在する第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる工程と、再付着膜と第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる工程の後に、下地およびマスクの上の全面に第２の被パターニング膜を形成する工程と、第２の被パターニング膜を形成する工程の後に、下地、第１の被パターニング膜、マスクおよび第２の被パターニング膜を含む積層体を加熱または冷却して、第２の被パターニング膜のうちの下地の上に形成された部分とマスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせる工程と、境界位置に亀裂を生じさせる工程の後に、マスクを剥離することによって、マスクの下に存在していた第１の被パターニング膜によって第１のパターン化薄膜を形成すると共に、下地の上に形成された第２の被パターニング膜によって第２のパターン化薄膜を形成する工程とを備えたものである。
【００２５】本発明の第４のパターン化薄膜形成方法では、再付着膜と第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせることにより、マスクを剥離した後に再付着膜が第１のパターン化薄膜の上に残ることを防止し、第２の被パターニング膜のうちの下地の上に形成された部分とマスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせることにより、マスクの剥離を容易にする。
【００２６】本発明の第４のパターン化薄膜形成方法において、再付着膜と第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる工程は、第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、マスクの形成時における下地の温度および第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度のいずれよりも高い温度で下地を加熱してもよい。
【００２７】また、本発明の第４のパターン化薄膜形成方法において、再付着膜と第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる工程は、第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、マスクの形成時における下地の温度および第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度のいずれよりも低い温度で下地を冷却してもよい。
【００２８】また、本発明の第４のパターン化薄膜形成方法において、境界位置に亀裂を生じさせる工程は、第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、マスクの形成時における下地の温度、第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度および第２の被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも高い温度で下地を加熱してもよい。
【００２９】また、本発明の第４のパターン化薄膜形成方法において、境界位置に亀裂を生じさせる工程は、第１の被パターニング膜の形成時における下地の温度、マスクの形成時における下地の温度、第１の被パターニング膜のエッチング時における下地の温度および第２の被パターニング膜の形成時における下地の温度のいずれよりも低い温度で下地を冷却してもよい。
【００３０】本発明のマイクロデバイスの製造方法は、１以上のパターン化薄膜を含むマイクロデバイスを製造する方法において、パターン化薄膜が本発明の第１ないし第４のいずれかのパターン化薄膜形成方法によって形成されるものである。
【００３１】本発明のマイクロデバイスの製造方法において、マイクロデバイスは薄膜磁気ヘッドであってもよい。この場合、パターン化薄膜は磁気抵抗効果素子であってもよい。
【００３２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[第１の実施の形態]まず、図１ないし図７を参照して、本発明の第１の実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法について説明する。本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法は、リフトオフ法を用いてパターン化薄膜を形成する。
【００３３】本実施の形態に係る方法では、まず、図１ないし４に示したように、基板等の下地１０１の上にマスク１１０を形成する。マスク１１０は、例えばレジストをパターニングすることによって形成される。レジストは、ポジ型でもネガ型でもよい。マスク１１０は、図１に示したように、断面形状が矩形のマスクでもよいし、上部側の幅が底部側の幅よりも小さい台形の断面形状を有するマスクでもよい。また、マスク１１０は、図２ないし図４に示したように、アンダーカットの入った形状のマスクでもよい。図２に示したマスク１１０は、底部側の幅が上部側の幅よりも小さい台形の断面形状を有するものである。図２に示したマスク１１０は、例えば、特開平９−９６９０９号公報に示されるように画像反転機能を有するレジストを用いて形成される。図３に示したマスク１１０は、所定の幅を有する上層１１２と、この上層１１２の幅よりも小さい幅を有する下層１１１とを含むものである。図３に示したマスク１１０は、例えば、特開平２−１７６４３号公報に示されるように２層レジストを用いて形成される。図４に示したマスク１１０は、底部側にくびれを有するものである。図４に示したマスク１１０は、例えば、特開平８−６９１１１号公報に示されるようにマイクログルーブを利用して形成される。なお、図５以降の図では、便宜上、マスク１１０を図２に示した形状で表す。
【００３４】次に、図５に示したように、例えばスパッタリング法によって、下地１０１およびマスク１１０の上の全面に被パターニング膜１２１を形成する。
