(57)【要約】【課題】リード素子を所定パターンに形成するレジストマスクの形状を高精度に制御することを可能とし、リード素子の形成精度を高めるとともに磁気ヘッドの製造歩留まりを向上させる。【解決手段】基板上に被パターニング層１０を成膜する工程と、該被パターニング層上に第一マスク層１２を被着形成する工程と、該第一マスク層上に、該第一マスク層よりもドライエッチング処理の際におけるエッチングレートが低い第二マスク層１４を被着形成する工程と、前記第二マスク層を露光および現像し、所定の形状に成形する工程と、前記第二マスク層から露出する前記第一マスク層の露出部をドライエッチングにより除去するとともに、前記第二マスク層下部の第一マスク層を側方からドライエッチングすることにより第二マスク層１４よりも細幅の柱部１２ａを形成して、ひさし部１４ｂを備えたマスク２０を形成する工程とを備えていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に被パターニング層を成膜する工程と、
該被パターニング層上に第一マスク層を被着形成する工程と、
該第一マスク層上に、該第一マスク層よりもドライエッチング処理の際におけるエッチングレートが低い第二マスク層を被着形成する工程と、
前記第二マスク層を露光および現像し、所定の形状に成形する工程と、
前記第二マスク層から露出する前記第一マスク層の露出部をドライエッチングにより除去するとともに、前記第二マスク層下部の第一マスク層を側方からドライエッチングすることにより第二マスク層よりも細幅の柱部を形成して、ひさし部を備えたマスクを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン製造方法。
【請求項２】
前記第一マスク層が樹脂、前記第二マスク層がシリコンを含有するレジスト材からなることを特徴とする請求項１記載のパターン製造方法。
【請求項３】
前記被パターニング層における最上層として、前記ドライエッチング処理の際に、前記第一マスク層からなる前記柱部のエッチングを抑制する材料からなる保護層を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のパターン製造方法。
【請求項４】
基板上に表面がルテニウムからなる被パターニング層を成膜する工程と、
該被パターニング層上に第一マスク層を被着形成する工程と、
該第一マスク層上に、該第一マスク層よりもエッチングレートが低い第二マスク層を被着形成する工程と、
前記第二マスク層を露光および現像し、所定の形状に成形する工程と、
前記第二マスク層から露出する前記第一マスク層の露出部をエッチングして除去するとともに、前記第二マスク層下部の第一マスク層の側方をエッチングして第二マスク層よりも細幅の柱部を形成し、ひさし部を備えたマスクを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成された層から所定形状のパターンを製造する方法、より詳細には、磁気ヘッドのリードヘッドに用いられる磁気抵抗効果素子のような所定の形状を有するパターン製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子を形成する工程には、図２（ａ）に示すように、ワーク５の表面にリード素子となる素子層１０を成膜して形成した後、素子層１０の表面に側面にひさし部分６ａが形成されたレジストパターン６を形成する工程がある。このレジストパターン６は、イオンミリングによって素子層１０を所定のパターン（幅）に加工してリード素子１０ａを形成する際にマスクとして使用される。
レジストパターン６の側面にひさし部分６ａを設けているのは、イオンミリングの際にイオンが照射される範囲を規制してリード素子１０ａの側面が所要の傾斜面に形成されるようにすること（図２（ｂ））と、リフトオフ工程で、レジストパターン６の表面に付着する付着物をレジストパターン６とともに容易に除去できるようにするためである。
【０００３】
図２のような、ひさし部分６ａを備えたレジストパターン６を形成する方法には、エッチングレートの異なるレジスト材を２層に形成し、レジストを露光して現像する際のエッチングレートの差を利用してひさし形状を形成する方法が知られている。すなわち、下層のレジスト材のエッチングレートを上層のレジスト材のエッチングレートよりも高く（速く）することにより、露光後にレジストをエッチングした際に、下層のレジスト材がより速くエッチングされることによって、ひさし部分６ａが形成されたレジストパターン６が形成される。
【特許文献１】特開２００３−９２４４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、レジスト材をウェットエッチングする際におけるエッチングレートの差を利用して図２のようなレジストパターンを形成する方法は、高精度にパターンを制御することが難しく、記録媒体の高密度化とともにリード素子１０ａの微細化が進んでくると適切な方法とはいえなくなる。たとえば、リード素子をパターン形成するレジストパターン６はパターン本体の幅が１２０ｎｍ程度であり、パターン本体を支持する柱部分６ｂはきわめて細いから、ウェットエッチングで柱部分でのエッチングが進み過ぎると、形成したレジストパターン６が倒れてしまうという問題が発生する。
