JP2003017353A - 薄膜パターニング方法、薄膜デバイスの製造方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents
薄膜パターニング方法、薄膜デバイスの製造方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法Info
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/32—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying conductive, insulating or magnetic material on a magnetic film, specially adapted for a thin magnetic film
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レジストパターンの形成技術に依存すること
なく、より狭い孤立トレンチ幅を得ることができる薄膜
パターニング方法、薄膜デバイスの製造方法及び薄膜磁
気ヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】 パターニングすべき薄膜上に少なくとも
１つの剥離可能な膜を形成し、この少なくとも１つの剥
離可能な膜上に、ほぼ垂直な段差側壁を有する無機材料
による段差膜を形成し、少なくとも１つの剥離可能な膜
並びに段差膜の上面及び段差側壁上にスペース形成用膜
を形成し、このスペース形成用膜上に無機材料による平
坦化用膜を成膜し、平坦化用膜、スペース形成用膜及び
段差膜について少なくとも段差膜が露出するまで表面を
平坦化した後、平坦化用膜及び段差膜を残して段差側壁
上のスペース形成用膜の少なくとも一部を除去し、指向
性エッチングにより段差側壁上のスペース形成用膜の下
方に位置していた少なくとも１つの剥離可能な膜及びパ
ターニングすべき薄膜を除去した後、少なくとも１つの
剥離可能な膜及び該膜上に積層されている膜を除去す
る。
なく、より狭い孤立トレンチ幅を得ることができる薄膜
パターニング方法、薄膜デバイスの製造方法及び薄膜磁
気ヘッドの製造方法を提供する。 【解決手段】 パターニングすべき薄膜上に少なくとも
１つの剥離可能な膜を形成し、この少なくとも１つの剥
離可能な膜上に、ほぼ垂直な段差側壁を有する無機材料
による段差膜を形成し、少なくとも１つの剥離可能な膜
並びに段差膜の上面及び段差側壁上にスペース形成用膜
を形成し、このスペース形成用膜上に無機材料による平
坦化用膜を成膜し、平坦化用膜、スペース形成用膜及び
段差膜について少なくとも段差膜が露出するまで表面を
平坦化した後、平坦化用膜及び段差膜を残して段差側壁
上のスペース形成用膜の少なくとも一部を除去し、指向
性エッチングにより段差側壁上のスペース形成用膜の下
方に位置していた少なくとも１つの剥離可能な膜及びパ
ターニングすべき薄膜を除去した後、少なくとも１つの
剥離可能な膜及び該膜上に積層されている膜を除去す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体デバイス及
び薄膜デバイスにおける薄膜のパターニング方法、薄膜
デバイスの製造方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法に関
する。
び薄膜デバイスにおける薄膜のパターニング方法、薄膜
デバイスの製造方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】図１は、半導体デバイス及び薄膜デバイ
スの分野における従来の薄膜パターニング方法を示す工
程図である。以下同図を用いて、従来の最も一般的な薄
膜パターニング方法を説明する。
スの分野における従来の薄膜パターニング方法を示す工
程図である。以下同図を用いて、従来の最も一般的な薄
膜パターニング方法を説明する。
【０００３】まず、同図（Ａ）に示す基板１０を用意
し、その上に、同図（Ｂ）に示すようにパターニングす
べき薄膜（被パターニング薄膜）１１をスパッタリング
法等によって成膜する。次いで、同図（Ｃ）に示すよう
に、その上にレジストパターン１５を形成する。このレ
ジストパターン１５は、レジスト材料を被パターニング
薄膜１１上に塗布し、所定のマスクを介して露光を行
い、現像することで形成される。次いで、同図（Ｄ）に
示すように、このレジストパターン１５をマスクとし
て、エッチングにより被パターニング薄膜１１をパター
ニングする。次いで、同図（Ｅ）に示すように、レジス
トパターン１５を除去することにより、所望の形状にパ
ターニングされた被パターニング薄膜１１´を得る。
し、その上に、同図（Ｂ）に示すようにパターニングす
べき薄膜（被パターニング薄膜）１１をスパッタリング
法等によって成膜する。次いで、同図（Ｃ）に示すよう
に、その上にレジストパターン１５を形成する。このレ
ジストパターン１５は、レジスト材料を被パターニング
薄膜１１上に塗布し、所定のマスクを介して露光を行
い、現像することで形成される。次いで、同図（Ｄ）に
示すように、このレジストパターン１５をマスクとし
て、エッチングにより被パターニング薄膜１１をパター
ニングする。次いで、同図（Ｅ）に示すように、レジス
トパターン１５を除去することにより、所望の形状にパ
ターニングされた被パターニング薄膜１１´を得る。
