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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024167943
(43)【公開日】2024-12-05
(54)【発明の名称】ＧＳＲ素子の製造方法
(51)【国際特許分類】
H10N 50/00 20230101AFI20241128BHJP
【ＦＩ】
H10N50/00
【審査請求】有
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023084281
(22)【出願日】2023-05-23
(71)【出願人】
【識別番号】713000630
【氏名又は名称】マグネデザイン株式会社
(72)【発明者】
【氏名】工藤 一恵
(72)【発明者】
【氏名】本蔵 義信
【テーマコード（参考）】
5F092
【Ｆターム（参考）】
5F092AA20
5F092AB01
5F092AC30
5F092CA01
5F092CA07
(57)【要約】 （修正有）
【課題】逆台形状溝を有する基板上に下部コイルと上部コイルと電極配線とからなるＧＳＲ素子の製造方法を提供する。
【解決手段】磁性ワイヤ７３を配置するための溝７１が形成された基板７０において、平坦部と段差部のスリット幅の比を変更する。すなわち、段差部のスリット幅を下部コイルでは平坦部のそれより少し細く、上部コイルでは、平坦部より太くする。
【選択図】図７ｂ
【解決手段】磁性ワイヤ７３を配置するための溝７１が形成された基板７０において、平坦部と段差部のスリット幅の比を変更する。すなわち、段差部のスリット幅を下部コイルでは平坦部のそれより少し細く、上部コイルでは、平坦部より太くする。
【選択図】図７ｂ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
逆台形状溝を有する基板上に下部コイルと上部コイルと電極配線とからなるＧＳＲ素子の製造方法において、
（１）基板の全面に金属皮膜を成膜した後、感光性樹脂被膜を塗布する工程と、
（２）前記感光性樹脂被膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスクにおいて、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：１．０未満とし、
（３）前記マスクを用いて、平坦部と溝部を同時に一括露光した後、現像して前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルのパターンを形成する工程と、
からなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
（１）基板の全面に金属皮膜を成膜した後、感光性樹脂被膜を塗布する工程と、
（２）前記感光性樹脂被膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスクにおいて、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：１．０未満とし、
（３）前記マスクを用いて、平坦部と溝部を同時に一括露光した後、現像して前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルのパターンを形成する工程と、
からなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【請求項2】
逆台形状溝を有する基板上に下部コイルと上部コイルと電極配線とからなるＧＳＲ素子の製造方法において、
（１）溝内部に磁性ワイヤを配置し、接着性レジンで前記磁性ワイヤを固定した後、前記接着性レジンの上に、金属膜を成膜した後、感光性樹脂膜を塗布する工程と、
（２）前記感光性樹脂膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスクにおいて、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び磁性ワイヤ上部（Ｃ）とした場合、ＡとＣの比が１：１．０を超えるとし、
（３）前記マスクを用いて、平坦部と磁性ワイヤ上部を同時に一括露光した後、現像して前記磁性ワイヤに沿って前記上部コイルのパターンを形成する工程と、
からなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
（１）溝内部に磁性ワイヤを配置し、接着性レジンで前記磁性ワイヤを固定した後、前記接着性レジンの上に、金属膜を成膜した後、感光性樹脂膜を塗布する工程と、
（２）前記感光性樹脂膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスクにおいて、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び磁性ワイヤ上部（Ｃ）とした場合、ＡとＣの比が１：１．０を超えるとし、
（３）前記マスクを用いて、平坦部と磁性ワイヤ上部を同時に一括露光した後、現像して前記磁性ワイヤに沿って前記上部コイルのパターンを形成する工程と、
からなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【請求項3】
溝深さ２μｍ～１０μｍの溝を有する基板上に直径５μｍから１５μｍの磁性ワイヤとコイルピッチ２μｍから５μｍの磁性ワイヤを周回する検出コイルを有するＧＳＲ素子の製造方法において、
（１）前記磁性ワイヤを配置するための前記溝は、溝深さ２μｍ～１０μｍ、溝幅１０～１８μｍの逆台形状であり、
（２）前記磁性ワイヤを配置するための前記溝を形成した基板の全面に金属皮膜を成膜する工程と、
（３）前記感光性樹脂被膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスク材において、前記スリット付きマスクのコイルピッチは、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：１．０未満とし、
