JPH061769B2 - アルミナ膜のパターニング方法 - Google Patents

アルミナ膜のパターニング方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、薄膜素子の製造方法に係り、特に、段差を持
つアルミナ膜のパターニング方法に関する。
〔発明の背景〕
薄膜技術は、ＬＳＩ等の半導体装置の配線に使われる
他、磁気バブルメモリ、感熱素子、薄膜磁気ヘツド、液
晶表示素子等の薄膜素子の製造に広く用いられている。
この薄膜技術には、対象となる素子の増加に伴い、(1)
多種類の薄膜のパターニング方法の開発、(2)多層構造
に伴なつて発生する段差上のパターニング方法の開発、
(3)１μｍあるいはそれ以下のパターニング精度の向
上、等が要求されている。
これらの要求を満足するためには、ウエツトエツチング
あるいは化学エツチングと言われている薄膜素子基板を
溶液中に浸漬して薄膜を溶解してパターニングする方法
では、素子構造の複雑さ並びにパターン精度の点におい
て限界となりつつある。
そこで、近年、真空容器内でプラズマにより発生するイ
オンを用いてエツチングするドライエツチングと言われ
る方法が採用される傾向にある。ドライエツチングのう
ちプラズマで発生させたアルゴンイオンをグリツドで区
切られた別室に配置した被加工物に照射し、エツチング
する方法は、アルゴンイオンにより薄膜形成物質をスパ
ツタして除去するものであり、ほとんどすべての物質に
対し適用できるものとして近年注目されている。
この種ドライエツチング装置の一例を第１図に示す。第
１図において、真空容器１はプラズマを発生させ、アル
ゴンイオンを作成するイオンガン室１１と試料室１２に
分かれており、これら間はグリツド１３，１４により仕
切られている。真空容器１は真空ポンプにより排気口１
５を通し、１０-3〜１０-7Ｔｏｒｒの真空度に保たれて
いる。この装置で使用されるアルゴンガスはポート１６
を通して所定量導入される。２はイオンガン室１１内に
配置されたフイラメントで、これから放出された熱電子
は、プレート３に向かつて移動する。この途中、アルゴ
ン原子に衝突し、アルゴン原子をイオン化させる。４は
イオンガン室１１の外周に配置したコイルで、これによ
りイオンガン室１１に直交磁場を印加することにより、
電子をイオンガン室１１の中に滞留させ、アルゴンのイ
オン化確率を高め、プラズマ５を作る。プラズマ５内で
発生したアルゴンイオンはイオンガン室１１と試料室１
２との電位差により、グリツド１３，１４を通して試料
室１２内に引き出され、試料台６に載置された被加工物
としての薄膜素子を形成しようとする基板７に衝突す
る。基板７上に形成してある薄膜は、アルゴンイオンに
よりスパツタされる。この時薄膜の少なくとも一部をレ
ジストで覆うことにより選択的にスパツタされるので、
薄膜を所望形状にパターニングすることが可能となる。
試料台６は、スパツタ効率やパターン形状を調節するた
め、アルゴンイオンの入射に対し、任意の角度に調整で
き、また回転も可能になつている。また、基板７の表面
がアルゴンイオンでチヤージアツプされることを防ぐた
め、フイラメント２から熱電子を放出し、基板７上の電
荷を中和している。
この第１図に示す装置は通常イオンミリング装置、イオ
ンビームエツチング装置等の名で呼ばれていることが、
装置の特徴はプラズマの発生部分であるイオンガン室１
１と試料台６が配置される試料室１２などが分離され、
その間にかかる電位差によりイオンが加速されるように
したことにある。この種の装置には、アルゴンイオンの
作成にマイクロ波を使うもの、平行平板型のマグネトロ
ンスパツタを使うもの等があるが、基本的な動作原理は
同じである。
この種装置の特徴のひとつは、物理的なスパツタ現象を
利用しているため、ほとんどすべての種類の薄膜をエツ