【００３５】次に、図６に示したように、下地１０１、マスク１１０および被パターニング膜１２１を含む積層体を加熱または冷却して、被パターニング膜１２１のうちの下地１０１の上に形成された部分とマスク１１０に付着した部分との境界位置に亀裂１２２を生じさせる。
【００３６】次に、図７に示したように、積層体を溶剤に浸漬することによってマスク１１０を剥離（リフトオフ）する。これにより、下地１０１の上に形成された被パターニング膜１２１によって、所望の形状のパターン化薄膜１２３が形成される。なお、マスク１１０を剥離する際には、超音波を用いて積層体に振動を加えてもよい。
【００３７】ここで、図８を参照して、亀裂１２２を生じさせる原理について詳しく説明する。図８は、被パターニング膜１２１の形成時における被パターニング膜１２１の成長の様子を示している。図８に示したように、被パターニング膜１２１の形成時において、下地１０１の上に形成される被パターニング膜１２１は、下地１０１の上面に垂直な方向に成長する。一方、マスク１１０の側壁に付着した被パターニング膜１２１は、側壁に垂直な方向に成長する。これら２種類の被パターニング膜１２１は、互いに相が異なっている。従って、これら２種類の被パターニング膜１２１が接する位置には、異なる相の境界１２５が生じる。被パターニング膜１２１において、境界１２５では他の部分に比べて亀裂が生じ易い。
【００３８】本実施の形態では、被パターニング膜１２１の形成後に、積層体を加熱または冷却する。積層体を加熱すると、積層体を構成する各層は膨張する。積層体を冷却すると、積層体を構成する各層は収縮する。その結果、いずれの場合においても、境界１２５の周辺に応力が加わり、境界１２５において、亀裂１２２が生じる。この亀裂１２２が生じると、マスク１１０を剥離する際に、溶剤が亀裂１２２を通してマスク１１０と下地１０１との境界に達するため、マスク１１０の剥離が容易になる。
【００３９】積層体の加熱または冷却は、下地１０１を加熱または冷却することによって行ってもよい。下地１０１を加熱する場合には、マスク１１０の形成時における下地１０１の温度および被パターニング膜１２１の形成時における下地１０１の温度のいずれよりも高い温度で下地１０１を加熱するのが好ましい。これにより、積層体を構成する各層は、下地１０１を加熱する工程より前のいずれの工程における膨張よりも大きく膨張するため、亀裂１２２が生じ易くなる。また、下地１０１を冷却する場合には、マスク１１０の形成時における下地１０１の温度および被パターニング膜１２１の形成時における下地１０１の温度のいずれよりも低い温度で下地１０１を冷却するのが好ましい。これにより、積層体を構成する各層は、下地１０１を冷却する工程より前のいずれの工程における収縮よりも大きく収縮するため、亀裂１２２が生じ易くなる。
【００４０】なお、積層体を冷却すると、境界１２５の両側で互いに外向きの力が生じる。そのため、積層体を加熱する場合に比べて、積層体を冷却する方が、容易に亀裂１２２を生じさせることができる。
【００４１】以上説明したように、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法によれば、被パターニング膜１２１のうちの下地１０１の上に形成された部分とマスク１１０に付着した部分との境界位置に亀裂１２２を生じさせるようにしたので、マスク１１０の剥離が容易になる。従って、本実施の形態によれば、パターン化薄膜１２３の歩留りを向上させることができる。
【００４２】[第２の実施の形態]次に、図９ないし図１３を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法について説明する。本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法は、エッチング法を用いてパターン化薄膜を形成する。
【００４３】本実施の形態に係る方法では、まず、図９に示したように、下地１０１の上に被パターニング膜１３１を形成する。次に、図１０に示したように、被パターニング膜１３１の上にマスク１１０を形成する。なお、マスク１１０の形状は、第１の実施の形態と同様に、図１ないし図４に示した各形状のいずれでもよい。
【００４４】次に、図１１に示したように、マスク１１０を用いて、ドライエッチング、例えばイオンミリングによって、被パターニング膜１３１を選択的にエッチングする。これにより、被パターニング膜１３１のうちのマスク１１０の下に存在する部分が残る。また、被パターニング膜１３１のエッチングの際には、被パターニング膜１３１より分離された物質がマスク１１０の側壁に付着して、マスク１１０の側壁に再付着膜１３２が形成される。再付着膜１３２とマスク１１０の下に存在する被パターニング膜１３１とでは、互いに相が異なっている。従って、これらの境界では亀裂が生じ易い。
【００４５】次に、図１２に示したように、下地１０１、被パターニング膜１３１およびマスク１１０を含む積層体を加熱または冷却して、再付着膜１３２とマスク１１０の下に存在する被パターニング膜１３１との間に亀裂１３３を生じさせる。亀裂１３３を生じさせる原理は、図８を参照して説明した亀裂１２２を生じさせる原理と同様である。
【００４６】積層体の加熱または冷却は、下地１０１を加熱または冷却することによって行ってもよい。下地１０１を加熱する場合には、被パターニング膜１３１の形成時における下地１０１の温度、マスク１１０の形成時における下地１０１の温度および被パターニング膜１３１のエッチング時における下地１０１の温度のいずれよりも高い温度で下地１０１を加熱するのが好ましい。これにより、積層体を構成する各層は、下地１０１を加熱する工程より前のいずれの工程における膨張よりも大きく膨張するため、亀裂１３３が生じ易くなる。また、下地１０１を冷却する場合には、被パターニング膜１３１の形成時における下地１０１の温度、マスク１１０の形成時における下地１０１の温度および被パターニング膜１３１のエッチング時における下地１０１の温度のいずれよりも低い温度で下地１０１を冷却するのが好ましい。これにより、積層体を構成する各層は、下地１０１を冷却する工程より前のいずれの工程における収縮よりも大きく収縮するため、亀裂１３３が生じ易くなる。