（４）前記マスクを用いて、下部コイルパターン形状を平坦部と溝部を同時に一括露光した後、現像して前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルパターンを形成する工程と、
（５）前記下部コイルパターンのスペース部にめっき後、フォトレジストを剥離し、めっきされていない部分の金属膜をエッチングすることで前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルを形成する工程と、
（６）前記下部コイルを形成した前記逆台形状溝に前記磁性ワイヤを配置し樹脂で固定した後に、基板全面に金属皮膜を成膜する工程と、
（７）前記感光性樹脂膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスク材において、前記スリット付きマスクのコイルピッチは、平坦部（Ａ）及び磁性ワイヤ上部（Ｃ）とした場合、ＡとＣの比が１：１．０を超えるとし、
（８）前記マスクを用いて、上部コイルパターン形状を平坦部と磁性ワイヤ上部を同時に一括露光した後、現像して前記磁性ワイヤに沿って前記上部コイルパターンを形成する工程と、
（９）前記コイルパターンにめっき後、フォトレジストを剥離し、めっきされていない部分の金属膜をエッチングすることをすることで、前記溝に配置されて形成されており、その膜厚は０．２μｍ～３．５μｍであることを特徴するＧＳＲ素子の製造方法。
（１）前記磁性ワイヤを配置するための前記溝は、溝深さ２μｍ～１０μｍ、溝幅１０～１８μｍの逆台形状であり、
（２）前記磁性ワイヤを配置するための前記溝を形成した基板の全面に金属皮膜を成膜する工程と、
（３）前記感光性樹脂被膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスク材において、前記スリット付きマスクのコイルピッチは、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：１．０未満とし、
（４）前記マスクを用いて、下部コイルパターン形状を平坦部と溝部を同時に一括露光した後、現像して前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルパターンを形成する工程と、
（５）前記下部コイルパターンのスペース部にめっき後、フォトレジストを剥離し、めっきされていない部分の金属膜をエッチングすることで前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルを形成する工程と、
（６）前記下部コイルを形成した前記逆台形状溝に前記磁性ワイヤを配置し樹脂で固定した後に、基板全面に金属皮膜を成膜する工程と、
（７）前記感光性樹脂膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスク材において、前記スリット付きマスクのコイルピッチは、平坦部（Ａ）及び磁性ワイヤ上部（Ｃ）とした場合、ＡとＣの比が１：１．０を超えるとし、
（８）前記マスクを用いて、上部コイルパターン形状を平坦部と磁性ワイヤ上部を同時に一括露光した後、現像して前記磁性ワイヤに沿って前記上部コイルパターンを形成する工程と、
（９）前記コイルパターンにめっき後、フォトレジストを剥離し、めっきされていない部分の金属膜をエッチングすることをすることで、前記溝に配置されて形成されており、その膜厚は０．２μｍ～３．５μｍであることを特徴するＧＳＲ素子の製造方法。
【請求項4】
請求項１～３に記載の溝を有する基板上に下部コイルと上部コイルと電極配線とからＧＳＲ素子の製造方法において、
フォトレジスト膜は下部コイル形成時には平坦部及び溝部において、上部コイル形成時には、平坦部と磁性ワイヤ上に均一に磁性ワイヤに沿って前記上部コイル及び電極配線を形成する工程とからなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
フォトレジスト膜は下部コイル形成時には平坦部及び溝部において、上部コイル形成時には、平坦部と磁性ワイヤ上に均一に磁性ワイヤに沿って前記上部コイル及び電極配線を形成する工程とからなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【請求項5】
請求項１～３に記載の溝を有する基板上に下部コイルと上部コイルと電極配線とからなるＧＳＲ素子の製造方法において、
フォトレジスト膜は下部コイル形成時には平坦部及び溝部において溝部の方が厚く、上部コイル形成時には、平坦部と磁性ワイヤ上において磁性ワイヤ上の方が厚くつきまわっており、いずれも厚くつきまわった膜厚は平坦部に比べて１．５倍～５倍で、かつ３．５μｍ以下とし、レジスト膜の厚みのアスペクト比（＝レジスト膜厚さ/ライン幅）は１．５以下であることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
フォトレジスト膜は下部コイル形成時には平坦部及び溝部において溝部の方が厚く、上部コイル形成時には、平坦部と磁性ワイヤ上において磁性ワイヤ上の方が厚くつきまわっており、いずれも厚くつきまわった膜厚は平坦部に比べて１．５倍～５倍で、かつ３．５μｍ以下とし、レジスト膜の厚みのアスペクト比（＝レジスト膜厚さ/ライン幅）は１．５以下であることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【請求項6】
請求項３の（５）および（９）において、前記スリット付きマスクを用いて、形成したコイルパターンを用い、エッチングを行うことで、下部コイルまたは上部コイルを形成することを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、磁性ワイヤと磁性ワイヤを周回する下部コイルおよび上部コイルからなる検出コイルと電極配線とからなるＧＳＲ素子の製造プロセスにおいて、２μｍ～５μｍのコイルピッチの検出コイルを有する狭ピッチマイクロコイルの製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
