(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パターニングすべき薄膜上に有機膜及び該有機膜上に積層された無機材料からなるバリア膜を形成し、該バリア膜上にトレンチパターンを有する膜を形成し、該トレンチパターンを有する膜の少なくともトレンチの内壁に無機材料による付加膜を成膜し、前記トレンチパターンを有する膜及び該付加膜をマスクとして用いた指向性エッチングにより、該付加膜によって狭小化された前記トレンチ内に位置する前記バリア膜、前記有機膜及び前記パターニングすべき薄膜を除去した後、該有機膜及び該有機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】
前記バリア膜を、導電性無機材料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。
【請求項３】
前記トレンチパターンを有する膜を、レジスト材料によって形成す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】
前記バリア膜上にレジスト材料による層を形成し、レジストパターン用のマスクを介して該レジスト材料による層を露光して現像することにより、レジスト材料による前記トレンチパターンを有する膜を形成することを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記トレンチパターンを有する膜を、無機材料によって形成す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６】
前記バリア膜上に無機材料による層を形成し、該無機材料による層上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとして該無機材料による層をエッチングした後、前記レジストパターンを除去することにより、無機材料による前記トレンチパターンを有する膜を形成することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記トレンチパターンを有する膜を、導電性無機材料によって形成す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８】
前記バリア膜上にレジストパターンを形成し、該レジストパターンをマスクとしてめっきすることにより、金属材料による前記トレンチパターンを有する膜を形成することを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記付加膜を、金属材料で形成することを特徴とする請求項７又は８に記載の方法。
【請求項１０】
金属材料による前記付加膜を、めっき法で形成することを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記付加膜を、無機材料で形成することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
無機材料による前記付加膜を、スパッタリング法又は化学的気相成長法により形成することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
パターニングすべき薄膜上に有機膜及び該有機膜上に積層された導電性無機材料からなるバリア膜を形成し、該バリア膜上に金属材料によるトレンチパターンを有する膜をめっき法により形成し、該トレンチパターンを有する膜をマスクに用いた指向性エッチングにより、トレンチ内に位置する前記バリア膜を除去し、該トレンチパターンを有する膜の少なくともトレンチ内壁に金属材料による付加膜をめっき法で形成し、前記トレンチパターンを有する膜及び該付加膜をマスクに用いた指向性エッチングにより、該付加膜によって狭小化された前記トレンチ内に位置する前記有機膜及び前記パターニングすべき薄膜を除去した後、該有機膜及び該有機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１４】
請求項１から１３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１５】
請求項１から１３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。
【発明の詳細な説明】
【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。
【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。
【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１４を形成する。このレジストパターン１４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１４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１４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。
【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。
【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。