【００４７】次に、図１３に示したように、積層体を溶剤に浸漬することによってマスク１１０を剥離する。これにより、マスク１１０の下に存在していた被パターニング膜１３１によって、所望の形状のパターン化薄膜１３４が形成される。なお、マスク１１０を剥離する際には、超音波を用いて積層体に振動を加えてもよい。
【００４８】以上説明したように、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法によれば、再付着膜１３２とマスク１１０の下に存在する被パターニング膜１３１との間に亀裂１３３を生じさせることにより、マスク１１０を剥離した後に、再付着膜１３２がパターン化薄膜１３４の上に残ることを防止することができる。従って、本実施の形態によれば、パターン化薄膜１２３の歩留りを向上させることができる。
【００４９】本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００５０】[第３の実施の形態]次に、図１４ないし図１８を参照して、本発明の第３の実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法について説明する。本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法は、併用法を用いてパターン化薄膜を形成する。
【００５１】本実施の形態に係る方法では、まず、図１４に示したように、下地１０１の上に第１の被パターニング膜１４１を形成する。次に、第１の被パターニング膜１４１の上にマスク１１０を形成する。なお、マスク１１０の形状は、第１の実施の形態と同様に、図１ないし図４に示した各形状のいずれでもよい。
【００５２】次に、図１５に示したように、マスク１１０を用いて、ドライエッチング、例えばイオンミリングによって、第１の被パターニング膜１４１を選択的にエッチングする。これにより、第１の被パターニング膜１４１のうちのマスク１１０の下に存在する部分が残る。また、第１の被パターニング膜１４１のエッチングの際には、第１の被パターニング膜１４１より分離された物質がマスク１１０の側壁に付着して、このマスク１１０の側壁に再付着膜１４２が形成される。再付着膜１４２とマスク１１０の下に存在する第１の被パターニング膜１４１とでは、互いに相が異なっている。従って、これらの境界では亀裂が生じ易い。
【００５３】次に、図１６に示したように、例えばスパッタリング法によって、下地１０１およびマスク１１０の上の全面に第２の被パターニング膜１４４を形成する。
【００５４】次に、図１７に示したように、下地１０１、第１の被パターニング膜１４１、マスク１１０および第２の被パターニング膜１４４を含む積層体を加熱または冷却する。これにより、再付着膜１４２とマスク１１０の下に存在する第１の被パターニング膜１４１との間に亀裂１４３を生じさせると共に、第２の被パターニング膜１４４のうちの下地１０１の上に形成された部分とマスク１１０の側壁に付着した部分との境界位置に亀裂１４５を生じさせる。亀裂１４３，１４５を生じさせる原理は、第１または第２の実施の形態と同様である。
【００５５】積層体の加熱または冷却は、下地１０１を加熱または冷却することによって行ってもよい。下地１０１を加熱する場合には、第１の被パターニング膜１４１の形成時における下地１０１の温度、マスク１１０の形成時における下地１０１の温度、第１の被パターニング膜１４１のエッチング時における下地１０１の温度および第２の被パターニング膜１４４の形成時における下地１０１の温度のいずれよりも高い温度で下地１０１を加熱するのが好ましい。これにより、積層体を構成する各層は、下地１０１を加熱する工程より前のいずれの工程における膨張よりも大きく膨張するため、亀裂１４３，１４５が生じ易くなる。また、下地１０１を冷却する場合には、第１の被パターニング膜１４１の形成時における下地１０１の温度、マスク１１０の形成時における下地１０１の温度、第１の被パターニング膜１４１のエッチング時における下地１０１の温度および第２の被パターニング膜１４４の形成時における下地１０１の温度のいずれよりも低い温度で下地１０１を冷却するのが好ましい。これにより、積層体を構成する各層は、下地１０１を冷却する工程より前のいずれの工程における収縮よりも大きく収縮するため、亀裂１４３，１４５が生じ易くなる。
【００５６】次に、図１８に示したように、積層体を溶剤に浸漬することによってマスク１１０を剥離（リフトオフ）する。これにより、マスク１１０の下に存在していた第１の被パターニング膜１４１によって、所望の形状の第１のパターン化薄膜１４６が形成される。また、下地１０１の上に形成された第２の被パターニング膜１４４によって、所望の形状の第２のパターン化薄膜１４７が形成される。この方法によれば、下地１０１の上に、連続するように第１のパターン化薄膜１４６と第２のパターン化薄膜１４７とを形成することができる。なお、マスク１１０を剥離する際には、超音波を用いて積層体に振動を加えてもよい。
【００５７】なお、本実施の形態において、図１５に示した第１の被パターニング膜１４１のエッチング工程と、図１６に示した第２の被パターニング膜１４４の形成工程との間に、下地１０１、第１の被パターニング膜１４１およびマスク１１０を含む積層体を加熱または冷却する工程を追加してもよい。この工程では、第２の実施の形態における図１２に示した工程と同様に、再付着膜１４２とマスク１１０の下に存在する第１の被パターニング膜１４１との間に亀裂を生じさせる。亀裂を生じさせる原理は、第２の実施の形態と同様である。
【００５８】この場合における積層体の加熱または冷却は、下地１０１を加熱または冷却することによって行ってもよい。下地１０１を加熱する場合には、第２の実施の形態と同様に、第１の被パターニング膜１４１の形成時における下地１０１の温度、マスク１１０の形成時および第１の被パターニング膜１４１のエッチング時における下地１０１の温度のいずれよりも高い温度で下地１０１を加熱するのが好ましい。また、下地１０１を冷却する場合には、第２の実施の形態と同様に、第１の被パターニング膜１４１の形成時における下地１０１の温度、マスク１１０の形成時および第１の被パターニング膜１４１のエッチング時における下地１０１の温度のいずれよりも低い温度で下地１０１を冷却するのが好ましい。