【０００４】特開２００１−４４５３０号公報には、こ
のような薄膜パターニング方法の一例が開示されてい
る。
のような薄膜パターニング方法の一例が開示されてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、被パタ
ーニング薄膜上にレジストパターンを形成してエッチン
グによりパターニングする従来の薄膜パターニング方法
によると、形成される薄膜パターンのトレンチ幅の狭小
化限度が、レジストパターンの形成可能な狭小化限度に
よって規定されてしまうため、より狭いトレンチ幅を得
ることはできなかった。即ち、レジスト材料、露光機、
露光光源や露光方法等によって規定されるレジストパタ
ーンの最小の開口幅よりも狭いトレンチ幅を有する薄膜
パターンを得ることは不可能であった。
ーニング薄膜上にレジストパターンを形成してエッチン
グによりパターニングする従来の薄膜パターニング方法
によると、形成される薄膜パターンのトレンチ幅の狭小
化限度が、レジストパターンの形成可能な狭小化限度に
よって規定されてしまうため、より狭いトレンチ幅を得
ることはできなかった。即ち、レジスト材料、露光機、
露光光源や露光方法等によって規定されるレジストパタ
ーンの最小の開口幅よりも狭いトレンチ幅を有する薄膜
パターンを得ることは不可能であった。
【０００６】従って本発明の目的は、レジストパターン
の形成技術に依存することなく、より狭い孤立トレンチ
幅を得ることができる薄膜パターニング方法、薄膜デバ
イスの製造方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供す
ることにある。
の形成技術に依存することなく、より狭い孤立トレンチ
幅を得ることができる薄膜パターニング方法、薄膜デバ
イスの製造方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、パター
ニングすべき薄膜上に少なくとも１つの剥離可能な膜を
形成し、この少なくとも１つの剥離可能な膜上に、ほぼ
垂直な段差側壁を有する無機材料による段差膜を形成
し、少なくとも１つの剥離可能な膜並びに段差膜の上面
及び段差側壁上にスペース形成用膜を形成し、このスペ
ース形成用膜上に無機材料による平坦化用膜を成膜し、
平坦化用膜、スペース形成用膜及び段差膜について少な
くとも段差膜が露出するまで表面を平坦化した後、平坦
化用膜及び段差膜を残して段差側壁上のスペース形成用
膜の少なくとも一部を除去し、指向性エッチングにより
段差側壁上のスペース形成用膜の下方に位置していた少
なくとも１つの剥離可能な膜及びパターニングすべき薄
膜を除去した後、少なくとも１つの剥離可能な膜及び該
膜上に積層されている膜を除去する薄膜パターニング方
法、このパターニング方法を用いて少なくとも一部の薄
膜パターンを形成する薄膜デバイス又は薄膜磁気ヘッド
の製造方法が提供される。
ニングすべき薄膜上に少なくとも１つの剥離可能な膜を
形成し、この少なくとも１つの剥離可能な膜上に、ほぼ
垂直な段差側壁を有する無機材料による段差膜を形成
し、少なくとも１つの剥離可能な膜並びに段差膜の上面
及び段差側壁上にスペース形成用膜を形成し、このスペ
ース形成用膜上に無機材料による平坦化用膜を成膜し、
平坦化用膜、スペース形成用膜及び段差膜について少な
くとも段差膜が露出するまで表面を平坦化した後、平坦
化用膜及び段差膜を残して段差側壁上のスペース形成用
膜の少なくとも一部を除去し、指向性エッチングにより
段差側壁上のスペース形成用膜の下方に位置していた少
なくとも１つの剥離可能な膜及びパターニングすべき薄
膜を除去した後、少なくとも１つの剥離可能な膜及び該
膜上に積層されている膜を除去する薄膜パターニング方
法、このパターニング方法を用いて少なくとも一部の薄
膜パターンを形成する薄膜デバイス又は薄膜磁気ヘッド
の製造方法が提供される。
【０００８】パターニングすべき薄膜（被パターニング
薄膜）上に剥離可能な膜を形成し、その上にほぼ垂直な
段差側壁を有する無機材料による段差膜を形成し、その
段差側壁上にスペース形成用膜を成膜する。このスペー
ス形成用膜上に無機材料による平坦化用膜を成膜し、表
面を平坦化した後、段差側壁上のスペース形成用膜の少
なくとも一部を除去する。次いで、指向性エッチングに
より段差側壁上のスペース形成用膜の下方に位置してい
た剥離可能な膜及び被パターニング薄膜を除去した後、
この剥離可能な膜をリフトオフ法により除去する。これ
により、被パターニング薄膜には、スペース形成用膜の
膜厚に相当するトレンチ幅を有する孤立トレンチがパタ
ーニングされることとなる。スペース形成用膜の膜厚
は、現在の薄膜技術においては、０．１ｎｍ程度まで制
御可能（理論的には限りなく零に近い値まで制御可能）
であるため、極めて狭い孤立トレンチ幅を達成できる。
即ち、レジストパターンの形成技術に依存することなく
スペース形成用膜の膜厚にのみ依存する非常に狭い孤立
トレンチ幅を得ることができる。
薄膜）上に剥離可能な膜を形成し、その上にほぼ垂直な
段差側壁を有する無機材料による段差膜を形成し、その
段差側壁上にスペース形成用膜を成膜する。このスペー
ス形成用膜上に無機材料による平坦化用膜を成膜し、表
面を平坦化した後、段差側壁上のスペース形成用膜の少
なくとも一部を除去する。次いで、指向性エッチングに
より段差側壁上のスペース形成用膜の下方に位置してい
た剥離可能な膜及び被パターニング薄膜を除去した後、