【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有機膜及びこの有機膜上に積層された無機材料からなるバリア膜を形成し、バリア膜上にトレンチパターンを有する膜を形成し、トレンチパターンを有する膜の少なくともトレンチの内壁に無機材料による付加膜を成膜し、トレンチパターンを有する膜及び付加膜をマスクとして用いた指向性エッチングにより、付加膜によって狭小化されたトレンチ内に位置するバリア膜、有機膜及びパターニングすべき薄膜を除去した後、この有機膜及び有機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及び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）上に剥離可能な有機膜及びこの有機膜上に積層された無機材料からなるバリア膜を形成し、その上にトレンチパターンを有する膜を形成し、その少なくともトレンチの内壁に無機材料による付加膜を成膜してトレンチ幅を狭小化する。この狭小化されたトレンチパターンをマスクとして、指向性エッチングによりトレンチ内のバリア膜、有機膜及び被パターニング薄膜を除去した後、この有機膜及び有機膜上に積層されている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、トレンチの内壁に成膜した付加膜の膜厚の２倍だけ狭小化された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。付加膜の膜厚は、自由に厚くできるため、極めて狭い孤立トレンチ幅（理論的には限りなく零に近い値）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トレンチの内壁に成膜する付加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。
【００１０】
このバリア膜を、導電性無機材料によって形成することも好ましい。
【００１１】
トレンチパターンを有する膜を、レジスト材料によって形成することが好ましい。
【００１２】
この場合、バリア膜上にレジスト材料による層を形成し、レジストパターン用のマスクを介してこのレジスト材料による層を露光して現像することにより、レジスト材料によるトレンチパターンを有する膜を形成することも好ましい。
【００１３】
トレンチパターンを有する膜を、無機材料によって形成することも好ましい。トレンチパターンを有する膜を無機材料で形成すれば、指向性エッチングの際に、このトレンチパターンを有する膜が大幅に削られてしまうような不都合が生じない。
【００１４】
この場合、バリア膜上に無機材料による層を形成し、無機材料による層上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとしてこの無機材料による層をエッチングした後、レジストパターンを除去することにより、無機材料によるトレンチパターンを有する膜を形成することも好ましい。
【００１５】
トレンチパターンを有する膜を、導電性無機材料によって形成することも好ましい。この場合も無機材料であるため、指向性エッチングの際に、このトレンチパターンを有する膜が大幅に削られてしまうような不都合が生じない。
【００１６】
この場合、バリア膜上にレジストパターンを形成し、レジストパターンをマスクとしてめっきすることにより、金属材料によるトレンチパターンを有する膜を形成することも好ましい。
【００１７】
付加膜を、金属材料で形成することも好ましい。
【００１８】
この場合、金属材料による付加膜を、めっき法で形成することも好ましい。
【００１９】
付加膜を、無機材料で形成することも好ましい。
【００２０】
この場合、無機材料による付加膜を、スパッタリング法又は化学的気相成長法により形成することも好ましい。
【００２１】
本発明によれば、さらに、パターニングすべき薄膜上に有機膜及びこの有機膜上に積層された導電性無機材料からなるバリア膜を形成し、バリア膜上に金属材料によるトレンチパターンを有する膜をめっき法により形成し、トレンチパターンを有する膜をマスクに用いた指向性エッチングにより、トレンチ内に位置するバリア膜を除去し、トレンチパターンを有する膜の少なくともトレンチ内壁に金属材料による付加膜をめっき法で形成し、トレンチパターンを有する膜及び付加膜をマスクに用いた指向性エッチングにより、付加膜によって狭小化されたトレンチ内に位置する有機膜及びパターニングすべき薄膜を除去した後、有機膜及びこの有機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及び薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。
【００２２】
パターニングすべき薄膜（被パターニング薄膜）上に有機膜及びこの有機膜上に積層された導電性無機材料からなるバリア膜を形成し、その上にトレンチパターンを有する膜を形成し、その少なくともトレンチの内壁に金属材料による付加膜を成膜してトレンチ幅を狭小化する。この狭小化されたトレンチパターンをマスクとして、指向性エッチングによりトレンチ内の有機膜及び被パターニング薄膜を除去した後、この有機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、トレンチの内壁に成膜した付加膜の膜厚の２倍だけ狭小化された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。付加膜の膜厚は、自由に厚くできるため、極めて狭い孤立トレンチ幅（理論的には限りなく零に近い値）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トレンチの内壁に成膜する付加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。しかも、トレンチパターンを有する膜を金属材料で形成しているので、指向性エッチングの際に、このトレンチパターンを有する膜が大幅に削られてしまうような不都合が生じない。特に本発明では、付加膜をめっきする前にトレンチ内に位置する導電性のバリア膜が除去されるので、トレンチの底部に付加膜がめっきによって成膜されることがなくなり、その結果、指向性エッチングによるトレンチ内の膜の除去が非常に容易となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
図２は本発明の第１の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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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２２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。
