JPH03190128A - Pattern formation - Google Patents
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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、微細な薄膜パターンを形成するための加工方
法に係り、特に、イオンなどの高エネルギー粒子による
エツチングによって、パターンを形成する際に好適な高
精度微細加工方法、および、それを用いて形成した薄膜
素子に関する。[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a processing method for forming a fine thin film pattern, and in particular, to a processing method for forming a pattern by etching with high-energy particles such as ions. The present invention relates to a suitable high-precision microfabrication method and a thin film element formed using the same.
［従来の技術］
従来の薄膜テバイスの製造プロセスにおいては、薄膜の
微細加工に、レジストを用いた、いわゆるフォトエツチ
ング技術が主として使われている。[Prior Art] In the conventional manufacturing process of thin film devices, a so-called photoetching technique using a resist is mainly used for microfabrication of thin films.
特に、近年は、加工寸法の微細化が進むにつれて、反応
性イオンエツチングやイオンミリングなどのアンダーカ
ットの少ない加工技術が用いられるようになってきてい
る。これらの技術は、パターンの寸法精度が優れている
。In particular, in recent years, as processing dimensions have become increasingly finer, processing techniques with less undercuts, such as reactive ion etching and ion milling, have come to be used. These techniques have excellent pattern dimensional accuracy.
一方、エツチング時に、レジストが高エネルギーイオン
によって、損傷を受けるため、耐エツチング性の高いレ
ジストが要求される。このため種々のレジスト材料が開
発されており、例えば、フェノールノボラック系ポリマ
を主成分とするレジストなどは、高エネルギーイオンに
対して、比較的高い耐エツチング性を有している。On the other hand, since the resist is damaged by high-energy ions during etching, a resist with high etching resistance is required. For this reason, various resist materials have been developed. For example, resists containing phenol novolac polymers as a main component have relatively high etching resistance against high-energy ions.
上記従来のレジストを用いる場合は、高エネルギーイオ
ンに対し、膜厚を厚くする方法で対処していた。例えは
、Ａｒのイオンビームを用いたイオンミリングにおいて
は、公知のレジストでは、耐エツチング性が低いため、
被加工材料の２倍以上の膜厚が必要となる。このため、
パターン形成の加工精度が悪くなる原因となっていた。When using the above-mentioned conventional resist, high-energy ions are dealt with by increasing the film thickness. For example, in ion milling using an Ar ion beam, known resists have low etching resistance.
The film thickness is required to be at least twice that of the material to be processed. For this reason,
This was a cause of deterioration in the processing accuracy of pattern formation.
上記した問題点を解決する手段として、特開昭６３−７
６４３８号公報に記載の、炭素質薄膜と、ケイ素を含有
する有機高分子薄膜とからなる二層膜を用いてパターン
形成を行なう技術がある。また、特開昭６３−１６８８
１０号公報に記載の、炭素と、フォトレジストとの二層
膜を用いて、薄膜磁気ヘットの磁性体のパターンを形成
する技術もある。As a means to solve the above-mentioned problems, JP-A-63-7
There is a technique described in Japanese Patent No. 6438 that performs pattern formation using a two-layer film consisting of a carbonaceous thin film and an organic polymer thin film containing silicon. Also, JP-A-63-1688
There is also a technique described in Japanese Patent No. 10 that uses a two-layer film of carbon and photoresist to form a pattern of a magnetic material of a thin film magnetic head.
上記２つの技術は、炭素質薄膜の有する、高エネルギー
イオンに対する耐エツチング性が高い、という性質を利
用している。The above two techniques utilize the property of carbonaceous thin films that they have high etching resistance against high-energy ions.
［発明が解決しようとする課題］
しかし、上記従来技術において用いられる炭素質薄膜に
ついては、該薄膜形成時または該薄膜形成後に、クラッ
クを発生したり、密着すべき被加工薄膜から剥離したり
するなどの問題がある。従って、エツチングマスクとし
て、十分な厚さの炭素質薄膜を形成するのが困難である
、という問題が生じている。[Problems to be Solved by the Invention] However, the carbonaceous thin film used in the above-mentioned prior art may crack or peel off from the processed thin film to which it should adhere, either during or after the thin film is formed. There are problems such as. Therefore, a problem arises in that it is difficult to form a carbonaceous thin film of sufficient thickness as an etching mask.
この原因は、被加工薄膜上に形成された炭素質薄膜には
、その内部に、大きな圧縮応力が存在するからである。The reason for this is that a large compressive stress exists inside the carbonaceous thin film formed on the thin film to be processed.
本発明は、上記の問題点を解決することを目的としてお
り、炭素質薄膜の剥離や、クラック発生を防止し、被加
工薄膜をエツチングするのに十分な厚さの炭素質薄膜を
、安定に形成する方法、およびそれにより、被加工薄膜
に目的とするパターンを形成する方法を提供することに
ある。The purpose of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and to prevent peeling and cracking of the carbonaceous thin film, and to stably form a carbonaceous thin film with a thickness sufficient for etching the thin film to be processed. An object of the present invention is to provide a method for forming a desired pattern on a thin film to be processed.
また、本発明の他の目的は、目的のパターンを有する薄
膜素子を提供することにある。Another object of the present invention is to provide a thin film element having a desired pattern.
［課題を解決するための手段］
上記目的は、炭素質薄膜の形成前に、炭素質薄膜が発生
する圧縮の内部応力の向きと逆向きである、引張の内部
応力を発生する層、例えば、窒化シリコンからなる層な
どを形成することにより達成できる。[Means for Solving the Problems] The above object is to form a layer that generates tensile internal stress in the opposite direction to the compressive internal stress generated in the carbonaceous thin film, for example, before forming the carbonaceous thin film. This can be achieved by forming a layer made of silicon nitride or the like.
また、基板上の被加工薄膜表面に、窒化シリコンからな
る第１層を形成する工程と、該第１層表面に、炭素質か
らなる第２層を形成する工程と、該第２層表面に、放射
線に感応し、Ｓｉを含有する有機高分子からなる第３層
を形成する工程と、該第３暦に所定のパターンを形成す
る工程と、上記第３層に形成されたパターンをマスクと
して、上記第２層にパターンを形成する工程と、上記第
２層に形成されたパターンをマスクとして上記被加工＃
膜に目的のパターンを形成する工程とによっても達成で
きる。Further, a step of forming a first layer made of silicon nitride on the surface of the thin film to be processed on the substrate, a step of forming a second layer made of carbonaceous material on the surface of the first layer, and a step of forming a second layer made of carbonaceous material on the surface of the second layer. , a step of forming a third layer made of an organic polymer sensitive to radiation and containing Si, a step of forming a predetermined pattern on the third layer, and using the pattern formed in the third layer as a mask. , a step of forming a pattern on the second layer, and using the pattern formed on the second layer as a mask, the process #
This can also be achieved by a process of forming a desired pattern on the film.
また、目的のパターンを有する薄膜素子は、上記手段を
、薄膜素子のパターン形成方法に適用することにより達
成できる。Furthermore, a thin film element having a desired pattern can be achieved by applying the above means to a pattern forming method for a thin film element.
［作 用］
本発明に係るパターン形成方法は、炭素質薄膜の下に、
引張応力を有する層、例えば、窒化シリコンからなる層
を形成するので、炭素質薄膜の有する大きな圧縮応力を
緩和することができる。従って、炭素質薄膜の被加工薄
膜からの剥離、また。[Function] The pattern forming method according to the present invention includes the following:
Since a layer having tensile stress, for example, a layer made of silicon nitride, is formed, the large compressive stress of the carbonaceous thin film can be alleviated. Therefore, the carbonaceous thin film may peel off from the processed thin film.