チングすることができることにある。このため、磁気バ
ブルメモリや薄膜磁気ヘツドの主要構成材料であるパー
マロイのように四ふつ化炭素、四塩化炭素、酸素、水素
等の通常良く使われているガスを用いたプラズマによる
エツチングができない薄膜のパターニングに有効であ
る。
ところで第２図は、薄膜磁気ヘツドの主要部の断面を示
したものである。基板２１の上には下部磁性膜となるパ
ーマロイ膜２２が形成されており、後から形成する上部
磁性膜となるもう一層のパーマロイ膜２３と共に磁気回
路を構成している。両パーマロイ膜の一方端部において
はアルミナ膜２５を介在したギヤツプ２４が設けられ、
このギヤツプ２４を用いて記録媒体に書き込み、またそ
れから読み出しをする。両パーマロイ膜の間には導体コ
イル２６が貫通するように設けられている。パーマロイ
膜２２，２３及び導体コイル２６は有機樹脂２７により
絶縁されている。この有機樹脂２７は、パーマロイ膜２
２，２３間の漏れ磁束を防ぐため、約１０μｍ以上の厚
さを必要とする。また、ギヤツプ２４側は有機樹脂２７
を基板２１に対してある角度で傾斜させてあるが、その
斜面２８の基板２１となす角度が小さいと有機樹脂２７
が薄い状態と等価になり、薄膜磁気ヘツドの性能が低下
する。一方、上記角度が大きいと、斜面２８に堆積する
パーマロイ膜の膜厚が十分に確保できない、あるいは磁
気特性が悪い等の問題が発生する。これらの理由によ
り、斜面２８の基板２１となす角度は一定の条件下に限
定される。この条件は、パーマロイ膜２３の堆積方法及
びパターニング方法によつて異なるが、例えば後述する
スパツタリング法により堆積する場合では３０〜４５°
の範囲内に最適な角度が存在することが多い。
上記の有機樹脂２７の段差上に形成するパーマロイ膜２
３のパターニング方法としては、次の２通りの方法が知
られている。
第１はフレームめつき法と呼ばれる方法である。めつき
下地膜の上にホトレジストで所望のパターンを囲む形に
フレームを形成し、レジストの存在しない部分に選択的
にめつきし、レジストで区切られた不要部分及びレジス
トを除去する方法である。この方法は、形成したホトレ
ジストの寸法精度によりパーマロイ膜のパターン精度が
決定されるので、比較的容易に高い寸法精度の膜が得ら
れるという特徴を持つている。しかしながら、レジスト
フレームのある状態では容易に磁気特性の良好な膜を得
ることはできないという短所を持つている。
第２の方法は全体にパーマロイ膜を堆積した後、エツチ
ングによりパターニングする方法である。パーマロイの
堆積方法としてはめつき、蒸着、スパツタリング等があ
る。エツチング方法には前述の化学エツチング並びにド
ライエツチングがあるが、高精度が期待できること、並
びにコントロールが容易なことからドライエツチングが
選択されて来ている。
反応性のドライエツチングでは通常、ＣＦ４などのふつ
化物、ＣＣｌ４などの塩化物、酸素、水素等のガスを用
いる。しかしパーマロイ膜は上記物質のプラズマにより
エツチングをしても多きなエツチング速度は得られず、
実用的には使用できない。そこで、加速したアルゴンイ
オンにより物理的にスパツタリングする方法が良く用い
られる。より具体的には第１図にて示し前述したイオン
ミリング装置あるいは類似構造のものが使用される。
パーマロイ膜のパターニングプロセスの概略を第３図に
示す。第３図(a)は基板２１の上に有機樹脂膜２７のパ
ターンを形成し、その上にパーマロイ膜２３を堆積した
ものの断面図である。この上にホトレジスト２９を塗布
し、それを露光、現像して第３図(b)に示す断面形状に
する。この時、ホトレジスト２９は、塗布時に流動性が
あるため、有機樹脂膜２７のパターンに影響され、凸端
３０では平坦部に比べ薄くなり、凹端３１では平坦部に
比べ厚くなる。この後イオンミリング装置により、アル