【００２７】
次いで、同図（Ｄ）に示すように、その上にレジスト材料を塗布してマスクを介する露光（ＥＢを含む）及び現像を行うことによってトレンチ幅がＷ１のトレンチパターンを有するレジスト膜２４を形成する。具体的なレジスト材料としては、前述したものと同様のものを用いることが可能である。
【００２８】
次いで、同図（Ｅ）に示すように、このレジスト膜２４の上面及びトレンチ内壁２４ａ、さらにトレンチの底部であるバリア層２２の表面上に、金属材料又は無機材料をスパッタリング法、ＣＶＤ法等によって成膜し、付加膜２５を形成する。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、レジスト膜２４のトレンチ内壁２４ａにも付加膜２５が成膜されるようにする。
【００２９】
次いで、同図（Ｆ）に示すように、レジスト膜２４及び付加膜２５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、付加膜２５によってトレンチ幅がＷ２に狭小化されたトレンチ内の付加膜２５、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´を得る。この時、各層毎にエッチング条件を変えても良い。
【００３０】
次いで、同図（Ｇ）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´、レジスト膜２４及び付加膜２５の残った部分をリフトオフし、トレンチ幅がＷ２の非常に狭い孤立トレンチ２６を有するようにパターニングされた薄膜２１´を得る。
【００３１】
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、レジスト膜２４のトレンチの内壁２４ａに成膜した付加膜２５の膜厚の２倍だけ狭小化されたトレンチ幅Ｗ２を有する孤立トレンチ２６がパターニングされることとなる。付加膜２５の膜厚は、自由に厚くできるため、極めて狭い孤立トレンチ幅（理論的には限りなく零に近い値）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トレンチの内壁２４ａに成膜する付加膜２５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。
【００３２】
図３は本発明の第２の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。
【００３３】
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をスパッタリング法、ＣＶＤ法、めっき法等によって成膜する。
【００３４】
次いで、同図（Ｃ）に示すように、この被パターニング薄膜３１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３２を形成する。具体的なレジスト材料としては、前述したものと同様のものを用いることが可能である。
【００３５】
さらに、その上に例えば金属材料等の導電性無機材料によるバリア膜３３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３３は、以後に行われる工程において、有機膜３２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と共に次のめっき処理における電極としても働く。
【００３６】
次いで、同図（Ｄ）に示すように、その上にレジスト材料を塗布してマスクを介する露光（ＥＢを含む）及び現像を行うことによってトレンチに対応する形状を有するレジストパターン３７を形成する。具体的なレジスト材料としては、前述したものと同様のものを用いることが可能である。
【００３７】
次いで、同図（Ｅ）に示すように、このレジストパターン３７をマスクとして、金属材料をめっきすることによって、トレンチ幅がＷ１のトレンチパターンを有する金属膜３４を形成する。
【００３８】
次いで、同図（Ｆ）に示すように、レジストパターン３７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。
【００３９】
次いで、同図（Ｇ）に示すように、この金属膜３４の上面及びトレンチ内壁３４ａ、さらにトレンチの底部であるバリア層３２の表面上に、金属材料又は無機材料をスパッタリング法、ＣＶＤ法又はめっき法等によって成膜し、付加膜３５を形成する。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、金属膜３４のトレンチ内壁３４ａにも付加膜３５が成膜されるようにする。
【００４０】
次いで、同図（Ｈ）に示すように、金属膜３４及び付加膜３５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、付加膜３５によってトレンチ幅がＷ２に狭小化されたトレンチ内の付加膜３５、バリア膜３３、有機膜３２及び被パターニング膜３１を順次エッチング除去し、パターニングされたバリア膜３３´、有機膜３２´及び被パターニング膜３１´を得る。この時、各層毎にエッチング条件を変えても良い。
【００４１】
次いで、同図（Ｉ）に示すように、有機溶剤等によって、有機膜３２´を溶解させて、その上のバリア膜３３´、金属膜３４及び付加膜３５の残った部分をリフトオフし、トレンチ幅がＷ２の非常に狭い孤立トレンチ３６を有するようにパターニングされた薄膜３１´を得る。
【００４２】
このように本実施形態によれば、被パターニング薄膜３１には、金属膜３４のトレンチの内壁３４ａに成膜した付加膜３５の膜厚の２倍だけ狭小化されたトレンチ幅Ｗ２を有する孤立トレンチ３６がパターニングされることとなる。付加膜３５の膜厚は、自由に厚くできるため、極めて狭い孤立トレンチ幅（理論的には限りなく零に近い値）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トレンチの内壁３４ａに成膜する付加膜３５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。しかも、指向性ドライエッチングの際にマスクとなる膜が金属膜３４であるため、この膜が大幅に削られてしまうような不都合が生じない。
