JP3456461B2 - 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

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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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ドライエッチング
による薄膜のパターニング方法、電子線（ＥＢ）描画法
を用いたレジスト膜のパターニング方法、このパターニ
ング方法を用いた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、ＥＢ描画装置を用いてパターニ
ングすべき薄膜（被パターニング薄膜）上にレジストパ
ターンを形成し、その形成したレジストパターンをマス
クとして被パターニング薄膜をドライエッチングする場
合の従来技術を示す工程図である。
【０００３】まず、同図（Ａ）に示す基板１０を用意
し、その上に、同図（Ｂ）に示すように被パターニング
薄膜１１をスパッタリング等によって成膜する。
【０００４】次いで、同図（Ｃ）に示すように、被パタ
ーニング薄膜１１上にＥＢ用のレジスト膜１２を塗布し
た後、ＥＢ描画装置を用いてこのレジスト膜１２の残し
たい所望の領域にＥＢを照射する。
【０００５】次いで、同図（Ｄ）に示すように、現像液
で現像することにより、所望形状にパターニングされた
レジスト膜１２´が得られる。
【０００６】ただし、これはレジスト膜１２として、ネ
ガティブ型のレジスト材料を用いた場合である。ポジテ
ィブ型のレジスト材料を用いた場合は、残したいパター
ン形状以外の部分にＥＢが照射される。
【０００７】その後、同図（Ｅ）に示すように、パター
ニングされたレジスト膜１２´をマスクとして、被パタ
ーニング薄膜１１に対してイオンミリング、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングを行い、
同図（Ｆ）に示すように、パターニングされた薄膜１１
´を得る。
【０００８】次いで、同図（Ｇ）に示すように、レジス
ト膜１２´を有機溶剤等で溶融し、除去する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなＥＢ描画装置による従来のレジストパターニング方
法は、レジスト膜１２にＥＢを照射する際に、ＥＢの加
速電圧が例えば５０ｋＶと高いことから、その下の被パ
ターニング薄膜１１が静電破壊されてしまい、薄膜の本
来の機能が全く失われてしまうことがある。特に、被パ
ターニング薄膜が、例えば薄膜磁気ヘッドにおける巨大
磁気抵抗効果（ＧＭＲ）膜等の多層構造薄膜である場合
はこの傾向が強い。従って、このような多層構造薄膜の
レジストパターニングには、ＥＢ描画法を採用すること
は非常に困難であった。
【００１０】レジスト膜１２の表面に帯電防止膜を形成
した後にＥＢを照射した場合にも、被パターニング薄膜
１１のこのような静電破壊は免れることができない。
【００１１】また、パターニングされたレジスト膜１２
´を用いてドライエッチングする際にも、たとえそのレ
ジストマスクをＥＢ描画装置で形成することなく光学的
な方法で形成する場合であっても、ドライエッチング時
に被パターニング薄膜１１にバイアス電圧及び／又はエ
ッチングイオンの電荷が印加されるので、この被パター
ニング薄膜１１が静電破壊されてしまい、薄膜の本来の
機能が全く失われてしまうことがある。特に、被パター
ニング薄膜が、例えばＧＭＲ膜等の多層構造薄膜である
場合はこの傾向が強い。
【００１２】従って本発明の目的は、レジストパターン
をその上に形成すべき基板、膜又は被パターニング薄膜
がＥＢによる静電破壊によるダメージを受けることを防
止できるパターニング方法、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。
【００１３】本発明の他の目的は、被パターニング薄膜
がドライエッチングによる静電破壊によるダメージを受
けることを防止できるパターニング方法、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。
【００１４】
【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（被パターニング薄膜）の表面に有機
溶剤で剥離可能な絶縁性有機膜を形成し、絶縁性有機膜
上に導電性膜を形成し、導電性膜上にマスクを形成し、
マスクを介して被パターニング薄膜をドライエッチング
によりパターニングした後、絶縁性有機膜を有機溶剤で
剥離除去することにより導電性膜及びマスクを除去する
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。
【００１５】被パターニング薄膜上に絶縁性有機膜と導
電性膜との２層構造を形成し、その上にマスクを形成し
てドライエッチングを行うことにより、この被パターニ
ング薄膜がドライエッチング時のバイアス及び／又は荷
電イオン等によって静電破壊等のダメージを受けること
がない。
【００１６】
【００１７】上述のマスクを、導電性膜上にレジスト膜
を形成した後、ＥＢ描画法によりレジスト膜をパターニ
ングして形成することが好ましい。
【００１８】上述の導電性膜が、接地されている膜であ
ることがより好ましい。これにより、電荷が接地側へ逃
げるため、より確実な静電破壊防止効果を期待すること
ができる。
【００１９】