この剥離可能な膜をリフトオフ法により除去する。これ
により、被パターニング薄膜には、スペース形成用膜の
膜厚に相当するトレンチ幅を有する孤立トレンチがパタ
ーニングされることとなる。スペース形成用膜の膜厚
は、現在の薄膜技術においては、０．１ｎｍ程度まで制
御可能（理論的には限りなく零に近い値まで制御可能）
であるため、極めて狭い孤立トレンチ幅を達成できる。
即ち、レジストパターンの形成技術に依存することなく
スペース形成用膜の膜厚にのみ依存する非常に狭い孤立
トレンチ幅を得ることができる。
【０００９】少なくとも１つの剥離可能な膜として、有
機膜及び該有機膜上に無機材料からなるバリア膜を形成
することが好ましい。
機膜及び該有機膜上に無機材料からなるバリア膜を形成
することが好ましい。
【００１０】段差側壁上のスペース形成用膜の少なくと
も一部を除去する工程が、平坦化用膜及び段差膜を残し
て段差側壁上のスペース形成用膜の一部のみを除去し、
指向性エッチングにより段差側壁上のスペース形成用膜
の残り、段差側壁上のスペース形成用膜の下方に位置し
ていた少なくとも１つの剥離可能な膜及びパターニング
すべき薄膜を除去する工程であること、又は平坦化用膜
及び段差膜を残して段差側壁上のスペース形成用膜の全
てを除去する工程であることが好ましい。
も一部を除去する工程が、平坦化用膜及び段差膜を残し
て段差側壁上のスペース形成用膜の一部のみを除去し、
指向性エッチングにより段差側壁上のスペース形成用膜
の残り、段差側壁上のスペース形成用膜の下方に位置し
ていた少なくとも１つの剥離可能な膜及びパターニング
すべき薄膜を除去する工程であること、又は平坦化用膜
及び段差膜を残して段差側壁上のスペース形成用膜の全
てを除去する工程であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】図２は本発明の一実施形態におけ
る薄膜パターニング方法を示す工程図である。被パター
ニング薄膜としては、半導体デバイス又は薄膜デバイス
のいかなる部分の膜であっても良い。薄膜磁気ヘッドに
おいては、例えば、磁気抵抗効果素子のトラック幅を決
定するリード導体部分の薄膜又は多層膜等である。
る薄膜パターニング方法を示す工程図である。被パター
ニング薄膜としては、半導体デバイス又は薄膜デバイス
のいかなる部分の膜であっても良い。薄膜磁気ヘッドに
おいては、例えば、磁気抵抗効果素子のトラック幅を決
定するリード導体部分の薄膜又は多層膜等である。
【００１２】同図（Ａ）に示すように、まず、基板又は
パターニングすべき薄膜の下層となる層２０を用意し、
その上に、同図（Ｂ）に示すように被パターニング薄膜
２１をスパッタリング法、ＣＶＤ（化学的気相成長）
法、めっき法等によって成膜する。
パターニングすべき薄膜の下層となる層２０を用意し、
その上に、同図（Ｂ）に示すように被パターニング薄膜
２１をスパッタリング法、ＣＶＤ（化学的気相成長）
法、めっき法等によって成膜する。
【００１３】次いで、同図（Ｃ）に示すように、この被
パターニング薄膜２１上に例えばレジスト等の有機材料
をスピンコート法等によって塗布して有機膜２２を形成
する。具体的なレジスト材料としては、ポリグリシジル
メタクリレート、グリシジルメタクリレート及びエチル
アクリレート重合体、クロロメチル化ポリスチレン、ポ
リビニルフェノール＋アジド化合物、及びノボラック系
樹脂＋架橋剤＋酸発生剤等のネガ型レジスト材料や、ポ
リメチルメタクリレート、ポリ（ブテン−１−スルホ
ン）、ノボラック系樹脂＋溶解阻害剤、例えばＰＭＰＳ
（ポリ（２−メチルペンテン−１−スルホン）、ポリ
（２，２，２−トリフルオロエチル−２−クロロアクリ
レート）、アルファメチルスチレン及びアルファクロロ
アクリル酸の共重合体、及びノボラック系樹脂＋キノン
ジアジド等のポジ型レジスト材料等がある。
パターニング薄膜２１上に例えばレジスト等の有機材料
をスピンコート法等によって塗布して有機膜２２を形成
する。具体的なレジスト材料としては、ポリグリシジル
メタクリレート、グリシジルメタクリレート及びエチル
アクリレート重合体、クロロメチル化ポリスチレン、ポ
リビニルフェノール＋アジド化合物、及びノボラック系
樹脂＋架橋剤＋酸発生剤等のネガ型レジスト材料や、ポ
リメチルメタクリレート、ポリ（ブテン−１−スルホ
ン）、ノボラック系樹脂＋溶解阻害剤、例えばＰＭＰＳ
（ポリ（２−メチルペンテン−１−スルホン）、ポリ
（２，２，２−トリフルオロエチル−２−クロロアクリ
レート）、アルファメチルスチレン及びアルファクロロ
アクリル酸の共重合体、及びノボラック系樹脂＋キノン
ジアジド等のポジ型レジスト材料等がある。
【００１４】さらに、その上に例えば金属材料、酸化材
料又は窒化材料等の無機材料によるバリア膜２３をスパ
ッタリング法又はＣＶＤ法等によって成膜する。このバ
リア層２３は、以後に行われる工程において、有機膜２
２がダメージを受けないようにこれを保護するためのセ
パレータとして働く。なお、これら有機膜２２及びバリ
ア膜２３が本発明の剥離可能な膜に対応する。
料又は窒化材料等の無機材料によるバリア膜２３をスパ
ッタリング法又はＣＶＤ法等によって成膜する。このバ
リア層２３は、以後に行われる工程において、有機膜２
２がダメージを受けないようにこれを保護するためのセ
パレータとして働く。なお、これら有機膜２２及びバリ
ア膜２３が本発明の剥離可能な膜に対応する。
【００１５】次いで、同図（Ｄ）に示すように、その上