【０００５】
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、磁気ヘッドのリード素子を所定パターンに形成する場合のように高精度にパターンを形成する際に、マスクを高精度に形成することができ、リード素子のようなきわめて微細なパターンを形成するような場合でも的確にパターンを形成することができるパターン製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明は以下の構成を備える。
すなわち、基板上に被パターニング層を成膜する工程と、該被パターニング層上に第一マスク層を被着形成する工程と、該第一マスク層上に、該第一マスク層よりもドライエッチング処理の際におけるエッチングレートが低い第二マスク層を被着形成する工程と、前記第二マスク層を露光および現像し、所定の形状に成形する工程と、前記第二マスク層から露出する前記第一マスク層の露出部をドライエッチングにより除去するとともに、前記第二マスク層下部の第一マスク層を側方からドライエッチングすることにより第二マスク層よりも細幅の柱部を形成して、ひさし部を備えたマスクを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
また、前記第一マスク層が樹脂、前記第二マスク層がシリコンを含有するレジスト材からなることにより、第一マスク層と第二マスク層とのエッチングレートの差を明確にしてひさし部を備えたマスクを的確に形成することができる。
また、前記被パターニング層における最上層として、前記ドライエッチング処理の際に、前記第一マスク層からなる前記柱部のエッチングを抑制する材料からなる保護層を形成することにより、ドライエッチング処理の際に柱部のエッチングの進行を抑制し、ドライエッチング処理の操作を容易にし、形状のばらつきのないマスクを形成することができる。
【０００８】
また、基板上に表面がルテニウムからなる被パターニング層を成膜する工程と、該被パターニング層上に第一マスク層を被着形成する工程と、該第一マスク層上に、該第一マスク層よりもエッチングレートが低い第二マスク層を被着形成する工程と、前記第二マスク層を露光および現像し、所定の形状に成形する工程と、前記第二マスク層から露出する前記第一マスク層の露出部をエッチングして除去するとともに、前記第二マスク層下部の第一マスク層の側方をエッチングして第二マスク層よりも細幅の柱部を形成し、ひさし部を備えたマスクを形成する工程とを備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るパターン製造方法によれば、ドライエッチング処理におけるエッチングレートが異なる第一マスク層と第二マスク層とを設けてドライエッチングによりマスクを形成することによって、従来のウェットエッチングによる場合と比較して、より高精度にマスクを形成することができ、マスクの形状のばらつきを抑えて、高精度にパターンを形成することができ、製品の製造歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面とともに詳細に説明する。
図１は本発明に係るパターン製造方法の適用例として、磁気抵抗効果素子を製造する工程において、ワークの表面に被パターニング層として素子層１０を形成した後、素子層１０をイオンミリングによって加工するマスクとしてのレジストパターンを形成する工程を示す。
【００１１】
図１（ａ）は、素子層１０を形成した後、素子層１０の表面に第一マスク層として樹脂からなる反射防止膜１２を形成した状態を示す。なお、素子層１０はリード素子を構成する磁性膜、絶縁膜等を積層して成膜することによって形成される。素子層１０における層構成は、ＧＭＲ素子あるいはＴＭＲ素子等によってさまざまである。本発明はこれらの素子層１０における構成に依存するものではない、ただし、素子層１０の表面に形成する保護層１１の材質については、レジストマスクを的確なパターンに形成するために重要な役割をなす。
【００１２】
保護層１１の表面を被覆する反射防止膜１２は、その上層に形成するレジスト材を露光操作する際の反射防止の作用として用いられるが、ドライエッチングにおけるレジスト材のエッチングレートよりも速い（高い）ものが使用される。反射防止膜１２は基板表面に反射防止用の樹脂材をコーティングして形成する。本実施形態での反射防止膜の厚さは６０ｎｍ〜７０ｎｍである。
【００１３】
図１（ｂ）は、次に、反射防止膜１２の表面にレジスト材をコーティングし、第二マスク層としてレジスト層１４を形成した状態を示す。レジスト層１４は３００ｎｍ程度の厚さに形成する。