高感度磁気センサには、ホールセンサ、ＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、高周波キャリアセンサ、ＦＧセンサ、ＭＩセンサ、ＧＳＲセンサなどがある。これらのセンサのうち、ホールセンサ、ＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、キャリアセンサは素子とＡＳＩＣが一体化されて小型化、薄型化は実現されているが、検出感度の改善が課題である。
一方、ＦＧセンサ、ＭＩセンサ、ＧＳＲセンサは高い感度を有するが、素子とＡＳＩＣが別々に配置されてワイヤボンディングで接合されており、センサの薄型化、小型化が課題である。
一方、ＦＧセンサ、ＭＩセンサ、ＧＳＲセンサは高い感度を有するが、素子とＡＳＩＣが別々に配置されてワイヤボンディングで接合されており、センサの薄型化、小型化が課題である。
【0003】
この課題を解決するためのひとつの方法として、磁界検出素子のコイルピッチを微細化して、高感度化、小型化を図る方法がある。
本発明者らは技術開発に取り組んだ結果、センサの小型化、高感度化を実現した（特許文献１）。
特許文献１にて、コイルピッチ１４μｍのＭＩ素子が開示されている。さらに、特許文献２にはＳｉ基板上に磁界検出素子として、ＧＳＲ素子を作成するプロセスが開示されている。特許文献２においてはそのコイルピッチは１０μｍ以下が示されている。
本発明者らは技術開発に取り組んだ結果、センサの小型化、高感度化を実現した（特許文献１）。
特許文献１にて、コイルピッチ１４μｍのＭＩ素子が開示されている。さらに、特許文献２にはＳｉ基板上に磁界検出素子として、ＧＳＲ素子を作成するプロセスが開示されている。特許文献２においてはそのコイルピッチは１０μｍ以下が示されている。
【0004】
また、微細ピッチコイルを形成するためには、下部コイルと上部コイルの合わせが問題になることから、本発明者らは、視認性の高いアライメントマークの製造方法を検討し、コイルピッチ５．５μｍを実現した。（特許文献３、特許文献４）
しかしながら、さらなるコイルピッチの微細化としては、コイルピッチ３μｍが課題となっているがその具体的な解決策は示されていない。
しかしながら、さらなるコイルピッチの微細化としては、コイルピッチ３μｍが課題となっているがその具体的な解決策は示されていない。
【0005】
さらに、フォトレジスト層とフィルムからなるフィルムマスクを用いて、予め平坦面で狭ピッチコイルパターンを形成後、溝に貼り付ける方法も検討している。しかし、この方法は、優れた品質を確保することや、生産性が低いため、いまだ実用化されていない。（特許文献５）
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特許第５７４７２９４号公報
【特許文献2】特許第６９２４４５３号公報
【特許文献3】特許第７２０３４００号公報
【特許文献4】特許第７２０７６７６号公報
【特許文献5】公開特許公報２０１８－１４８１８９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
溝付基板にスリット付きマスクを使って露光した場合、光の回折現象が生じて、溝底部にはマスクのスリット幅と同じ幅のスリットとレジストに焼き付けることができない。しかし一般的に、露光装置では平行な光が入射することから、本発明のように溝が浅い場合はスリット幅（ｄ）、波長（λ）に影響されず、パターン幅は同じであると考えていた。つまり原理的には回折幅は小さいと判断されると考えられた。実際に、マスクのスリット幅を３μｍとして、５．５μｍピッチのコイル形成時には問題なくコイルパターンが形成できていた。
しかしながら、コイルピッチを２μｍから５μmとさらなる狭ピッチコイルの形成するためには、マスクのスリット幅（スペース）及びライン幅（レジスト）を狭くする必要がある。そこで、マスクのスリットのスリット幅を1.5μｍとして、狭ピッチコイルの検討を開始したところ、５．５μｍピッチ（スリット幅３μｍ）では問題にならなかった溝内部のパターン幅が平坦部と比較して広がってしまうことがわかった。
しかしながら、コイルピッチを２μｍから５μmとさらなる狭ピッチコイルの形成するためには、マスクのスリット幅（スペース）及びライン幅（レジスト）を狭くする必要がある。そこで、マスクのスリットのスリット幅を1.5μｍとして、狭ピッチコイルの検討を開始したところ、５．５μｍピッチ（スリット幅３μｍ）では問題にならなかった溝内部のパターン幅が平坦部と比較して広がってしまうことがわかった。
【0008】
よく知られているように、回折現象のため、スリットを通過した光は回折によって少し広がる。
一方、光の回折強度は、スリットの中央位置を原点とし、そこからの距離をｘとすると、
I（ｘ）＝Ｉ（０）（sin（αｘ）/αｘ）２
（ただしｈ＞＞ｄ）で記述されることが知られている。
α＝πD/λｈ （D：スリット幅、λ：光の波長、ｈ：マスクと基板との距離）
この式から光強度が７０％に減衰する位置を実行回折幅ｘとして、ｇａｐのＬとの関係をグラフにすると、図1になる。スリット幅1.5μｍで３μｍ以下の狭ピッチを作製する場合では、実行回折幅ｘが片側０．７５μｍ以上拡がるとコイルができないのであるが、ｈ＝７μｍの場合、実行回折幅は0.４μｍとなって、コイルパターンは形成できるという計算になる。
しかし、狭ピッチコイルを検討するに当たり、フォトレジスト膜が必須であるので、レジスト膜の厚さを１μｍ、スリット幅を１．５μｍ、ｈ＝７μｍの場合としたところ、実行回折幅は、０．７５μｍと大きくなり、溝底部にはスリットを形成できないという結果となった。すなわち、溝内部のパターン幅が平坦部と比較して広がってしまうことがわかった。
