(57)【要約】【課題】磁気パターンを用いて基板を微細加工する方法を提供することである。【解決手段】基板の微細加工方法であって、基板上に磁性膜を形成し、磁性膜に所望の磁気パターンを付与し、磁気パターンの付与された磁性膜上に磁性粉を振りかけて、磁性粉を磁気パターンに応じて選択的に集中させ、集中配置された磁性粉をマスクとして反応性イオンエッチングを行なう各ステップを含んでいる。磁気パターンの付与は、例えば、基板を回転しながら書きこむべきデータに応じて変調された磁気ヘッドを用いて行なう。【選択図】　　　　図１
2004087817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に磁性膜を形成し、
該磁性膜に所望の磁気パターンを付与し、
磁気パターンの付与された前記磁性膜上に磁性粉を振りかけて、該磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、
集中配置された前記磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、
ことを特徴とする基板の微細加工方法。
【請求項２】
基板上に磁性膜を形成し、
該磁性膜に所望の磁気パターンを付与し、
磁気パターンの付与された前記磁性膜上に磁性粉を含有する磁性流体を塗布して、該磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、
前記磁性流体を乾燥し、
集中配置された前記磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、
ことを特徴とする基板の微細加工方法。
【請求項３】
基板上に第１磁性粉を含有する磁性流体を塗布し、
塗布された前記磁性流体を乾燥して、基板上に前記第１磁性粉を付着させ、
該第１磁性粉に所望の磁気パターンを付与し、
磁気パターンの付与された前記第１磁性粉上に第２磁性粉を振りかけて、該第２磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、
集中配置された前記第２磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、
ことを特徴とする基板の微細加工方法。
【請求項４】
基板上に磁性粉を含有するフォトレジストを塗布し、
塗布された前記フォトレジストを乾燥し、
前記フォトレジストに所望の磁気パターンを付与し、
磁気パターンの付与された前記フォトレジスト上に磁性粉を降りかけて、該磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、
露光及び現像を行なうことにより、前記磁性粉で覆われていない部分の前記フォトレジストを除去し、
集中配置された前記磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、
ことを特徴とする基板の微細加工方法。
【請求項５】
前記磁気パターンの付与は、基板を回転しながら書きこむべきデータに応じて変調された磁気ヘッドを用いて行なうことを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の基板の微細加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体基板等の基板の微細加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に半導体の加工では半導体基板に塗布したフォトレジストにフォトマスクを介してパターンを露光し、現像して不要部分のフォトレジストを除去し、フォトレジストマスクとしてエッチングにより微細加工方法を行なっている。
【０００３】
エッチングにはウェットエッチング及びドライエッチングがあるが、ウェットエッチングはアンダーカット等により加工精度が低くなる問題があるため、最近では反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）等のドライエッチングが多用されている。
【０００４】
このパターンの露光にはＧ線、Ｉ線等の波長の短い紫外線、或いはＫｒＦレーザ、ＡｒＦレーザ等を用いて、現在、線幅が０．１μｍ程度の加工精度を得ている。パターンの露光にステッパ等の高精度の光学系が必要なため、線幅が微細化するにつれてコストが上昇するという問題がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このようにフォトレジスト及びフォトリソグラフィを使用する通常の半導体製造プロセスでは、紫外線露光では線幅が０．１μｍ程度が限界であり、更に線幅を微細化するために電子ビーム露光装置等が研究されている。
【０００６】
しかし、電子ビーム露光装置では、回路焼き付け工程に必要なマスク等の数多くの新たな技術の開発が必要であり、非常に高コストになる可能性がある。
【０００７】
よって、本発明の目的は、磁性粉をマスクとして使用する基板の微細加工方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の一側面によると、基板上に磁性膜を形成し、該磁性膜に所望の磁気パターンを付与し、磁気パターンの付与された前記磁性膜上に磁性粉を振りかけて、該磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、集中配置された前記磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、ことを特徴とする基板の微細加工方法が提供される。
