(57)【要約】【課題】  光近接効果補正等の高価な手法を用いずに狭小孤立パターンをエッチングし得るマスクパターンの形成方法および磁気再生ヘッドのエッチング方法を提供する。【解決手段】  主たる孤立パターン（狭小領域１１）を含むマスクパターンに、その狭小領域１１のごく近傍に複数のアシスト形状部１５を付加し、パターン密度を局所的に高める。このマスクパターンを、後工程でのリフトオフに適した２層マスクとして形成する。２層マスクのうちの下層を溶解液に晒し、上層の下側にアンダーカットを形成する。このアンダーカットプロセスは、すべてのアシスト形状部１５がリフトオフされた時点で終了する。通常、狭小領域１１の下層部分もまた除去されるが、狭小領域１１の少なくとも一端側が、完全にはアンダーカットがされない程度に（十分に）広いマスク本体領域に接続されている状態を維持すれば、狭小領域１１はリフトオフされない。【選択図】  図１
2004252453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
他と分離された第１の形状部分と、この第１の形状部分に近接して追加配置された１以上の第２の形状部分とを含む密集領域を有するレチクルを用意する工程と、
基体を覆うようにして、エッチャントに溶けやすくかつ選択露光に続く現像によるパターニングが可能な材料からなる第１の層を形成する工程と、
第１の層を覆うようにして、エッチャントに不溶でありかつ選択露光に続く現像によるパターニングが可能な材料からなる第２の層を形成する工程と、
前記レチクルを用いて、前記第１および第２の層からなる２層構造を選択露光したのち現像することにより、前記密集領域に対応したパターン形状の領域を含む２層マスクパターンを前記基体上に形成する工程と、
前記エッチャントを用いて前記２層マスクパターンの前記第１の層の一部を除去することにより、前記第２の層のうち、前記第１の形状部分に対応する部分をそのまま残しつつ、前記第２の形状部分に対応する部分がリフトオフにより除去されるまで、前記第２の層の下側にアンダーカットを形成する工程と
を含むことを特徴とするマスクパターンの形成方法。
【請求項２】
前記第２の層の前記第１の形状部分に対応する部分を残すために、前記２層マスクパターンの一部と前記第１の形状部分に対応する部分との間に、前記アンダーカットの形成時においても除去されない程度に広い接続部を、前記２層マスクパターンの一部として配置するようにした
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項３】
前記第２の層の前記第１の形状部分に対応する部分を残すために、前記第１の形状部分に対応する部分よりも前記第２の形状部分に対応する部分が狭くなるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項４】
前記第２の層の前記第１の形状部分に対応する部分を残すために、前記第１の形状部分に対応する部分の一部が前記第２の形状部分に対応する部分のどの部分よりも広くなるようにした
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項５】
前記エッチャントとして、前記２層構造の現像に用いた現像液を用いる
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項６】
前記第１の層を、ＰＭＧＩ（ポリメチルグルタル酸イミド）により形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項７】
前記第１の層を、０．０１μｍ〜１μｍの厚さに形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項８】
前記第２の層をＤＱＮ（ジアゾキノン）またはＰＨＳ（ポリヒドロキシスチレン）により形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項９】
前記第２の層を、０．０５μｍ〜５μｍの厚さに形成する
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項１０】
前記第２の形状部分に対応する部分を設ける前における、前記第１の形状部分に対応する部分から１０μｍの範囲内でのパターン密度が４０％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項１１】
前記第２の形状部分に対応する部分を設けた後における、前記第１の形状部分に対応する部分から１０μｍの範囲でのパターン密度が２０％〜８０％である
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項１２】
１５７ｎｍ〜３６５ｎｍの波長の光を用いて前記露光を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項１３】
電子ビームを用いて前記露光を行う
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項１４】
前記第１の形状部分に対応する部分の最小幅が１μｍ未満である
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項１５】