本実施形態では、後工程でのドライエッチングによって侵されないようにするため、シリコンを含有するレジスト材を使用した。ドライエッチングでのレジスト材のエッチングレートを低く設定する一方、その下層の反射防止膜１２のドライエッチングでのエッチングレートをレジスト材よりも高く設定することにより、保護層１１に被着されるマスク層は、ドライエッチングでのエッチングレートが異なる２層からなることになる。
【００１４】
次に、レジスト層１４に対して露光および現像操作を行って、ワークの表面にレジストパターン１４ａを形成する（図１（ｃ））。ワークには多数個の磁気ヘッド（リード素子）が作り込まれる。この露光および現像操作では、ワーク上の各々の素子位置に合わせてレジストパターン１４ａを形成する。図１（ｃ）は、ワークでの一つの素子形成位置に対して、断面形状が長方形状のレジストパターン１４ａが形成された状態を示す。反射防止膜１２はレジスト層１４の露光および現像操作によっては侵されないから、保護層１１の表面にそのまま残る。
【００１５】
図１（ｄ）は、本実施形態で特徴的な工程であり、ドライエッチングによって反射防止膜１２をエッチングし、レジストパターン１４ａの下部に反射防止膜１２からなる柱部１２ａを形成してレジストマスク２０を形成した状態を示す。
ドライエッチングにより、レジストパターン１４ａによって被覆されていない反射防止膜１２の露出部分が除去される一方、レジストパターン１４ａの下側の反射防止膜１２は、側面からエッチングされ、レジストパターン１４ａのパターン幅よりも細幅の柱状となる。これによって、レジストパターン１４ａの側面にひさし部１４ｂが形成される。
【００１６】
レジストパターン１４ａの側面に形成するひさし部１４ｂは、反射防止膜１２をドライエッチングするエッチング時間を制御することによって形成される。エッチング時間が長くなれば反射防止膜１２の柱部１２ａは細くなり、ひさし部１４ｂの引き込み量は大きくなり、エッチング時間が短時間であれば柱部１２ａは太くなってひさし部１４ｂの引き込み量は小さくなる。
本実施形態ではＯ2プラズマ処理によって反射防止膜１２をエッチングした。このドライエッチングは等方的なエッチングであり、レジストパターン１４ａはほとんどエッチングされないのに対して、レジストパターン１４ａの下層の反射防止膜１２については側面からエッチングが進む。
【００１７】
ドライエッチング処理によって反射防止膜１２をエッチングしてレジストマスク２０を形成する方法によれば、エッチング時間を制御する方法によってレジストマスク２０のひさし部１４ｂの形状を制御することができる。なお、本実施形態では、ドライエッチングの処理時間は２００秒程度であった。
このドライエッチング処理では、反射防止膜１２がエッチングされるとともに、反射防止膜１２の露出部分がエッチングされるとその下層の保護層１１もエッチングされる。保護層１１はドライエッチングにより飛散し、エッチングされて柱状となった反射防止膜１２の柱部１２ａやレジストパターン１４ａの外面に被着する。本発明者は、保護層１１がＯ2プラズマ処理によってエッチングされにくい材料からなる場合には、反射防止膜１２の柱部１２ａの外面に被着して柱部１２ａのエッチングを抑制するように作用することを見出した。
【００１８】
すなわち、ドライエッチングにより反射防止膜１２がエッチングされて除去された後、保護層１１がエッチング開始されると、保護層１１の材料がレジストパターン１４ａの下部の柱状に形成された反射防止膜１２の外面に付着し、柱部１２ａのエッチングが進むことを抑えるように作用する。
したがって、保護層１１の材料が柱部１２ａのエッチングを抑制するように作用する場合には、ドライエッチングの処理時間をある程度長くしても出来上がりのレジストマスク２０の形態が大きく変動しなくなる。
【００１９】
このドライエッチングによって保護層１１が飛散（昇華）することによって、反射防止膜１２からなる柱部１２ａのエッチングを抑制する作用を利用すると、ドライエッチングによる処理操作を余裕をもって行うことができ、処理操作を容易にすることができる。
すなわち、ドライエッチングの処理時間をある程度長くしても、柱部１２ａが細くなりすぎてレジストマスク２０が倒れてしまうといった問題を防止することができる。また、ドライエッチング装置の処理時間を、それほど厳密に制御しなくてもレジストマスク２０を一定の形状に形成することができる。ドライエッチング装置のエッチングレートがばらついても、レジストマスク２０の形状に敏感に影響しないから、ドライエッチング装置の管理が容易になるといった利点がある。
【００２０】
素子層１０を保護する保護層１１としては、タンタル、ルテニウムといったものが使用されている。実験によると、保護層１１としてタンタルを使用した場合には、反射防止膜１２のエッチングを抑制する作用は顕著にあらわれなかったのに対して、ルテニウムを保護層１１として使用した場合には、反射防止膜１２のエッチングを抑制する作用が十分に作用し、所望の形態のレジストマスク２０を形成することができ、レジストマスク２０が倒れるといった問題を解消することができた。
【００２１】