【００５９】以上説明したように、本実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法によれば、再付着膜１４２とマスク１１０の下に存在する第１の被パターニング膜１４１との間に亀裂１４３を生じさせることにより、マスク１１０を剥離した後に、再付着膜１４２が第１のパターン化薄膜１４６の上に残ることを防止することができる。また、本実施の形態によれば、第２の被パターニング膜１４４のうちの下地１０１の上に形成された部分とマスク１１０に付着した部分との境界位置に亀裂１４５を生じさせるようにしたので、マスク１１０の剥離が容易になる。これらのことから、本実施の形態によれば、パターン化薄膜１４６，１４７の歩留りを向上させることができる。
【００６０】本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１または第２の実施の形態と同様である。
【００６１】次に、本発明の第１ないし第３の実施の形態における積層体の加熱または冷却の方法の一例について説明する。この方法では、図１９に示した加熱冷却装置を用いる。この加熱冷却装置は、積層体５０が載置される平坦な上面を有する加熱冷却部５１を備えている。この加熱冷却部５１は、例えばステンレス鋼によって構成される。加熱冷却装置は、更に、加熱冷却部５１の中に配置されたヒーター５２と、加熱冷却部５１の中を通るように配置された冷却管５３と、加熱冷却部５１の外部に配置され、冷却管５３の両端に接続された液体窒素タンク５４と、加熱冷却部５１の外部に配置され、冷却管５３の途中に挿入されたポンプ５５とを備えている。液体窒素タンク５４は、冷媒としての液体窒素を貯留する。加熱冷却装置は、更に、加熱冷却部５１の上面の温度を検出する温度センサ５６と、この温度センサ５６、ヒーター５２、およびポンプ５５の電源線５７に接続された温度コントローラ５８とを備えている。温度コントローラ５８は、温度センサ５６の検出信号を入力すると共に、ヒーター５２およびポンプ５５を制御するようになっている。
【００６２】加熱冷却装置を用いて積層体５０を加熱する場合には、温度コントローラ５８は、温度センサ５６の検出信号を入力して加熱冷却部５１の上面の温度を測定しながら、加熱冷却部５１の上面の温度が所定の温度になるようにヒーター５２を制御して、ヒーター５２によって積層体５０を加熱する。
【００６３】また、加熱冷却装置を用いて積層体５０を冷却する場合には、温度コントローラ５８は、温度センサ５６の検出信号を入力して加熱冷却部５１の上面の温度を測定しながら、加熱冷却部５１の上面の温度が所定の温度になるようにポンプ５５を制御して、冷却管５３を通過する液体窒素によって積層体５０を冷却する。
【００６４】なお、積層体の加熱または冷却の方法は、図１９に示した加熱冷却装置を用いる方法に限らない。例えば、積層体の加熱または冷却の方法としては、液体窒素等の所定の温度の液体中に積層体を浸漬する方法や、所定の温度の液体をスピンコート等の方法によって積層体の表面に塗布する方法や、所定の温度の雰囲気中に積層体を放置する方法でもよい。
【００６５】次に、積層体を加熱または冷却する際の下地１０１の温度とパターン化薄膜の歩留りとの関係を調べた実験の結果について説明する。この実験では、以下に示す条件で、第３の実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法によってパターン化薄膜を形成した。
【００６６】この実験では、まず、下地１０１としてのＳｉ基板上に、以下の条件でＮｉＦｅをスパッタリングして、厚み０．０５μｍの第１の被パターニング膜１４１を形成した。スパッタ装置としては、ＣＶＣ社製の直流スパッタ装置ＶＥ８２９５（製品名）を用いた。スパッタ装置におけるターゲットはＮｉＦｅとした。スパッタ装置の出力は７００Ｗとした。スパッタ装置におけるスパッタ室内には、Ａｒガスを１０ｓｃｃｍの流量で供給した。スパッタ室内におけるＡｒガスの圧力は、１．０ｍＴｏｒｒ（約０．１３３Ｐａ）とした。第１の被パターニング膜１４１の形成時に、基板（下地１０１）の温度は５５℃まで上昇した。
【００６７】次に、第１の被パターニング膜１４１の上に、以下の条件でマスク１１０を形成した。まず、レジストとして、東京応化工業株式会社製の化学増幅型ネガ型レジストＴＯＫ ＴＤＵＲ−Ｎ６２０ ＧＰ（製品名）を塗布し、８０℃で６０秒間、プリベークを行い、厚み０．５μｍのレジスト層を形成した。次に、ステッパ（露光装置）として、株式会社ニコン製ＮＳＲ−ＴＦＨＥＸ１４Ｃ（製品名）を用い、レンズの開口数ＮＡを０．６、コヒーレンスファクタσを０．７５として、露光用マスクを通過した所定のパターンの光でレジスト層を露光して、レジスト層に潜像を形成した。露光用マスクにおける線幅は０．２５μｍとした。なお、コヒーレンスファクタσは、レティクル側から見た照明光学系のレンズ開口数をＮＡ１、レティクル側から見た縮小レンズのレンズ開口数をＮＡ２としたときに、σ＝ＮＡ１／ＮＡ２で表される。ただし、ＮＡ２＝ＮＡ／ｍであり、１／ｍは投影レンズの縮小率である。また、露光量（Ｄｏｓｅ）は、４０ｍＪ／ｃｍ２とした。次に、１００℃で６０秒間、現像前ベークを行った。次に、現像液として２．３８％のテトラメチルアンモニウムヒドロキシドの水溶液を用いて、６０秒間の現像を１回行った。
【００６８】次に、マスク１１０を用いて、以下の条件でイオンミリングを行って、第１の被パターニング膜１４１を選択的にエッチングした。イオンミリング装置としては、コモンウェルス社製８Ｃ（製品名）を用いた。イオンミリング装置における出力は、５００Ｗ、５００ｍＡとした。エッチング室内のガスの圧力は３ｍＴｏｒｒ（約０．３９９Ｐａ）とした。イオン照射角度は０°（イオン照射方向が基板に垂直）とした。第１の被パターニング膜１４１のエッチング時に、基板（下地１０１）の温度は８０℃まで上昇した。