ゴンイオンを上方から照射すると、パーマロイ膜とホト
レジスト膜は共にエツチングされ、第３図(c)に示す断
面構造となる。このエツチングの際ホトレジスト２９
は、パーマロイ膜２３の残して置く部分が露出しないた
めに十分な厚さが必要である。特に有機樹脂膜２７の凸
端３０は最も膜厚が薄くなる部分であり、このため、平
坦なパーマロイ膜をパターニングする時に比べより厚い
ホトレジストが要求される。
パーマロイのエツチングが終了した基板２１は、ホト
レジスト２９を酸素プラズマによる灰化、有機溶剤によ
る溶解等の方法で除去し、第３図(d)に示す断面形状の
素子を得る。
第４図に第３図のプロセスで作成する薄膜磁気ヘツドの
パーマロイ膜２３の平面形状を示す。第４図においてパ
ーマロイ膜２３は有機樹脂膜２７の表面に形成されてお
り、その一部が有機樹脂膜２７のパターンの外に出てい
る。有機樹脂膜２７のパターン端部は前述のように凸端
３０と凹端３１によつて斜面２８が形成されている。薄
膜磁気ヘツドにおいては、この斜面２８の下方における
パーマロイ膜２３の幅ａを±0.5μｍの許容幅で精密に
形成する必要がある。
第３図の方法を用いて、第４図のａで示す部分を精密に
形成するには次のような問題点がある。
第５図はホトレジストをマスクにしてパーマロイをイオ
ンミリングする時の断面形状の例である。第５図(a)は
基板２１上のパーマロイ膜２３をホトレジスト２９をマ
スクにしてイオンミリングする前の断面、第５図(b)は
ホトレジスト２９の膜厚が適正の時のイオンミリング後
の断面、第５図(c)はホトレジスト２９の膜厚が過剰の
時のイオンミリング後の断面のそれぞれの模式図であ
る。イオンミリングにおけるアルゴンイオンは基板に対
し垂直に入射していると仮定している。第５図(b)にお
いてホトレジストの端部は斜めに削られているが、これ
は、テーパ部のイオンミリングの速度が平坦部に比べ速
いためである。第５図(c)に示すようにホトレジストの
膜厚が厚くなると、ホトレジストの端部にミリングされ
ない部分３１ができる。そのため、アルゴンイオンによ
つてスパツタされたパーマロイ膜の一部はホトレジスト
の端部に付着し、膜３２を形成する。このため、ホトレ
ジストをはくりした後のパーマロイ膜の形状は第５図
(d)に示すようになり、余分な膜３２が残留することに
なり、目的の形状のパーマロイ膜が得られない。
一方、前記した通り、第３図並びに第４図の有機樹脂膜
の凹部３１ではホトレジスト２９は厚くなるため、パー
マロイ膜２３は凹部３１において第５図(d)に示す断面
構造を持つことになり、好ましくない。
この原因は、ホトレジスト２９の側壁にスパツタされた
パーマロイが付着し、アルゴンイオンはこの側壁にほと
んど飛来しないため付着したパーマロイが再びスパツタ
されず、そのまま残渣として残るためと考えられてい
る。通常のこの現象の解決手段としては、次の３通りが
考えられている。
第１はホトレジストを薄くすることであるが、一方では
第４図に示す有機樹脂膜２７の凸部３０においてもホト
レジストがミリングにより失われないようにしなければ
ならないので、この方法には限界がある。
第２はアルゴンイオンを斜上方から入射させる方法であ
る。このようにすることによりホレジストの側壁もアル
ゴンイオンでスパツタされるため、付着により形成され
る膜は除去することができる。しかしながら、アルゴン
イオを斜上方から入射させると、アルゴンイオの入射方
向と反対側はホトレジストの影になりイオンミリングが
妨げられる。上記の方法でイオンミリングしたパーマロ
イの断面構造の例を第５図(e)に示す。パターニングし
たパーマロイ膜の周囲には残渣３３ができ、第１の方法
と同様、目的とする形状が得られない。
第３はホトレジストの端部の基板とのなす角度を小さく
する方法であるが、この方法では、イオンミリングによ