【００４３】
図４は本発明の第３の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。
【００４４】
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４０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４１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。
【００４５】
次いで、同図（Ｃ）に示すように、この被パターニング薄膜４１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４２を形成する。具体的なレジスト材料としては、前述したものと同様のものを用いることが可能である。
【００４６】
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４３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４３は、以後に行われる工程において、有機膜４２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。
【００４７】
次いで、同図（Ｄ）に示すように、その上に無機材料による無機膜４４´をスパッタリング法又はＣＶＤ法等によって成膜し、さらに同図（Ｅ）に示すように、その上にレジスト材料を塗布してマスクを介する露光（ＥＢを含む）及び現像を行うことによってトレンチ幅がＷ１のトレンチパターンを有するレジストパターン４８を形成する。具体的なレジスト材料としては、前述したものと同様のものを用いることが可能である。
【００４８】
次いで、同図（Ｆ）に示すように、このレジストパターン４８をマスクとして、エッチングを行うことによって、トレンチ幅がＷ１のトレンチパターンを有する無機膜４４を形成する。
【００４９】
次いで、同図（Ｇ）に示すように、レジストパターン４８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。
【００５０】
次いで、同図（Ｈ）に示すように、このトレンチパターンを有する無機膜４４の上面及びトレンチ内壁４４ａ、さらにトレンチの底部であるバリア層４２の表面上に、金属材料又は無機材料をスパッタリング法、ＣＶＤ法、めっき法等によって成膜し、付加膜４５を形成する。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、無機膜４４のトレンチ内壁４４ａにも付加膜４５が成膜されるようにする。
【００５１】
次いで、同図（Ｉ）に示すように、無機膜４４及び付加膜４５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、付加膜４５によってトレンチ幅がＷ２に狭小化されたトレンチ内の付加膜４５、バリア膜４３、有機膜４２及び被パターニング膜４１を順次エッチング除去し、パターニングされたバリア膜４３´、有機膜４２´及び被パターニング膜４１´を得る。この時、各層毎にエッチング条件を変えても良い。
【００５２】
次いで、同図（Ｊ）に示すように、有機溶剤等によって、有機膜４２´を溶解させて、その上のバリア膜４３´、無機膜４４及び付加膜４５の残った部分をリフトオフし、トレンチ幅がＷ２の非常に狭い孤立トレンチ４６を有するようにパターニングされた薄膜４１´を得る。
【００５３】
このように本実施形態によれば、被パターニング薄膜４１には、無機膜４４のトレンチの内壁４４ａに成膜した付加膜４５の膜厚の２倍だけ狭小化されたトレンチ幅Ｗ２を有する孤立トレンチ４６がパターニングされることとなる。付加膜４５の膜厚は、自由に厚くできるため、極めて狭い孤立トレンチ幅（理論的には限りなく零に近い値）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トレンチの内壁４４ａに成膜する付加膜４５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。しかも、指向性ドライエッチングの際にマスクとなる膜が無機膜４４であるため、この膜が大幅に削られてしまうような不都合が生じない。
【００５４】
図５は本発明の第４の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。
【００５５】
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５０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５１をスパッタリング法、ＣＶＤ法、めっき法等によって成膜する。
【００５６】
次いで、同図（Ｃ）に示すように、この被パターニング薄膜５１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５２を形成する。具体的なレジスト材料としては、前述したものと同様のものを用いることが可能である。
【００５７】
さらに、その上に例えば金属材料等の導電性無機材料によるバリア膜５３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５３は、以後に行われる工程において、有機膜５２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と共に次のめっき処理における電極としても働く。
【００５８】
次いで、同図（Ｄ）に示すように、その上にレジスト材料を塗布してマスクを介する露光（ＥＢを含む）及び現像を行うことによってトレンチに対応する形状を有するレジストパターン５７を形成する。具体的なレジスト材料としては、前述したものと同様のものを用いることが可能である。
【００５９】
次いで、同図（Ｅ）に示すように、このレジストパターン５７をマスクとして、金属材料をめっきすることによって、トレンチ幅がＷ１のトレンチパターンを有する金属膜５４を形成する。