拡がる原因は定かでないが、本発明者らは、実際の基板ではスリットとマスクと基板との距離の間には感光性樹脂被膜（レジスト膜）が存在しており、レジスト面においても、光の屈折現象が起きており、光の回折強度が強められるためではないかと考えている。
このように、コイルパターンが微細になり、スリット幅ｄが狭くなると、つまりスリット幅ｄとマスクと基板との距離ｈとの比＝ｄ/ｈが十分小さくなる、回折の影響を考慮した詳細な検討が必要である。
一方、光の回折強度は、スリットの中央位置を原点とし、そこからの距離をｘとすると、
I（ｘ）＝Ｉ（０）（sin（αｘ）/αｘ）２
（ただしｈ＞＞ｄ）で記述されることが知られている。
α＝πD/λｈ （D：スリット幅、λ：光の波長、ｈ：マスクと基板との距離）
この式から光強度が７０％に減衰する位置を実行回折幅ｘとして、ｇａｐのＬとの関係をグラフにすると、図1になる。スリット幅1.5μｍで３μｍ以下の狭ピッチを作製する場合では、実行回折幅ｘが片側０．７５μｍ以上拡がるとコイルができないのであるが、ｈ＝７μｍの場合、実行回折幅は0.４μｍとなって、コイルパターンは形成できるという計算になる。
しかし、狭ピッチコイルを検討するに当たり、フォトレジスト膜が必須であるので、レジスト膜の厚さを１μｍ、スリット幅を１．５μｍ、ｈ＝７μｍの場合としたところ、実行回折幅は、０．７５μｍと大きくなり、溝底部にはスリットを形成できないという結果となった。すなわち、溝内部のパターン幅が平坦部と比較して広がってしまうことがわかった。
拡がる原因は定かでないが、本発明者らは、実際の基板ではスリットとマスクと基板との距離の間には感光性樹脂被膜（レジスト膜）が存在しており、レジスト面においても、光の屈折現象が起きており、光の回折強度が強められるためではないかと考えている。
このように、コイルパターンが微細になり、スリット幅ｄが狭くなると、つまりスリット幅ｄとマスクと基板との距離ｈとの比＝ｄ/ｈが十分小さくなる、回折の影響を考慮した詳細な検討が必要である。
【0009】
また、生産性をあげるためにはフォトレジストの塗布方法として、スピンコート法が一般的であるが、本発明のような溝がある基板に塗布した場合、平坦部と段差部のフォトレジスト膜厚が異なるため、平坦部と段差部を一括露光した場合に、溝底面での回折幅がさらに広くなり、平坦部と溝部のスペース幅が変ってしまうと予想される。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前述のように、溝がある基板では、溝部の回折幅が大きくなってしまうことから、この対策として、溝部のスリット幅は基板面のそれより少し細くすればよいことを見出した。
またレジストの膜厚にも強く依存するので、極力溝底面のレジスト膜と基板平坦部のレジスト膜厚を同じにするようにした。またスピンコート法でレジストを塗布した場合、溝底面部のレジスト膜厚が厚くなりがちなので、極力薄めとすることにした。
まず、ワイヤ配置用の溝の溝部が影響する下部コイルについて検討を開始した。
図２に平坦部及び溝部にレジストが均一に塗布された場合の、スリット付きマスクとフォトレジスト表面までの距離と、スペース幅の関係を示す。フォトレジスト膜厚は１．０μｍ、コイルピッチは３μｍ、スリット幅は１．１μｍ、露光量は１６０ｍＪ/ｃｍ２である。
これより、マスクスリット幅１．１μｍに対して、溝が深くなるほど、形成したフォトレジストのスペース幅が太くなることがわかった。
この条件下では、レジスト膜厚１μｍの場合、溝が７．０μｍあるとスペース幅が広くなり、レジスト幅が細くなるため、パターンが出来ないことがわかる。
図３にはフォトレジスト膜厚１μｍとフォトレジスト膜厚３μｍの時のスペース幅と溝深さの関係を示す。コイルピッチは３μｍ、マスクスリット幅は１．１μｍ、露光量１６０ｍJ/ｃｍ2である。いずれの膜厚においても、溝が深くなるほどスペース幅は大きくなる。
ここで、溝深さが０μｍのスペース幅が平坦部のスペース幅、各溝におけるスペース幅が、溝内部のスペース幅に相当する。したがって、マスク上で平坦部と溝内部のラインとスペースそれぞれに、溝深さを考慮した差分を展開することで、平坦部と溝内部のスペース幅を同等にできる。この比率を計算すると、スリット付きマスクのコイルピッチは、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：０．８～０．９９５とすることで、平坦部と溝内部のスペース幅を同等にできる。
またレジストの膜厚にも強く依存するので、極力溝底面のレジスト膜と基板平坦部のレジスト膜厚を同じにするようにした。またスピンコート法でレジストを塗布した場合、溝底面部のレジスト膜厚が厚くなりがちなので、極力薄めとすることにした。
まず、ワイヤ配置用の溝の溝部が影響する下部コイルについて検討を開始した。
図２に平坦部及び溝部にレジストが均一に塗布された場合の、スリット付きマスクとフォトレジスト表面までの距離と、スペース幅の関係を示す。フォトレジスト膜厚は１．０μｍ、コイルピッチは３μｍ、スリット幅は１．１μｍ、露光量は１６０ｍＪ/ｃｍ２である。
これより、マスクスリット幅１．１μｍに対して、溝が深くなるほど、形成したフォトレジストのスペース幅が太くなることがわかった。
この条件下では、レジスト膜厚１μｍの場合、溝が７．０μｍあるとスペース幅が広くなり、レジスト幅が細くなるため、パターンが出来ないことがわかる。
図３にはフォトレジスト膜厚１μｍとフォトレジスト膜厚３μｍの時のスペース幅と溝深さの関係を示す。コイルピッチは３μｍ、マスクスリット幅は１．１μｍ、露光量１６０ｍJ/ｃｍ2である。いずれの膜厚においても、溝が深くなるほどスペース幅は大きくなる。
ここで、溝深さが０μｍのスペース幅が平坦部のスペース幅、各溝におけるスペース幅が、溝内部のスペース幅に相当する。したがって、マスク上で平坦部と溝内部のラインとスペースそれぞれに、溝深さを考慮した差分を展開することで、平坦部と溝内部のスペース幅を同等にできる。この比率を計算すると、スリット付きマスクのコイルピッチは、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：０．８～０．９９５とすることで、平坦部と溝内部のスペース幅を同等にできる。