【００２０】
【００２１】本発明によれば、またさらに、パターニン
グすべき薄膜（被パターニング薄膜）の表面に少なくと
も有機溶剤で剥離可能な絶縁性有機膜と導電性膜とを順
次成膜し、成膜した導電性膜上にレジスト膜を形成し、
電子線描画法によりレジスト膜をパターニングし、パタ
ーニングしたレジスト膜をマスクとして被パターニング
薄膜をドライエッチングによりパターニングした後、絶
縁性有機膜を有機溶剤で剥離除去することにより導電性
膜及びパターニングしたレジスト膜を除去するパターニ
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。
【００２２】被パターニング薄膜の表面にこのような２
層構造の膜を形成し、レジスト膜をその上に形成してか
らＥＢ露光することにより、ＥＢによる電荷が導電性膜
へ逃げるため、被パターニング薄膜が帯電しないので静
電破壊発生を効果的に防止するることができる。このよ
うに、薄膜上にレジストパターンを形成するのにＥＢ描
画法を採用できるので、パターニング加工の解像度を大
幅に高めることができ加工精度が大きく向上する。
【００２３】導電性膜が、金属膜であるか又は導電性有
機膜であることが好ましい。
【００２４】また、導電性膜が、接地されている膜であ
ることがより好ましい。これにより、電荷が接地側へ逃
げるため、より確実な静電破壊防止効果を期待すること
ができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】図２は本発明の一実施形態におけ
るパターニング方法を示す工程図である。この実施形態
は、ＥＢによってレジスト膜を硬化させてレジストパタ
ーンを形成した後、そのレジストパターンを用いて被パ
ターニング薄膜をパターニングする方法である。被パタ
ーニング薄膜としては、薄膜デバイスのいかなる膜であ
っても良い。薄膜磁気ヘッドにおいては、例えば、磁極
を形成する薄膜、磁気抵抗効果素子を構成する薄膜又は
多層膜等がある。
【００２６】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をスパッタリング等によって成膜する。
【００２７】次いで、同図（Ｃ）に示すように、剥離可
能な膜として例えば絶縁性有機膜２２をその上に塗布
し、さらに、同図（Ｄ）に示すように、その上に導電性
膜２３をスパッタリング又は塗布等により成膜する。
【００２８】その後、同図（Ｅ）に示すように、導電性
膜２３上にＥＢ用のレジスト膜２４を塗布した後、ＥＢ
描画装置を用いてこのレジスト膜２４の残したい所望の
領域にＥＢを照射する。
【００２９】次いで、同図（Ｆ）に示すように、現像液
で現像することにより、所望形状にパターニングされた
レジスト膜２４´が得られる。
【００３０】ただし、これはレジスト膜２４として、ネ
ガティブ型のレジスト材料を用いた場合である。ポジテ
ィブ型のレジスト材料を用いた場合は、残したいパター
ン形状以外の部分にＥＢが照射される。
【００３１】その後、同図（Ｇ）に示すように、パター
ニングされたレジスト膜２４´をマスクとして、被パタ
ーニング薄膜２１に対してＡｒイオン等によるイオンミ
リング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライ
エッチングを行い、同図（Ｈ）に示すように、パターニ
ングされた導電性膜２３´、パターニングされた絶縁性
有機膜２２´及びパターニングされた薄膜２１´を得
る。
【００３２】次いで、有機溶剤等によって、パターニン
グされた絶縁性有機膜２２´を溶融し、これをその上の
導電性膜２３´及びレジスト膜２４´と共に除去するこ
とによって、同図（Ｉ）に示すようなパターニングされ
た薄膜２１´が得られる。
【００３３】なお、剥離可能な膜としては、塗布等によ
り薄膜化できかつ有機溶剤に溶けるものであれば良い。
【００３４】絶縁性有機膜２２としては、例えばレジス
ト等の有機樹脂膜があげられる。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。
【００３５】導電性膜２３としては、金属膜又は導電性
有機膜があげられる。金属膜としては、あらゆる種類の
金属材料が適用可能である。具体的な導電性有機膜材料
としては、ポリ（イソチアナフテンジイルスルホネー
ト）、ＴＣＮＱ鎖体＋ポリマー、ポリ（３−チエニルア
ルカンスルホン酸化合物）、及びスルホン化ポリアニリ
ンのアンモニア塩等がある。また、導電性膜２３として
カーボンを用いても良い。
【００３６】上述したように、本実施形態によれば、剥
離可能な膜である絶縁性有機膜２２と導電性膜２３との
２層を被パターニング薄膜２１上に成膜してからレジス
ト膜２４を成膜してＥＢ描画によりこのレジスト膜２４
のパターニング硬化を行っているため、ＥＢの大きな電
荷が面積の大きいこの導電性膜２３側へ逃げるので被パ
ターニング薄膜２１が帯電することはなくなり、この被
パターニング薄膜２１の静電破壊を効果的に防止するこ
とができる。従って、薄膜上にレジストパターンを形成
するのにＥＢ描画法を採用できるので、パターニング加
工の解像度を大幅に高めることができ加工精度が大きく
向上する。
【００３７】加えて、これら絶縁性有機膜２２と導電性
膜２３との２層を被パターニング薄膜２１上に成膜して
からレジスト膜２４をパターニングし、その上からドラ
イエッチングを行っているため、ドライエッチング時の
バイアス及び／又は荷電エッチングイオンによる電荷
が、面積の大きいこの導電性膜２３側へ逃げるので被パ
ターニング薄膜２１が帯電することはなくなり、この被