炭素質薄膜におけるクランクの発生を防止することがで
き、高エネルギーイオンに対する耐エツチング性の高い
炭素質薄膜を、欠陥のないマスクとして利用できるので
、目的とするパターンを形成することができる。Since the carbonaceous thin film that can prevent the occurrence of cranks in the carbonaceous thin film and has high etching resistance against high energy ions can be used as a defect-free mask, a desired pattern can be formed.
すなわち、炭素質からなる膜は、イオンミリングなどで
使用する高エネルギーイオンに対する耐エツチング性が
高く、薄い膜厚で十分なエツチングマスクとすることが
できる。また、炭素質からなる膜は、０２プラズマによ
り容易にエツチングされる。従って、Ｓｉを含有するレ
ジストと組み合せることにより、炭素質薄膜に、レジス
トパターンを転写し、このパターンをマスクとして被加
工薄膜を高エネルギーでエツチングできるので、容易に
、難加工材料からなる被加工薄膜に目的とするパターン
を形成することが可能となる。That is, a film made of carbonaceous material has high etching resistance against high-energy ions used in ion milling, etc., and can be used as a sufficient etching mask even with a thin film thickness. Furthermore, a film made of carbonaceous material is easily etched by 02 plasma. Therefore, by combining a resist containing Si, a resist pattern can be transferred to a carbonaceous thin film, and the thin film to be processed can be etched with high energy using this pattern as a mask. It becomes possible to form a desired pattern on a thin film.
また、被加工薄膜が５μｍ以上の高い段差を有し、かつ
、その段差端部のテーパ角（傾き）が３０度以上である
ような場合でも、窒化シリコンからなる層により、炭素
質薄膜の圧縮応力を緩和し、段差にならって、被加工薄
膜をエツチングするためのマスクを、比較的薄く形成可
能なため、パターン精度は向上する。Furthermore, even when the thin film to be processed has a high step of 5 μm or more and the taper angle (inclination) at the end of the step is 30 degrees or more, the silicon nitride layer can compress the carbonaceous thin film. Pattern accuracy is improved because it is possible to form a relatively thin mask for etching the thin film to be processed by relieving stress and following the steps.
［実施例］ 次に９本発明の実施例について説明する。[Example] Next, nine embodiments of the present invention will be described.
本発明の第１の実施例を、第１図を用いて説明する。A first embodiment of the present invention will be described using FIG. 1.
同図（ｃ）は、本実施例において、最も多くの層が積層
される工程における中間状態を示す、基板と薄膜ノ憎の
断面図である。FIG. 6C is a cross-sectional view of the substrate and the thin film, showing an intermediate state in the process in which the largest number of layers are laminated in this example.
同図（Ｃ）の断面図に示す中間状態の構成は、まず、基
板１上に、被加工薄膜２を形成し、この被加工薄膜２の
上に、５ｉＮＮ３を形成している。In the intermediate state configuration shown in the cross-sectional view of FIG. 3C, first, a thin film 2 to be processed is formed on a substrate 1, and a 5iNN 3 is formed on this thin film 2 to be processed.
次に、このＳｉＮ層３の上に、炭素質薄膜４を形成し、
その炭素質薄膜４の上に、有機高分子層５を形成した構
成となっている。Next, a carbonaceous thin film 4 is formed on this SiN layer 3,
The structure is such that an organic polymer layer 5 is formed on the carbonaceous thin film 4.
上記炭素質薄膜４は、内部応力を有し、この内部応力を
緩和するため、ＳｉＮ層３を形成するのである。The carbonaceous thin film 4 has internal stress, and the SiN layer 3 is formed to relieve this internal stress.
炭素質薄膜４の内部応力を緩和できるＳｉＮ層３の膜厚
範囲は、例えば次の通りである。The thickness range of the SiN layer 3 that can relieve the internal stress of the carbonaceous thin film 4 is, for example, as follows.
炭素質薄膜４の内部応力は、成膜方法、成膜条件によっ
て異なる値になるが、全て圧縮応力となり、はぼ０．３
〜３ ＧＰａの範囲にあるといえる。The internal stress of the carbonaceous thin film 4 varies depending on the film forming method and film forming conditions, but it is all compressive stress and is approximately 0.3
It can be said that it is in the range of ~3 GPa.
これに対して、５ｉＮＪ（ｄ３の内部応力は、引張応力
となる場合が多く、０．２〜０．８ＧＰａの引張応力を
有する層を容易に作成できる。On the other hand, the internal stress of 5iNJ (d3) is often a tensile stress, and a layer having a tensile stress of 0.2 to 0.8 GPa can be easily created.
ここで、炭素質薄膜４の必要膜厚を１μＩ、その内部応
力を０．７ＧＰａ、 Ｓ ｉ Ｎ層３の内部応力を０．
７ＧＰａと仮定すると、炭素質薄膜４のクラック。Here, the required thickness of the carbonaceous thin film 4 is 1 μI, its internal stress is 0.7 GPa, and the internal stress of the SiN layer 3 is 0.
Assuming 7 GPa, cracks in the carbonaceous thin film 4.
剥離を防止するには０．１〜２．０μｍの厚さの５ｉＮ
Ｊｒ！Ｉ３が好適である。5iN with a thickness of 0.1 to 2.0 μm to prevent peeling.
Jr! I3 is preferred.
次に、本実施例の製造方法について、各工程ごとに説明
する。Next, each step of the manufacturing method of this example will be explained.
第１工程を、第１図（ａ）を用いて説明する。The first step will be explained using FIG. 1(a).
第１工程においては、シリコンウェハからなる基板１上
の被加工薄膜２の上に、５ｉＮＮｊ３を形成する。被加
工薄膜２は、例えば、パーマロイからなる。ＳｉＮ層３
は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成することが
できる。なお、ＳｉＮ１ｍ ３の代わりに、Ｃｕ層、ま
たは、Ｓｉ層を形成してもよい。In the first step, 5iNNj3 is formed on a thin film 2 to be processed on a substrate 1 made of a silicon wafer. The thin film 2 to be processed is made of permalloy, for example. SiN layer 3
can be formed by, for example, a plasma CVD method. Note that a Cu layer or a Si layer may be formed instead of 1 m 3 of SiN.
本実施例に用いるプラズマＣＶＤ法は、Ｓ ｉ Ｉ−Ｉ
。The plasma CVD method used in this example is S i I-I
.
とＮＨ３とＮ２との混合ガスを原料とする低温プラズマ
の中で成１模する方法である。This method simulates growth in a low-temperature plasma using a mixed gas of NH3 and N2 as raw materials.
次に、第２工程を、第１図（ｂ）を用いて説明する。Next, the second step will be explained using FIG. 1(b).
第２工程においては、上記Ｓｉ層暦３の上に、主として
炭素からなる炭素質薄膜４を形成する。In the second step, a carbonaceous thin film 4 mainly made of carbon is formed on the Si layer 3.
炭素質薄膜４は気相堆積法で形成する。この方法として
は１例えば、
ｉ）ＣとＨとを含む有機化合物の蒸気、ＣとＨと０とを
含む有機化合物の蒸気、ＣとＨとＮとを含む有機化合物
の蒸気、または、ＣとＨとＮと０とを含む有機化合物の
蒸気を原料として用いるプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光
ｃｖＤなどの化学的気相堆積法、
ｎ）上記ｉ）と同じ原料ガスをイオン化し、生じたイオ
ンを電界により加速して、基板に衡突させ堆積させるイ
オンビーム堆積法、
■）クラファイトをターゲットとして用いるスパッタリ
ング法、もしくは、グラファイトの蒸着法、
などがある。The carbonaceous thin film 4 is formed by a vapor deposition method. This method includes, for example, i) a vapor of an organic compound containing C and H, a vapor of an organic compound containing C, H and 0, a vapor of an organic compound containing C, H and N, or a vapor of an organic compound containing C and H; Chemical vapor deposition methods such as plasma CVD, thermal CVD, and optical CVD using vapors of organic compounds containing H, N, and 0 as raw materials; n) Ionizing the same raw material gas as in i) above and ionizing the generated ions. There is an ion beam deposition method in which the material is accelerated by an electric field to collide with the substrate, and 2) a sputtering method using graphite as a target, or a graphite evaporation method.
