JPH01150326A - Formation of thin film pattern - Google Patents
Formation of thin film patternInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は薄膜パターンの形成方法に関し、さらに詳しく
は、段差下部において高いパターン精度が得られる薄膜
パターンの形成方法に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a method for forming a thin film pattern, and more particularly, to a method for forming a thin film pattern that allows high pattern accuracy to be obtained under a step.
薄膜技術は、半導体装置、磁気バブルメモリ、感熱素子
、薄膜磁気ヘッド等の製造において広くく用いられてい
る。最近、素子の高集積化、多層化が進むにつれて、段
差部における高精度パターニング法の開発が要求されて
きている。Thin film technology is widely used in the manufacture of semiconductor devices, magnetic bubble memories, thermal elements, thin film magnetic heads, and the like. Recently, as devices have become more highly integrated and multilayered, there has been a demand for the development of high-precision patterning methods for step portions.
例えば、大型計算機用磁気ディスク装置に用いられる薄
膜磁気ヘッドの製造工程においては、記録密度を決める
磁性膜のトラック幅をパターニングする際に、約１０μ
ｍの高さの段差の下部で±０．５μｍの精度が要求され
ている。このため、エツチング量のコントロールが容易
でかつ高い精度が期待できるドライエツチング法が用い
られることが多く、特に加速したイオンを用いるイオン
ミリング法がよく用いられる。For example, in the manufacturing process of thin film magnetic heads used in magnetic disk drives for large computers, when patterning the track width of the magnetic film that determines the recording density, approximately 10μ
An accuracy of ±0.5 μm is required at the bottom of a step with a height of m. For this reason, a dry etching method is often used because the amount of etching can be easily controlled and high accuracy can be expected, and an ion milling method using accelerated ions is particularly often used.
例えば、特開昭６０−３７１３０には、感光性樹脂膜を
マスク材として、イオンミリング法を用いて段差部の薄
膜をパターニングする方法の例があげられており、これ
を第３図に示す。まず、第３図（ａ）に示したように、
基板３１の上部に段差３２を形成し、その上部にパター
ニングされるべき薄膜３３を形成する。次いで、第３図
（ｂ）に示したように、感光性樹脂膜３４を塗布し、パ
ターン形成した後、第３図（Ｃ）に示したように、イオ
ンミリング法を用いて薄膜３３をエツチングし、目的と
するパターン形状を得ている。For example, Japanese Patent Laid-Open No. 60-37130 discloses an example of a method of patterning a thin film at a stepped portion by using a photosensitive resin film as a mask material and using an ion milling method, which is shown in FIG. First, as shown in Figure 3(a),
A step 32 is formed on the top of the substrate 31, and a thin film 33 to be patterned is formed on the step. Next, as shown in FIG. 3(b), a photosensitive resin film 34 is applied and patterned, and then, as shown in FIG. 3(c), the thin film 33 is etched using an ion milling method. The desired pattern shape was obtained.
また、特開昭６０−３７１３０には、上記の第３図に示
したプロセスよりも高精度なパターニングを実現する方
法もあげられており、これを第４図に示す。Furthermore, Japanese Patent Laid-Open No. 60-37130 discloses a method for realizing patterning with higher precision than the process shown in FIG. 3 above, which is shown in FIG. 4.
まず、第４図（ａ）に示したように、第３図（ａ）と同
様の構造を形成した後、その上部にアルミナ膜４５を形
成する。次いで、第４図［有］）に示したように、感光
性樹脂膜４４を形成した後、第４［９（Ｃ）に示したよ
うに、ふっ素糸ガスを用いた反応性イオンミリング法で
アルミナ膜４５をパターニングする。その後、第４図（
ｄ）に示したように、感光性樹脂膜４４を除去した後、
アルミナ膜４５をマスク材にしてイオンミリング法で薄
膜４３をパターニングして、目的とする形状を得ている
。First, as shown in FIG. 4(a), a structure similar to that shown in FIG. 3(a) is formed, and then an alumina film 45 is formed on top of the structure. Next, as shown in FIG. 4 [Yes]), after forming the photosensitive resin film 44, as shown in FIG. The alumina film 45 is patterned. After that, see Figure 4 (
As shown in d), after removing the photosensitive resin film 44,
The thin film 43 is patterned by ion milling using the alumina film 45 as a mask material to obtain the desired shape.