【0011】
次に、ワイヤ配置用の溝に磁性ワイヤを配置し、その上に上部コイルを作成する場合について考えると、下部コイルとは逆に上に凸な形状となる。すなわち、平坦部と溝部の関係が下部コイルの場合とは逆になり、平坦部と比較して、ワイヤ上部のスペース幅が狭くなる。その比率は溝深さに起因するので、下部コイル検討時の比率と同じであり、スリット付きマスクのコイルピッチは、平坦部（Ａ）及び磁性ワイヤ上部（Ｃ）とした場合、ＡとＣの比が１：１．００～１．２５とすることで平坦部とワイヤ上部のスペース幅を同等にできる。
【0012】
一方、狭ピッチコイルを形成するためにはマスクのスリット幅（スペース）だけではなく、ライン幅（フォトレジスト幅）も狭くする必要がある。
図４にはフォトレジスト幅とフォトレジストの膜厚比（アスペクト比）を示す。コイルパターンが形成できているコイルピッチ５．５μｍの場合、スリット幅は２．０μｍであり、ライン幅は３．５μｍ、レジスト膜厚は５μｍであり、アスペクト比１．４３であった。コイルピッチ３μｍ、スリット幅１μｍ、レジスト膜厚５μｍの場合、アスペクト比は２．５となり、
レジスト倒れが発生し、パターンを形成することができなかった。これより、狭ピッチコイルが形成できるフォトレジスト膜厚はアスペクト比１．５以下となる３．５μｍ以下が望ましい。
図４にはフォトレジスト幅とフォトレジストの膜厚比（アスペクト比）を示す。コイルパターンが形成できているコイルピッチ５．５μｍの場合、スリット幅は２．０μｍであり、ライン幅は３．５μｍ、レジスト膜厚は５μｍであり、アスペクト比１．４３であった。コイルピッチ３μｍ、スリット幅１μｍ、レジスト膜厚５μｍの場合、アスペクト比は２．５となり、
レジスト倒れが発生し、パターンを形成することができなかった。これより、狭ピッチコイルが形成できるフォトレジスト膜厚はアスペクト比１．５以下となる３．５μｍ以下が望ましい。
【0013】
ここまで、フォトレジストは平坦部及び溝部で均一に塗布された場合について考えてきたが、生産性をあげるにはスピンコート法を用いるのが一般的である。本発明のような溝のある基板にスピンコート法でフォトレジストを塗布した場合、図５に示すように溝深さとともに溝内部のレジスト膜厚も厚くなることがわかる。平坦部のフォトレジスト膜厚が１μｍの時、溝内部のレジスト膜厚は３μｍまで薄くすることができた。図３から、フォトレジスト膜厚１μｍ、溝０のスペース幅が平坦部、フォトレジスト膜厚３μｍ、溝深さ７μｍのスペース幅が溝内部に相当することから、コイルピッチは、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：０．８～０．９９５とすることで、レジスト膜厚が均一に塗布された場合と同様に平坦部と溝内部のスペース幅を同等にできる。
【発明の効果】
【0014】
本発明により、磁性ワイヤと前記磁性ワイヤを周回する下部コイルと上部コイルからなる検出コイルと電極配線からなるＧＳＲ素子を基板上に作製する磁界検出素子の製造プロセスにおいて、２～５μｍ以下の狭コイルピッチの検出コイルを有するＧＳＲ素子を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】光の回折による回折幅（７０％強度の幅）と段差（Gap）の関係を示す図である。
【図2】段差とスペース幅の関係を表す図である。
【図3】均一にレジストがつきまわった場合の段差とスペース幅の関係を示す図である。
【図4】レジスト幅とアスペクト比の関係を示す図である。
【図5】溝深さと溝内部のフォトレジスト膜厚の関係を示す図である。
【図6a】磁性ワイヤを配置するための溝が形成された基板を示す図である。
【図6b】溝底部を感光性樹脂でなだらかにし、金属膜を成膜した基板を示す図である。
【図6c】スピンコート法でフォトレジスト膜を塗布した基板を示す図である。
【図6d】スリットを有するマスクを用いて露光し、現像した下部コイルパターンを示す図である。
【図6e】本発明の第1の実施例で形成した３μｍコイルピッチのコイルを示す図である。
【図7a】磁性ワイヤを配置、固定した基板を示す図である。
【図7b】磁性ワイヤと溝の間を感光性樹脂でなだらかにし、金属膜を成膜後スピンコート法でフォトレジスト膜を塗布した基板を示す図である。
【図7c】スリットを有するマスクを用いて露光し、現像したコイルパターンにめっき後、金属膜をエッチングして上部コイルパターンを形成する工程を示す図である。
【図8a】平坦部と段差部に均一にレジストを塗布した下部コイルパターンの断面図を示す図である。
【図8b】平坦部と段差部に均一にレジストを塗布した上部コイルパターンの断面図を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【0016】
本発明のＧＳＲ素子の製造方法では、
逆台形状溝を有する基板上に下部コイルと上部コイルと電極配線とからなるＧＳＲ素子の製造方法において、
（１）基板の全面に金属皮膜を成膜した後、感光性樹脂被膜を塗布する工程と、
（２）前記感光性樹脂被膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスク材において、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：１．０未満とし、
（３）前記マスクを用いて、平坦部と溝部を同時に一括露光した後、現像して前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルのパターンを形成する工程と、
からなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
逆台形状溝を有する基板上に下部コイルと上部コイルと電極配線とからなるＧＳＲ素子の製造方法において、
（１）基板の全面に金属皮膜を成膜した後、感光性樹脂被膜を塗布する工程と、