りパーマロイのエツチングが進むにつれてパターン幅も
変化するため、高精度なパターニングが困難であるとい
う欠点を持つ。
以上のことから、薄膜磁気ヘツドのパーマロイ膜をイオ
ンミリングでパターニングする際にホトレジストを用い
ると、上記のいずれの方法によつても満足できる形状の
ものを得ることは困難である。
この問題点は、根本としてマスク材の厚さが部分的に厚
くなつていることにある。そこで、この解決策として、
パーマロイ膜の上にスパツタリングあるいは蒸着法によ
り塗布法よりも均一な膜を形成し、ホトレジストのパタ
ーンを一度上記膜に転写し、その後、転写したパターン
を持つ膜をマスクにしてパーマロイをイオンミリング法
でパターニングする方法がある。この方法に適用できる
薄膜材料としては、パーマロイに比べイオンミリングに
おけるエツチング速度の遅いものが望まれる。
アルミナ膜はスパツタされにくく、マスク材として良好
であるが、現在まで、このアルミナ膜を高精度かつ選択
的にエツチングする方法が知られてなく、適用できない
ままでいる。他の薄膜では、パーマロイとのミリング速
度の比が大きく取れず、高精度にパーマロイのパターン
を形成することができない。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、アルミナ膜を高精度にパターニングす
る方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明のアルミナ膜のパターニング方法は、パーマロイ
膜上にアルミナ膜を形成する工程と、アルミナ膜上に所
定のパターンのホトレジスト膜を形成する工程と、ホト
レジスト膜をマスクにして、アルミナ膜の露出部分をふ
つ化炭素系ガスを用いた反応性イオンビームエツチング
により除去し、パーマロイ膜を露出させ、アルミナ膜の
所定のパターンを形成する工程と、を有することを特徴
とする。
更に、本発明のアルミナ膜のパターニング方法は、パー
マロイ膜上にアルミナ膜を形成する工程と、アルミナ膜
上に鉄とニツケルとの合金からなる金属膜を形成する工
程と、金属膜上に所定のパターンのホトレジスト膜を形
成する工程と、ホトレジスト膜をマスクにして、金属膜
の露出部分を除去し、アルミナ膜を露出させ、金属膜の
所定のパターンを形成する工程と、所定のパターンに形
成された金属膜をマスクにして、アルミナ膜の露出部分
をふつ化炭素系ガスを用いた反応性イオンビームエツチ
ングにより除去し、パーマロイ膜を露出させ、アルミナ
膜の所定のパターンを形成する工程と、を有することを
特徴とする。
本発明は、ふつ化炭素系ガスをプラズマイオン化し使用
するものであつて、アルミナ膜がホトレジスト膜やパー
マロイのような金属膜に対して選択的にエツチングされ
ることを利用するものであり、この効果を応用すること
によりアルミナ膜を高精度にパターニングすることを可
能にしたものである。
なお、ふつ化炭素系ガスとしては、ＣＦ４、 Ｃ２Ｆ６又はＣＨＦ３を使用することが好ましい。
〔発明の実施例〕
次に本発明を具体的実施例により詳細に説明する。
第６図は本発明によるプロセスの一例を示したものであ
る。第６図(a)は基板２１の上に有機樹脂膜２７のパタ
ーンを形成し、その上にパーマロイ膜２３を堆積し、更
にパーマロイ膜２３のマスク材となるアルミナ膜３４を
堆積したものの断面である。第６図(b)ホトレジスト２
９を塗布し、それを露光、現象した後の断面である。第
６図(b)に示すようにホトレジスト２９を形成した後、
アルミナ膜３４をふつ化炭素系ガスを用いてプラズマエ
ツチングする。
第７図は、ＣＦ４をプラズマでイオン化し、加速して試
料に衝突させる一種の反応性イオンビームエツチングを
適用した時のノボラツク系ホトレジスト５１とアルミナ
５２のそれぞれのエツチング速度とイオン加速電圧の関