【００６９】次に、以下の条件で、下地１０１およびマスク１１０の上の全面に、Ｗ（タングステン）をスパッタして、厚み０．０８μｍの第２の被パターニング膜１４４を形成した。スパッタ装置としては、ＣＶＣ社製の直流スパッタ装置ＶＥ８２９５（製品名）を用いた。スパッタ装置におけるターゲットはＷとした。スパッタ装置の出力は７００Ｗとした。スパッタ装置におけるスパッタ室内には、Ａｒガスを１０ｓｃｃｍの流量で供給した。スパッタ室内におけるＡｒガスの圧力は、１．０ｍＴｏｒｒ（約０．１３３Ｐａ）とした。第２の被パターニング膜１４４の形成時に、基板（下地１０１）の温度は５５℃まで上昇した。
【００７０】次に、図１９に示した加熱冷却装置を乾燥空気中に設置し、加熱冷却部５１の上面の温度を所定の温度に設定した。ここで、所定の温度とは、図２０に示したように、−１９６℃（液体窒素の温度）から２００℃の範囲内の複数の温度の中から選択される。そして、この加熱冷却部５１の上に、上述のように第２の被パターニング膜１４４まで形成された積層体を載置し、３分間放置した後、基板（下地１０１）が常温（２３℃）になるまで放置した。
【００７１】次に、上記積層体を、１時間、揺動しながらアセトン中に浸漬して、マスク１１０を剥離した。次に、積層体をアセトンにて洗浄した後、乾燥した。
【００７２】以上の工程によって、ＮｉＦｅよりなり、線幅が約０．２５μｍの第１のパターン化薄膜１４６と、この第１のパターン化薄膜１４６の両側に配置され、Ｗよりなる第２のパターン化薄膜１４７とを有する積層体が得られた。
【００７３】次に、この積層体における第１のパターン化薄膜１４６と第２のパターン化薄膜１４７との境界部分の１００箇所を、株式会社日立製作所製の走査型電子顕微鏡Ｓ７８００（製品名）にて観察した。そして、観察した１００箇所のうち、バリが存在しない箇所の割合を、パターン化薄膜の歩留りとした。
【００７４】図２０は、上記の実験より得られた、積層体の基板（下地１０１）の加熱冷却温度（加熱冷却部５１の上面の温度）と歩留りとの関係を示している。図２０から、積層体の基板（下地１０１）を冷却する場合には、基板の温度を−６０℃以下とするのが好ましいことが分かった。また、積層体の基板（下地１０１）を冷却する場合の基板の温度としては、液体窒素を用いて容易に実現することができる−１９６℃以上が好ましい。また、図２０から、積層体の基板（下地１０１）を加熱する場合には、基板の温度を１６０〜１８０℃の範囲内の温度とするのが好ましいことが分かった。なお、基板の温度を２００℃以上とした場合には、レジストよりなるマスク１１０を溶剤によって剥離することができなくなった。
【００７５】なお、上記の実験は、第３の実施の形態に関して行ったが、実験の結果から分かる加熱または冷却における好ましい温度範囲は、第１または第２の実施の形態に関しても同様である。
【００７６】以下、本発明の各実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法を、マイクロデバイスの一例としての薄膜磁気ヘッドの製造方法に適用した例について説明する。ここでは、スピンバルブ型の巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＧＭＲ素子と記す。）を用いた再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドの例を挙げる。
【００７７】始めに、図２１ないし図２６を参照して、薄膜磁気ヘッドの製造方法の概略について説明する。図２１ないし図２６において、（ａ）はエアベアリング面に垂直な断面を示し、（ｂ）は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示している。
【００７８】本例における薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、図２１に示したように、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料よりなる基板１の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる絶縁層２を、例えば１〜５μｍの厚みに形成する。次に、絶縁層２の上に、スパッタリング法またはめっき法等によって、パーマロイ（ＮｉＦｅ）等の磁性材料よりなる再生ヘッド用の下部シールド層３を、例えば約３μｍの厚みに形成する。
【００７９】次に、下部シールド層３の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ等の絶縁材料よりなる下部シールドギャップ膜４を、例えば１０〜２００ｎｍの厚みに形成する。次に、各実施の形態に係るパターン化薄膜形成方法を用いて、下部シールドギャップ膜４の上に、再生用のＧＭＲ素子５とリード層６を、それぞれ、例えば数十ｎｍの厚みに形成する。ここで、ＧＭＲ素子５は、第２の実施の形態におけるパターン化薄膜１３４または第３の実施の形態における第１のパターン化薄膜１４６に対応し、リード層６は、第１の実施の形態におけるパターン化薄膜１２３または第３の実施の形態における第２のパターン化薄膜１４７に対応する。
【００８０】次に、下部シールドギャップ膜４およびＧＭＲ素子５の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ等の絶縁材料よりなる上部シールドギャップ膜７を、例えば１０〜２００ｎｍの厚みに形成する。
【００８１】次に、上部シールドギャップ膜７の上に、磁性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用いられる上部シールド層兼下部磁極層（以下、下部磁極層と記す。）８を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。なお、下部磁極層８に用いる磁性材料は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＦｅＮ等の軟磁性材料である。下部磁極層８は、スパッタリング法またはめっき法等によって形成される。