【０００９】
磁気ディスク装置の磁気パターンの最小幅は現在の技術で０．０５μｍ程度であるため、磁気ヘッドを用いて比較的容易に微細パターンをパターニング可能である。
【００１０】
磁性膜に付着した磁性粉の選択的配置により、磁性粉をマスクとして反応性イオンエッチングを行なうことにより、基板２に非常に微細な溝を任意のパターンで形成することができる。
【００１１】
本発明の他の側面によると、基板上に磁性膜を形成し、該磁性膜に所望の磁気パターンを付与し、磁気パターンの付与された前記磁性膜上に磁性粉を含有する磁性流体を塗布して、該磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、前記磁性流体を乾燥し、集中配置された前記磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、ことを特徴とする基板の微細加工方法が提供される。
【００１２】
好ましくは、磁気パターンの付与は、基板を回転しながら書きこむべきデータに応じて変調された磁気ヘッドを用いて行なう。代替案として、磁性膜は垂直磁化膜であり、磁気パターンの付与は、所定の磁界を印加しながら書きこむべきデータに応じて変調されたレーザビームを磁性膜に照射することにより行なわれる。或いは、一定パワーのレーザビームを磁性膜に照射しながら書きこむべきデータに応じて変調されたコイルを用いて行なうこともできる。
【００１３】
本発明の更に他の側面によると、基板上に第１磁性粉を含有する磁性流体を塗布し、塗布された前記磁性流体を乾燥して、基板上に前記第１磁性粉を付着させ、該第１磁性粉に所望の磁気パターンを付与し、磁気パターンの付与された前記第１磁性粉上に第２磁性粉を振りかけて、該第２磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、集中配置された前記第２磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、ことを特徴とする基板の微細加工方法が提供される。
【００１４】
本発明の更に他の側面によると、基板上に磁性粉を含有するフォトレジストを塗布し、塗布された前記フォトレジストを乾燥し、前記フォトレジストに所望の磁気パターンを付与し、磁気パターンの付与された前記フォトレジスト上に磁性粉を降りかけて、該磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、露光及び現像を行なうことにより、前記磁性粉で覆われていない部分の前記フォトレジストを除去し、集中配置された前記磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、ことを特徴とする基板の微細加工方法が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
まず、図１（Ａ）〜図１（Ｂ）を参照して、本発明第１実施形態の基板の微細加工方法について説明する。まず、図１（Ａ）に示すように、半導体基板等の基板２上にＣｏ合金磁性膜等の磁性膜４を形成する。磁性膜４は面内磁化膜であり、磁性膜４の形成にはスパッタリング等の公知の方法を採用可能である。
【００１６】
次いで、図１（Ｂ）に示すように、磁性膜４に所望の磁気パターン６を付与する。この磁気パターン６の付与は、磁気ディスク装置用の磁気ヘッドを用いて行なうことができる。
【００１７】
図３を参照すると、磁気ヘッド１８を使用した磁気パターニングの模式図が示されている。スピンドルモータ１４で基板２を矢印１６方向に回転しながら、書きこむべきデータに応じて変調された磁気ヘッド１８により磁性膜４に磁気パターン６を書きこむ。
【００１８】
磁気ディスク装置の磁気パターン（記録マーク）の最小幅は現状の技術で０．０５μｍ程度であるため、磁気ディスク用磁気ヘッドを用いて比較的容易に微細磁気パターンをパターニング可能である。
【００１９】
次いで、磁性膜４上に磁性粉８を振りかけると、図１（Ｃ）に示すように磁性粉８は磁気パターン６に応じて選択的に集中配置される。即ち、図２に示すように隣接する磁気パターン６の境界部分で磁力線１２が最も集中するため、この部分に磁性粉８が集中的に配置される。
【００２０】
次いで、集中配置された磁性粉８をマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行なうと、磁性粉８の配置の有無によりＲＩＥに選択性を持たせることができるため、図１（Ｄ）に示すように基板２に微小さな線幅の溝１０を加工することができる。
【００２１】
図４は基板２上に垂直磁化膜４´を形成した場合の、磁性粉の集中配置を示す図である。垂直磁化膜４´は例えば光磁気記録膜であり、符号２０で示すように垂直方向に磁化される。即ち、磁気パターン２０は垂直方向を向く。
【００２２】
垂直磁化膜４´の場合にも、隣接する磁気パターン２０の界面に磁力線２２が集中するため、磁性粉２４は隣接する磁気パターン２０の界面に集中配置される。
【００２３】
図５は光磁気記録膜に磁気パターニングを行なう様子を模式的に示している。基板２上には垂直磁気異方性を有する光磁気記録膜２６が形成されている。
【００２４】
磁石３４で所定の磁界３６を印加しながら書きこむべきデータに応じて変調されたレーザビーム２８をミラー３０で反射させた後、対物レンズ３２で光磁気記録膜２６上に集光することにより、光磁気記録膜２６に垂直方向を向いた磁気パターンを書きこむことができる。