係を示したものである。この図から、アルミナのエツチ
ング速度はイオン加速電圧が低い場合にはホトレジスト
より小さいがイオン加速電圧が高い場合には逆転するこ
とがわかる。また、イオンミリングに通常用いられるア
ルゴンガスを使用した場合、ホトレジストのエツチング
速度は第７図に示した値と同程度であるが、アルミナは
ホトレジストの１／２あるいはそれ以下である。このこ
とはＣＨ４がアルミナのエツチングを化学的に進行させ
ていると考えられる。
一方、反応性スパツタエツチングにＣＦ４あるいはふつ
化炭素系のガスを用いてもアルミナは実用上エツチング
されない。反応性スパツタエツチングあるいはプラズマ
エツチングにおいてエツチングされる物質は、それらの
物質の反応性ガスとの化合物の蒸気圧が高い、言い換え
れば沸点が低いことが必要条件である。例えばＣＦ４系
ガスを用いたプラズマでエツチングされるシリコンのふ
つ化物ＳｉＦ４は−９５．５℃で昇華し、ＣＣｌ４系ガ
スを用いたプラズマでエツチングされるアルミニウムの
塩化物ＡｌＣｌ3の沸点は１８２．７℃（７５５mmＨ
ｇ）である。これらに比べ、アルミニウムのふつ化物で
あるＡｌＦ3は１２６０℃という高温で昇華する物質で
あり、実用上ふつ化炭素系ガスでプラズマエツチングで
きない理由はここにある。
そこで、第７図に示した現象は、まだ不明な点もあるが
現在のところ次のように考えられる。まず、アルミナの
表面がＣＦ４がイオン化されてできた化学種、例えばＣ
Ｆ3 +等によりふつ化物に変わる。アルミナは高融点材料
として知られている通り、融点２０１５℃、沸点３５０
０℃の物性を持ち、このような高沸点材料はイオンミリ
ングされにくい傾向にある。この物質が昇華温度１２６
０℃のふつ化物に変わることによりエツチング速度が速
くなつたものと考えられる。急峻な加速電圧依存性はふ
つ化物への反応が表面しか起きないために律速になつて
いるためではないかと思われる。
以上の結果により、高い加速電圧を用いるとホトレジス
トに対し選択的にアルミナをエツチングすることがで
き、これを適用することにより、パーマロイのエツチン
グマスクとなるアルミナをエツチングすることができ
る。なお、第７図ではＣＦ４を例に用いて説明したが、
C2F6，ＣＨＦ3等のふつ化炭素系化合物でも同様の結果
を得ており、これは前述の原理からの当然の帰結であ
る。
第６図(b)においてアルミナをエツチングした基板は、
ホトレジストが薄く残つた第６図(c)の断面形状とな
る。ＣＦ４を使用した時はアルゴン使用時に比べイオン
にさらされたホトレジストの変質は少なく、酸素プラズ
マ並びにアセトンなどの有機溶媒を用いることにより容
易に除去でき、１ｋＶの加速イオンを用いることもでき
ることを確認した。
アルミナ膜３４をエツチングした後、アルミナ膜３４を
マスクにしてアルゴンイオンを用いたイオンミリング法
でパーマロイ膜２３をエツチングすると、第６図(d)に
示す形状となり、パターニングが完了する。マスクに使
用したアルミナ膜３４を除去したい場合は、この後もう
一度ＣＦ４による反応性イオンビームエツチングを行な
うか、あるいは他の方法によりアルミナ膜３４をエツチ
ングすれば良い。薄膜磁気ヘツドにおいては、デバイス
の構造上残しても問題ないため特に除去する必要は無
い。
上記のプロセスを採用すると、第６図におけるアルミナ
膜３４のエツチングでホトレジスト２９の端部に付着す
る物質はホトレジストの除去あるいはその後のパーマロ
イ膜２３のイオンミリングにおいて容易に除去され、目
的とする形状のパーマロイ膜２３が得られる。また、エ
ツチングに選択性が得られるためホトレジスト２９を薄
くすることができ、高精度なパターンを形成することが
できるようになる。
第８図は本発明の他の実施例を示したものである。第８
図(a)は基板２１の上に有機樹脂膜２７のパターンを形