前記２層構造の露光において、軸外光照明（off-axis illumination ）を用いる
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項１６】
前記レチクルとして、位相シフトマスクを用いる
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項１７】
前記第２の形状部分に対応する部分が、散乱バーとして機能しない程度に広い幅をもつようにした
ことを特徴とする請求項１に記載のマスクパターンの形成方法。
【請求項１８】
最上層を有するＧＭＲ積層体を形成する工程と、
共通枠部分と、この共通枠部分に両端が接続され共通枠部分により囲まれた領域を分割して２つの領域を規定する再生ヘッドトラック幅規定用の狭小部分と、を含むパターンを有するレチクルを用意する工程と、
前記パターンに、前記狭小部分から分離して配置された１以上の線状部分を、狭小部分と平行に設ける工程と、
前記ＧＭＲ積層体の最上層を覆うようにして、エッチャントに溶けやすくかつ選択露光に続く現像によるパターニングが可能な材料からなる第１の層を形成する工程と、
第１の層を覆うようにして、エッチャントに不溶でありかつ選択露光に続く現像によるパターニングが可能な材料からなる第２の層を形成する工程と、
前記レチクルを用いて、前記第１および第２の層からなる２層構造を選択露光したのち現像することにより、前記狭小部分および線状部分に対応する部分を含む２層マスクパターンを前記最上層の上に形成する工程と、
前記エッチャントを用いて前記２層マスクパターンの前記第１の層の一部を除去することにより、前記第２の層のうち、前記線状部分に対応する部分をそのまま残しつつ、前記狭小部分に対応する部分がリフトオフにより除去されるまで、前記第２の層の下側にアンダーカットを形成する工程と、
前記２層マスクパターンを置いた状態で、前記ＧＭＲ積層体を所定の深さまで選択的にエッチングする工程と、
永久磁化バイアスの印加に適した１層以上のバイアス層と、導電性材料からなる導電層とを順次積層する工程と、
前記第１の層を溶解液に晒すことにより、前記第２の層およびその上のすべての層をリフトオフする工程と
を含むことを特徴とする磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項１９】
前記エッチャントとして、前記２層構造の現像に用いた現像液を用いる
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項２０】
前記第１の層を、ＰＭＧＩ（ポリメチルグルタル酸イミド）により形成する
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項２１】
前記第１の層を、０．０１μｍ〜１μｍの厚さに形成する
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項２２】
前記第２の層をＤＱＮ（ジアゾキノン）またはＰＨＳ（ポリヒドロキシスチレン）により形成する
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項２３】
前記第２の層を、０．０５μｍ〜５μｍの厚さに形成する
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項２４】
１５７ｎｍ〜３６５ｎｍの波長の光を用いて前記露光を行う
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項２５】
前記狭小部分の最小幅が１μｍ未満であるようにした
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項２６】
前記２層構造の露光において、軸外光照明を用いる
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項２７】
前記レチクルとして、位相シフトマスクを用いる
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項２８】
前記ＧＭＲ積層体のエッチング工程を、イオンビームミリングまたは反応性イオンビームエッチングを用いて行う
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【請求項２９】
前記ＧＭＲ積層体のエッチング深さを、０．０１μｍ〜０．１μｍとする
ことを特徴とする請求項１８に記載の磁気再生ヘッドのエッチング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆるフォトリソグラフィ技術に係わり、特に、孤立形状パターンの複製を行うために用いられるマスクパターンの形成方法およびこの方法を利用した磁気再生ヘッドのエッチング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）を利用した素子（以下、ＧＭＲ素子という。）が実用に供されている。このＧＭＲ素子は、一般に、バイアス層としての永久磁石層や導電リード層としての導電層を含んで構成される。このようなＧＭＲ素子のＧＰＣ層に適用されるフォトリソグラフィプロセスには、高解像性( 微小寸法であること) 、および、限界ぎりぎりの寸法（ＣＤ；critical dimention）における高度な均一性制御が求められる。なお、ＧＰＣ層とは、ＧＭＲ素子を構成するＧＭＲ層、永久磁石層および導電層（Giant magnetoresistance Permanent magnet Conductor）を総称したものである。トラック幅に適用されるデザインルールが微小化すればするほど、大きなプロセスウィンドウが必要となる。ここで、プロセスウィンドウが大きい、とは、一般に、プロセスラティチュード（寛容度）が大きいこと、具体的には、フォトリソグラフィ工程がより容易に制御できることを意味する。より具体的には、光学焦点深度や露光エネルギーがより制御しやすい場合に、プロセスラティチュードが大きいと言える。このプロセスウィンドウの拡大には、いくつかの解像性改良技術が適用可能である。