上記従来技術のうち、第３図に示した方法では、前記段
差の高さが約１０μｍの場合、マスク材となる感光性樹
脂膜の厚さが段差下部においては約ｌＯ〜１５μｍと厚
（なってしまうため、イオンミリング時に第３図（ｄ）
に示したような再付着層３５が発生してしまい、段差下
部における薄膜３３の寸法精度が悪くなり、かつ目的と
するパターン形状が得られないという問題があった。な
お、第３図（ｄ）は、第３図（Ｃ）で得られた段差下部
の薄膜パターンを正面から見た正断面図である。Among the above conventional techniques, in the method shown in FIG. 3, when the height of the step is about 10 μm, the thickness of the photosensitive resin film serving as the mask material is about 10 to 15 μm at the bottom of the step. Figure 3(d)
A re-deposition layer 35 as shown in FIG. 3 occurs, resulting in a problem in that the dimensional accuracy of the thin film 33 at the lower part of the step becomes poor and the desired pattern shape cannot be obtained. Note that FIG. 3(d) is a front cross-sectional view of the thin film pattern at the bottom of the step obtained in FIG. 3(C).
また、第４図に示した方法では、マスク材となるアルミ
ナ膜の厚さが約２μｍと薄くできるため上記のごとき再
付着層は発生しないものの、感光性樹脂膜の幅をアルミ
ナ膜に転写してからさらにこれを目的とする薄膜に転写
してパターン形成するという二重の工程が必要であり、
したがって寸法精度が悪くなってしまうという問題があ
った。In addition, in the method shown in Figure 4, the thickness of the alumina film serving as the mask material can be made as thin as approximately 2 μm, so the redeposition layer described above does not occur, but the width of the photosensitive resin film is transferred to the alumina film. This requires a double process of transferring it to the desired thin film and forming a pattern.
Therefore, there was a problem that dimensional accuracy deteriorated.
具体的には、第４図に示した方法ではパターン精度は±
０．８μｍが限界であり、±０．５μｍ以下の精度のパ
ターンを得ることは困難であった。Specifically, in the method shown in Figure 4, the pattern accuracy is ±
The limit is 0.8 μm, and it has been difficult to obtain a pattern with an accuracy of ±0.5 μm or less.
本発明の目的は、上記従来技術の欠点を克服し、段差部
に形成された薄膜を、特に段差の下部において高精度に
パターニングするための方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for overcoming the drawbacks of the prior art described above and patterning a thin film formed on a step, particularly at the bottom of the step, with high precision.
ｃ問題点を解決するための手段〕
上記目的は、段差のある基板上にパターニングされるべ
き薄膜を堆積した後、感光性樹脂膜を塗布、形成して露
光する工程において、高い寸法精度を必要とする段差下
部と、それ以外の段差上部とを別の工程でパターン作製
し、段差下部の感光性樹脂膜厚を薄＜シて、イオンミリ
ング時の再付着層発生を防ぐことにより達成される。c) Means for Solving Problems] The above purpose requires high dimensional accuracy in the process of depositing a thin film to be patterned on a substrate with steps, applying a photosensitive resin film, forming it, and exposing it to light. This is achieved by creating a pattern for the lower part of the step and the upper part of the other step in separate processes, and reducing the thickness of the photosensitive resin film at the lower part of the step to prevent the formation of a redeposited layer during ion milling. .
なお、前記感光性樹脂膜厚の薄さの程度については、前
記感光性樹脂膜厚が前記パターンの幅より小さければ、
はぼ所期の目的が達成されるものである。Regarding the degree of thinness of the photosensitive resin film thickness, if the photosensitive resin film thickness is smaller than the width of the pattern,
The intended purpose is achieved.