【００８２】なお、下部磁極層８の代わりに、上部シールド層と、この上部シールド層の上にスパッタリング法等によって形成されたアルミナ等の非磁性材料よりなる分離層と、この分離層の上に形成された下部磁性層とを設けてもよい。
【００８３】次に、図２２に示したように、下部磁極層８の上に、スパッタリング法等によって、アルミナ等の絶縁材料よりなる記録ギャップ層９を、例えば５０〜３００ｎｍの厚みに形成する。次に、磁路形成のために、後述する薄膜コイルの中心部分において、記録ギャップ層９を部分的にエッチングしてコンタクトホール９ａを形成する。
【００８４】次に、記録ギャップ層９の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第１層部分１０を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。なお、図２２（ａ）において、符号１０ａは、第１層部分１０のうち、後述する薄膜コイルの第２層部分１５に接続される接続部を表している。第１層部分１０は、コンタクトホール９ａの周囲に巻回される。
【００８５】次に、図２３に示したように、薄膜コイルの第１層部分１０およびその周辺の記録ギャップ層９を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１１を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１１の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１１の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００８６】次に、絶縁層１１のうちの後述するエアベアリング面２０側（図２３（ａ）における左側）の斜面部分からエアベアリング面２０側にかけての領域において、記録ギャップ層９および絶縁層１１の上に、記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のトラック幅規定層１２ａを形成する。上部磁極層１２は、このトラック幅規定層１２ａと、後述する連結部分層１２ｂおよびヨーク部分層１２ｃとで構成される。トラック幅規定層１２ａは、例えばめっき法によって形成される。
【００８７】トラック幅規定層１２ａは、記録ギャップ層９の上に形成され、上部磁極層１２の磁極部分となる先端部１２ａ1と、絶縁層１１のエアベアリング面２０側の斜面部分の上に形成され、ヨーク部分層１２ｃに接続される接続部１２ａ2とを有している。先端部１２ａ1の幅は記録トラック幅と等しくなっている。すなわち、先端部１２ａ1は記録トラック幅を規定している。接続部１２ａ2の幅は、先端部１２ａ1の幅よりも大きくなっている。
【００８８】トラック幅規定層１２ａを形成する際には、同時に、コンタクトホール９ａの上に磁性材料よりなる連結部分層１２ｂを形成すると共に、接続部１０ａの上に磁性材料よりなる接続層１３を形成する。連結部分層１２ｂは、上部磁極層１２のうち、下部磁極層８に磁気的に連結される部分を構成する。
【００８９】次に、トラック幅規定層１２ａの周辺において、トラック幅規定層１２ａをマスクとして、記録ギャップ層９および下部磁極層８の磁極部分における記録ギャップ層９側の少なくとも一部をエッチングする。記録ギャップ層９のエッチングには例えば反応性イオンエッチングが用いられ、下部磁極層８のエッチングには例えばイオンミリングが用いられる。図２３（ｂ）に示したように、上部磁極層１２の磁極部分（トラック幅規定層１２ａの先端部１２ａ1）、記録ギャップ層９および下部磁極層８の磁極部分の少なくとも一部の各側壁が垂直に自己整合的に形成された構造は、トリム（Trim）構造と呼ばれる。
【００９０】次に、図２４に示したように、全体に、アルミナ等の無機絶縁材料よりなる絶縁層１４を、例えば３〜４μｍの厚みに形成する。次に、この絶縁層１４を、例えば化学機械研磨によって、トラック幅規定層１２ａ、連結部分層１２ｂおよび接続層１３の表面に至るまで研磨して平坦化する。
【００９１】次に、図２５に示したように、平坦化された絶縁層１４の上に、例えば銅（Ｃｕ）よりなる薄膜コイルの第２層部分１５を、例えば２〜３μｍの厚みに形成する。なお、図２５（ａ）において、符号１５ａは、第２層部分１５のうち、接続層１３を介して薄膜コイルの第１層部分１０の接続部１０ａに接続される接続部を表している。第２層部分１５は、連結部分層１２ｂの周囲に巻回される。
【００９２】次に、薄膜コイルの第２層部分１５およびその周辺の絶縁層１４を覆うように、フォトレジスト等の、加熱時に流動性を有する有機絶縁材料よりなる絶縁層１６を所定のパターンに形成する。次に、絶縁層１６の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。この熱処理により、絶縁層１６の外周および内周の各端縁部分は、丸みを帯びた斜面形状となる。
【００９３】次に、図２６に示したように、トラック幅規定層１２ａ、絶縁層１４，１６および連結部分層１２ｂの上に、パーマロイ等の記録ヘッド用の磁性材料によって、上部磁極層１２のヨーク部分を構成するヨーク部分層１２ｃを形成する。ヨーク部分層１２ｃのエアベアリング面２０側の端部は、エアベアリング面２０から離れた位置に配置されている。また、ヨーク部分層１２ｃは、連結部分層１２ｂを介して下部磁極層８に接続されている。
【００９４】次に、全体を覆うように、例えばアルミナよりなるオーバーコート層１７を形成する。最後に、上記各層を含むスライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面２０を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