【００６０】
次いで、同図（Ｆ）に示すように、レジストパターン５７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。
【００６１】
次いで、同図（Ｇ）に示すように、金属膜５４をマスクとしたウェットエッチング又はイオンミリング若しくはＲＩＥ等のドライエッチングにより、トレンチ内の導電性バリア膜５３を除去する。
【００６２】
次いで、同図（Ｈ）に示すように、金属膜５４の上面及びトレンチ内壁５４ａ上に、金属材料をめっきして付加膜５５を形成する。この場合、トレンチの底部には、導電膜が存在しないため付加膜が形成されない。
【００６３】
次いで、同図（Ｉ）に示すように、金属膜５４及び付加膜５５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、付加膜５５によってトレンチ幅がＷ２に狭小化されたトレンチ内の有機膜５２及び被パターニング膜５１を順次エッチング除去し、パターニングされた有機膜５２´及び被パターニング膜５１´を得る。この時、各層毎にエッチング条件を変えても良い。
【００６４】
次いで、同図（Ｊ）に示すように、有機溶剤等によって、有機膜５２´を溶解させて、その上のバリア膜５３´、金属膜５４及び付加膜５５の残った部分をリフトオフし、トレンチ幅がＷ２の非常に狭い孤立トレンチ５６を有するようにパターニングされた薄膜５１´を得る。
【００６５】
このように本実施形態によれば、被パターニング薄膜５１には、金属膜５４のトレンチの内壁５４ａに成膜した付加膜５５の膜厚の２倍だけ狭小化されたトレンチ幅Ｗ２を有する孤立トレンチ５６がパターニングされることとなる。付加膜５５の膜厚は、自由に厚くできるため、極めて狭い孤立トレンチ幅（理論的には限りなく零に近い値）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トレンチの内壁５４ａに成膜する付加膜５５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。しかも、指向性ドライエッチングの際にマスクとなる膜が金属膜５４であるため、この膜が大幅に削られてしまうような不都合が生じない。さらに、付加膜５５をめっきする前にトレンチ内に位置する導電性のバリア膜５３が除去されるので、トレンチの底部に付加膜５５がめっきによって成膜されることがなくなり、その結果、指向性エッチングによるトレンチ内の膜の除去が非常に容易となる。
【００６６】
【実施例】
以下、本発明の第１の実施例について説明する。この実施例は、前述の第１の実施形態に対応している。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
さらに、その上にスパッタリング法でＡｕを２０ｎｍ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。
【００７０】
次いで、このバリア膜２３上にトレンチ幅がＷ１＝０．１６μｍのトレンチパターンを有するレジスト膜２４をプリントした。その条件は、
0003589201.tif 000002
である。
【００７１】
次いで、このレジスト膜２４の上面及びトレンチ内壁２４ａさらにバリア層２２の表面上にスパッタリング法で基板を傾斜した状態で回転させながらＡｕを３０ｎｍの厚さに成膜し、付加膜２５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    ：  Ａｕ
ターゲット    ：  Ａｕ
パワー        ：  １０００Ｗ
Ａｒ流量      ：  ５０ｓｃｃｍ
ガス圧力      ：  ２．０ｍＴｏｒｒ
であった。これにより、トレンチ幅がＷ２＝０．１μｍまで狭小化された。
【００７２】
その後、この狭小化されたトレンチパターンを有するレジスト膜２４及びその上の付加膜２５をマスクとしたＲＩＥ法で、トレンチ内の付加膜２５、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、
0003589201.tif 000003
であった。
【００７３】
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´、レジスト膜２４及び付加膜２５の残った部分をリフトオフ除去した。
【００７４】
その結果、厚さ３０ｎｍ、トレンチ幅Ｗ２＝０．１μｍのＡｕ薄膜パターンが得られた。
【００７５】
次に、本発明の第２の実施例について説明する。この実施例は、前述の第４の実施形態に対応している。
【００７６】
まず、基板５０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５１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。
【００７７】
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５１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）５２を形成した。
【００７８】
さらに、その上にスパッタリング法でＡｕを１００ｎｍの厚さに成膜し、バリア層５３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。
【００７９】
次いで、このバリア膜５３上にトレンチ幅が０．１６μｍのトレンチ形状を有するレジストパターン５７をプリントした。その条件は、
0003589201.tif 000004
である。
【００８０】
次いで、このレジストパターン５７をマスクとして、Ａｕのめっきを行い、０．５μｍの厚さの金属膜５４を形成した。めっき液としては、亜硫酸金ナトリウム系金めっき液を用いた。
【００８１】
その後、レジストパターン５７をアセトンにて溶解除去した。これにより、トレンチ幅Ｗ１がＷ１＝０．１６μｍのトレンチパターンを有するＡｕによる金属膜５４が得られた。
【００８２】
次いで、この金属膜５４をマスクとして、イオンミリングを行い、トレンチ底部のバリア膜５３を除去した。この場合のイオンミリングの条件は、