具体的な薄膜パターン形成方法は、まず段差のある基板
上にパターニングされるべき薄膜を堆積した後、基板全
体に薄い感光性樹脂膜を塗布・形成し、主として段差下
部にのみ樹脂が残存するようにパターニングする第１の
工程と、その上に重ねて基板全体に厚い感光性樹脂膜を
塗布・形成し、主として段差上部にのみ樹脂が残存する
ようにパターニングする第２の工程との２つの工程を施
すことにより、イオンミリング時に再付着層が発生せず
、かつ段差下部においても寸法精度の良いパターン形成
が可能となる。The specific method for forming a thin film pattern is to first deposit a thin film to be patterned on a substrate with steps, and then apply and form a thin photosensitive resin film over the entire substrate so that the resin remains mainly at the bottom of the steps. The first step is patterning, and the second step is to coat and form a thick photosensitive resin film over the entire substrate and pattern it so that the resin remains mainly on the top of the step. By applying this, no re-deposition layer is generated during ion milling, and it is possible to form a pattern with good dimensional accuracy even under the step.
上記の２つの工程において使用する感光性樹脂は、それ
ぞれ異なった種類であっても、また同一の種類であって
も良いが、少なくとも段差下部に形成する樹脂は、高い
寸法精度を得るために、ポジ型の感光性樹脂を用いるこ
とが望ましい。The photosensitive resins used in the above two steps may be of different types or the same type, but at least the resin formed at the bottom of the step should be used in order to obtain high dimensional accuracy. It is desirable to use a positive photosensitive resin.
また、上記の第２の工程を実施することにより第１の工
程で形成した感光性樹脂膜パターンの形状が変形するこ
とを防ぐために、第１の工程終了後に基板全体に保護用
薄膜を形成し、感光性樹脂膜パターンを保護した後で第
２の工程を施すことは、得られるパターンの寸法精度を
向上させるために有効である。この保護用薄膜の材質と
しては、クロム、銅、アルミニウム等の金属膜や酸化ア
ルミニウム、酸化けい素等の絶縁膜があげられるが、特
に膜作製が容易で、光の反射率の大きいクロムを用いる
ことが最も望ましい。In addition, in order to prevent the shape of the photosensitive resin film pattern formed in the first step from being deformed by carrying out the second step, a protective thin film is formed on the entire substrate after the first step. It is effective to perform the second step after protecting the photosensitive resin film pattern in order to improve the dimensional accuracy of the resulting pattern. Materials for this protective thin film include metal films such as chromium, copper, and aluminum, and insulating films such as aluminum oxide and silicon oxide, but chromium is particularly easy to fabricate and has a high light reflectance. is most desirable.
一方、上記の第１の工程および第２の工程のいずれか、
もしくは両方において、熱処理を施して感光性樹脂膜パ
ターンの側面テーバ角度を小さくすることは、イオンミ
リング時の再付着層の発生を防ぐために有効である。こ
の熱処理温度としては、感光性樹脂がわずかに熱流動を
起こす１００〜１５０″Ｃの範囲を適用するのが最も望
ましい。On the other hand, any of the above first step and second step,
Alternatively, in both cases, it is effective to perform heat treatment to reduce the side surface taper angle of the photosensitive resin film pattern in order to prevent the formation of a redeposited layer during ion milling. The heat treatment temperature is most desirably in the range of 100 to 150''C, at which the photosensitive resin undergoes slight thermal flow.
上記の手段を適用することにより、段差下部においても
薄い感光性樹脂膜をマスク材としてイオンミリングする
ことが可能となるため、再付着層の発生が無くなる。By applying the above means, it becomes possible to perform ion milling using a thin photosensitive resin film as a mask material even at the lower part of the step, thereby eliminating the generation of a re-deposition layer.
また、薄い感光性樹脂膜パターンの幅を、そのまま目的
とする薄膜に転写できるため、段差下部においても高い
寸法精度を持つ薄ｎタパターンが得られる。Further, since the width of the thin photosensitive resin film pattern can be directly transferred to the target thin film, a thin n-ta pattern with high dimensional accuracy can be obtained even at the lower part of the step.