【０００３】
この点に関して、下記のようないくつかの先行技術が挙げられる。特許文献１では、マンスフィールドらが、フォトリソグラフィのためのアシスト形状（補助的形状）について開示している。特許文献２では、リンが、準高密度ラインの間のアシスト形状について開示している。特許文献３では、リンらが、アシスト形状のデザイン方法について開示している。これらの特許文献１〜３は、いずれも、磁気記録技術の分野に属するものではない。また、特許文献４では、チェンらが、磁気記録技術分野においてフォトレジストをリフトオフするためのＰＭＧＩ（ポリメチルグルタル酸イミド）層に関する技術を開示している。
【特許文献１】米国特許６，４２１，８２０
【特許文献２】米国特許６，３０３，２５２
【特許文献３】米国特許６，１６５，６９３
【特許文献４】米国特許５，４９１，６００
【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、これらの技術にはそれぞれ独自の限界があり、薄膜磁気ヘッドにはうまく適合しない。これは、薄膜磁気ヘッドの分野では、再生ヘッド（通常は、ＧＭＲ積層体）の最上層をエッチングできるようにするために、単一の孤立線パターン形状を含むエッチングマスクの形成が必要となるという特異な状況にしばしば直面するからである。
【０００５】
例えば、ＯＰＣ（optical-proximity-correction ;光近接効果補正）と呼ばれる光学的補正ソフトウェアによって生成される補助的解像形状（sub-resolution feature）を付加することによりマスク修正を行う方法がある。これによれば、微細な領域のレジストを露光するときに、マスクのパターン形状に補正を加え、他の露光領域の影響によるレジストパターンの変形を防ぐことができるが、この方法を用いた場合には、コストは相当なものとなる。
【０００６】
別の例として、軸外光照明法（off-axis illumination ;OAI）が挙げられる。これは、マスクを透過する０次光および１次回折光が試料面で結像するときにそれぞれの入射角をうまく揃えることで位相の揃う範囲を広げて焦点深度を増大させる方法である。この方法によると、焦点深度のみならず解像性も改善されることが実証されている。ところが、この方法は、局所パターン密度（ある領域のうち、透明領域（露光領域）に対して不透明領域（非露光領域）が占める割合）が準高密度（一般に、不透明領域が約２０％）以上とみなされる領域でのみうまく機能し、それ以外の領域ではうまく機能しない。
【０００７】
また、例えば、マスクパターンを通過する光の位相を交互に０度、１８０度とずらすことで結像光学系における光強度プロファイルを急峻にし、解像性を向上させる位相シフトマスキング法（phase shifting masking ;PSM ）という手法もある。しかしながら、この方法では、光の位相制御を行うことから露光装置が複雑化し、コストが上昇する。
【０００８】
したがって、この種の分野でコスト上昇を抑制するためには、マスク形成補助用の高価なＯＰＣ技術や位相シフトマスキング法等を用いることなく、そのような単一の孤立線パターン形状を含むマスクを形成することができる方法が求められる。
【０００９】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、ＭＲ再生ヘッド（特に、最上層であるＧＰＣ層）の形成に適したマスクパターンの形成方法および磁気再生ヘッドのエッチング方法を提供することにある。
【００１０】
本発明の第２の目的は、極めて狭小な孤立形状（例えば、孤立線セグメント）の像形成およびエッチングを可能とするマスクパターンの形成方法および磁気再生ヘッドのエッチング方法を提供することにある。
【００１１】
本発明の第３の目的は、既存のプロセスを大きく改変することなく、上記のような極めて狭小な孤立形状を形成することができるマスクパターンの形成方法および磁気再生ヘッドのエッチング方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の第４の目的は、高価で時間のかかる上記のＯＰＣ技術を用いることなく実施可能なマスクパターンの形成方法および磁気再生ヘッドのエッチング方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明のマスクパターンの形成方法は、他と分離された第１の形状部分と、この第１の形状部分に近接して追加配置された１以上の第２の形状部分とを含む密集領域を有するレチクルを用意する工程と、基体を覆うようにして、エッチャントに溶けやすくかつ選択露光に続く現像によるパターニングが可能な材料からなる第１の層を形成する工程と、第１の層を覆うようにして、エッチャントに不溶でありかつ選択露光に続く現像によるパターニングが可能な材料からなる第２の層を形成する工程と、レチクルを用いて、第１および第２の層からなる２層構造を選択露光したのち現像することにより、密集領域に対応したパターン形状の領域を含む２層マスクパターンを基体上に形成する工程と、エッチャントを用いて２層マスクパターンの第１の層の一部を除去することにより、第２の層のうち、第１の形状部分に対応する部分をそのまま残しつつ、第２の形状部分に対応する部分がリフトオフにより除去されるまで、第２の層の下側にアンダーカットを形成する工程とを含むようにしたものである。