【００２５】
図６は磁界変調記録方式の光磁気ディスク装置により、光磁気記録膜に磁気パターニングを行なう様子を模式的に示している。ガラス基板３８の下面には磁界発生用のコイル４０が形成されており、ガラス基板３８の上面には半球レンズ４２が接着されている。
【００２６】
一定パワーのレーザビーム２８´をミラー３０で反射させたあと、半球レンズ４２で光磁気記録膜２６上に集光する。そして、コイル４０に流す電流を書きこむべきデータに応じて変調し、変調された磁界により光磁気記録膜２６に垂直方向の磁気パターンを書きこむ。
【００２７】
次に、図７（Ａ）〜図７（Ｄ）を参照して、本発明第２実施形態の基板の微細加工方法について説明する。図７（Ａ）の磁性膜４の形成ステップ及び図７（Ｂ）の磁気パターン付与ステップは上述した第１実施形態と同様である。
【００２８】
本実施形態では、図７（Ｂ）に示した磁気パターン付与ステップの後、図７（Ｃ）に示すように磁気パターンの付与された磁性膜４上に磁性粉を含有する磁性流体を塗布して、磁性粉４４を磁気パターン６に応じて選択的に集中させる。
【００２９】
磁性流体としては、揮発性溶剤を含む樹脂液に磁性粉をコロイド上にして溶かしたものを採用することができる。次いで、磁性流体を乾燥し、磁性粉４４を磁気パターン６に応じて磁性膜４に選択的、集中的に付着させる。
【００３０】
次いで、集中配置された磁性粉４４をマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行なうと、図７（Ｄ）に示すようにＲＩＥの選択性により基板２に微細な溝１０を形成することができる。
【００３１】
図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は本発明第３実施形態の基板の微細加工方法を示している。まず、図８（Ａ）に示すように、基板２上に第１磁性粉４５を含有する磁性流体４６を塗布し、塗布された磁性流体４６を乾燥して、基板２上に第１磁性粉４５を付着させる。磁性流体としては、揮発性溶剤を含む樹脂液に磁性粉をコロイド上にして溶かしたものを採用することができる。
【００３２】
次いで、図８（Ｂ）に示すように、第１磁性粉４５に所望の磁気パターン６を付与する。この磁気パターン６の付与は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、例えば磁気ヘッドを用いて実行する。
【００３３】
次いで、図８（Ｃ）に示すように、磁気パターン６の付与された第１磁性粉４５上に第２磁性粉８を振りかけて、第２磁性粉８を磁気パターン６に応じて選択的に集中させる。
【００３４】
次いで、集中配置された第２磁性粉８をマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行なうと、図８（Ｄ）に示すようにＲＩＥの選択性エッチングにより基板２に微細な溝１０を形成することができる。
【００３５】
次に、図９（Ａ）〜図９（Ｅ）を参照して、本発明第４実施形態の基板の微細加工方法について説明する。まず、図９（Ａ）に示すように、基板２上に磁性粉を含有するフォトレジスト４８を塗布し、所定温度でベーキングしてフォトレジスト４８を乾燥させる。
【００３６】
次いで、図９（Ｂ）に示すように、フォトレジスト４８に図３に示す磁気ヘッド１８を使用して所望の磁気パターン６を付与する。このように磁気パターン６の付与されたフォトレジスト４８上に磁性粉８を振りかけると、図９（Ｃ）に示すように磁性粉８は磁気パターン６に応じて選択的に集中してフォトレジスト４８上に配置される。
【００３７】
次いで、集中配置された磁性粉８をマスクとしてフォトレジスト４８を露光し、現像すると、図９（Ｄ）に示すように露光された部分のフォトレジスト４８が除去される。
【００３８】
次いで、集中配置された磁性粉８をマスクとして、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を行なうと、図９（Ｅ）に示すように基板２に微細な溝１０を形成することができる。
【００３９】
次に、磁性膜に所望の磁気パターンが付与された基板をマスター基板として、磁気媒体に磁気転写する方法について説明する。まず、図１０（Ａ）に示すように、磁気媒体（磁気ディスク）５２を磁石５４で所定方向の磁界Ｐを印加して初期化する。
【００４０】
次いで、図１（Ｂ）に示された磁性膜４に所望の磁気パターン６を有する基板２をマスター基板として、マスター基板２を磁気媒体５２に重ね、磁石５４で初期化時の磁界Ｐと反対方向の磁界Ｑを印加しながら、磁気媒体５２を矢印Ｒ方向に回転してマスター基板２の磁気パターン６を磁気媒体５２に転写する。これにより、図１０（Ｃ）に示すような磁気転写された磁気パターンを有する磁気媒体５２が完成する。
【００４１】
本発明は以下の付記を含むものである。
【００４２】
（付記１）　基板上に磁性膜を形成し、
該磁性膜に所望の磁気パターンを付与し、
磁気パターンの付与された前記磁性膜上に磁性粉を振りかけて、該磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、
集中配置された前記磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、
ことを特徴とする基板の微細加工方法。
【００４３】
（付記２）　前記磁気パターンの付与は、基板を回転しながら書きこむべきデータに応じて変調された磁気ヘッドを用いて行なうことを特徴とする付記１記載の基板の微細加工方法。