に無機材料による段差膜形成用の膜２４をスパッタリン
グ法又はＣＶＤ法等によって成膜する。
に無機材料による段差膜形成用の膜２４をスパッタリン
グ法又はＣＶＤ法等によって成膜する。
【００１６】次いで、同図（Ｅ）に示すように、この膜
２４上にレジスト材料を塗布してマスクを介する露光及
び現像を行うことによって段差を形成するためのレジス
トパターン２５を形成する。
２４上にレジスト材料を塗布してマスクを介する露光及
び現像を行うことによって段差を形成するためのレジス
トパターン２５を形成する。
【００１７】次いで、同図（Ｆ）に示すように、このレ
ジストパターン２５をマスクとしたＲＩＥ（反応性イオ
ンエッチング）、イオンミリング等のドライエッチング
によって膜２４をパターニングし、その後、レジストパ
ターン２５を、アセトン等の有機溶剤で溶解除去するか
又はアッシングにより除去することによって、無機材料
による段差膜２４´を得る。この段差膜２４´の段差側
壁２４ａ´は、その下方の被パターニング薄膜２１の表
面に対して、ほぼ垂直であることが好ましい。
ジストパターン２５をマスクとしたＲＩＥ（反応性イオ
ンエッチング）、イオンミリング等のドライエッチング
によって膜２４をパターニングし、その後、レジストパ
ターン２５を、アセトン等の有機溶剤で溶解除去するか
又はアッシングにより除去することによって、無機材料
による段差膜２４´を得る。この段差膜２４´の段差側
壁２４ａ´は、その下方の被パターニング薄膜２１の表
面に対して、ほぼ垂直であることが好ましい。
【００１８】次いで、同図（Ｇ）に示すように、この段
差膜２４´の上面及び段差側壁２４ａ´、さらにバリア
層２２の表面上に、スペース形成用膜２６を成膜する。
即ち、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ等の酸等に容
易に溶解する金属材料又は卑金属材料をスパッタリング
法、ＣＶＤ法、めっき法等によって成膜するか、又は樹
脂等の有機材料をスパッタリング法、スピンコート法、
ＣＶＤ法等によって成膜する。スパッタリング法を用い
る場合は、基板を傾けた状態で回転させてスパッタリン
グを行う等の方法により、段差膜２４´の段差側壁２４
ａ´にもスペース形成用膜２６が成膜されるようにす
る。このスペース形成用膜２６の膜厚、特に段差側壁２
４ａ´上のスペース形成用膜２６の膜厚は、被パターニ
ング薄膜２１のパターニングすべきトレンチ幅に等しく
設定する。
差膜２４´の上面及び段差側壁２４ａ´、さらにバリア
層２２の表面上に、スペース形成用膜２６を成膜する。
即ち、例えばＣｕ、Ｆｅ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ等の酸等に容
易に溶解する金属材料又は卑金属材料をスパッタリング
法、ＣＶＤ法、めっき法等によって成膜するか、又は樹
脂等の有機材料をスパッタリング法、スピンコート法、
ＣＶＤ法等によって成膜する。スパッタリング法を用い
る場合は、基板を傾けた状態で回転させてスパッタリン
グを行う等の方法により、段差膜２４´の段差側壁２４
ａ´にもスペース形成用膜２６が成膜されるようにす
る。このスペース形成用膜２６の膜厚、特に段差側壁２
４ａ´上のスペース形成用膜２６の膜厚は、被パターニ
ング薄膜２１のパターニングすべきトレンチ幅に等しく
設定する。
【００１９】次いで、同図（Ｈ）に示すように、このス
ペース形成用膜２６上に無機材料をスパッタリング法、
ＣＶＤ法等によって成膜し、平坦化用膜２７を形成す
る。
ペース形成用膜２６上に無機材料をスパッタリング法、
ＣＶＤ法等によって成膜し、平坦化用膜２７を形成す
る。
【００２０】次いで、同図（Ｉ）に示すように、この平
坦化用膜２７の表面をＣＭＰ（化学的機械的研磨）法等
により平坦化する。この平坦化は、少なくとも段差膜２
４´が露出してスペース形成用膜２６の段差側壁２４ａ
´に沿った立上り部分２６ａ（垂直部分）の上端が完全
に露出するまで行われる。
坦化用膜２７の表面をＣＭＰ（化学的機械的研磨）法等
により平坦化する。この平坦化は、少なくとも段差膜２
４´が露出してスペース形成用膜２６の段差側壁２４ａ
´に沿った立上り部分２６ａ（垂直部分）の上端が完全
に露出するまで行われる。
【００２１】次いで、同図（Ｊ）に示すように、スペー
ス形成用膜２６が酸等に容易に溶解する金属材料で形成
されている場合は酸等を用いたウェットエッチングによ
り、卑金属材料で形成されている場合はＲＩＥ等のドラ
イエッチングによりその立ち上がり部分２６ａを完全に
なくなるまで除去する。また、同図（Ｋ）に示すよう
に、スペース形成用膜２６の立上り部分２６ａを一部残
した状態であっても良い。さらに、同図（Ｌ）に示すよ
うに、ウェットエッチングの場合、立上り部分２６ａを
越えてスペース形成用膜２６の水平部分２６ｂの一部ま
で除去しても良い。スペース形成用膜２６が樹脂等の有
機材料で形成されている場合は、その立上り部分２６ａ
の途中までを有機溶剤等で溶かすことが行われる。
ス形成用膜２６が酸等に容易に溶解する金属材料で形成
されている場合は酸等を用いたウェットエッチングによ
り、卑金属材料で形成されている場合はＲＩＥ等のドラ
イエッチングによりその立ち上がり部分２６ａを完全に
なくなるまで除去する。また、同図（Ｋ）に示すよう
に、スペース形成用膜２６の立上り部分２６ａを一部残
した状態であっても良い。さらに、同図（Ｌ）に示すよ
うに、ウェットエッチングの場合、立上り部分２６ａを