成し、その上にパーマロイ膜２３を堆積し、更にパーマ
ロイ膜２３のマスク材となるアルミナ膜３４を堆積し、
このアルミナ膜３４のマスク材となる金属膜３５を堆積
したものである。有機樹脂膜２７の膜厚は薄膜磁気ヘツ
ドの特性上の要求から約１０μｍ以上となつているが、
他の膜の厚さは有機樹脂膜端部の形状、パーマロイ膜に
要求される磁気特性、エツチングの選択性、精度等の因
子によつて決められる。ただし、精度を確保するため、
パーマロイ膜２３の厚さよりアルミナ膜３４の厚さの方
が薄く、金属膜３５の方がさらに薄いことが要求され
る。
第８図(a)により堆積した各膜は、ホトレジスト膜２９
のパターニングを出発点にして順次エツチングして行
く。第８図(b)はホトレジスト膜２９をパターニングし
た後の断面、第８図(c)はホトレジスト膜２９をマスク
にして金属膜３５をエツチングした後ホトレジスト膜２
９を除去した段階の断面、第８図(d)はアルミナ膜３４
をＣＦ４反応性イオンビームエツチングでパターニング
した段階の断面、第８図(e)はパーマロイ膜２３をイオ
ンミリングによりパターニングした段階の断面である。
パーマロイ膜２３をイオンミリングすると金属膜３５は
薄いため自動的に除去される。
このプロセスで使用される金属膜３５はふつ化炭素系の
ガスによる反応性イオンビームエツチングにおけるエツ
チング速度が遅いことが要求される。そのためにはふつ
化物の沸点が高いことと、金属単体の沸点が高いことの
２つの条件を満足するものが望ましい。例としては、ク
ロム、鉄、ニツケル等がある。この中で特に、鉄とニツ
ケルの合金であるパーマロイは形成しようとしている膜
と同一であるので実用上特に有益であると共に、イオン
ミリング時にスパツタされた金属膜３５が基板上の部分
に付着したとしても不純物として悪影響をおよぼすこと
が少ないという長所も合わせ持つている。
第９図にパーマロイ膜及アルミナ膜のＣＦ４イオンビー
ムエツチング並びにアルゴンイオンミリングにおけるエ
ツチング速度を比較して示す。イオン加速電圧は６００
Ｖである。アルミナ膜５２ではＣＦ４を用いた時の方が
エツチング速度が速いのに対し、パーマロイ膜５３では
アルゴンを用いた方がエツチング速度が速い。そこでこ
の特性を利用する。つまり、まずホトレジスト膜をマス
クにしてパーマロイ膜で形成された薄い金属膜３５をア
ルゴンのイオンミリングでパターニングする。この金属
膜でより厚いアルミナ膜３４をＣＦ４反応性イオンビー
ムエツチングでパターニングする。更にこのアルミナ膜
３４を用いてパーマロイ膜２３をアルゴンのイオンミリ
ングでパターニングし、第８図(e)の断面形状のパーマ
ロイ膜、すなわち薄膜磁気ヘツドの磁気コア部を形成す
る。
この方法は、エツチングマスクが薄いためパーマロイ膜
の再付着を防止でき、目的とする形状の薄膜が容易に得
られる。また、ホトレジスト膜は目的とする膜よりも薄
い膜をイオンミリングするマスクとして用いられるた
め、膜厚を薄くすることができ、パターン精度が向上す
る。さらにこのホトレジスト膜をマスクにした時のミリ
ング時間も短縮されるため、サイドエツチによるパター
ン寸法の変化も抑えられる。これらの結果、パターン寸
法のばらつきは±０．５μｍ以下の範囲に収まることが
確認された。
一方、２つの実施例に共通した特徴として、パーマロイ
膜のミリング時に耐熱性の悪いホトレジスト膜を使用し
ないで済むことから、イオンの加速電圧並びにイオン電
流を増加させて所用時間を短縮することができる。ま
た、パーマロイ膜の端部の基板とのなす角を９０°に近
づけることもできる。これはアルミナ膜がサイドエツチ
ングされにくいことによる。
上記実施例ではアルミナ膜をマスクにしたパーマロイ膜
のパターニングについて説明したが、アルミナ膜はエツ
チング速度が遅い膜であり、パーマロイ膜以外の金属膜