上記の各方法で形成された炭素質薄膜４の構造は、ａ−
Ｃ：Ｎ５またはａ −Ｃ等となる。The structure of the carbonaceous thin film 4 formed by each of the above methods is a-
C: N5 or a-C, etc.
次に、第３工程を、第１図（Ｃ）を用いて説明する。Next, the third step will be explained using FIG. 1(C).
第３工程においては、上記炭素質薄膜４の上に、放射線
に感応し、ＳＬを含有する有機高分子からなる有機高分
子Ｊ煙５を形成する。In the third step, an organic polymer J smoke 5 made of an organic polymer sensitive to radiation and containing SL is formed on the carbonaceous thin film 4.
有機高分子層５を形成する方法としては、層を形成すべ
き材料を適当な溶剤に溶解した溶液を、回転塗布等の手
段で塗布し、次いで乾燥して被膜とする湿式塗布法、有
機化合物の蒸気を原料として用いるプラズマ重合法、ま
たは、真空蒸着法などの気相堆積法がある。Methods for forming the organic polymer layer 5 include a wet coating method in which a solution of the material to be formed into the layer dissolved in an appropriate solvent is coated by means such as spin coating, and then dried to form a film; There are plasma polymerization methods that use the vapor of
被加工薄膜２が段差を有する場合は、気相堆積法を用い
る方が、段差にならった均一な膜厚の薄膜が得られるの
で、目的とするパターンを形成するには望ましい。When the thin film 2 to be processed has steps, it is preferable to use a vapor deposition method to form a desired pattern because a thin film having a uniform thickness that follows the steps can be obtained.
湿式塗布法に用いる材料としては、高分子第３７巻、第
６号（１９８８年）の第４６０頁から第４６３頁に記載
されているような、Ｓｉを含有するレジストか用いられ
る。As the material used in the wet coating method, a resist containing Si as described in Kobunshi Vol. 37, No. 6 (1988), pages 460 to 463 is used.
プラズマ重合法においては、重合によって、放射線感応
性を有する高分子を形成し得る、有機化合物の蒸気と、
Ｓｉ含有有機化合物の蒸気とを混合したもの、または、
重合によって、放射線感応性を有する高分子を形成し得
る、Ｓｉ含有有機化合物の蒸気、のいずれかが原料とし
て用いられる。In the plasma polymerization method, a vapor of an organic compound that can be polymerized to form a radiation-sensitive polymer;
A mixture with vapor of a Si-containing organic compound, or
Any vapor of a Si-containing organic compound that can be polymerized to form a radiation-sensitive polymer is used as a raw material.
上記重合により、放射線感応性を有する高分子を形成し
得る、有機化合物の例としては１例えば、メチルアクリ
レート、メチルメタクリレート、メチルイソプロペニル
ケトン、スチレン、Ｐ−クロルスチレン、クロルメチル
スチレン、アリルアクリレート、クリルジルメタクリレ
ートなどが挙げられる。Examples of organic compounds that can form radiation-sensitive polymers through the above polymerization include methyl acrylate, methyl methacrylate, methyl isopropenyl ketone, styrene, P-chlorostyrene, chloromethylstyrene, allyl acrylate, Examples include cryldyl methacrylate.
これらの有機化合物に混合して用いるＳｉ含有有機化合
物の例としては、テトラメチルシラン、ビニルトリメチ
ルシラン、テトラメトキシシラン。Examples of Si-containing organic compounds used in combination with these organic compounds include tetramethylsilane, vinyltrimethylsilane, and tetramethoxysilane.
ビニルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン
、ヘキサメチルジシラザン、メチクリルオキシトリメチ
ルシラン、イソプロペニルオキシリメチルシランなどが
挙げられる。Examples include vinyltrimethoxysilane, hexamethyldisiloxane, hexamethyldisilazane, methicryloxytrimethylsilane, and isopropenyloxylimethylsilane.
上記の放射線感応性を有する高分子を形成し得る、Ｓｉ
含有有機化合物の例としては、ジビニルジメチルシラン
、ビニルクロルメチルジメチルシラン、メタクリルオキ
シトリメチルシラン、イソプロペニルオキシトリメチル
シランなどが挙げられる。Si, which can form the above-mentioned radiation-sensitive polymer
Examples of the organic compounds contained include divinyldimethylsilane, vinylchloromethyldimethylsilane, methacryloxytrimethylsilane, isopropenyloxytrimethylsilane, and the like.
次に、第４工程を、第１図（ｄ）を用いて説明する。Next, the fourth step will be explained using FIG. 1(d).
第４工程においては、有機高分子層５に、公知技術のリ
ソグラフィー（露光、現像）技術を用いて、所望のパタ
ーンを形成する。In the fourth step, a desired pattern is formed on the organic polymer layer 5 using a known lithography (exposure and development) technique.
次に、第５工程を、第１図（ｅ）を用いて説明する。Next, the fifth step will be explained using FIG. 1(e).
第５工程においては、有機高分子層５に形成されたパタ
ーンをマスクとして、炭素質薄膜４にパターンを形成す
る。このパターン形成の手段は、０□を用いたドライエ
ツチング法が用いられる。In the fifth step, a pattern is formed on the carbonaceous thin film 4 using the pattern formed on the organic polymer layer 5 as a mask. As a means for forming this pattern, a dry etching method using 0□ is used.
このとき、有機高分子層５がエツチングされる速度は、
少なくとも炭素質薄膜４のそれより、遅いことが必要で
ある。その理由は、有機高分子層５がエツチングされる
速度が、炭素質薄膜４のそれよりも速い場合は、マスク
となる有機高分子層５の膜厚を、被エツチング層である
炭素質薄膜４よりも厚くする必要があり、そのために、
炭素質重１１Ｋ ４に目的とするパターンを形成するこ
とが困難となるからである。At this time, the rate at which the organic polymer layer 5 is etched is:
It is necessary that the speed is at least slower than that of the carbonaceous thin film 4. The reason for this is that when the organic polymer layer 5 is etched faster than the carbonaceous thin film 4, the thickness of the organic polymer layer 5 serving as a mask is lower than that of the carbonaceous thin film 4, which is the layer to be etched. It needs to be thicker than the
This is because it becomes difficult to form a desired pattern on the carbonaceous heavy 11K4.
なお、０□を用いたドライエツチングとしては、異方性
の優れたりアクティブイオンエツチング（ｔ＜ｔＥ）が
望ましい。Note that as dry etching using 0□, active ion etching with excellent anisotropy (t<tE) is preferable.
次に、第６エ程を、第１図（ｆ）を用いて説明する。Next, the sixth step will be explained using FIG. 1(f).
第６エ程においては、有機高分子層５を除去する。公知
であるフォトレジスト剥離剤で除去することができる。In the sixth step, the organic polymer layer 5 is removed. It can be removed using a known photoresist remover.
次に、第７エ程を、第１図（ｇ）を用いて説明する。Next, the seventh process will be explained using FIG. 1(g).
第７エ程においては、炭素質薄膜４に形成されたパター
ンをマスクにして、ＳｉＮ層３および被加工薄膜２にパ
ターンを形成する。パターン形成法としては、異方性の
優れたイオンエツチングや、イオンミリングが用いられ
る。In the seventh step, a pattern is formed on the SiN layer 3 and the thin film to be processed 2 using the pattern formed on the carbonaceous thin film 4 as a mask. As a pattern forming method, ion etching with excellent anisotropy or ion milling is used.