越えてスペース形成用膜２６の水平部分２６ｂの一部ま
で除去しても良い。スペース形成用膜２６が樹脂等の有
機材料で形成されている場合は、その立上り部分２６ａ
の途中までを有機溶剤等で溶かすことが行われる。
【００２２】その後、同図（Ｍ）に示すように、無機材
料による平坦化された膜２７´及び無機材料による段差
膜２４´をマスクとして用い、ＲＩＥ等の指向性ドライ
エッチングを行うことによって、スペース形成用膜２６
の立上り部分２６ａが残されている場合はその残された
部分、バリア膜２３、有機膜２２及び被パターニング膜
２１をエッチング除去し、パターニングされたバリア膜
２３´、有機膜２２´及び被パターニング膜２１´を得
る。
料による平坦化された膜２７´及び無機材料による段差
膜２４´をマスクとして用い、ＲＩＥ等の指向性ドライ
エッチングを行うことによって、スペース形成用膜２６
の立上り部分２６ａが残されている場合はその残された
部分、バリア膜２３、有機膜２２及び被パターニング膜
２１をエッチング除去し、パターニングされたバリア膜
２３´、有機膜２２´及び被パターニング膜２１´を得
る。
【００２３】次いで、同図（Ｎ）に示すように、有機溶
剤等によって、有機膜２２´を溶解させて、その上のバ
リア膜２３´、スペース形成用膜２６、平坦化された膜
２７´及び段差膜２４´をリフトオフし、非常に狭い孤
立トレンチ２８を有するようにパターニングされた薄膜
２１´を得る。
剤等によって、有機膜２２´を溶解させて、その上のバ
リア膜２３´、スペース形成用膜２６、平坦化された膜
２７´及び段差膜２４´をリフトオフし、非常に狭い孤
立トレンチ２８を有するようにパターニングされた薄膜
２１´を得る。
【００２４】このように本実施形態によれば、被パター
ニング薄膜２１には、スペース形成用膜２６の膜厚に相
当するトレンチ幅を有する孤立トレンチ２８がパターニ
ングされることとなる。スペース形成用膜２６の膜厚
は、かなり小さい値（理論的には限りなく零に近い値）
まで非常に精度良く制御できるため、極めて狭い孤立ト
レンチ幅を達成できる。即ち、レジストパターンの形成
技術に依存することなくスペース形成用膜２６の膜厚に
のみ依存する非常に狭い孤立トレンチ幅を得ることがで
きる。
ニング薄膜２１には、スペース形成用膜２６の膜厚に相
当するトレンチ幅を有する孤立トレンチ２８がパターニ
ングされることとなる。スペース形成用膜２６の膜厚
は、かなり小さい値（理論的には限りなく零に近い値）
まで非常に精度良く制御できるため、極めて狭い孤立ト
レンチ幅を達成できる。即ち、レジストパターンの形成
技術に依存することなくスペース形成用膜２６の膜厚に
のみ依存する非常に狭い孤立トレンチ幅を得ることがで
きる。
【００２５】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。
【００２６】まず、基板２０をＳｉで構成し、その表面
にスパッタリング法でＡｕを３０ｎｍの厚さに成膜し、
被パターニング薄膜２１を形成した。この場合のスパッ
タリング装置及び条件は、 使用装置 ： ＣＶＣ社製 ＶＥ８２９５（直流スパッタ） スパッタ膜 ： Ａｕ ターゲット ： Ａｕ パワー ： ７００Ｗ Ａｒ流量 ： １０ｓｃｃｍ ガス圧力 ： １．０ｍＴｏｒｒ であった。
にスパッタリング法でＡｕを３０ｎｍの厚さに成膜し、
被パターニング薄膜２１を形成した。この場合のスパッ
タリング装置及び条件は、 使用装置 ： ＣＶＣ社製 ＶＥ８２９５（直流スパッタ） スパッタ膜 ： Ａｕ ターゲット ： Ａｕ パワー ： ７００Ｗ Ａｒ流量 ： １０ｓｃｃｍ ガス圧力 ： １．０ｍＴｏｒｒ であった。
【００２７】次いで、ＰＭＧＩ（ポリグルタールイミ
ド）のシクロペンタノン溶液を被パターニング薄膜２１
上にスピンコートし、１７０℃で３分間ベークすること
により、厚さが３０ｎｍの有機膜（ＰＭＧＩ膜）２２を
形成した。
ド）のシクロペンタノン溶液を被パターニング薄膜２１
上にスピンコートし、１７０℃で３分間ベークすること
により、厚さが３０ｎｍの有機膜（ＰＭＧＩ膜）２２を
形成した。
【００２８】さらに、その上にスパッタリング法でＡｕ
を３０ｎｍの厚さに成膜し、バリア層２３を形成した。
この場合のスパッタリング装置及び条件は、 使用装置 ： ＣＶＣ社製 ＶＥ８２９５（直流スパッタ） スパッタ膜 ： Ａｕ ターゲット ： Ａｕ パワー ： ７００Ｗ Ａｒ流量 ： １０ｓｃｃｍ ガス圧力 ： １．０ｍＴｏｒｒ であった。
を３０ｎｍの厚さに成膜し、バリア層２３を形成した。
この場合のスパッタリング装置及び条件は、 使用装置 ： ＣＶＣ社製 ＶＥ８２９５（直流スパッタ） スパッタ膜 ： Ａｕ ターゲット ： Ａｕ パワー ： ７００Ｗ Ａｒ流量 ： １０ｓｃｃｍ ガス圧力 ： １．０ｍＴｏｒｒ であった。
【００２９】次いで、その上にスパッタリング法でＡｌ
２Ｏ３を０．５μｍの厚さに成膜し、段差膜形成用の膜
２４を形成した。この場合のスパッタリング装置及び条
件は、 使用装置 ： アルカテル（Ａｌｃａｔｅｌ）社製 ＨＥＤＡ２４８０ （ＲＦバイアススパッタ） ターゲット ： Ａｌ２Ｏ３ パワー ： １３．５ｋＷ （１３．５６ＭＨｚ） バイアス電圧 ： Ｖｄｃ＝−１００Ｖ （１３．５６ＭＨｚ） Ａｒ流量 ： ２００ｓｃｃｍ ガス圧力 ： ３０ｍＴｏｒｒ であった。
２Ｏ３を０．５μｍの厚さに成膜し、段差膜形成用の膜
２４を形成した。この場合のスパッタリング装置及び条