このように、ドライエッチング処理の際に、保護層１１による反射防止膜１２のエッチングを抑制する作用を利用することにより、リード素子の製造効率を向上させ、製造歩留まりを大きく向上させることが可能になる。
本実施形態の製造方法によれば、レジストマスクをばらつきなく形成することができ、リード素子の微細化が進んで、より高度のレジストマスクの形成精度が求められる場合であっても、有効に利用することができる。
【００２２】
図１（ｅ）は、上述した方法によって形成したレジストマスク２０を使用して素子層１０にイオンミリングを施し、リード素子１０ａを形成した状態を示す。レジストマスク２０によりイオン照射方向が遮蔽され、リード素子１０ａの側面が傾斜面に形成される。レジストマスク２０はひさし部１４ｂと柱部１２ａが所定精度に形成されることにより、リフトオフ工程で確実にレジストマスク２０とともにレジストマスク２０に付着した飛散物が除去されて所定形状のリード素子１０ａが形成される。
（付記１）
基板上に被パターニング層を成膜する工程と、該被パターニング層上に第一マスク層を被着形成する工程と、該第一マスク層上に、該第一マスク層よりもドライエッチング処理の際におけるエッチングレートが低い第二マスク層を被着形成する工程と、前記第二マスク層を露光および現像し、所定の形状に成形する工程と、前記第二マスク層から露出する前記第一マスク層の露出部をドライエッチングにより除去するとともに、前記第二マスク層下部の第一マスク層を側方からドライエッチングすることにより第二マスク層よりも細幅の柱部を形成して、ひさし部を備えたマスクを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン製造方法。
（付記２）
前記第一マスク層が樹脂、前記第二マスク層がシリコンを含有するレジスト材からなることを特徴とする付記１記載のパターン製造方法。
（付記３）
前記被パターニング層における最上層として、前記ドライエッチング処理の際に、前記第一マスク層からなる前記柱部のエッチングを抑制する材料からなる保護層を形成することを特徴とする付記１又は２に記載のパターン製造方法。
（付記４）
前記保護層はルテニウムからなることを特徴とする付記３に記載のパターン製造方法。
（付記５）
基板上に表面がルテニウムからなる被パターニング層を成膜する工程と、該被パターニング層上に第一マスク層を被着形成する工程と、該第一マスク層上に、該第一マスク層よりもエッチングレートが低い第二マスク層を被着形成する工程と、前記第二マスク層を露光および現像し、所定の形状に成形する工程と、前記第二マスク層から露出する前記第一マスク層の露出部をエッチングして除去するとともに、前記第二マスク層下部の第一マスク層の側方をエッチングして第二マスク層よりも細幅の柱部を形成し、ひさし部を備えたマスクを形成する工程とを備えていることを特徴とするパターン製造方法。
（付記６）
磁気抵抗効果膜を成膜する工程と、該磁気抵抗効果膜上に第一マスク層を被着形成する工程と、該第一マスク層上に、該第一マスク層よりもドライエッチング処理の際におけるエッチングレートが低い第二マスク層を被着形成する工程と、前記第二マスク層を露光および現像し、所定の形状に成形する工程と、前記第二マスク層から露出する前記第一マスク層の露出部をドライエッチングにより除去するとともに、前記第二マスク層下部の第一マスク層を側方からドライエッチングすることにより第二マスク層よりも細幅の柱部を形成して、ひさし部を備えたマスクを形成する工程とを備えていることを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
（付記７）
表面にルテニウムが形成されてなる磁気抵抗効果膜を成膜する工程と、該磁気抵抗効果膜上に第一マスク層を被着形成する工程と、該第一マスク層上に、該第一マスク層よりもエッチングレートが低い第二マスク層を被着形成する工程と、前記第二マスク層を露光および現像し、所定の形状に成形する工程と、前記第二マスク層から露出する前記第一マスク層の露出部をエッチングして除去するとともに、前記第二マスク層下部の第一マスク層の側方をエッチングして第二マスク層よりも細幅の柱部を形成し、ひさし部を備えたマスクを形成する工程とを備えていることを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に係るパターン製造方法による磁気抵抗効果素子の製造工程を示す説明図である。
【図２】素子層にレジストパターンを形成してリード素子を形成する方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０  素子層
１０ａ  リード素子
１１  保護層
１２  反射防止膜
１２ａ  柱部
１４  レジスト層
１４ａ  レジストパターン
１４ｂ  ひさし部
２０  レジストマスク
【図２】
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【図１】
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