次に、第８工程を、第１図（ｈ）を用いて説明する。Next, the eighth step will be explained using FIG. 1(h).
第８工程においては、炭素質薄膜４、およびＳｉＮ層３
を除去する。炭素質薄膜４の除去は、０２を用いたドラ
イエツチング、ＳｉＮ層３の除去は、イオンエツチング
やイオンミリングを、それぞれ用いる。In the eighth step, carbonaceous thin film 4 and SiN layer 3
remove. The carbonaceous thin film 4 is removed by dry etching using 02, and the SiN layer 3 is removed by ion etching or ion milling.
なお、５ｉＮＪｆ１３、および炭素質薄膜４を残しても
支障のない場合は、上記第８工程を省略することができ
る。Note that if there is no problem even if the 5iNJf 13 and the carbonaceous thin film 4 are left, the eighth step can be omitted.
次に、本実施例における。ＳｉＮ層３と炭素質薄膜４の
作用について説明する。Next, in this example. The functions of the SiN layer 3 and the carbonaceous thin film 4 will be explained.
被加工薄膜２を、高エネルギーイオンによりエツチング
し、目的とするパターンを形成しようとする場合におい
ては、そのマスクとなる層の厚みは薄いほど、マスク自
身を高精度に形成できる等の理由から、被加工薄膜２の
パターン形成の高精度化に都合がよい。When etching the thin film 2 to be processed using high-energy ions to form a desired pattern, the thinner the layer that serves as the mask is, the more accurately the mask itself can be formed. This is convenient for increasing the precision of pattern formation of the thin film 2 to be processed.
また、マスクは、それ自身、被加工薄膜２と同時に、高
エネルギーイオンによりエツチングされるため、高エネ
ルギーイオンに対する耐エツチング性の高い材料により
形成する必要がある。Furthermore, since the mask itself is etched by high-energy ions at the same time as the thin film 2 to be processed, it must be made of a material with high etching resistance against high-energy ions.
上記の要件を満たす材料として、炭素質薄膜４が適して
いる。Carbonaceous thin film 4 is suitable as a material that satisfies the above requirements.
ところで、上述したように、炭素質８股４は、内部応力
を生じ、その内部応力は、成膜条件等によって大きさは
異なるが、全て圧縮応力となる。By the way, as described above, the carbonaceous eight prongs 4 generate internal stress, and although the magnitude of the internal stress varies depending on the film forming conditions and the like, all of the internal stress becomes compressive stress.
従って、炭素質薄膜４を、直接、被加工薄膜２の上に形
成した場合は、この炭素質薄膜４は、クラックを発生し
、また、上記被加工薄膜２から剥離するなどの可能性が
ある。このため１本来マスクが必要であるにもかかわら
す、マスクのない部分が生じることがある。Therefore, if the carbonaceous thin film 4 is formed directly on the thin film 2 to be processed, there is a possibility that the carbonaceous thin film 4 will generate cracks or peel off from the thin film 2 to be processed. . For this reason, even though a mask is originally required, there may be a portion without a mask.
本発明者等の研究によれは、上記クラックの発生、剥離
等を防止するためには、炭素質薄膜４の生ずる圧縮応力
を打ち消せばよいことが判明した。According to research conducted by the present inventors, it has been found that in order to prevent the occurrence of cracks, peeling, etc., it is sufficient to cancel the compressive stress generated in the carbonaceous thin film 4.
そして、そのためには、炭素質重）模４の生ずる圧縮応
力と反対の、引張応力を生ずる材料を用いれはよいこと
が分かった。It has been found that for this purpose, it is better to use a material that generates tensile stress, which is opposite to the compressive stress that occurs in carbonaceous material 4.
そのために、第１工程において、炭素質重Ｂ９４４の形
成に先立って、引張応力を生ずる５ｉＮＪｄ３を、被加
工薄膜４の上に形成する。For this purpose, in the first step, 5iNJd3, which generates tensile stress, is formed on the thin film 4 to be processed, prior to forming the carbonaceous heavy layer B944.
これにより、炭素質薄膜４の生ずる圧縮応力は。As a result, the compressive stress generated in the carbonaceous thin film 4 is as follows.
打ち消され、該薄膜の剥離等が防止される。よって、マ
スクが必要とされる部分が確実にマスクされ、被加工薄
膜２に、目的のパターンを形成できる。しかも、高エネ
ルギーイオンに対する耐エツチング性の大きい、炭素質
薄膜を用いるので、マスクを薄く形成できて、エツチン
グ精度を高めることができる。This prevents the thin film from peeling off. Therefore, the portion that requires a mask is reliably masked, and a desired pattern can be formed on the thin film 2 to be processed. Moreover, since a carbonaceous thin film having high etching resistance against high-energy ions is used, the mask can be formed thinly and etching accuracy can be improved.
従って、上記方法を用いることにより、目的のパターン
を有する薄膜素子が得られる。Therefore, by using the above method, a thin film element having a desired pattern can be obtained.
また、被加工薄膜２に高い段差部がある場合、例えは、
薄膜磁気ヘッドのトラック部形成に１本実施例の方法を
用いることにより、目的とする１〜ラック幅を得ること
ができ、メモリ容量の増加が図れる。Furthermore, if the thin film 2 to be processed has a high level difference, for example,
By using the method of this embodiment for forming the track portion of a thin-film magnetic head, the desired 1-rack width can be obtained and the memory capacity can be increased.
次に１本発明の第２の実施例について説明する。Next, a second embodiment of the present invention will be described.
基板として、直径３インチのシリコンウェハを用い、そ
の上に、厚さ１．５μｍパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）Ｊ−
を、スパッタリンク法により形成し被加工薄膜とした。A silicon wafer with a diameter of 3 inches is used as a substrate, and a 1.5 μm thick permalloy (Ni-Fe) J-
was formed by a sputter link method to form a thin film to be processed.
次いで、このパーマロイ層の上に、厚さ０．８μｍのＳ
ｉＮ層をプラズマＣＶＤ法により形成した。Next, on this permalloy layer, a 0.8 μm thick S layer was applied.
The iN layer was formed by plasma CVD.
このときの膜形成条件は以下の通りであった。The film forming conditions at this time were as follows.
ＳｉＨ，導入量： ｌ Ｏ５ＣＣＭ ＮＨ３導入量： ４５ＳＣＣＭ Ｎ２導入量： ２３０ＳＣＣＭ ガス圧カニ１００Ｐａ 塩カニ４００Ｗ 基板加熱温度：２００℃ 時間：３２ｍ１ｎ 電源周波数： １３．５６ＭＨｚ 続いて、炭素質簿膜は、次の順序で作成した。SiH, introduced amount: l O5CCM NH3 introduction amount: 45SCCM N2 introduction amount: 230SCCM Gas pressure crab 100Pa Salt crab 400W Substrate heating temperature: 200℃ Time: 32m1n Power frequency: 13.56MHz Subsequently, a carbonaceous film was created in the following order.
ます、ステンレス製真空槽内部に、半径１０ＱＩの一対
の円板状平行平板電極を設置した。First, a pair of disk-shaped parallel plate electrodes with a radius of 10 QI were installed inside a stainless steel vacuum chamber.
次に、その電極の一方は、高周波電源とマツチングボッ
クスを介して、電気的に接続し、他方の電極は、真空槽
とともに接地した。プラズマＣＶＤ装置の高周波印加側
電極上に、上記基板を設置し、基板を２００℃に加熱し
た。Next, one of the electrodes was electrically connected to a high frequency power source via a matching box, and the other electrode was grounded together with the vacuum chamber. The above substrate was placed on the high frequency application side electrode of the plasma CVD apparatus, and the substrate was heated to 200°C.