件は、 使用装置 ： アルカテル（Ａｌｃａｔｅｌ）社製 ＨＥＤＡ２４８０ （ＲＦバイアススパッタ） ターゲット ： Ａｌ２Ｏ３ パワー ： １３．５ｋＷ （１３．５６ＭＨｚ） バイアス電圧 ： Ｖｄｃ＝−１００Ｖ （１３．５６ＭＨｚ） Ａｒ流量 ： ２００ｓｃｃｍ ガス圧力 ： ３０ｍＴｏｒｒ であった。
【００３０】次いで、この膜２４上にレジストパターン
２５をプリントした。その条件は、 レジスト ： 信越化学工業社製 ＳＩＰＲ−９７４０ プリベーク ： １００℃×１２０ｓｅｃ 厚さ ： ２μｍ ステッパー ： Ｎｉｋｏｎ社製 ＮＳＲ−ＴＦＨｉ１２ ＮＡ＝０．４ σ＝０．４ 露光条件 ： Ｄｏｓｅ（露光量）＝２５０ｍＪ／ｃｍ２ ＰＥＢ ： １１０℃×９０ｓｅｃ 現像 ： ２．３８％−ＴＭＡＨａｑ． ５０ｓｅｃ×２回 である。
２５をプリントした。その条件は、 レジスト ： 信越化学工業社製 ＳＩＰＲ−９７４０ プリベーク ： １００℃×１２０ｓｅｃ 厚さ ： ２μｍ ステッパー ： Ｎｉｋｏｎ社製 ＮＳＲ−ＴＦＨｉ１２ ＮＡ＝０．４ σ＝０．４ 露光条件 ： Ｄｏｓｅ（露光量）＝２５０ｍＪ／ｃｍ２ ＰＥＢ ： １１０℃×９０ｓｅｃ 現像 ： ２．３８％−ＴＭＡＨａｑ． ５０ｓｅｃ×２回 である。
【００３１】次いで、このレジストパターン２５をマス
クとしたＲＩＥ法でＡｌ２Ｏ３による段差膜形成用の膜
２４をエッチングし、その後、残ったレジストパターン
２５をアセトンにて溶解除去した。これにより、Ａｌ２
Ｏ３による段差膜２４´が得られた。この段差膜２４´
の側面は、高さ０．５μｍの垂直に立上った段差側壁２
４ａ´となった。このＲＩＥの条件は、 であった。
クとしたＲＩＥ法でＡｌ２Ｏ３による段差膜形成用の膜
２４をエッチングし、その後、残ったレジストパターン
２５をアセトンにて溶解除去した。これにより、Ａｌ２
Ｏ３による段差膜２４´が得られた。この段差膜２４´
の側面は、高さ０．５μｍの垂直に立上った段差側壁２
４ａ´となった。このＲＩＥの条件は、 であった。
【００３２】次いで、この段差膜２４´の上面及び段差
側壁２４ａ´さらにバリア層２２の表面上にスパッタリ
ング法でＣｕを２０ｎｍの厚さに成膜し、スペース形成
用膜２６を形成した。この場合のスパッタリング装置及
び条件は、 使用装置 ： 日電アネルバ社製 ＳＰＦ−７４０Ｈ（直流スパッタ） スパッタ膜 ： Ｃｕ ターゲット ： Ｃｕ パワー ： １０００Ｗ Ａｒ流量 ： ５０ｓｃｃｍ ガス圧力 ： ２．０ｍＴｏｒｒ であった。
側壁２４ａ´さらにバリア層２２の表面上にスパッタリ
ング法でＣｕを２０ｎｍの厚さに成膜し、スペース形成
用膜２６を形成した。この場合のスパッタリング装置及
び条件は、 使用装置 ： 日電アネルバ社製 ＳＰＦ−７４０Ｈ（直流スパッタ） スパッタ膜 ： Ｃｕ ターゲット ： Ｃｕ パワー ： １０００Ｗ Ａｒ流量 ： ５０ｓｃｃｍ ガス圧力 ： ２．０ｍＴｏｒｒ であった。
【００３３】次いで、このスペース形成用膜２６上にス
パッタリング法でＡｌ２Ｏ３を０．５μｍの厚さに成膜
し、平坦化用膜２７を形成した。この場合のスパッタリ
ング装置及び条件は、 使用装置 ： アルカテル（Ａｌｃａｔｅｌ）社製 ＨＥＤＡ２４８０ （ＲＦバイアススパッタ） ターゲット ： Ａｌ２Ｏ３ パワー ： １３．５ｋＷ （１３．５６ＭＨｚ） バイアス電圧 ： Ｖｄｃ＝−１００Ｖ （１３．５６ＭＨｚ） Ａｒ流量 ： ２００ｓｃｃｍ ガス圧力 ： ３０ｍＴｏｒｒ であった。
パッタリング法でＡｌ２Ｏ３を０．５μｍの厚さに成膜
し、平坦化用膜２７を形成した。この場合のスパッタリ
ング装置及び条件は、 使用装置 ： アルカテル（Ａｌｃａｔｅｌ）社製 ＨＥＤＡ２４８０ （ＲＦバイアススパッタ） ターゲット ： Ａｌ２Ｏ３ パワー ： １３．５ｋＷ （１３．５６ＭＨｚ） バイアス電圧 ： Ｖｄｃ＝−１００Ｖ （１３．５６ＭＨｚ） Ａｒ流量 ： ２００ｓｃｃｍ ガス圧力 ： ３０ｍＴｏｒｒ であった。
【００３４】次いで、ＣＭＰにより、段差膜２４´の厚
さが０．４μｍになるまで、平坦化用膜２７、スペース
形成用膜２６及び段差膜２４´の表面を研磨し除去して
平坦化した。この場合のＣＭＰ装置及び条件は、 使用装置 ： アイペック（Ｉｐｅｃ）社製 ＡＶＡＮＴＩ パッド ： ローデルニッタ（ＲＯＤＥＬ ＮＩＴＴＡ）社 ＩＣ１０００ スラリー ： バイコースキージャパン（ＢＡＩＫＯＷＳＫＩ ＪＡＰ ＡＮ）社製 Ｂａｉｋａｌｏｘ であった。
さが０．４μｍになるまで、平坦化用膜２７、スペース
形成用膜２６及び段差膜２４´の表面を研磨し除去して
平坦化した。この場合のＣＭＰ装置及び条件は、 使用装置 ： アイペック（Ｉｐｅｃ）社製 ＡＶＡＮＴＩ パッド ： ローデルニッタ（ＲＯＤＥＬ ＮＩＴＴＡ）社 ＩＣ１０００ スラリー ： バイコースキージャパン（ＢＡＩＫＯＷＳＫＩ ＪＡＰ ＡＮ）社製 Ｂａｉｋａｌｏｘ であった。
【００３５】次いで、３０％−ＦｅＣｌ３水溶液でウェ
ットエッチングを行い、スペース形成用膜２６の立上り
部分２６ａを全て溶解除去した。これにより、２０ｎｍ
のトレンチ幅を有するＡｌ２Ｏ３のトレンチＲＩＥマス
クが形成された。
ットエッチングを行い、スペース形成用膜２６の立上り
部分２６ａを全て溶解除去した。これにより、２０ｎｍ
のトレンチ幅を有するＡｌ２Ｏ３のトレンチＲＩＥマス
クが形成された。
【００３６】その後、このＡｌ２Ｏ３トレンチパターン
をマスクとしたＲＩＥ法で、バリア膜２３、有機膜２２
及び被パターニング膜２１を順次エッチング除去し、パ