【００９５】このようにして製造される薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面（エアベアリング面２０）と再生ヘッドと記録ヘッド（誘導型電磁変換素子）とを備えている。再生ヘッドは、ＧＭＲ素子５と、エアベアリング面２０側の一部がＧＭＲ素子５を挟んで対向するように配置された、ＧＭＲ素子５をシールドするための下部シールド層３および上部シールド層（下部磁極層８）とを有している。
【００９６】記録ヘッドは、互いに磁気的に連結され、エアベアリング面２０側において互いに対向する磁極部分を含み、それぞれ少なくとも１つの層を含む下部磁極層８および上部磁極層１２と、この下部磁極層８の磁極部分と上部磁極層１２の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層９と、少なくとも一部が下部磁極層８および上部磁極層１２の間に、これらに対して絶縁された状態で配設された薄膜コイル１０，１５とを有している。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドでは、図２６（ａ）に示したように、エアベアリング面２０から、絶縁層１１のエアベアリング面２０側の端部までの長さが、スロートハイトＴＨとなる。なお、スロートハイトとは、２つの磁極層が記録ギャップ層を介して対向する部分の、エアベアリング面側の端部から反対側の端部までの長さ（高さ）をいう。
【００９７】次に、図２７ないし図３０を参照して、上記薄膜磁気ヘッドにおける再生ヘッドの製造方法の一例について詳しく説明する。図２７ないし図３０は磁極部分のエアベアリング面（媒体対向面）に平行な断面を示している。
【００９８】本例における再生ヘッドの製造方法では、まず、図２７に示したように、基板１の上に絶縁層２を形成し、絶縁層２の上に下部シールド層３を形成する。次に、下部シールド層３の上に、アルミナ等の絶縁材料よりなる第１のシールドギャップ膜４ａを形成する。次に、第１のシールドギャップ膜４ａの上に、後述するＧＭＲ素子を形成すべき領域を除いて、アルミナ等の絶縁材料よりなる第２のシールドギャップ膜４ｂを形成する。第１のシールドギャップ膜４ａおよび第２のシールドギャップ膜４ｂは、図２６における下部シールドギャップ膜４に対応する。次に、第２のシールドギャップ膜４ｂの上に、再生用のＧＭＲ素子となる層５ａを形成する。次に、層５ａの上において、ＧＭＲ素子を形成すべき位置に、例えば図２に示したマスク１１０を形成する。
【００９９】次に、図２８に示したように、マスク１１０を用いて、例えばイオンミリングによって、層５ａを選択的にエッチングして、ＧＭＲ素子５を形成する。このように、ＧＭＲ素子５はエッチング法によって形成される。
【０１００】次に、図２９に示したように、第１のシールドギャップ膜４ａ、第２のシールドギャップ膜４ｂおよびマスク１１０の上の全面に、ＧＭＲ素子５に電気的に接続される一対のリード層６を、所定のパターンに形成する。次に、マスク１１０を除去する。このように、リード層６はリフトオフ法によって形成される。また、ＧＭＲ素子５およびリード層６は、併用法によって形成されると言うこともできる。
【０１０１】次に、図３０に示したように、シールドギャップ膜４ａ，４ｂ、ＧＭＲ素子５およびリード層６の上に、アルミナ等の絶縁材料よりなる第３のシールドギャップ膜７ａを形成し、ＧＭＲ素子５をシールドギャップ膜４ａ，７ａ内に埋設する。次に、ＧＭＲ素子５の近傍を除く、第３のシールドギャップ膜７ａの上に、アルミナ等の絶縁材料よりなる第４のシールドギャップ膜７ｂを形成する。第３のシールドギャップ膜７ａおよび第４のシールドギャップ膜７ｂは、図２６における上部シールドギャップ膜７に対応する。次に、シールドギャップ膜７ａ，７ｂの上に、下部磁極層８を形成する。その後の薄膜磁気ヘッドの製造工程は、図２２ないし図２６を参照して説明した通りである。
【０１０２】上述の図２７ないし図３０に示した再生ヘッドの製造方法では、図２８に示したように、層５ａをエッチングする際にマスク１１０の側壁に再付着膜１４２が生じる。この再生ヘッドの製造方法では、図２９に示したようにリード層６を形成した後であって、マスク１１０を剥離する前に、基板１を加熱または冷却して、再付着膜１４２とマスク１１０の下に存在する層５ａ（ＧＭＲ素子５）との間に亀裂を生じさせると共に、リード層６のうちの第１のシールドギャップ膜４ａの上に形成された部分とマスク１１０の側壁に付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせる。
【０１０３】また、図２７ないし図３０に示した再生ヘッドの製造方法では、更に、図２８に示したように層５ａをエッチングした後であって、リード層６を形成する前に、基板１を加熱または冷却して、層５ａをエッチングする際にマスク１１０の側壁に生じる再付着膜とマスク１１０の下に存在する層５ａ（ＧＭＲ素子５）との間に亀裂を生じさせてもよい。
【０１０４】図２７ないし図３０に示した再生ヘッドの製造方法によれば、パターン化薄膜としてのＧＭＲ素子５およびリード層６の歩留りを向上させることができ、結果的に再生ヘッドおよびこの再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドの歩留りを向上させることができる。
【０１０５】以下、本発明の各実施の形態が適用されるヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。まず、図３１を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。このスライダ２１０は、主に図２６における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、表面がエアベアリング面となるレール部２１２が形成されている。レール部２１２の空気流入側の端部（図３１における右上の端部）の近傍にはテーパ部またはステップ部が形成されている。ハードディスクが図３１におけるｚ方向に回転すると、テーパ部またはステップ部より流入し、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図３１におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図３１におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図３１における左下の端部）の近傍には、本発明の各実施の形態が適用される薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。