その他の種々の膜にそのまま適用できる。
また、本実施例で述べたアルミナ膜のパターニング法
が、そのままアルミナ膜の形成に使えることは言うまで
もない。エツチングマスクにはホトレジストと金属膜の
２種があるが、金属膜を用いるとアルミナ膜は、端部が
ホトレジスト膜をマスクにした時に比べ急峻にすること
ができるという特徴を持つ。さらに、エツチング速度が
アルゴンを用いた時に比べ速くなることから時間短縮す
ることができる。
本発明の更に異なる実施例を第１０図及び第１１図に示
す。第１０図及び第１１図は第２図に示した薄膜磁気ヘ
ツドの形成プロセスの一部を示したものである。第１０
図(a)に示すように、基板２１の上にはパーマロイ膜２
２が形成されており、更にその上にアルミナ膜２５が全
面に堆積されている。第２図に示しているように、パー
マロイ膜２２はもう一層のパーマロイ膜２３と一部で接
続するためアルミナ膜２５の一部を除去する必要があ
る。
アルミナ膜の除去方法には、ふつ酸などを用いた化学エ
ツチングと真空容器中でラジカル、イオン、加速粒子等
により除去するドライエツチングによる方法がある。し
かし、アルミナ膜を前者の化学エツチングで高精度にパ
ターニングすることは困難であり、後者のドライエツチ
ングが使われる傾向にある。
一般に、ドライエツチングは、加速した粒子による物理
作用を用いたものと、ラジカル、イオンとの化学反応を
利用したものに大別される。アルミナ膜はふつ素、塩
素、酸素、窒素等の化合物に対し安定であることから、
反応性スパツタエツチングなどの化学反応を利用したも
のでは十分なエツチング速度が得られない。そこで、イ
オンミリング法などの加速粒子により膜を除去するエツ
チング方法が専ら採用されている。第１０図は、上記の
イオンミリング法を採用した時の薄膜プロセスを断面図
で示したものである。
第１０図においてアルミナ膜２５をエツチングするた
め、ホトレジスト膜２９を形成する。第１０図(b)はス
ルーホール２９ａを持つホトレジスト膜２９を形成した
時の断面である。次に第１０図(c)に示すように、イオ
ンミリング法によりアルゴンイオンで表面層から削り、
アルミナ膜２５にスルーホール２５ａを形成する。そし
て、第１０図(d)に示すようにホトレジスト膜２９を酸
素プラズマ、又はレジストの剥離液、あるいは両者の共
用により除去する。しかしながら、加速したイオンによ
りアルミナ膜２５を削る場合、アルミナ膜２５のエツチ
ング速度がホトレジスト膜２９やパーマロイ膜２２に比
べ遅いため、次の問題点が発生する。
(1) ホトレジスト膜を厚くしなければならず、パター
ン精度が低下する。
(2) エツチング中にホトレジスト膜のサイドエツチン
グが進行するため、(1)と同様パターン精度が低下す
る。
(3) オーバエツチングの際に下層のパーマロイ膜が急
速にエツチングされ、局部的に薄くなる。
これらの問題点を解決するためには、アルミナ膜のエツ
チング速度をパーマロイ膜及びホトレジスト膜に比べ速
くすれば良い。本発明によるプロセスを第１１図に示
す。第１１図(a)は基板２１上に形成されたパーマロイ
膜２２の上にアルミナ膜２５を堆積した状態、第１１図
(b)はアルミナ膜２５の上にホトレジスト膜２９を形成
した状態、第１１図(c)はアルミナ膜２５をＣＦ４を用
いた反応性イオンビームエツチングでパターニングした
状態、第１１図(d)は用いたホトレジスト膜２９を剥離
した状態をそれぞれ示す。本発明による方法ではアルミ
ナ膜２５のエツチング速度が速いため、薄いホトレジス
ト膜２９を用いることができる。また、オーバエツチン
グした時の下層のパーマロイ膜２２のエツチング量も減
らすことができる。そのため、従来法に比べ良好なパタ
ーニングが可能となる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、エツチング速度の遅いアルミナ膜をイ