ターニングされたバリア膜２３´、有機膜２２´及び被
パターニング膜２１´を得た。このＲＩＥの条件は、 であった。
をマスクとしたＲＩＥ法で、バリア膜２３、有機膜２２
及び被パターニング膜２１を順次エッチング除去し、パ
ターニングされたバリア膜２３´、有機膜２２´及び被
パターニング膜２１´を得た。このＲＩＥの条件は、 であった。
【００３７】次いで、基板をＮ−メチルピロリドン（Ｎ
−Ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ（ＮＭＰ））中
にて浸漬揺動し、ＰＭＧＩ膜である有機膜２２´を溶解
させ、その上のバリア膜２３´、スペース形成用膜２
６、平坦化された膜２７´及び段差膜２４´をリフトオ
フ除去した。
−Ｍｅｔｈｙｌｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ（ＮＭＰ））中
にて浸漬揺動し、ＰＭＧＩ膜である有機膜２２´を溶解
させ、その上のバリア膜２３´、スペース形成用膜２
６、平坦化された膜２７´及び段差膜２４´をリフトオ
フ除去した。
【００３８】その結果、厚さ３０ｎｍ、トレンチ幅２０
ｎｍのＡｕ薄膜パターンが得られた。
ｎｍのＡｕ薄膜パターンが得られた。
【００３９】以上述べた実施形態及び実施例は全て本発
明を例示的に示すものであって限定的に示すものではな
く、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施す
ることができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲
及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
明を例示的に示すものであって限定的に示すものではな
く、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施す
ることができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲
及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。
【００４０】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、パターニングすべき薄膜（被パターニング薄膜）上
に剥離可能な膜を形成し、その上にほぼ垂直な段差側壁
を有する無機材料による段差膜を形成し、その段差側壁
上にスペース形成用膜を成膜する。このスペース形成用
膜上に無機材料による平坦化用膜を成膜し、表面を平坦
化した後、段差側壁上のスペース形成用膜の少なくとも
一部を除去する。次いで、指向性エッチングにより段差
側壁上のスペース形成用膜の下方に位置していた剥離可
能な膜及び被パターニング薄膜を除去した後、この剥離
可能な膜をリフトオフ法により除去する。これにより、
被パターニング薄膜には、スペース形成用膜の膜厚に相
当するトレンチ幅を有する孤立トレンチがパターニング
されることとなる。スペース形成用膜の膜厚は、現在の
薄膜技術においては、０．１ｎｍ程度まで制御可能（理
論的には限りなく零に近い値まで制御可能）であるた
め、極めて狭い孤立トレンチ幅を達成できる。即ち、レ
ジストパターンの形成技術に依存することなくスペース
形成用膜の膜厚にのみ依存する非常に狭い孤立トレンチ
幅を得ることができる。
ば、パターニングすべき薄膜（被パターニング薄膜）上
に剥離可能な膜を形成し、その上にほぼ垂直な段差側壁
を有する無機材料による段差膜を形成し、その段差側壁
上にスペース形成用膜を成膜する。このスペース形成用
膜上に無機材料による平坦化用膜を成膜し、表面を平坦
化した後、段差側壁上のスペース形成用膜の少なくとも
一部を除去する。次いで、指向性エッチングにより段差
側壁上のスペース形成用膜の下方に位置していた剥離可
能な膜及び被パターニング薄膜を除去した後、この剥離
可能な膜をリフトオフ法により除去する。これにより、
被パターニング薄膜には、スペース形成用膜の膜厚に相
当するトレンチ幅を有する孤立トレンチがパターニング
されることとなる。スペース形成用膜の膜厚は、現在の
薄膜技術においては、０．１ｎｍ程度まで制御可能（理
論的には限りなく零に近い値まで制御可能）であるた
め、極めて狭い孤立トレンチ幅を達成できる。即ち、レ
ジストパターンの形成技術に依存することなくスペース
形成用膜の膜厚にのみ依存する非常に狭い孤立トレンチ
幅を得ることができる。
【図１】半導体デバイス及び薄膜デバイスの分野におけ
る従来の薄膜パターニング方法を示す工程図である。
る従来の薄膜パターニング方法を示す工程図である。
【図２】本発明の一実施形態における薄膜パターニング
方法を示す工程図である。
方法を示す工程図である。
２０ 基板又はパターニングすべき薄膜の下層となる層
２１ パターニングすべき薄膜
２１´ パターニングされた薄膜
２２ 有機膜
２２´ パターニングされた有機膜
２３ バリア膜
２３´ パターニングされたバリア膜
２４ 段差膜形成用の膜
２４´ 段差膜
２４ａ´ 段差側壁
２５ レジストパターン
２６ スペース形成用膜
２６ａ 立上り部分
２７ 平坦化用膜
２７´ 平坦化された膜
２８ 孤立トレンチ
Claims (6)
- 【請求項１】 パターニングすべき薄膜上に少なくとも
１つの剥離可能な膜を形成し、該少なくとも１つの剥離