次に、真空槽をｌ Ｘ １０−’Ｐａの真空度まで排気
した後、ｎ−ヘキサンを１気圧換算で毎分１０ｖｓＱ供
給し、排気速度を調節して槽内の圧力を２ 、６Ｐａに
保った。Next, after evacuating the vacuum chamber to a degree of vacuum of 1 x 10-'Pa, n-hexane was supplied at a rate of 10 vs. Ta.
次に、基板設置側電極に周波数１３．５６ＭＨｚ、 ＠
力２００Ｗの高周波電力を印加して、プラズマを発生さ
せ、この状態で２０分間保持した。Next, add a frequency of 13.56MHz to the electrode on the board installation side.
A high frequency power of 200 W was applied to generate plasma, and this state was maintained for 20 minutes.
その後、印加を止め、Ｎ２パージして大気圧にもどし、
一部の基板を取り出し、ＳＥＭで観察した結果、炭素質
ａ膜として厚さ０．９μｍのアモルファスカーボン層が
形成されていた。（以下、余白）次に、上記アモルファ
スカーボン層上に、市販の有機ケイ素系レジスト（日立
化成工業（株）製ＲＵ−１６００Ｐ、粘度１５ｃＳｔ）
を回転塗布した後、溶剤を揮発させ、厚さ１μｍの有機
高分子層を形成した。After that, stop the application, purge with N2, and return to atmospheric pressure.
As a result of taking out a part of the substrate and observing it with a SEM, it was found that an amorphous carbon layer with a thickness of 0.9 μm was formed as a carbonaceous a film. (Hereinafter, blank space) Next, a commercially available organosilicon resist (RU-1600P manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd., viscosity 15 cSt) was applied on the amorphous carbon layer.
After spin coating, the solvent was evaporated to form an organic polymer layer with a thickness of 1 μm.
上記の工程を経た基板に、５μ■のラインアンドスペー
スのパターンを有するフォトマスクを通して、紫外光を
５００ｍＪ ／ ｃｊ （３６５ｎｍ）のエネルギーで
廁光した後、０．７％のテトラメチルアンモニウムヒド
ロオキシド水溶液に２分間浸して、現像し、有機高分子
層にパターンを形成した。After passing ultraviolet light at an energy of 500mJ/cj (365nm) through a photomask with a 5μ line and space pattern on the substrate that had undergone the above steps, a 0.7% tetramethylammonium hydroxide aqueous solution was applied. The organic polymer layer was immersed in water for 2 minutes and developed to form a pattern on the organic polymer layer.
次に、上記有機高分子層にパターンを形成した基板を、
上記アモルファスカーボン層を形成した時と同じ装置、
同じ電極側に設置し、真空排気した後、０２ガスを毎分
５ｍｆｉの流蓋で導入して、内圧を１．３Ｐａとし、高
周波電力１００Ｗで３０分間放電した。Next, the substrate with the pattern formed on the organic polymer layer is
The same equipment used to form the amorphous carbon layer above,
After installing it on the same electrode side and evacuating it, 02 gas was introduced through a flow lid at a rate of 5 mfi per minute, the internal pressure was set to 1.3 Pa, and discharge was performed with high frequency power of 100 W for 30 minutes.
その後、真空槽内への０□ガスの導入を止め、−旦、真
空排気して、Ｎ２ガスを導入し、大気圧までもどした。Thereafter, the introduction of 0□ gas into the vacuum chamber was stopped, and the vacuum chamber was evacuated and N2 gas was introduced to return the pressure to atmospheric pressure.
このようにして、有機高分子ノーに形成したパターンを
マスクとして、アモルファスカーボン層にパターンを形
成し、ＳｉＮ層を露出させた。In this way, using the pattern formed on the organic polymer layer as a mask, a pattern was formed on the amorphous carbon layer to expose the SiN layer.
次に、この基板を８０℃の剥離液（東京応化工業（株）
ＩｌｌＳ−１０）に１０分間浸漬し、有機高分子層を除
去した。Next, this substrate was coated with a stripping solution (Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) at 80°C.
IllS-10) for 10 minutes to remove the organic polymer layer.
次に、ＳｉＮ層とパーマロイ層のイオンミリングを以下
のように行なった。Next, ion milling of the SiN layer and the permalloy layer was performed as follows.
基板をイオンミリング装置の基板ホルダに設置し、加速
電圧を７００■、減速電圧を２００■、アーク電圧を８
０Ｖ、Ａｒ流斌を毎分１５ｍ１ｌｌ、イオン入射角を０
度とし、８０分間イオンミリングを行なった。上記のエ
ツチングにより、露出していた部分のＳｉＮ層と、その
下のパーマロイ層を除去した。Place the substrate in the substrate holder of the ion milling device, set the acceleration voltage to 700■, the deceleration voltage to 200■, and the arc voltage to 8.
0V, Ar flow 15ml/min, ion incidence angle 0
ion milling was performed for 80 minutes. By the above etching, the exposed portion of the SiN layer and the underlying permalloy layer were removed.
以上のようにして、パターン形成か終った基板をＳＥＭ
で観察したところ、アモルファスカーボン層のパターン
に剥離もクランクも全く認められなかった。SEM of the substrate after pattern formation as described above.
When observed, no peeling or cranking was observed in the pattern of the amorphous carbon layer.
最後に、上ｇｄアモルファスカーボン層およびＳｉＮ層
に、パターンを形成する際に用いた装置と同一装置、お
よび同一条件で、アモルファスカーボン層、次いでＳｉ
Ｎ層パターンと順次、除去した。Finally, the upper gd amorphous carbon layer and the SiN layer were coated using the same equipment and under the same conditions as those used to form the pattern.
The N layer pattern was removed in sequence.
全ての工程を終了した後、ＳＥＭで、パーマロイ層のパ
ターン幅を観察したところ、その分布は５．１±０．２
５μｍの範囲内にあり、優れたパターン精度を有してい
た。また、基板全面に渡って、アモルファスカーボン層
の剥離やクラックに起因するパターンの抜け、欠け、あ
るいは変形は全く認められなかった。After completing all the steps, the pattern width of the permalloy layer was observed using SEM, and the distribution was 5.1±0.2.
It was within the range of 5 μm and had excellent pattern accuracy. Furthermore, no pattern omissions, chips, or deformations caused by peeling or cracking of the amorphous carbon layer were observed over the entire surface of the substrate.
次に、本発明の第３の実施例について説明する。Next, a third embodiment of the present invention will be described.
本実施例においては、実施例２と全く同様にして、基板
となるシリコンウェハ上に厚さ１．５μｍのパーマロイ
層のパターン（幅５μＩのラインアンドスペース）を形
成した。In this example, in exactly the same manner as in Example 2, a 1.5 μm thick Permalloy layer pattern (5 μI wide lines and spaces) was formed on a silicon wafer serving as a substrate.
ただし、本実施例の場合はパーマロイ層にパターンを形
成した後に、ＳｉＮ層とアモルファスカーボン層の除去
は行なわずに、両者を残したまま、さらに、アモルファ
スカーボン層の上に、基板加熱温度が２ｏｏ℃の条件で
、保護膜として、Ａｎ２０．を１ｏμ鳳の厚さに、スパ
ッタリング法で形成した。However, in the case of this example, after forming a pattern on the permalloy layer, the SiN layer and the amorphous carbon layer were not removed, and both remained, and the substrate was heated to a temperature of 200°C on the amorphous carbon layer. An20.degree. C. condition was used as a protective film. was formed to a thickness of 1 μm by sputtering.