（２）前記感光性樹脂被膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスク材において、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：１．０未満とし、
（３）前記マスクを用いて、平坦部と溝部を同時に一括露光した後、現像して前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルのパターンを形成する工程と、
からなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【0017】
また、逆台形状溝を有する基板上に下部コイルと上部コイルと電極配線とからなるＧＳＲ素子の製造方法において、
（１）溝内部に磁性ワイヤを配置し、接着性レジンで前記磁性ワイヤを固定した後、前記接着性レジンの上に、金属膜を成膜した後、感光性樹脂膜を塗布する工程と、
（２）前記感光性樹脂膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスク材において、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び磁性ワイヤ上部（Ｃ）とした場合、ＡとＣの比が１：１．０を超えるとし、
（３）前記マスクを用いて、平坦部と磁性ワイヤ上部を同時に一括露光した後、現像して前記磁性ワイヤに沿って前記上部コイルのパターンを形成する工程と、
からなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
（１）溝内部に磁性ワイヤを配置し、接着性レジンで前記磁性ワイヤを固定した後、前記接着性レジンの上に、金属膜を成膜した後、感光性樹脂膜を塗布する工程と、
（２）前記感光性樹脂膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスク材において、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び磁性ワイヤ上部（Ｃ）とした場合、ＡとＣの比が１：１．０を超えるとし、
（３）前記マスクを用いて、平坦部と磁性ワイヤ上部を同時に一括露光した後、現像して前記磁性ワイヤに沿って前記上部コイルのパターンを形成する工程と、
からなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【0018】
さらに、溝深さ2μmから１０μmの溝を有する基板上に直径５μｍから１５μｍの磁性ワイヤとコイルピッチ２μｍから５μｍの磁性ワイヤを周回する検出コイルを有するＧＳＲ素子の製造方法において、
（１）前記磁性ワイヤを配置するための前記溝は、溝深さ２～１０μｍ、溝幅１０～１８μｍの逆台形状であり、
（２）前記磁性ワイヤを配置するための前記溝を形成した基板の全面に金属皮膜を成膜する工程と
（３）前記感光性樹脂被膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスクにおいて、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：１．０未満とし、
（４）前記マスクを用いて、下部コイルパターン形状を平坦部と溝部を同時に一括露光した後、現像して前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルパターンを形成する工程と
（５）前記下部コイルパターンのスペース部にめっき後、フォトレジストを剥離し、めっきされていない部分の金属膜をエッチングすることで前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルを形成する工程と、
（６）前記下部コイルを形成した前記逆台形状溝に前記磁性ワイヤを配置し樹脂で固定した後に、基板全面に金属皮膜を成膜する工程と、
（７）前記感光性樹脂膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスクにおいて、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び磁性ワイヤ上部（Ｃ）とした場合、ＡとＣの比が１：１．０を超えるとし、
（８）前記マスクを用いて、上部コイルパターン形状を平坦部と磁性ワイヤ上部を同時に一括露光した後、現像して前記磁性ワイヤに沿って前記上部コイルパターンを形成する工程と、
（９）前記コイルパターンにめっき後、フォトレジストを剥離し、めっきされていない部分の金属膜をエッチングすることをすることで、前記溝に配置された磁性ワイヤに沿って前記上部コイル及び電極配線を形成する工程と、
からなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
（１）前記磁性ワイヤを配置するための前記溝は、溝深さ２～１０μｍ、溝幅１０～１８μｍの逆台形状であり、
（２）前記磁性ワイヤを配置するための前記溝を形成した基板の全面に金属皮膜を成膜する工程と
（３）前記感光性樹脂被膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスクにおいて、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：１．０未満とし、
（４）前記マスクを用いて、下部コイルパターン形状を平坦部と溝部を同時に一括露光した後、現像して前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルパターンを形成する工程と
（５）前記下部コイルパターンのスペース部にめっき後、フォトレジストを剥離し、めっきされていない部分の金属膜をエッチングすることで前記逆台形状溝の溝面に沿って前記下部コイルを形成する工程と、
（６）前記下部コイルを形成した前記逆台形状溝に前記磁性ワイヤを配置し樹脂で固定した後に、基板全面に金属皮膜を成膜する工程と、