使用装置      ：  コモンウェルス社製  ８Ｃ
パワー        ：  ５００Ｗ、  ５００ｍＡ
ガス圧力      ：  ３ｍＴｏｒｒ
角度          ：  ０°
であった。
【００８３】
次いで、この金属膜５４の上面及びトレンチ内壁５４ａ上にＡｕのめっきを行い、０．０５μｍの厚さの付加膜５５を形成した。めっき液としては、亜硫酸金ナトリウム系金めっき液を用いた。これにより、トレンチ幅Ｗ２がＷ２＝０．０６μｍと狭小化されたトレンチパターンを有するＡｕ膜（金属膜５４及び付加膜５５）が得られた。
【００８４】
その後、この狭小化されたトレンチパターンを有する金属膜５４及びその上の付加膜５５をマスクとしたＲＩＥ法で、トレンチ内の有機膜５２及び被パターニング膜５１を順次エッチング除去し、パターニングされたバリア膜５３´、有機膜５２´及び被パターニング膜５１´を得た。このＲＩＥの条件は、
0003589201.tif 000005
であった。
【００８５】
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５２´を溶解させ、その上のバリア膜５３´、金属膜５４及び付加膜５５の残った部分をリフトオフ除去した。
【００８６】
その結果、厚さ３０ｎｍ、トレンチ幅Ｗ２＝０．０６μｍのＡｕ薄膜パターンが得られた。
【００８７】
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。
【００８８】
【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）上に剥離可能な有機膜及びこの有機膜上に積層された無機材料からなるバリア膜を形成し、その上にトレンチパターンを有する膜を形成し、その少なくともトレンチの内壁に無機材料による付加膜を成膜してトレンチ幅を狭小化する。この狭小化されたトレンチパターンをマスクとして、指向性エッチングによりトレンチ内のバリア膜、有機膜及び被パターニング薄膜を除去した後、この有機膜及び有機膜上に積層されている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、トレンチの内壁に成膜した付加膜の膜厚の２倍だけ狭小化された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。付加膜の膜厚は、自由に厚くできるため、極めて狭い孤立トレンチ幅（理論的には限りなく零に近い値）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トレンチの内壁に成膜する付加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。
【００８９】
本発明によれば、さらに、パターニングすべき薄膜（被パターニング薄膜）上に有機膜及びこの有機膜上に積層された導電性無機材料からなるバリア膜を形成し、その上にトレンチパターンを有する膜を形成し、その少なくともトレンチの内壁に金属材料による付加膜を成膜してトレンチ幅を狭小化する。この狭小化されたトレンチパターンをマスクとして、指向性エッチングによりトレンチ内の有機膜及び被パターニング薄膜を除去した後、この有機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、トレンチの内壁に成膜した付加膜の膜厚の２倍だけ狭小化された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。付加膜の膜厚は、自由に厚くできるため、極めて狭い孤立トレンチ幅（理論的には限りなく零に近い値）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トレンチの内壁に成膜する付加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。しかも、トレンチパターンを有する膜を金属材料で形成しているので、指向性エッチングの際に、このトレンチパターンを有する膜が大幅に削られてしまうような不都合が生じない。特に本発明では、付加膜をめっきする前にトレンチ内に位置する導電性のバリア膜が除去されるので、トレンチの底部に付加膜がめっきによって成膜されることがなくなり、その結果、指向性エッチングによるトレンチ内の膜の除去が非常に容易となる。
【図面の簡単な説明】
【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。
【図２】本発明の第１の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。
【図３】本発明の第２の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。
【図４】本発明の第３の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。
【図５】本発明の第４の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。
【符号の説明】
２０、３０、４０、５０  基板又はパターニングすべき薄膜の下層となる層
２１、３１、４１、５１  パターニングすべき薄膜
２１´、３１´、４１´、５１´  パターニングされた薄膜
２２、３２、４２、５２  有機膜
２２´、３２´、４２´、５２´  パターニングされた有機膜
２３、３３、４３、５３  バリア膜
２３´、３３´、４３´、５３´  パターニングされたバリア膜
２４  レジスト膜
２４ａ、３４ａ、４４ａ、５４ａ  トレンチ内壁
２５、３５、４５、５５  付加膜
２６、３６、４６、５６  孤立トレンチ
３４、５４  金属膜
３７、４８、５７  レジストパターン
４４、４４´  無機膜
【図１】
0003589201.tif 000006
【図２】
0003589201.tif 000007
【図３】
0003589201.tif 000008
【図４】
0003589201.tif 000009
【図５】
0003589201.tif 000010