【００４４】
（付記３）　前記磁性膜は垂直磁化膜であり、
前記磁気パターンの付与は、所定の磁界を印加しながら書きこむべきデータに応じて変調されたレーザビームを前記磁性膜に照射することにより行なうことを特徴とする付記１記載の基板の微細加工方法。
【００４５】
（付記４）　前記磁性膜は垂直磁化膜であり、
前記磁気パターンの付与は、一定パワーのレーザビームを前記磁性膜に照射しながら書きこむべきデータに応じて変調されたコイルを用いて行なうことを特徴とする付記１記載の基板の微細加工方法。
【００４６】
（付記５）　基板上に磁性膜を形成し、
該磁性膜に所望の磁気パターンを付与し、
磁気パターンの付与された前記磁性膜上に磁性粉を含有する磁性流体を塗布して、該磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、
前記磁性流体を乾燥し、
集中配置された前記磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、
ことを特徴とする基板の微細加工方法。
【００４７】
（付記６）　前記磁気パターンの付与は、基板を回転しながら書きこむべきデータに応じて変調された磁気ヘッドを用いて行なうことを特徴とする付記５記載の基板の微細加工方法。
【００４８】
（付記７）　前記磁性膜は垂直磁化膜であり、
前記磁気パターンの付与は、所定の磁界を印加しながら書きこむべきデータに応じて変調されたレーザビームを前記磁性膜に照射することにより行なうことを特徴とする付記５記載の基板の微細加工方法。
【００４９】
（付記８）　前記磁性膜は垂直磁化膜であり、
前記磁気パターンの付与は、一定パワーのレーザビームを前記磁性膜に照射しながら書きこむべきデータに応じて変調されたコイルを用いて行なうことを特徴とする付記５記載の基板の微細加工方法。
【００５０】
（付記９）　基板上に第１磁性粉を含有する磁性流体を塗布し、
塗布された前記磁性流体を乾燥して、基板上に前記第１磁性粉を付着させ、
該第１磁性粉に所望の磁気パターンを付与し、
磁気パターンの付与された前記第１磁性粉上に第２磁性粉を振りかけて、該第２磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、
集中配置された前記第２磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、
ことを特徴とする基板の微細加工方法。
【００５１】
（付記１０）　前記磁気パターンの付与は、基板を回転しながら書きこむべきデータに応じて変調された磁気ヘッドを用いて行なうことを特徴とする付記９記載の基板の微細加工方法。
【００５２】
（付記１１）　基板上に磁性粉を含有するフォトレジストを塗布し、
塗布された前記フォトレジストを乾燥し、
前記フォトレジストに所望の磁気パターンを付与し、
磁気パターンの付与された前記フォトレジスト上に磁性粉を降りかけて、該磁性粉を前記磁気パターンに応じて選択的に集中させ、
露光及び現像を行なうことにより、前記磁性粉で覆われていない部分の前記フォトレジストを除去し、
集中配置された前記磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なう、
ことを特徴とする基板の微細加工方法。
【００５３】
（付記１２）　前記磁気パターンの付与は、基板を回転しながら書きこむべきデータに応じて変調された磁気ヘッドを用いて行なうことを特徴とする付記１１記載の基板の微細加工方法。
【００５４】
【発明の効果】
本発明は、以上詳述したように、磁気パターンにより選択的に集中配置された磁性粉をマスクとして、反応性イオンエッチングを行なうことにより、比較的容易に基板を微細加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）〜図１（Ｄ）は本発明第１実施形態の基板の微細加工方法を示す図である。
【図２】磁性膜が面内磁化膜の場合の磁性粉の集中配置を示す図である。
【図３】磁気ヘッドを使用したパターニングの模式図である。
【図４】磁性膜が垂直磁化膜である場合の磁性粉の集中配置を示す図である。
【図５】光変調記録方式の光磁気ディスク装置を使用した磁気パターニングの模式図である。
【図６】磁界変調記録方式の光磁気ディスク装置を使用した磁気パターニングの模式図である。
【図７】図７（Ａ）〜図７（Ｄ）は本発明第２実施形態の基板の微細加工方法を示す図である。
【図８】図８（Ａ）〜図８（Ｄ）は本発明第３実施形態の基板の微細加工方法のを示す図である。
【図９】図９（Ａ）〜図９（Ｅ）は本発明第４実施形態の基板の微細加工方法を示す図である。
【図１０】図１０（Ａ）〜図１０（Ｃ）は磁気転写方法を説明する図である。
【符号の説明】
２　基板
４　磁性膜
６　磁気パターン
８　磁性粉
１０　溝（エッチング部分）
１２　磁力線
１８　磁気ヘッド
２０　磁気パターン
２４　磁性粉
２６　光磁気記録膜
【図１】
2004087817.tif 000003
【図２】
2004087817.tif 000004
【図３】
2004087817.tif 000005
【図４】
2004087817.tif 000006
【図５】
2004087817.tif 000007
【図６】
2004087817.tif 000008
【図７】
2004087817.tif 000009
【図８】
2004087817.tif 000010
【図９】
2004087817.tif 000011
【図１０】
2004087817.tif 000012