（７）前記感光性樹脂膜にラインとスペース（以下、Ｌ／Ｓという）からなるスリット付きのマスクにおいて、前記マスクのスリット幅は、平坦部（Ａ）及び磁性ワイヤ上部（Ｃ）とした場合、ＡとＣの比が１：１．０を超えるとし、
（８）前記マスクを用いて、上部コイルパターン形状を平坦部と磁性ワイヤ上部を同時に一括露光した後、現像して前記磁性ワイヤに沿って前記上部コイルパターンを形成する工程と、
（９）前記コイルパターンにめっき後、フォトレジストを剥離し、めっきされていない部分の金属膜をエッチングすることをすることで、前記溝に配置された磁性ワイヤに沿って前記上部コイル及び電極配線を形成する工程と、
からなることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【0019】
また、溝を有する基板上に下部コイルと上部コイルと電極配線とからＧＳＲ素子の製造方法において、
フォトレジスト膜は下部コイル形成時には平坦部及び溝部において、上部コイル形成時には、平坦部と磁性ワイヤ上に均一に形成されており、その膜厚は０．２μｍ以上～３．５μｍ以下であることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
フォトレジスト膜は下部コイル形成時には平坦部及び溝部において、上部コイル形成時には、平坦部と磁性ワイヤ上に均一に形成されており、その膜厚は０．２μｍ以上～３．５μｍ以下であることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【0020】
さらに、溝を有する基板上に下部コイルと上部コイルと電極配線とからなるＧＳＲ素子の製造方法において、
フォトレジスト膜は下部コイル形成時には平坦部及び溝部において溝部の方が厚く、上部コイル形成時には、平坦部と磁性ワイヤ上において磁性ワイヤ上の方が厚くつきまわっており、いずれも厚くつきまわった膜厚は平坦部に比べて１．５以上から５倍以下で、かつ３．５μｍ以下とし、ライン幅とレジスト膜の厚みのアスペクト比（＝レジスト膜厚/ライン幅）は１．５以下であることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
フォトレジスト膜は下部コイル形成時には平坦部及び溝部において溝部の方が厚く、上部コイル形成時には、平坦部と磁性ワイヤ上において磁性ワイヤ上の方が厚くつきまわっており、いずれも厚くつきまわった膜厚は平坦部に比べて１．５以上から５倍以下で、かつ３．５μｍ以下とし、ライン幅とレジスト膜の厚みのアスペクト比（＝レジスト膜厚/ライン幅）は１．５以下であることを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【0021】
また、前記スリット付きマスクを用いて、形成したコイルパターンを用い、エッチングを行うことで、下部コイルまたは上部コイルを形成することを特徴とするＧＳＲ素子の製造方法。
【実施例0022】
５～８μｍの溝付の基板に２～５μｍピッチ以下の微細コイルを平坦と溝内部に一括形成するための下部コイルの製造フローを図６a～図６ｅに示す。
図６ａ：基板６には磁性ワイヤを配置するため深さ７μｍの溝６１が形成されている。
溝はＳｉ基板を掘り込む、またはポジ型の感光性樹脂をキュア熱処理することで形成する。
図６ｂ：溝底部の形状をなだらかなR形状６０１にするため、ネガ型の感光性樹脂６２を溝底部に埋込み、キュア熱処理後、基板全面に金属膜６３を１００ｎｍ成膜する。
図6ｃ：次に、粘度１０ＣＰのフォトレジスト６４を基板に滴下し、スピンコート法で塗布回転数２０００ｒｐｍ、塗布回転時間１０秒で基板全体に塗布する。この時の平坦部の膜厚は１μｍ、溝内部の膜厚は３μｍである。
図6ｄ：そして、平坦部のコイルピッチ３μｍ（ライン幅：スペース幅＝１．９：１．１μｍ）のマスクを用いて、露光量２００ｍＪ／ｃｍ２で平坦部と溝内部を一括露光し、揺動方向をコイルパターンの長手方向として９０秒間現像する。
このようにして形成した狭ピッチコイルパターンはライン幅：スペース幅＝１．４４：１．５６μｍとなる。この時、溝中のマスクはコイルピッチ２．９５９μｍ（ライン幅：スペース幅＝１．８７４：１．０８５μｍ）で設計し、出来上がりの寸法は、ライン幅：スペース幅＝１．４３：１．５３μｍである。
図６ｅ：この３μｍコイルピッチパターンにめっきし、レジストパターンを剥離にて除去後、成膜した金属膜をエッチングで除去する。除去後の下部コイル写真を図６ｅに示す。深さ７μｍの溝内部と平坦部にほぼ同じ幅の下部コイルを形成できた。尚、めっきをせずに、コイルパターン形成後に金属膜をエッチングすることで下部コイルを形成することも、もちろん可能である。この場合、めっきでコイルを形成するマスクのスリット部とマスクのライン部が反転する。
図６ａ：基板６には磁性ワイヤを配置するため深さ７μｍの溝６１が形成されている。
溝はＳｉ基板を掘り込む、またはポジ型の感光性樹脂をキュア熱処理することで形成する。
図６ｂ：溝底部の形状をなだらかなR形状６０１にするため、ネガ型の感光性樹脂６２を溝底部に埋込み、キュア熱処理後、基板全面に金属膜６３を１００ｎｍ成膜する。
図6ｃ：次に、粘度１０ＣＰのフォトレジスト６４を基板に滴下し、スピンコート法で塗布回転数２０００ｒｐｍ、塗布回転時間１０秒で基板全体に塗布する。この時の平坦部の膜厚は１μｍ、溝内部の膜厚は３μｍである。
図6ｄ：そして、平坦部のコイルピッチ３μｍ（ライン幅：スペース幅＝１．９：１．１μｍ）のマスクを用いて、露光量２００ｍＪ／ｃｍ２で平坦部と溝内部を一括露光し、揺動方向をコイルパターンの長手方向として９０秒間現像する。
このようにして形成した狭ピッチコイルパターンはライン幅：スペース幅＝１．４４：１．５６μｍとなる。この時、溝中のマスクはコイルピッチ２．９５９μｍ（ライン幅：スペース幅＝１．８７４：１．０８５μｍ）で設計し、出来上がりの寸法は、ライン幅：スペース幅＝１．４３：１．５３μｍである。