本実施例において、ＡＭ２０．膜形成後、基板を室鉦に
もどし、基板をＳＥＭで観察した結果、アモルファスカ
ーボン層のパターンに剥離やクラックは全く認められな
がった。また、パーマロイ層のパターン幅の分布は、５
．０±０．２０μＩの範囲内であり、優れた寸法精度を
有していた。In this embodiment, AM20. After the film was formed, the substrate was returned to the chamber and observed with an SEM. As a result, no peeling or cracks were observed in the pattern of the amorphous carbon layer. In addition, the pattern width distribution of the permalloy layer is 5
．． It was within the range of 0±0.20 μI, and had excellent dimensional accuracy.
次に、本発明の第４の実施例について説明する。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.
本実施例においては、有機高分子層の形成、およびその
パターン形成以外は、第２の実施例と全く同様とし、パ
ーマロイにパターンを形成した。In this example, except for the formation of an organic polymer layer and its patterning, the process was completely the same as in the second example, and a pattern was formed on permalloy.
放射線に感応し、Ｓｉを含有する有機高分子ノｄを、プ
ラズマ重合により、レジスト１模として形成した。An organic polymer Nod which is sensitive to radiation and contains Si was formed as a resist pattern 1 by plasma polymerization.
第２の実施例のアモルファスカーボン層の形成に用いた
装置と同一装置を使って、以下に示す手順で、厚さ０．
３μ朧の有機高分子ノｎを形成した。Using the same device as that used to form the amorphous carbon layer in the second example, the following procedure was used to obtain a thickness of 0.
An organic polymer with a thickness of 3 μm was formed.
基板を、８０”Ｃに加熱した接地側＊極に設置し。Place the board on the ground side* pole heated to 80”C.
真空槽内をｌＸｌ０−’Ｐａまで排気した後、メチルイ
ソプロペニルケトンとビニルトリメチルシランとの混合
比が１：１である混合ガスを、大気圧換算で毎分５１１
ＩＱ供給し、排気速度を調整して、内圧を１ＯＰａに保
った。次に接地されていない側の電極に、周波数１３．
５６Ｍ１ｌｚ、高周波電力ＳＯＷを印加してプラズマを
発生させ、２０分間ブラスマ亜合を行なった。After evacuating the inside of the vacuum chamber to lXl0-'Pa, a mixed gas of methyl isopropenyl ketone and vinyltrimethylsilane at a mixing ratio of 1:1 was pumped at a rate of 511 m/min in terms of atmospheric pressure.
The internal pressure was maintained at 1 OPa by supplying IQ and adjusting the pumping speed. Next, apply a frequency of 13.0 to the non-grounded electrode.
56M11z and high frequency power SOW was applied to generate plasma, and plasma submergence was performed for 20 minutes.
有機高分子層にパターンを形成する手順は、以下のよう
にして行なった。The procedure for forming a pattern on the organic polymer layer was performed as follows.
５μ讃のラインアントスペースのパターンを有する石英
マスクを通して、有機高分子層に遠紫外線を照射（照射
エネルギー、２５４ｎｍにおいて５０００ｍＪ ／ｃｍ
）Ｌ、その後、水とイソプロピルアルコールとの体積比
が−１：４である混合溶剤に浸して、現像することによ
り、有機高分子層にパターンを形成した。The organic polymer layer was irradiated with far ultraviolet rays (irradiation energy, 5000 mJ/cm at 254 nm) through a quartz mask with a 5μ linear ant space pattern.
) L was then immersed in a mixed solvent of water and isopropyl alcohol at a volume ratio of -1:4 and developed to form a pattern on the organic polymer layer.
本実施例の全ての工程を終了した後、ＳＥＭで、パーマ
ロイ層のパターン幅をＩＩＭ察したところ、その分布は
５．２±０．３０μｍの範囲内であり、優れたパターン
精度を有していた。また、基板の全面に渡って、アモル
ファスカーボン層の剥離や、クラックに起因する、パー
マロイ層のパターンの抜け、欠け、あるいは変形は全く
認められなかった。After completing all the steps in this example, IIM observation of the pattern width of the permalloy layer using SEM revealed that the distribution was within the range of 5.2±0.30 μm, indicating excellent pattern accuracy. Ta. Further, over the entire surface of the substrate, no pattern omission, chipping, or deformation of the permalloy layer due to peeling or cracking of the amorphous carbon layer was observed.
次に、本発明の第５の実施例について、第３図を用いて
説明する。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described using FIG. 3.
本実施例においては、シリコンウェハ１５上に、２０μ
ｍのラインアンドスペースで、厚さ１０μｍのポリイミ
ド系樹脂（日立化成工業（株）製ＰＩＱ）１６の、パタ
ーンを形成し、これを基板として、第４の実施例と全く
同様にしてパーマロイ層１７のパターンを得た。In this embodiment, a 20μ
A pattern of polyimide resin (PIQ, manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) 16 with a thickness of 10 μm is formed with lines and spaces of m, and using this as a substrate, a permalloy layer 17 is formed in exactly the same manner as in the fourth example. I got the pattern.
なお、このときのポリイミド系樹脂１６のパターンのテ
ーパ角（パターンエツジの傾き）は４０度であった。ま
た、パーマロイ層１７に形成されたパターンは、ポリイ
ミド系樹脂１６のパターンに直交するように形成した。Note that the taper angle (inclination of the pattern edge) of the pattern of the polyimide resin 16 at this time was 40 degrees. Further, the pattern formed on the permalloy layer 17 was formed to be orthogonal to the pattern of the polyimide resin 16.
本実施例における、パターン幅の分布は、５．０±０．
３０μｍの範囲内であり、優れた精度を有していた。特
に、ポリイミド系樹脂１６０段差の極く近傍での精度も
、上記範囲に入っており、パターン段差による影響のな
い、優れた精度を有していた。また、アモルファスカー
ボン層１４ａの剥離や、クラックに起因するパーマロイ
層１７のパターンの抜け、欠け、変形等も認められなか
った。In this example, the pattern width distribution is 5.0±0.
It was within the range of 30 μm and had excellent accuracy. In particular, the accuracy in the very vicinity of the polyimide resin 160 level difference was also within the above range, and had excellent accuracy without being affected by the pattern level difference. Furthermore, no peeling of the amorphous carbon layer 14a, and no omission, chipping, or deformation of the pattern of the permalloy layer 17 due to cracks were observed.
次に、本発明の第６の実施例について説明する。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described.
第２図を用いて、薄膜磁気ヘッドの製造時における、ト
ラック幅加工方法の一実施例について説明する。An embodiment of a track width processing method during manufacturing of a thin film magnetic head will be described with reference to FIG.
同図（ａ）は、薄膜磁気ヘッドの製造方法の一工程を示
す断面図であり、同図（ｂ）に示す、薄膜磁気ヘットの
上部コア層の部分平面図を、ｌｌａ線に沿って切断した
部分拡大断面図である。Figure (a) is a cross-sectional view showing one step of the method for manufacturing a thin-film magnetic head, and the partial plan view of the upper core layer of the thin-film magnetic head shown in figure (b) is cut along the lla line. FIG.
同図（ａ）においては、非磁性基板６の上に、パーマロ
イよりなる下部コア層７が形成されている。In FIG. 2A, a lower core layer 7 made of permalloy is formed on a nonmagnetic substrate 6. As shown in FIG.