オンミリングのマスク材に用いることができるので、形
状の良好な薄膜パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はイオンミリング装置を説明するための概略図、
第２図は薄膜磁気ヘツドの構造を説明するための断面
図、第３図は従来プロセスの説明図、第４図は従来プロ
セスの問題点を説明するための平面図、第５図は従来プ
ロセスの問題点を説明するための断面図、第６図は本発
明の一実施例を説明するための工程図、第７図は本発明
を説明するためのグラフ、第８図は本発明の他の実施例
を説明するための工程図、第９図は本発明を説明するた
めのグラフ、第１０図及び第１１図は本発明の他の実施
例を説明するための工程図である。 ２１…基板、２２，２３…パーマロイ膜、２５…アルミ
ナ膜、２７…有機樹脂、２９…ホトレジスト、３４…ア
ルミナ膜、３５…金属膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉成 恒男 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 佐藤 満雄 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 光岡 勝也 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 森尻 誠 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 華園 雅信 茨城県日立市幸町３丁目１番１号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 小林 哲夫 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所小田原工場内 (56)参考文献 特開 昭52−125429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−21700（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−83249（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】パーマロイ膜上にアルミナ膜を形成する工
    程と、 前記アルミナ膜上に所定のパターンのホトレジスト膜を
    形成する工程と、 前記ホトレジスト膜をマスクにして、前記アルミナ膜の
    露出部分をふつ化炭素系ガスを用いた反応性イオンビー
    ムエツチングにより除去し、前記パーマロイ膜を露出さ
    せ、前記アルミナ膜の所定のパターンを形成する工程
    と、 を有することを特徴とするアルミナ膜のパターニング方
    法。
  2. 【請求項２】パーマロイ膜上にアルミナ膜を形成する工
    程と、 前記アルミナ膜上に鉄とニツケルとの合金からなる金属
    膜を形成する工程と、 前記金属膜上に所定のパターンのホトレジスト膜を形成
    する工程と、 前記ホトレジスト膜をマスクにして、前記金属膜の露出
    部分を除去し、前記アルミナ膜を露出させ、前記金属膜
    の所定のパターンを形成する工程と、 所定のパターンに形成された前記金属膜をマスクにし
    て、前記アルミナ膜の露出部分をふつ化炭素系ガスを用
    いた反応性イオンビームエツチングにより除去し、前記
    パーマロイ膜を露出させ、前記アルミナ膜の所定のパタ
    ーンを形成する工程と、 を有することを特徴とするアルミナ膜のパターニング方
    法。
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