図６ｅ：この３μｍコイルピッチパターンにめっきし、レジストパターンを剥離にて除去後、成膜した金属膜をエッチングで除去する。除去後の下部コイル写真を図６ｅに示す。深さ７μｍの溝内部と平坦部にほぼ同じ幅の下部コイルを形成できた。尚、めっきをせずに、コイルパターン形成後に金属膜をエッチングすることで下部コイルを形成することも、もちろん可能である。この場合、めっきでコイルを形成するマスクのスリット部とマスクのライン部が反転する。
【0023】
次に、上部コイルの形成フローを図７ａ～図７ｃに説明する。
図７ａ：疑３次元フォトリソグラフィ技術により３μｍピッチの下部コイル７２を形成した基板７０の溝７１中に、磁性ワイヤ７３を配置し、感光性樹脂７０１で固定する。そして、磁性ワイヤ周囲のＳｉＯ２を除去した後、磁性ワイヤと溝の段差をなだらかにするため、ポジ型の感光性樹脂７０４を磁性ワイヤ上に形成、キュア熱処理し、その後、基板全面に金属膜７４を成膜する。
図７ｂ：次に、粘度２２０ＣＰのフォトレジスト７０２を基板７０に滴下し、塗布回転数３５００ｒｐｍ、塗布回転時間５秒で基板全体に塗布する。この時の平坦部の膜厚は３μｍ、ワイヤ上部の膜厚は１．４μｍである。
そして、平坦部のコイルピッチ３μｍ（ライン幅：スペース幅＝１．９：１．１μｍ）のマスクを用いて、露光量４００ｍＪ／ｃｍ２で平坦部とワイヤ上部を一括露光し、揺動方向をコイルパターンの長手方向として１８０秒間現像する。このようにして形成した狭ピッチコイルパターンは平坦部ではライン幅：スペース幅＝１．５４：１．４６μｍとなる。
図７ｃ：このパターンにめっき後、レジストを剥離にて除去し、基板全体に成膜した金属膜をエッチングする。エッチング後のコイルパターンは、平坦部で１．７６μｍ、ワイヤ上部で１．７４μｍとほぼ同じ幅で形成できた。尚、めっきをせずに、コイルパターン形成後に金属膜をエッチングすることで上部コイルを形成することも、もちろん可能である。この場合、めっきでコイルを形成するマスクのスリット部とマスクのライン部が反転する。
図７ａ：疑３次元フォトリソグラフィ技術により３μｍピッチの下部コイル７２を形成した基板７０の溝７１中に、磁性ワイヤ７３を配置し、感光性樹脂７０１で固定する。そして、磁性ワイヤ周囲のＳｉＯ２を除去した後、磁性ワイヤと溝の段差をなだらかにするため、ポジ型の感光性樹脂７０４を磁性ワイヤ上に形成、キュア熱処理し、その後、基板全面に金属膜７４を成膜する。
図７ｂ：次に、粘度２２０ＣＰのフォトレジスト７０２を基板７０に滴下し、塗布回転数３５００ｒｐｍ、塗布回転時間５秒で基板全体に塗布する。この時の平坦部の膜厚は３μｍ、ワイヤ上部の膜厚は１．４μｍである。
そして、平坦部のコイルピッチ３μｍ（ライン幅：スペース幅＝１．９：１．１μｍ）のマスクを用いて、露光量４００ｍＪ／ｃｍ２で平坦部とワイヤ上部を一括露光し、揺動方向をコイルパターンの長手方向として１８０秒間現像する。このようにして形成した狭ピッチコイルパターンは平坦部ではライン幅：スペース幅＝１．５４：１．４６μｍとなる。
図７ｃ：このパターンにめっき後、レジストを剥離にて除去し、基板全体に成膜した金属膜をエッチングする。エッチング後のコイルパターンは、平坦部で１．７６μｍ、ワイヤ上部で１．７４μｍとほぼ同じ幅で形成できた。尚、めっきをせずに、コイルパターン形成後に金属膜をエッチングすることで上部コイルを形成することも、もちろん可能である。この場合、めっきでコイルを形成するマスクのスリット部とマスクのライン部が反転する。
【0024】
図８aには、スプレーコート法により、７μｍの溝付の基板に３μｍピッチ以下の微細コイルを平坦部と溝内部にフォトレジストを塗布した場合の下部コイルパターンの断面図、図８ｂには溝内に磁性ワイヤを配置した基板に３μｍピッチ以下の微細コイルを平坦部と磁性ワイヤ上部にフォトレジストを塗布した場合の上部コイルパターンを示す。段差７μｍである。平坦部と段差部（溝内部及び磁性ワイヤ上部）の膜厚は約３μｍでありほぼ均一に塗布できる。図３のレジスト膜厚３μｍ、のスペース幅ｙと段差ｘの関係はy=０．０３９２ｘ＋１．３６９７で表すことができ、これより、段差７μｍのスペース幅は１．６４４となる。したがって、下部コイルのスリット付きマスクの平坦部（Ａ）及び溝底部（Ｂ）とした場合、ＡとＢの比が１：０．９４９、上部コイルのスリット付きマスクの平坦部（Ａ）及び磁性ワイヤ上部（Ｃ）とした場合、ＡとＣの比が１：１．０５４とすることで、平坦部と段差部を一括露光して形成されるコイルパターンの幅を同等にすることができた。
【0025】
以上のように、７μｍの溝付の基板に磁性ワイヤを配置し、磁性ワイヤの周囲を周回する３μｍピッチのコイルが形成できた。
【産業上の利用可能性】
【0026】
本発明は、狭ピッチコイルを有するＧＳＲ素子が形成できることから、ＧＳＲセンサの高感度化が可能となる。さらに、回路基板と一体化形成することで、超薄型化、超小型化を実現でき、生体内のモーションデバイスのように超小型で高性能を要求される用途での使用が期待される。
また、自動車用あるいはウェアラブルコンピュータ用などの小型、高性能のＧＳＲセンサに応用可能である。
また、自動車用あるいはウェアラブルコンピュータ用などの小型、高性能のＧＳＲセンサに応用可能である。
【符号の説明】
【0027】
６０：Sｉ基板
６１：溝部
６２：樹脂被膜
６３：金属膜
６０１：溝底部のR形状
６４：フォトレジスト
６５：スペース
６６：ライン
６７：下部コイル
８０：Sｉ基板
８１：溝部
８２：下部コイル
８３：磁性ワイヤ
８０１：磁性ワイヤを固定する感光性樹脂
８０２：フォトレジスト
６１：溝部
６２：樹脂被膜
６３：金属膜
６０１：溝底部のR形状
６４：フォトレジスト
６５：スペース
６６：ライン
６７：下部コイル
８０：Sｉ基板
８１：溝部
８２：下部コイル
８３：磁性ワイヤ
８０１：磁性ワイヤを固定する感光性樹脂
８０２：フォトレジスト
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6a】
【図6b】
【図6c】
【図6d】
【図6e】
【図7a】
【図7b】
【図7c】
【図8a】
【図8b】