【００１４】
本発明のマスクパターンの形成方法では、第２の層の第１の形状部分に対応する部分が残るようにするために、いくつかの方法がある。第１の方法としては、２層マスクパターンの一部と第１の形状部分に対応する部分との間に、アンダーカットの形成時においても除去されない程度に広い接続部を、２層マスクパターンの一部として配置する方法がある。第２は、第１の形状部分に対応する部分よりも第２の形状部分に対応する部分が狭くなるようにする方法である。第３は、第１の形状部分に対応する部分の一部が第２の形状部分に対応する部分のどの部分よりも広くなるようにする方法である。
【００１５】
本発明のマスクパターンの形成方法では、第１の形状部分に対応する部分をそのまま残しつつ第２の形状部分に対応する部分がリフトオフにより除去されるまで第２の層の下側にアンダーカットを形成する工程において用いるエッチャントとして、２層構造の現像に用いた現像液を用いるようにしてもよい。
【００１６】
本発明のマスクパターンの形成方法では、第１の層をＰＭＧＩ（ポリメチルグルタル酸イミド）により形成するのが好ましく、その場合には、その膜厚を０．０１μｍ〜１μｍ程度にするのが好ましい。また、第２の層をＤＱＮ（ジアゾキノン）またはＰＨＳ（ポリヒドロキシスチレン）により形成するのが好ましく、その場合には、その膜厚を０．０５μｍ〜５μｍ程度にするのが好ましい。
【００１７】
本発明のマスクパターンの形成方法は、第２の形状部分に対応する部分を設ける前における、第１の形状部分に対応する部分から１０μｍの範囲内でのパターン密度が４０％以下である場合に特に好適に適用される。第２の形状部分に対応する部分を設けた後における、第１の形状部分に対応する部分から１０μｍの範囲でのパターン密度は、２０％〜８０％であるようにするのが好ましい。特に、このマスクパターンの形成方法は、第１の形状部分に対応する部分の最小幅が１μｍ未満である場合に適している。また、第２の形状部分に対応する部分は、散乱バーとして機能しない程度に広い幅をもつのが好ましい。ここで、散乱バーとは、ＯＰＣ技術において、主たる形状部分に接近して追加配置される解像限界以下の幅をもつ線形状（バー）のことを意味する。
【００１８】
本発明のマスクパターンの形成方法では、１５７ｎｍ〜３６５ｎｍの波長の光、または電子ビームを用いて２層構造の露光を行うのが好ましい。２層構造の露光においては、軸外光照明（off-axis illumination ）を用いるようにしてもよい。ここで、軸外光照明とは、開口から出た光（例えば３６５ｎｍまたは２４８ｎｍの遠紫外光）がレチクルおよび縮小用レンズを通ってウェハに垂直に入射するように照明する軸上光照明法（on-axis illumination）とは異なって、照明光が光軸に対していくらかの傾きをもつようにした照明法であり、これを用いることにより、高密度または準高密度のパターンの露光時の解像度を向上させることができる。この軸外光照明法は、例えば、光束の中央部を遮光し得る円環状開口（annular aperture）を用いて行うが、このほか、２極開口（dipole apertures）や４極開口（quadrupole apertures）等を用いたより高度な方法もある。
【００１９】
また、２層構造の露光には、レチクルとして、例えば位相シフトマスク（ＰＳＭ）を用いることが可能である。位相シフトマスクには、交替型(alternating) ＰＳＭと、減衰型(attenuated)ＰＳＭとがある。交替型ＰＳＭは、透光性材料である水晶等からなる透光部分（露光領域）と遮光性材料であるクロム（Ｃｒ）等からなる非透光部分とを有するレチクルのうち、透光部分の水晶を、厚さの異なる２つの部分で構成したものである。本来の厚い水晶部分を透過した紫外光は位相角０度を有し、エッチングにより薄くなった水晶部分を透過した紫外光は１８０度の位相角を有する。このようなマスクを用いることにより、像のコントラストを向上することができる。これに対して、減衰型ＰＳＭでは、水晶のエッチングをせず、その代わりとして遮光体であるクロム（Ｃｒ）をシリコンモリブデン（ＭｏＳｉ）等の半透明材料に置き換えて、この半透明材料からなる線状パターン部分を幾分かの光（例えば６〜７％程度）が透過するようにする。これによっても、プロセスウィンドウを拡大することができる。概して、交替型ＰＳＭは、解像性および焦点深度の両面において、減衰型ＰＳＭよりも優れる。しかしながら、交替型ＰＳＭの場合には、決まったデザインルールによって、水晶マスクに非エッチング部分（厚い部分）とエッチング部分（薄い部分）とを設ける必要があるため、被露光領域の形状によって制約を受けやすい。
【００２０】