【０１０６】次に、図３２を参照して、ヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッド・ジンバル・アセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２、このロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク３００のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。
【０１０７】ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。
【０１０８】図３２は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。
【０１０９】次に、図３３および図３４を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例とハードディスク装置について説明する。図３３はハードディスク装置の要部を示す説明図、図３４はハードディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２とは反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。各ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。
【０１１０】スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、スライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。
【０１１１】このハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。
【０１１２】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず種々の変更が可能である。例えば、本発明は、半導体デバイスや、薄膜を用いたセンサやアクチュエータ等の、薄膜磁気ヘッド以外のマイクロデバイスの製造方法にも適用することができる。
【０１１３】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１ないし３のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法では、被パターニング膜のうちの下地の上に形成された部分とマスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせる。従って、本発明によれば、マスクの剥離が容易になり、その結果、パターン化薄膜の歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
【０１１４】また、請求項４ないし６のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法では、再付着膜とマスクの下に存在する被パターニング膜との間に亀裂を生じさせる。従って、本発明によれば、マスクを剥離した後に、再付着膜がパターン化薄膜の上に残ることを防止でき、その結果、パターン化薄膜の歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
【０１１５】また、請求項７ないし１４のいずれかに記載のパターン化薄膜形成方法によれば、再付着膜と第１の被パターニング膜との間に亀裂を生じさせることにより、マスクを剥離した後に、再付着膜が第１のパターン化薄膜の上に残ることを防止することができる。また、本発明によれば、第２の被パターニング膜のうちの下地の上に形成された部分とマスクに付着した部分との境界位置に亀裂を生じさせることにより、マスクの剥離を容易にすることができる。これらのことから、本発明によれば、パターン化薄膜の歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
【０１１６】また、請求項１５ないし１７のいずれかに記載のマイクロデバイスの製造方法では、上記の各パターン化薄膜形成方法のいずれかを用いてパターン化薄膜を形成する。従って、本発明によれば、パターン化薄膜の歩留りを向上させることができ、その結果、マイクロデバイスの歩留りを向上させることができるという効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０６７
【氏名又は名称】ティーディーケイ株式会社
【住所又は居所】東京都中央区日本橋１丁目１３番１号
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| 【出願日】 |
平成１３年９月２５日（２００１．９．２５） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０７５５９
【弁理士】
【氏名又は名称】星宮 勝美
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| 【公開番号】 |
特開２００３−９８６９０（Ｐ２００３−９８６９０Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年４月４日（２００３．４．４） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−２９１３８３（Ｐ２００１−２９１３８３） |
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