パターニング薄膜２１の静電破壊をより効果的に防止す
ることができる。
【００３８】また、導電性膜２３が接地された膜であれ
ば、電荷が接地側へ逃げるため、より確実な静電破壊防
止効果を期待することができる。
【００３９】なお、図２の実施形態においては、被パタ
ーニング薄膜２１上に絶縁性有機膜２２及び導電性膜２
３の２層を積層しているが、これら２層に加えてさらな
る膜を設けても良い。
【００４０】また、上述の実施形態において、レジスト
膜２４の表面に帯電防止膜を形成した後にＥＢを照射す
るようにしても良い。
【００４１】図３は本発明の他の実施形態におけるパタ
ーニング方法を示す工程図である。この実施形態は、通
常の光学的露光によってレジスト膜を硬化させてレジス
トパターンを形成した後、そのレジストパターンを用い
て被パターニング薄膜をパターニングする方法である。
被パターニング薄膜としては、薄膜デバイスのいかなる
膜であっても良い。薄膜磁気ヘッドにおいては、例え
ば、磁極を形成する薄膜、磁気抵抗効果素子を構成する
薄膜又は多層膜等がある。
【００４２】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３０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
３１をスパッタリング等によって成膜する。
【００４３】次いで、同図（Ｃ）に示すように、剥離可
能な膜として例えば絶縁性有機膜３２をその上に塗布
し、さらに、同図（Ｄ）に示すように、その上に導電性
膜３３をスパッタリング又は塗布等により成膜する。
【００４４】その後、同図（Ｅ）に示すように、導電性
膜３３上にレジスト膜３４を塗布した後、マスクを使用
する光学的露光装置によりこのレジスト膜３４の残した
い所望の領域を露光する。
【００４５】次いで、同図（Ｆ）に示すように、現像液
で現像することにより、所望形状にパターニングされた
レジスト膜３４´が得られる。
【００４６】ただし、これはレジスト３４として、ネガ
ティブ型のレジスト材料を用いた場合である。ポジティ
ブ型のレジスト材料を用いた場合は、残したいパターン
形状以外の部分が露光される。
【００４７】その後、同図（Ｇ）に示すように、パター
ニングされたレジスト膜３４´をマスクとして、被パタ
ーニング薄膜３１に対してイオンミリング、反応性イオ
ンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングを行い、
同図（Ｈ）に示すように、パターニングされた導電性膜
３３´、パターニングされた絶縁性有機膜３２´及びパ
ターニングされた薄膜３１´を得る。
【００４８】次いで、有機溶剤等によって、パターニン
グされた絶縁性有機膜３２´を溶融し、これをその上の
導電性膜３３´及びレジスト膜３４´と共に除去するこ
とによって、同図（Ｉ）に示すようなパターニングされ
た薄膜３１´が得られる。
【００４９】なお、剥離可能な膜としては、塗布等によ
り薄膜化できかつ有機溶剤に溶けるものであれば良い。
【００５０】絶縁性有機膜３２としては、例えばレジス
ト等の有機樹脂膜があげられる。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。
【００５１】導電性膜３３としては、金属膜又は導電性
有機膜があげられる。金属膜としては、あらゆる種類の
金属材料が適用可能である。具体的な導電性有機膜材料
としては、ポリ（イソチアナフテンジイルスルホネー
ト）、ＴＣＮＱ鎖体＋ポリマー、ポリ（３−チエニルア
ルカンスルホン酸化合物）、及びスルホン化ポリアニリ
ンのアンモニア塩等がある。また、導電性膜３３として
カーボンを用いても良い。
【００５２】上述したように、本実施形態によれば、剥
離可能な膜である絶縁性有機膜３２と導電性膜３３との
２層を被パターニング薄膜３１上に成膜してからレジス
ト膜３４をパターニングし、その上からドライエッチン
グを行っているため、ドライエッチング時のバイアス及
び／又は荷電エッチングイオンによる電荷が、面積の大
きいこの導電性膜３３側へ逃げるので被パターニング薄
膜３１が帯電することはなくなり、この被パターニング
薄膜３１の静電破壊を効果的に防止することができる。
【００５３】また、導電性膜３３が接地された膜であれ
ば、電荷が接地側へ逃げるため、より確実な静電破壊防
止効果を期待することができる。
【００５４】なお、図３の実施形態においては、被パタ
ーニング薄膜３１上に絶縁性有機膜３２及び導電性膜３
３の２層を積層しているが、これら２層に加えてさらな
る膜を設けても良い。
【００５５】また、上述の実施形態において、レジスト
膜３４の表面に帯電防止膜を形成した後にレジストのパ
ターニングを行なうようにしても良い。
【００５６】以上述べた実施形態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。
【００５７】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば、被パターニング薄膜上に絶縁性有機膜と導電性膜と
の２層構造を形成し、その上にマスクを形成してドライ
エッチングを行うことにより、この被パターニング薄膜
がドライエッチング時のバイアス及び／又は荷電イオン
等によって静電破壊等のダメージを受けることがない。
【００５８】本発明によれば、さらに、レジストパター
ンを形成すべき表面に絶縁性有機膜と導電性膜との２層
構造を形成することにより、ＥＢによる電荷が導電性膜
へ逃げるため、レジストパターンの下の膜が帯電しない