可能な膜上に、ほぼ垂直な段差側壁を有する無機材料に
よる段差膜を形成し、前記少なくとも１つの剥離可能な
膜並びに前記段差膜の上面及び前記段差側壁上にスペー
ス形成用膜を形成し、該スペース形成用膜上に無機材料
による平坦化用膜を成膜し、該平坦化用膜、前記スペー
ス形成用膜及び前記段差膜について少なくとも該段差膜
が露出するまで表面を平坦化した後、前記平坦化用膜及
び前記段差膜を残して前記段差側壁上のスペース形成用
膜の少なくとも一部を除去し、指向性エッチングにより
前記段差側壁上の該スペース形成用膜の下方に位置して
いた前記少なくとも１つの剥離可能な膜及び前記パター
ニングすべき薄膜を除去した後、該少なくとも１つの剥
離可能な膜及び該膜上に積層されている膜を除去するこ
とを特徴とする薄膜パターニング方法。 - 【請求項２】 前記少なくとも１つの剥離可能な膜とし
て、有機膜及び該有機膜上に無機材料からなるバリア膜
を形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記段差側壁上のスペース形成用膜の少
なくとも一部を除去することが、前記平坦化用膜及び前
記段差膜を残して前記段差側壁上のスペース形成用膜の
一部のみを除去し、指向性エッチングにより前記段差側
壁上のスペース形成用膜の残り、前記段差側壁上の該ス
ペース形成用膜の下方に位置していた前記少なくとも１
つの剥離可能な膜及び前記パターニングすべき薄膜を除
去するものであることを特徴とする請求項１又は２に記
載の方法。 - 【請求項４】 前記段差側壁上のスペース形成用膜の少
なくとも一部を除去することが、前記平坦化用膜及び前
記段差膜を残して前記段差側壁上のスペース形成用膜の
全てを除去するものであることを特徴とする請求項１又
は２に記載の方法。 - 【請求項５】 請求項１から４のいずれか１項に記載の
薄膜パターニング方法を用いて少なくとも一部の薄膜パ
ターンを形成することを特徴とする薄膜デバイスの製造
方法。 - 【請求項６】 請求項１から４のいずれか１項に記載の
薄膜パターニング方法を用いて少なくとも一部の薄膜パ
ターンを形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001198811A JP3840925B2 (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 薄膜パターニング方法、薄膜デバイスの製造方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001198811A JP3840925B2 (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 薄膜パターニング方法、薄膜デバイスの製造方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003017353A true JP2003017353A (ja) | 2003-01-17 |
| JP3840925B2 JP3840925B2 (ja) | 2006-11-01 |
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|---|---|---|---|
| JP2001198811A Expired - Fee Related JP3840925B2 (ja) | 2001-06-29 | 2001-06-29 | 薄膜パターニング方法、薄膜デバイスの製造方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP3840925B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7916432B2 (en) | 2007-12-11 | 2011-03-29 | Tdk Corporation | Thin-film patterning method for magnetoresistive device |
| CN103745924A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-23 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种高温超导Lange耦合器的制备方法 |
-
2001
- 2001-06-29 JP JP2001198811A patent/JP3840925B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN103745924A (zh) * | 2013-12-24 | 2014-04-23 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种高温超导Lange耦合器的制备方法 |
| CN103745924B (zh) * | 2013-12-24 | 2016-08-17 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种高温超导Lange耦合器的制备方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3840925B2 (ja) | 2006-11-01 |
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