上記下部コアＪｔｌ ７の上には、所望の範囲に、Ａｎ
２０．からなるキャップ層８が形成されている。Above the lower core JTL 7, an An
20. A cap layer 8 is formed.
上記ギャップ層８の上には、ポリイミド系樹脂よりなる
絶縁層９が、導体コイル１０の絶縁のため形成されてい
る。さらに、絶縁層９の上には、Ｃｕよりなる導体コイ
ル１０がらせん状に形成されており、その上に、絶縁層
１１か、絶縁７１９とともに、導体コイル１０の絶縁の
ため、導体コイル１０を取り囲むように形成されている
。上記絶Ｍ層９，１１の両端は、下部コア層７に対して
、直角とは限らす、所定の角度に傾いて、全体として扁
平な台形状となっている。An insulating layer 9 made of polyimide resin is formed on the gap layer 8 to insulate the conductor coil 10. Further, on the insulating layer 9, a conductor coil 10 made of Cu is formed in a spiral shape, and on top of the insulating layer 11 or an insulator 719, a conductor coil 10 is formed to insulate the conductor coil 10. It is formed to surround. Both ends of the absolute M layers 9 and 11 are inclined at a predetermined angle, not necessarily at right angles, to the lower core layer 7, and have a flat trapezoidal shape as a whole.
次に、下部コア層７に接して、絶縁層９，１１を囲むよ
うに、上部コアｊ−１２が、段差をもって、形成されて
いる。Next, an upper core j-12 is formed with steps so as to be in contact with the lower core layer 7 and to surround the insulating layers 9 and 11.
上部コア層１２の上には、ＳｉＮ層３ａ、アモルファス
カーボン層１４、および、有機高分子層５ａか、順次、
上部コア層１２の形状にならって形成されている。On the upper core layer 12, a SiN layer 3a, an amorphous carbon layer 14, and an organic polymer layer 5a are sequentially formed.
It is formed following the shape of the upper core layer 12.
同図（ｂ）は、上述のように、薄膜磁気ヘッドの上部コ
ア層の部分平面図である。FIG. 2B is a partial plan view of the upper core layer of the thin film magnetic head, as described above.
同図（ｂ）において、薄１１！４磁気ヘッドは、上部コ
ア層１２、導体コイル１０などからなり、トラック％Ｗ
が目的とする幅に加工される。In the same figure (b), the thin 11!4 magnetic head consists of an upper core layer 12, a conductor coil 10, etc., and has a track %W.
is processed to the desired width.
次に、本発明の１−ラック軸加工方法の一例について、
工程順に説明する。Next, regarding an example of the 1-rack axis machining method of the present invention,
The steps will be explained in order.
第１工程においては、非磁性基板６上に、パーマロイを
１．５μｍの厚さにスパッタリングし、フォトエツチン
グ技術によって、所定パターンに形成して、下部コア層
７とする。In the first step, permalloy is sputtered to a thickness of 1.5 μm on the nonmagnetic substrate 6 and formed into a predetermined pattern by photoetching technology to form the lower core layer 7.
第２工程においては、ＡＱ、０．をスパッタリングによ
り０．５μｍの厚さに形成し、フォトエツチング技術を
用いてギャップ層８を形成する。In the second step, AQ, 0. is formed to a thickness of 0.5 μm by sputtering, and a gap layer 8 is formed using photoetching technology.
第３工程においては、ポリイミド系樹脂（日立化成工業
（株）ｆＪＩＰＩＱ）を回転塗布、加熱硬化し、フォト
エツチング技術によって、パターンを形成し、厚さ２μ
ｍの絶縁層９とする。In the third step, polyimide resin (Hitachi Chemical Co., Ltd. fJIPIQ) is spin-coated, heated and cured, and a pattern is formed using photoetching technology to a thickness of 2 μm.
It is assumed that the insulating layer 9 is m.
第４工程においては、プラズマＣＶＤ法を用いて、Ｃｕ
を１．５μ履の厚さに形成し、その後、フォトエツチン
グ技術を用いて、らせん状にパターンを形成し、導体コ
イル１０とする。In the fourth step, using plasma CVD method, Cu
is formed to have a thickness of 1.5 μm, and then a spiral pattern is formed using photoetching technology to form the conductor coil 10.
第５工程においては、上記導体コイル１０上にポリイミ
ド系樹脂の絶縁膜を形成し、厚さ２．５μ朧の絶縁層１
１とする。In the fifth step, an insulating film of polyimide resin is formed on the conductor coil 10, and an insulating layer 1 with a thickness of 2.5 μm is formed.
Set to 1.
第６エ程においては、スパッタリングにより、パーマロ
イを１．５μ■の厚さに形成し、上部コア層１２とする
。In the sixth step, permalloy is formed to a thickness of 1.5 .mu.m by sputtering to form the upper core layer 12.
第７エ程においては、このようにして形成した上部コア
暦１２に、第４の実施例と全く同様にして、パターンの
形成を行う。ただし、アモルファスカーボン層１４の厚
さは１．５μｍとする。すなわち、ＳｉＮ層３ａと、ア
モルファスカーボン層１４と、ブラスマ重合による有機
高分子層５ａとからなる三層の膜を用いて、上部コア層
１２に、所望のパターンを形成する。In the seventh step, a pattern is formed on the upper core calendar 12 thus formed in exactly the same manner as in the fourth embodiment. However, the thickness of the amorphous carbon layer 14 is 1.5 μm. That is, a desired pattern is formed in the upper core layer 12 using a three-layer film consisting of the SiN layer 3a, the amorphous carbon layer 14, and the organic polymer layer 5a formed by plasma polymerization.
上部コア先端部の幅がトラックｌＩＩ＆ｉＷとなるが、
この分布は、１０±０．７５μｍの範囲内であり、高い
精度を示した。このときの基板内の素子歩留り（素子数
約４００個）は９７％であり、高い歩留りであった。ま
た、アモルファスカーボン層１４の剥離やクラックに起
因するパターンの抜け、欠け、変形も全く認められなか
った。The width of the tip of the upper core is track lII & iW,
This distribution was within the range of 10±0.75 μm, indicating high accuracy. At this time, the element yield within the substrate (approximately 400 elements) was 97%, which was a high yield. Furthermore, no pattern omissions, chips, or deformations due to peeling or cracking of the amorphous carbon layer 14 were observed.
最後に、保護膜（図示せず）として、１０μｍの厚さの
ＡＱ２０．を、スパッタリングにより形成した。Finally, as a protective film (not shown), a 10 μm thick AQ20. was formed by sputtering.
上記方法により得られる磁気ヘッドの書き込み、読み出
し特性は、実用上満足すべき性能を有していた。The writing and reading characteristics of the magnetic head obtained by the above method had practically satisfactory performance.
なお、比較のために、ＳｉＮ層３ａを形成せずに、その
他は、第６の実施例と全く同様にして、薄膜磁気ヘッド
を作成した。For comparison, a thin film magnetic head was fabricated in the same manner as in the sixth embodiment except that the SiN layer 3a was not formed.
このようにして形成した薄膜磁気ヘットの製造工程にお
いては、上部コア層のエツチング時に。In the manufacturing process of the thin film magnetic head formed in this manner, during etching of the upper core layer.
アモルファスカーボン層と上部コア層の界面で、アモル
ファスカーボン層の一部が剥離した。Part of the amorphous carbon layer peeled off at the interface between the amorphous carbon layer and the upper core layer.
そのため、エツチング時のパターンは、アモルファスカ
ーボン層の剥離が生じた場所で、磁性膜のないパターン
が生じ、所望の磁気特性が得られなかった。As a result, a pattern formed during etching had no magnetic film at locations where the amorphous carbon layer had peeled off, and desired magnetic properties could not be obtained.
［発明の効果］
本発明によれは、炭素質薄膜の内部応力が大きいために
生じる、炭素質薄膜の被加工薄膜からの剥離、炭素質薄
膜内のクラック発生、割れ等をなくすことができる。従
って、炭素質薄膜の持つ優れた耐エツチング性を十分に
生かし、被加工薄膜に、目的のパターンを形成すること
が可能となる。[Effects of the Invention] According to the present invention, it is possible to eliminate peeling of a carbonaceous thin film from a processed thin film, cracking in the carbonaceous thin film, cracking, etc. that occur due to the large internal stress of the carbonaceous thin film. Therefore, it is possible to make full use of the excellent etching resistance of the carbonaceous thin film and form a desired pattern on the thin film to be processed.