一方、段差上部においても、イオンミリング時のマスク
材として充分な厚さをもつ感光性樹脂パターンが得られ
るため、膜凍りやパターン欠けのない高精度な薄膜パタ
ーンが得られるようになる。On the other hand, since a photosensitive resin pattern with sufficient thickness as a mask material during ion milling can be obtained even at the upper part of the step, a highly accurate thin film pattern without film freezing or pattern chipping can be obtained.
さらには、上記の第１の工程で形成した感光性樹脂パタ
ーンの上部に保護用薄膜を形成することにより、第２の
工程の樹脂塗布時にパターンくずれが発生することを防
止できる。Furthermore, by forming a protective thin film on top of the photosensitive resin pattern formed in the first step, it is possible to prevent pattern deformation during resin application in the second step.
以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。第１
図は、段差部の薄膜をイオンミリング法でパターニング
するプロセスの一例を示している。An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1st
The figure shows an example of a process for patterning a thin film in a stepped portion using an ion milling method.
まず、第１図（ａ）に示したように、セラミック基板１
１上にポリイミド樹脂を用いて高さ１０μｍの段差１２
を形成した後、その上部に厚さ２μｍのパーマロイ膜１
３をスパッタリング法により形成した。First, as shown in FIG. 1(a), a ceramic substrate 1
Step 12 with a height of 10 μm is made using polyimide resin on top of 1.
After forming, a permalloy film 1 with a thickness of 2 μm is placed on top of it.
3 was formed by a sputtering method.
次いで、第１図（ｂ）に示したように、ポジ型ホトレジ
スト１４を薄く塗布した。この時、段差下部のホトレジ
スト厚さは３μｍとなった。これを、第１図（Ｃ）に示
したように、段差下部にのみホトレジストが残存するよ
うにパターンを形成し１２０℃で熱処理した後、第１図
（ｄ）に示したように、基板全面に厚さ３０ｎｍのクロ
ム膜１５を蒸着した。次いで、ポジ型ホトレジスト１６
を塗布し、第１図（ｅ）に示したように、段差上部にホ
トレジストが残存するようにパターンを形成した後、第
１図（ｆ）に示したように、イオンミリング法を用いて
パーマロイ膜１３をパターニングして、目的とする形状
を得た。この時、マスク材として用いたホトレジストの
厚さが薄いため、再付着層は発生しなかった。Next, as shown in FIG. 1(b), a thin layer of positive photoresist 14 was applied. At this time, the thickness of the photoresist at the bottom of the step was 3 μm. As shown in Figure 1(C), a pattern is formed so that the photoresist remains only at the bottom of the step, and after heat treatment at 120°C, the entire surface of the substrate is coated as shown in Figure 1(d). A chromium film 15 with a thickness of 30 nm was deposited on the substrate. Next, positive photoresist 16
As shown in Figure 1(e), a pattern is formed so that the photoresist remains on the top of the step, and then permalloy is applied using ion milling as shown in Figure 1(f). The film 13 was patterned to obtain the desired shape. At this time, since the photoresist used as the mask material was thin, no re-deposition layer was generated.
第２図に、本発明の方法を用いて幅ｌＯμｍのパターン
を形成した時の段差下部におけるパターン寸法のばらつ
きを、従来法と比較して示す。本発明により、従来は困
難であった±０．５μｍ以内の精度が実現できることが
わかった。FIG. 2 shows the variation in pattern dimensions at the bottom of the step when a pattern with a width of 10 μm is formed using the method of the present invention in comparison with the conventional method. It has been found that the present invention makes it possible to achieve accuracy within ±0.5 μm, which was difficult to achieve in the past.