ので静電破壊発生を効果的に防止することができる。こ
のように、薄膜上にレジストパターンを形成するのにＥ
Ｂ描画法を採用できるのでパターニング加工の解像度を
大幅に高めることができ、加工精度が大きく向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＥＢを用いてレジスト膜をパターニングし、被
パターニング薄膜をドライエッチングでパターニングす
る従来の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パターニング方法
を示す工程図である。
【図３】本発明の他の実施形態におけるパターニング方
法を示す工程図である。
【符号の説明】
２０、３０ 基板又はパターニングすべき薄膜の下層と
なる層 ２１、３１ パターニングすべき薄膜 ２１´、３１´ パターニングされた薄膜 ２２、３２ 絶縁性有機膜 ２２´、３２´ パターニングされた絶縁性有機膜 ２３、３３、 導電性膜 ２３´、３３´ パターニングされた導電性膜 ２４、３４ レジスト膜 ２４´、３４´ パターニングされたレジスト膜
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−74076（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−250381（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−92971（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−254729（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−10362（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−315242（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−251129（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G11B 5/31 H01L 21/027 H01L 21/302

Claims (11)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 パターニングすべき薄膜の表面に有機溶
    剤で剥離可能な絶縁性有機膜を形成し、該絶縁性有機膜
    上に導電性膜を形成し、該導電性膜上にマスクを形成
    し、該マスクを介して前記パターニングすべき薄膜をド
    ライエッチングによりパターニングした後、前記絶縁性
    有機膜を有機溶剤で剥離除去することにより前記導電性
    膜及び前記マスクを除去することを特徴とするパターニ
    ング方法。
  2. 【請求項２】 前記マスクを、前記導電性膜上にレジス
    ト膜を形成した後、電子線描画法により該レジスト膜を
    パターニングすることによって形成することを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記導電性膜が、金属膜であることを特
    徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記導電性膜が、導電性有機膜であるこ
    とを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記導電性膜が、接地されている膜であ
    ることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記
    載の方法。
  6. 【請求項６】 パターニングすべき薄膜の表面に少なく
    とも有機溶剤で剥離可能な絶縁性有機膜と導電性膜とを
    順次成膜し、該成膜した導電性膜上にレジスト膜を形成
    し、電子線描画法により該レジスト膜をパターニング
    し、該パターニングしたレジスト膜をマスクとして前記
    パターニングすべき薄膜をドライエッチングによりパタ
    ーニングした後、前記絶縁性有機膜を有機溶剤で剥離除
    去することにより前記導電性膜及び前記パターニングし
    たレジスト膜を除去することを特徴とするパターニング
    方法。
  7. 【請求項７】 前記導電性膜が、金属膜であることを特
    徴とする請求項６に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記導電性膜が、導電性有機膜であるこ
    とを特徴とする請求項６に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記導電性膜が、接地されている膜であ
    ることを特徴とする請求項６から８のいずれか１項に記
    載の方法。
  10. 【請求項１０】 請求項１から９のいずれか１項に記載
    のパターニング方法を用いて少なくとも一部の膜パター
    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。
  11. 【請求項１１】 請求項１から９のいずれか１項に記載
    のパターニング方法を用いて少なくとも一部の膜パター
    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。
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