また、本発明に係るパターン形成方法を、薄膜磁気ヘッ
トの上部コアトラック部のパターン形成に適用すると、
パターン精度向上に大きな効果を奏する。Furthermore, when the pattern formation method according to the present invention is applied to pattern formation of the upper core track portion of a thin film magnetic head,
This has a great effect on improving pattern accuracy.
第１図は本発明によるパターン形成方法の一実施例を示
す工程図、第２図は第１図に示す方法を用いて形成した
薄膜磁気ヘッドの部分拡大断面図（ａ）および部分平面
図（ｂ）であり、（ａ）は（ｂ）の■ａ線に沿って切断
した断面、第３図は本発明によるパターン形成方法の一
実施例を用いて形成した薄＋１！４の部分拡大断面図を
示す。
モルフアスカ−ボン層、１５・・・シリコンウェハ、１
６・・・ポリイミド系樹脂、１７・・・パーマロイ層、
Ｗ・・・トラック幅。FIG. 1 is a process diagram showing an embodiment of the pattern forming method according to the present invention, and FIG. 2 is a partial enlarged sectional view (a) and a partial plan view (a) of a thin film magnetic head formed using the method shown in FIG. b), where (a) is a cross section taken along the line ■a in (b), and FIG. 3 is a partial enlarged cross section of a thin +1!4 formed using an embodiment of the pattern forming method according to the present invention. Show the diagram. Morphous carbon layer, 15... silicon wafer, 1
6... Polyimide resin, 17... Permalloy layer,
W...Track width.
Claims (1)
に生じる内部応力の向きと逆向きの内部応力を生じる層
を形成し、その後、該炭素質薄膜を形成することを特徴
とする炭素質薄膜形成方法。 ２、炭素質薄膜をレジスト膜とし、高エネルギーイオン
を用いるエッチングにより基板上にパターンが形成され
る薄膜磁気ヘッドにおいて、上記炭素質薄膜に生じる内
部応力の向きと逆向きの内部応力を生じる層を、上記炭
素質薄膜の下に形成した状態で、エッチングされ、目的
のパターンを有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ３、基板上に形成された被加工薄膜に目的のパターンを
形成するに際し、基板上の被加工薄膜表面に窒化シリコ
ンからなる第１層を形成する工程と、該第１層表面に、
炭素質からなる第２層を形成する工程と、該第２層表面
に、放射線に感応し、Ｓｉを含有する有機高分子からな
る第３層を形成する工程と、該第３層に、所定のパター
ンを形成する工程と、上記第３層に形成されたパターン
をマスクとして上記第２層に所定のパターンを形成する
工程と、上記第２層に形成されたパターンをマスクとし
て上記被加工薄膜に目的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パターン形成方法。 ４、基板上に形成された被加工薄膜に目的のパターンを
形成するに際し、基板上の被加工薄膜表面に窒化シリコ
ンからなる第１層を形成する工程と、該第１層表面に、
炭素質からなる第２層を形成する工程と、該第２層表面
に、放射線に感応し、Ｓｉを含有する有機高分子からな
る第３層を形成する工程と、該第３層に、所定のパター
ンを形成する工程と、上記第３層に形成されたパターン
をマスクとして上記第２層に所定のパターンを形成する
工程と、上記第２層に形成されたパターンをマスクとし
て上記被加工薄膜に目的のパターンを形成する工程と、
上記第１層および第２層を除去する工程とからなること
を特徴とするパターン形成方法。 ５、請求項３または４記載のパターン形成方法を用いて
、目的のパターンに形成されたトラック部を有すること
を特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ６、薄膜体を形成するに際して、目的とする薄膜に発生
する内部応力の向きと、反対の向きの内部応力を生じる
薄膜を、目的とする薄膜の一方の面に形成する工程を含
むことを特徴とする薄膜形成方法。 ７、炭素質薄膜からなるレジスト膜を用いて高エネルギ
ーイオンによるエッチングを行なって製造される薄膜素
子において、目的のパターンを形成するように、上記炭
素質薄膜に生じる内部応力の向きと逆向きの内部応力を
生じる層を上記炭素質薄膜の下に形成した状態でエッチ
ングされたことを特徴とする薄膜素子。[Claims] 1. When forming a carbonaceous thin film, a layer that generates an internal stress in a direction opposite to that generated in the carbonaceous thin film is formed in advance, and then the carbonaceous thin film is formed. A method for forming a carbonaceous thin film characterized by the following. 2. In a thin-film magnetic head in which a carbonaceous thin film is used as a resist film and a pattern is formed on the substrate by etching using high-energy ions, a layer that generates internal stress in the opposite direction to the internal stress generated in the carbonaceous thin film is used. . A thin film magnetic head, which is formed under the carbonaceous thin film and etched to have a desired pattern. 3. When forming a target pattern on the thin film to be processed formed on the substrate, a step of forming a first layer made of silicon nitride on the surface of the thin film to be processed on the substrate, and on the surface of the first layer,
a step of forming a second layer made of carbonaceous material; a step of forming a third layer made of an organic polymer sensitive to radiation and containing Si on the surface of the second layer; forming a predetermined pattern on the second layer using the pattern formed on the third layer as a mask; and forming a predetermined pattern on the thin film to be processed using the pattern formed on the second layer as a mask. A pattern forming method comprising the steps of: forming a desired pattern. 4. When forming a desired pattern on the thin film to be processed formed on the substrate, a step of forming a first layer made of silicon nitride on the surface of the thin film to be processed on the substrate, and on the surface of the first layer,
a step of forming a second layer made of carbonaceous material; a step of forming a third layer made of an organic polymer sensitive to radiation and containing Si on the surface of the second layer; forming a predetermined pattern on the second layer using the pattern formed on the third layer as a mask; and forming a predetermined pattern on the thin film to be processed using the pattern formed on the second layer as a mask. a step of forming a desired pattern on the
A pattern forming method comprising the step of removing the first layer and the second layer. 5. A thin film magnetic head having track portions formed in a desired pattern using the pattern forming method according to claim 3 or 4. 6. When forming the thin film body, the method includes the step of forming a thin film that generates internal stress in the opposite direction to the direction of internal stress generated in the target thin film on one side of the target thin film. A method for forming a thin film. 7. In a thin film element manufactured by etching with high-energy ions using a resist film made of a carbonaceous thin film, in order to form a desired pattern, internal stress generated in the carbonaceous thin film is etched in a direction opposite to that of the carbonaceous thin film. A thin film element characterized in that it is etched with a layer that causes internal stress formed under the carbonaceous thin film.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32892389A JPH03190128A (en) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | Pattern formation |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| JP32892389A JPH03190128A (en) | 1989-12-19 | 1989-12-19 | Pattern formation |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03190128A true JPH03190128A (en) | 1991-08-20 |
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|---|---|
| JP (1) | JPH03190128A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998052227A1 (en) * | 1997-05-13 | 1998-11-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dielectric thin film element and method for manufacturing the same |
| KR100880326B1 (en) * | 2006-09-29 | 2009-01-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for fabricating semiconductor device |
-
1989
- 1989-12-19 JP JP32892389A patent/JPH03190128A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1998052227A1 (en) * | 1997-05-13 | 1998-11-19 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Dielectric thin film element and method for manufacturing the same |
| KR100880326B1 (en) * | 2006-09-29 | 2009-01-28 | 주식회사 하이닉스반도체 | Method for fabricating semiconductor device |
| US7897504B2 (en) | 2006-09-29 | 2011-03-01 | Hynix Semiconductor Inc. | Method for fabricating semiconductor device |
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