本発明の磁気再生ヘッドのエッチング方法は、最上層を有するＧＭＲ積層体を形成する工程と、共通枠部分と、この共通枠部分に両端が接続され共通枠部分により囲まれた領域を分割して２つの領域を規定する再生ヘッドトラック幅規定用の狭小部分と、を含むパターンを有するレチクルを用意する工程と、パターンに、狭小部分から分離して配置された１以上の線状部分を、狭小部分と平行に設ける工程と、ＧＭＲ積層体の最上層を覆うようにして、エッチャントに溶けやすくかつ選択露光に続く現像によるパターニングが可能な材料からなる第１の層を形成する工程と、第１の層を覆うようにして、エッチャントに不溶でありかつ選択露光に続く現像によるパターニングが可能な材料からなる第２の層を形成する工程と、レチクルを用いて、第１および第２の層からなる２層構造を選択露光したのち現像することにより、狭小部分および線状部分に対応する部分を含む２層マスクパターンを最上層の上に形成する工程と、エッチャントを用いて２層マスクパターンの第１の層の一部を除去することにより、第２の層のうち、線状部分に対応する部分をそのまま残しつつ、狭小部分に対応する部分がリフトオフにより除去されるまで、第２の層の下側にアンダーカットを形成する工程と、２層マスクパターンを置いた状態で、ＧＭＲ積層体を所定の深さまで選択的にエッチングする工程と、永久磁化バイアスの印加に適した１層以上のバイアス層と、導電性材料からなる導電層とを順次積層する工程と、第１の層を溶解液に晒すことにより、第２の層およびその上のすべての層をリフトオフする工程とを含むようにしたものである。
【００２１】
本発明の磁気再生ヘッドのエッチング方法では、線状部分に対応する部分をそのまま残しつつ狭小部分に対応する部分がリフトオフにより除去されるまで第２の層の下側にアンダーカットを形成する工程において用いるエッチャントとして、２層構造の現像に用いた現像液を用いるようにしてもよい。
【００２２】
本発明の磁気再生ヘッドのエッチング方法では、第１の層をＰＭＧＩ（ポリメチルグルタル酸イミド）により形成するのが好ましく、その場合には、その膜厚を０．０１μｍ〜１μｍ程度にするのが好ましい。また、第２の層をＤＱＮ（ジアゾキノン）またはＰＨＳ（ポリヒドロキシスチレン）により形成するのが好ましく、その場合には、その膜厚を０．０５μｍ〜５μｍ程度にするのが好ましい。
【００２３】
本発明の磁気再生ヘッドのエッチング方法では、１５７ｎｍ〜３６５ｎｍの波長の光を用いて２層構造の露光を行うのが好ましい。２層構造の露光においては、軸外光照明を用いる。レチクルとして、位相シフトマスクを用いることも可能である。
【００２４】
本発明の磁気再生ヘッドのエッチング方法は、特に、トラック幅に対応する狭小部分の最小幅が１μｍ未満である場合に適している。
【００２５】
本発明の磁気再生ヘッドのエッチング方法では、ＧＭＲ積層体のエッチング工程を、イオンビームミリング（いわゆるイオンミリング）または反応性イオンビームエッチングを用いて行うことが可能である。ＧＭＲ積層体のエッチング深さは、０．０１μｍ〜０．１μｍとするのが好ましい。
【００２６】
以上を総括すると、次のようになる。
【００２７】
上記した本発明の目的は、孤立形状を含むマスクパターンに対して、その孤立形状のごく近傍に複数のダミー形状部分（すなわち、アシスト形状部分）を付加してパターン密度を一時的に高めることにより達成される。このような修正部分を含むエッチングマスクは、後工程でのリフトオフ手段として好適に用いられる２層マスク（バイレイヤマスク）に適用される。２層マスクのうち、容易にエッチングされる（溶解しやすい）下層を適切な溶解液（例えば、現像液そのもの）に晒すことにより、容易にエッチングされない（溶解しにくい）上層の下側にアンダーカットが徐々に形成される。そして、すべてのアシスト形状部分がリフトオフされた時点で、アンダーカットプロセスを終了させればよい。
【００２８】
ほとんどの場合、本来の孤立形状部分についても、その下層部分が除去されることとなるが、プロセス上の必要条件として、孤立形状部分の少なくとも一端側が、完全にはアンダーカットがされない程度に（十分に）広いフォトレジスト領域に接続されている状態を維持するようにすれば、孤立形状部分はリフトオフはされない。アンダーカットの大きさは、本来の孤立形状を保持する固定領域(anchor area) がリフトオフされることのない範囲においてプロセス条件に応じて調整すればよい。一旦、アシスト形状部分の選択的除去が行われれば、このマスクを用いて、エッチング面の法線方向（またはそれに近い方向）においてのみエッチングが進行するいくつかの利用可能なプロセスのうちのいずれかを用いる通常の方法により、エッチングプロセスを実行することができる。
【発明の効果】
【００２９】
本発明のマスクパターンの形成方法または磁気再生ヘッドのエッチング方法によれば、レチクルにおける第１の形状部分（狭小部分）の近傍に第２の形状部分（線状部分）を追加することにより、マスクパターンにおける、第１の形状部分（狭小部分）に対応する部分の近傍におけるパターン密度を一時的に高めるようにしたので、第１の形状部分（狭小部分）が、極めて狭小な孤立形状（例えば、孤立線セグメント）の場合であっても、その像形成およびエッチングが可能となる。しかも、既存のプロセスを大きく改変することなく、単に、レチクルに、第２の形状部分（線状部分）を追加するだけでよいので、従来のプロセスと両立可能であり、特別な（高価な）マスクを必要としない。この第２の形状部分（線状部分）の設計は、利用可能な照明ツールに応じて最適化すればよい。
【００３０】
このように、本発明の方法によれば、上記のＰＳＭ（位相シフトマスキング）技術、光近接効果補正（ＯＰＣ）技術、またはこれらを併用した場合と比べて、マスクのコストをはるかに低減することができる。また、必要とされるマスクの数についても、従来の孤立形状パターンを含むマスクに比べると、少なくて済む。この結果、例えば、磁気再生ヘッドのＧＰＣ層の形成に際して、プロセスウィンドウを著しく拡大することも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明を実施するための最良の形態（以下、単に実施の形態という。）について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
図１〜図６は本発明の一実施の形態に係る磁気再生ヘッドのエッチング方法の各工程を表すものである。なお、本発明の一実施の形態に係るマスクパターンの形成方法は、この磁気再生ヘッドのエッチング方法によって具現化されるので、以下、併せて説明する。
【００３３】
本実施の形態では、磁気抵抗効果再生ヘッドにおけるＧＰＣ部分を形成する場合について説明する。但し、本発明は、以下に説明する実施の形態に限定されるものではなく、より広範なものであり、エッチングプロセスによって単独の狭小孤立パターン形状を形成する場合に広く適用される。
【００３４】
本実施の形態に係る磁気再生ヘッドのエッチング方法の説明に入る前にまず、その理解を容易にすべく、図６を参照して、本プロセスにより製造しようとする製品形態について説明する。
【００３５】
図５および図６は、本プロセスの目的物である磁気再生ヘッドの要部構成を表すものである。ここで、図５は平面構成を表し、図６は図５のVI−VI線における断面構造を表すものである。
【００３６】
図６に示したように、この磁気再生ヘッドは、基板２１と、この基板２１の上に形成され、様々な磁気特性および膜厚を有する一連の層からなるＧＭＲ積層体２２とを含んで構成されている。基板２１は、通常の場合、下部シールドとして機能する強磁性層が該当する。この磁気再生ヘッドは、さらに、１対の縦バイアス層２３と、１対の導電リード層２４とを備えている。
【００３７】
ＧＭＲ積層体２２は、図の中央部に位置する狭小領域１１と、その両側に堀り込まれたエッチング領域１４ａ，１４ｂとを含む。ここで、狭小領域１１は、エアベアリング面（ＡＢＳ）の上を浮揚しながら飛翔する再生ヘッドのリード幅を規定する領域である。縦バイアス層２３は、ＧＭＲ積層体２２のエッチング領域１４ａ，１４ｂの上面および側面に形成され、ＧＭＲ積層体２２に対して両側から寄りかかるように隣接している。導電リード層２４は、狭小領域１１に差し掛からないようにして、縦バイアス層２３の上に形成されている。なお、図示はしていないが、ＧＭＲ積層体２２の狭小領域１１およびエッチング領域１４ａ，１４ｂの導電リード層２４は、絶縁材料からなる保護層によって覆われるのが一般的である。
【００３８】
このような構成の磁気再生ヘッドでは、図示しない外部回路から１対の導電リード層２４の一方にセンス電流が供給される。このセンス電流は、ＧＭＲ積層体２２を面内方向に流れて、他方の導電リード層２４に流れ込み、図示しない検出回路によって検出される。ＧＭＲ積層体２２は、信号磁界（検出対象磁界）に応じてその抵抗値を変化させるので、センス電流が変化する。検出回路は、その電流変化から信号磁界を検出することができる。
【００３９】
次に、本プロセスについて説明する。
【００４０】
まず、基板２１（図６参照）の上にＧＭＲ積層体２２を形成したのち、ＧＭＲ積層体２２の上に、のちにマスクとなる層として、下層から順に第１の層２５および第２の層１２からなる２層構造体を形成する。第１の層２５は、少なくともある種のエッチャントに溶けやすくかつ後述する選択露光に続く現像によるパターニングが可能な材料で構成する。これに対して、第２の層１２は、後述する選択露光に続く現像によるパターニングが可能ではあるが、上記のエッチャントに不溶である材料（例えばフォトレジスト）で構成する。
【００４１】
次に、所定のパターン形状を有するレチクル（図示せず）を用い、上記の２層構造体に対して、化学作用をもつ放射線による選択露光を行うことにより、上記の２層構造体にレチクルパターン像の縮小投影を行う。選択露光に用いる放射線としては、例えば１５７ｎｍ〜３６５ｎｍの範囲の光、または電子ビームを用いることが可能である。その後、現像を行うことにより、図１および図２に示したように、第１の層２５および第２の層１２からなる２層構造のマスクパターンを形成する。ここで、図１は平面構成を表し、図２は図１のII−II線における断面構造を表す。この時点でのマスクパターンは、トラック幅を規定する中央の狭小領域１１（狭小部分）によって互いに仕切られた２つのエッチング領域１４ａ，１４ｂを含む。狭小領域１１の両端は、エッチング領域１４ａ，１４ｂを囲むマスク本体部（共通枠部分に対応する部分）に接続されている。この狭小領域１１は、本発明における「第１の形状部分（狭小部分）に対応する部分」の一具体例に対応するものであり、その幅は、例えば１μｍ未満であり、より好ましくは０．３μｍ未満である。
【００４２】
図１に示したように、本実施の形態の２層構造マスクパターンは、狭小領域１１および本体部に加えて、エッチング領域１４ａ，１４ｂ内に、複数のアシスト形状部１５を有する。これらのアシスト形状部１５は、狭小領域１１の近傍に配置され、狭小領域１１の近傍におけるパターン密度を一時的に高める機能を有するものであり、本発明における「線状部分」の一具体例に対応する。アシスト形状部１５の形状は、特別な形状である必要はなく（但し、狭小領域１１に平行な線状とするのが好ましいが）、また、アシスト形状部１５と狭小領域１１との間の間隔や、アシスト形状部１５の相互間の間隔は、厳密なものである必要はなく、狭小領域１１のごく近くにおけるパターン密度を高めることができればよい。但し、アシスト形状部１５は、ＯＰＣ技術において主たる形状部分に接近して追加配置される解像限界幅以下の散乱バーとして機能しない程度に広い幅をもつのが好ましい。ここで、狭小領域１１およびアシスト形状部１５からなる領域は、本発明における「密集領域に対応したパターン形状の領域」の一具体例に対応する。
【００４３】
第１の層２５および第２の層１２は、上記の選択露光プロセスおよびその後の現像プロセスにおいて単一層として取り扱われる２層構造をなしており、後述するリフトオフプロセスに適した２層エッチングマスク（２層マスクパターン）として機能する。第１の層２５に用いる材料の典型的な例としては、例えばＰＭＧＩ（polymethylglutarimide ；ポリメチルグルタル酸イミド）が挙げられ、その膜厚は、例えば、０．０１μｍ〜１μｍの厚さにするのが好ましい。第２の層１２に用いる材料の典型的な例としては、例えばＤＱＮ（diazoquinone；ジアゾキノン）やＰＨＳ（polyhydroxystyrene；ポリヒドロキシスチレン）が挙げられ、その場合の膜厚は、例えば、０．０５μｍ〜５μｍの厚さにするのが好ましい。ＤＱＮの化学構造式を化１に示し、ＰＨＳの化学構造式を化２に示す。
【００４４】
【化１】
2004252453.tif 000003
【化２】
2004252453.tif 000004
【００４５】
次に、上記した通常の現像プロセスの後、第１の層２５のエッチングを行うことにより、図３および図４に示したように、第２の層１２の下側にアンダーカット部分３１を確実に形成する。ここで、図３は平面構成を表し、図４は図３のIV−IV線における断面構造を表す。このステップは、別個のエッチャントを用いて行うようにしてもよいが、上記の現像プロセスを過剰に長く行うことにより、その現像液に含まれる成分の作用を利用して行うようにしてもよい。いずれの方法においても、第１の層２５の端部からのアンダーカット量（図３のアンダーカット部分３１の幅）は、下側の補助層（アシスト形状部１５）が基体（ＧＭＲ積層体２２）からリフトオフされ洗い流されて除去されるようになる量とする。
【００４６】
ここで、重要なことは、もしも狭小領域１１がアシスト形状部１５よりも広くない（同じか、狭い）とすれば、この狭小領域１１においても、その第１の層２５のすべてが除去される、ということである。ところが、狭小領域１１は、アシスト形状部１５とは異なり、その両端部において、第２の層１２のうちの（エッチング領域１４ａ，１４ｂを囲む）マスク本体部に接続されている。このため、たとえ第１の層２５が狭小領域１１から除去されたとしても、狭小領域１１における第２の層１２は、そのまま、マスク本体部における１対のより広い拡幅部分３２ａ，３２ｂの間に、ブリッジ状に差し渡された状態で残ることとなる（図３、図４参照）。図４では、中央部に位置するストライプ状の第２の層１２が空中に浮いているように見えるが、実際には、その両端部が紙面の手前側および奥手側において固定されている。
【００４７】
第２の層１２は、必ずしも、その支持体であるＧＭＲ積層体２２に接しているわけではない。しかしながら、エッチングが基体の法線方向またはそれに近い方向でのみ起きるものとすれば、第２の層１２は、エッチングプロセス期間中、マスクとして有効に機能する。このような実施の形態を満たすエッチング方法としては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やイオンビームミリング（ＩＢＥ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
こうして、アシスト形状部１５を除去したのち、第２の層１２をマスクとしてエッチングすることにより、図５に示したように、ＧＭＲ積層体２２の最上層の狭小領域１１を挟むエッチング領域１４ａ，１４ｂに、キャビティ領域（堀込み領域）５４を形成する。このとき、ＧＭＲ積層体２２の最上層には、狭小領域１１の両端に繋がる１対の幅広領域５２も同時に形成される。このときのエッチング深さ（キャビティ領域５４の深さ）は、例えば、０．０１μｍ〜０．１μｍ程度とする。
【００４９】
次に、図６に示したように、ＧＭＲ積層体２２の狭小領域１１に縦方向（紙面の左右方向）の永久磁界を印加するための１層以上からなる１対の縦バイアス層２３を形成する。さらに、この縦バイアス層２３の上に、ＧＭＲ積層体２２の狭小領域１１に側方からセンス電流を供給するための１対の導電リード層２４を形成する。なお、図６では、マスクパターンおよびその上の堆積層については、図示を省略している。
【００５０】
縦バイアス層２３および導電リード層２４を形成した後、第１の層２５の上の堆積層がすべてリフトオフされるまで、第１の層２５を溶解液に晒す（図５参照）。
【００５１】
次に、本実施の形態の作用および効果について説明する。
【００５２】
従来のやり方で用いられていたマスクパターンには、図１に示した要素のうち、狭小領域１１，第２の層１２，エッチング領域１４ａ，１４ｂという要素のみが存在し、アシスト形状部１５は存在していない。このため、狭小領域１１の幅が光学系全体の解像限界に近づくと、光の回折により生ずる光近接効果（optical proximity effects ）の影響を相殺するための手順を踏まなければならなくなる。上記したように、このことは高価であると共に、必ずしもうまくいくとは限らない  これは、狭小領域１１が孤立した形状であるため、軸上光照明法等の手法ではうまく機能しないからである。
【００５３】
これに対し、本実施の形態では、図１に示したように、レチクルパターンに手を加えて、マスクパターンに独立パターン（アシスト形状部１５）を追加することにより、狭小領域１１の近傍におけるパターン密度を一時的に高めるようにしている。この結果、極めて狭小な孤立形状（例えば、孤立線セグメント）の像形成およびエッチングが可能となる。これが可能となるのは、孤立形状ラインだけの場合よりも密集ラインの場合の方が、フォトリソグラフィ工程の制御性の指標となる光学的焦点ラチチュード（焦点深度）が大きくなるからである。しかも、本実施の形態では、既存のプロセスを大きく改変することなく、単に、レチクルに、アシスト形状部１５を形成するためのパターンを追加するだけでよい。
【００５４】
このように、本実施の形態の磁気再生ヘッドのエッチング方法は、従来の磁気再生ヘッドの製造方法と互換性があり、特別なマスクを必要としない。アシスト形状の設計は、利用する照明装置に応じて最適化すればよく、これにより、ＯＰＣ技術において用いられるマスクに比べて、マスクコストをはるかに低減することができる。使用するマスクの数もまた、従来の位相シフトマスキング法を用いて孤立線状パターンを設計した場合に比べると、少なくて済む。このようにして、ＧＰＣ層のプロセスウィンドウを著しく大きくすることができるのである。
【００５５】
なお、本発明は、アシスト形状を追加しない場合における孤立パターン形状（狭小領域１１）から１０μｍ以内の範囲におけるパターン密度が４０％以下であり、かつ、アシスト形状（アシスト形状部１５）を追加した場合におけるパターン密度が２０％〜８０％であるような孤立パターン形状（狭小領域１１）を形成する場合に最も有用である。ここでいうパターン密度とは、ある領域（ここでは、孤立パターン形状から１０μｍ以内の範囲）のうち、透明領域（露光される領域）に対して不透明領域（すなわち、露光されない領域）が占める割合を意味する。
【００５６】
また、本発明は、位相シフトマスキング法や上記した軸上光照明法のような別の改善策（先進技術）を併用した場合においても、何ら支障なく実施可能である。なお、位相シフトマスキング法は、例えば９０ｎｍという超微細解像性能が要求されるような用途において例えば２４８ｎｍの光源を用いる場合に、特に好適に用いられる。
【００５７】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、磁気ヘッドへの応用を例に説明したが、これに限定されるものではなく、狭小な孤立パターン形状を必要とするフォトレジストであれば、どのようなものにも本発明のマスクパターンの形成方法を適用することが可能である。但し、アシスト形状を選択的に除去できるようにするためには、孤立パターン形状部分が、完全にはアンダーカットされないフォトレジスト部分に何らかの方法で接続されていることが必要である。これは、上記した方法（狭小領域１１の両端をマスクの本体部に接続する方法）により達成されるが、このほか、孤立パターン形状部分（狭小領域１１）よりもアシスト形状部１５を狭小にすることによっても実現可能である。例えば、差し支えなければ、孤立パターン形状部分の長手方向の一部に１または２つの微小な幅広部分を設けて、例えばバーベル形状としてもよい。あるいは、単に、孤立パターン形状部分の中央部分の一点でだけ拡幅するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の一実施の形態に係る磁気再生ヘッドのエッチング方法の一工程を表す平面図である。
【図２】図１に示した工程におけるマスクパターンの一断面を表す断面図である。
【図３】図１に続く工程を示す平面図である。
【図４】図３に示した工程におけるマスクパターンの一断面を表す断面図である。
【図５】図３に続く工程における素子平面構造を示す平面図である。
【図６】図５に示した工程における素子断面構造を表す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１１…狭小領域、１２…第２の層、１４ａ，１４ｂ…エッチング領域、１５…アシスト形状部、２１…基板、２２…ＧＭＲ積層体、２３…縦バイアス層、２４…導電リード層、２５…第１の層、３１…アンダーカット部分、３２ａ，３２ｂ…拡幅部分、５２ａ，５２ｂ…幅広領域、５４…キャビティ領域。
【図１】
2004252453.tif 000005
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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