本発明によれば、イオンミリング法を用いて段差部分の
薄膜をパターニングする場合に、段差下部においても従
来より薄い感光性樹脂膜をマスク材として適用できるの
で、寸法ばらつきが小さくかつ再付着層の無いパターン
が形成できる。According to the present invention, when patterning a thin film on a step part using the ion milling method, a thinner photosensitive resin film than before can be applied as a mask material even under the step, so dimensional variations are small and the re-deposition layer is thin. You can create patterns that don't already exist.
第１図は、本発明の一実施例としてのプロセスを示す側
断面図、第２図は、本発明と従来法との効果を比較する
ヒストグラムである。
第３図および第４図は、従来法のプロセスを示す側断面
図である。
１１・・・セラミック基板、１２・・・ポリイミド樹脂
段差、１３・・・パーマロイ膜、１４・・・ホトレジス
ト、１５・・・クロム膜、１６・・・ホトレジストFIG. 1 is a side sectional view showing a process as an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a histogram comparing the effects of the present invention and a conventional method. 3 and 4 are side sectional views showing the conventional process. DESCRIPTION OF SYMBOLS 11... Ceramic substrate, 12... Polyimide resin step, 13... Permalloy film, 14... Photoresist, 15... Chrome film, 16... Photoresist
Claims (1)
を形成する工程において、前記段差下部に第１の感光性
樹脂膜パターンを形成する工程と、前記工程に続いて、
前記段差上部に第２の感光性樹脂膜パターンを形成する
工程と、前記第１および第２の感光性樹脂膜パターンを
マスク材としてイオンミリング法を施す工程とを含む事
を特徴とする薄膜パターンの形成方法。 ２、第１の感光性樹脂膜パターンを形成する工程と第２
の感光性樹脂膜パターンを形成する工程との間に、前記
工程によって形成された第１の感光性樹脂膜パターンの
上部に保護用薄膜を形成する工程を含む事を特徴をする
特許請求の範囲第１項記載の薄膜パターンの形成方法。 ３、前記第１の感光性樹脂膜パターンの厚さが、前記第
１の感光性樹脂膜パターンの幅よりも小さい事を特徴を
する特許請求の範囲第１項もしくは第２項記載の薄膜パ
ターンの形成方法。 ４、前記感光性樹脂がポジ型であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の薄膜パターンの形成方法。 ５、前記保護用薄膜の材質がクロムであることを特徴と
する特許請求の範囲第２項記載の薄膜パターンの形成方
法。[Scope of Claims] 1. In the step of forming a thin film pattern at the bottom of the step on a substrate having a step, a step of forming a first photosensitive resin film pattern at the bottom of the step, and following the step,
A thin film pattern comprising the steps of forming a second photosensitive resin film pattern on the top of the step, and performing ion milling using the first and second photosensitive resin film patterns as mask materials. How to form. 2. The step of forming the first photosensitive resin film pattern and the second
Claims characterized in that the method includes a step of forming a protective thin film on top of the first photosensitive resin film pattern formed by the step, between the step of forming the first photosensitive resin film pattern. The method for forming a thin film pattern according to item 1. 3. The thin film pattern according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the first photosensitive resin film pattern is smaller than the width of the first photosensitive resin film pattern. How to form. 4. The method for forming a thin film pattern according to claim 1, wherein the photosensitive resin is of a positive type. 5. The method of forming a thin film pattern according to claim 2, wherein the material of the protective thin film is chromium.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62308703A JPH0673351B2 (en) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | Method of forming thin film pattern |
| US07/280,828 US4971896A (en) | 1987-12-08 | 1988-12-07 | Method for forming thin film pattern and method for fabricating thin film magnetic head using the same |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH01150326A true JPH01150326A (en) | 1989-06-13 |
| JPH0673351B2 JPH0673351B2 (en) | 1994-09-14 |
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Family Applications (1)
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| JP62308703A Expired - Fee Related JPH0673351B2 (en) | 1987-12-08 | 1987-12-08 | Method of forming thin film pattern |
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1987
- 1987-12-08 JP JP62308703A patent/JPH0673351B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
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| JPH0673351B2 (en) | 1994-09-14 |
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Legal Events
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| S531 | Written request for registration of change of domicile |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |