JP2000516355A

JP2000516355A - 塩基性薬剤を用いて凹角プロファイルを有するフォトレジストフィーチャを形成するための方法

Info

Publication number: JP2000516355A
Application number: JP10510954A
Authority: JP
Inventors: デュバル，ポール・ジェイ
Original assignee: エム・ケー・イー―クウォンタム・コンポーネンツ・コロラド・リミテッド・ライアビリティ・カンパニー
Priority date: 1996-08-20
Filing date: 1997-08-20
Publication date: 2000-12-05
Also published as: EP0929841A1; WO1998008143A1; US5955244A; AU4079897A; EP0929841A4

Abstract

(57)【要約】この発明のプロセスは制御された予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャ（２２）を形成するために用いられ、凹角プロファイル（２４）を有するフィーチャを形成するのに特に有益である。プロセスにおいて、塩基性薬剤の層が基板表面（２０）上に形成される。その後、レジスト層が塩基性薬剤の層上に形成され、塩基性薬剤の少なくとも一部をレジスト層の領域へと拡散させる。レジスト層はマスクを介して放射エネルギに露出されてパターニングされたレジスト層を形成し、これは現像されて、拡散された塩基性薬剤を含むレジスト層の領域に凹角プロファイル（２４）を有するレジストフィーチャ（２２）を形成する。この方法によって形成される凹角レジストフィーチャ（２２）は磁気ヘッド、磁気抵抗センサ（１０２）および電子コンポーネントの製造を容易にする。

Description

【発明の詳細な説明】塩基性薬剤を用いて凹角プロファイルを有するフォトレジストフィーチャを形成するための方法背景この発明は、磁気、電子および半導体回路のような薄膜回路を製造するために有益なパターニングされたフォトレジストフィーチャを形成する方法に関する。電子および磁気回路コンポーネントの製造において、しばしば１μｍ未満であるフィーチャを有した小型化されたデバイスを形成するために写真製版プロセスが用いられる。通常の写真製版法では、感光性レジスト材料の層が基板上に与えられ、そのレジストを紫外線のような所望のパターンの放射に露出するためにフォトマスクが用いられる。フォトマスクはレジスト上に重ね合わせられ得るか（コンタクト法）、またはレジストへと投影され得る（投影法）。その後、露出されたフォトレジストは図１に示すように基板１２上に盛り上がったフォトレジストフィーチャ１０のパターンを形成するために現像される。現代の回路製造においては、基板上に形成されるフォトレジストフィーチャ１０の形状の適切な制御が非常に望ましい。たとえば、後の処理工程がレジストフィーチャ１０間の上に材料を堆積するかそこから材料をエッチングする場合、基板の表面に対して実質的に垂直なサイドウォール１４をレジストフィーチャが有することが望ましい。しかしながら、従来の写真製版プロセスは、レジスト層と基板表面１８との化学的相互作用から生じる、図１に概略的に示すような広がった足部１６をフィーチャの下部に有するレジストフィーチャ１０をしばしば生み出す。レジストフィーチャ１０の足部１６の広がりを抑えるために従来の方法が開発されてきた。たとえば、DeanおよびCarpioは、ＯＣＧインターフェイス９４議事録（OCG Interface 94 Proceedings）、「ポジ型ディープ−ＵＶフォトレジストの汚染」（“Contamination of Positive Deep-UV Photoresist”）、Sematech ，Austin，Texas(１９９４)において、基板上の二酸化シリコンのコーティングがレジストと基板との間の望ましくない化学作用を防ぐバリアとなることができ、レジストフィーチャに実質的に垂直なサイドウォールを備えさせ、レジストフィーチャの下部の広がりを最小にすることを教示している。しかしながら、このようなコーティングはしばしば、基板表面の下にあるかそれに隣接した材料に影響を及ぼさずに、製造工程を利用してレジストの完了時に取除くことは困難である。また、付加的な工程によって処理コストが増し、処理量が減る。さらに、ある製造プロセスにおいては、レジストフィーチャがフィーチャの下部に凹角の断面プロファイルを有することが望ましい。「凹角のプロファイル」とはレジストフィーチャのサイドウォールがフィーチャの下部で内部に先細になり、より好ましくは基板表面に平行に細長い溝を形成することを意味し、この溝はレジストフィーチャと基板表面との接合部に沿って位置決めされる。このようなプロファイルは、電気配線を形成するか基板上の穴を充填するためにレジストフィーチャ上およびその間に材料が整合的に堆積される場合に特に望ましい。これらのプロセスでは、リフトオフプロセスとして通常よく知られるプロセスにおいて残留するレジストを取除くために溶剤が用いられる。レジストフィーチャ上に整合的に堆積された（しばしば非常に化学的に抵抗性が高いものである）材料がレジストを除去させるために導電層より下への溶剤の浸透を防ぐ。しかしながら、凹角レジストフィーチャは堆積の間にシャドウイング効果を引き起こし、これによって基板と接触したレジストフィーチャの底面の端縁に細長いボイドが実質的に空いた堆積材料が形成される。溶剤が残留レジストに入り込み、これを溶解するのはこのボイドによってである。ネガ型または像反転フォトレジストを用いて凹角レジストフィーチャを得るために用いられる従来の方法は、レジスト層の放射に対する露出を制限することによってレジスト層の下部を露出不足にする。しかしながら、これらのプロセスは、上に重なるレジストと基板との間の化学作用に影響を与える基板の表面上の化学種に対して敏感である。異なった基板は異なった基板の化学的性質および活性を有するので、このようなプロセスはしばしば応用および再現性を制限してきた。ポジ型フォトレジスト材料を用いて形成されるフィーチャのプロファイルを制御するためには他の方法が用いられてきた。これらの方法は一般に、レジスト表面の溶解性を低減してフィーチャの下部に対して上部表面により大きい幅を与えるようにレジスト層の表面を化学的に変更する。ある方法ではレジスト層はクロロベンゼン溶液に浸され、別の方法では蒸気シラン化（vapor silanation）が用いられる。しかしながら、複雑で制御するのが困難な多くの変数がフィーチャの表面の化学的作用に影響を与える。また、これらの方法はしばしばレジストと下にある基板との間の接着を不十分にし、一貫しないレジスト現像時間を与え得る。さらに別の方法では、一般には２枚から３枚の複数のコーティングが凹角プロファイルを生じるために用いられる。これらの方法は凹角プロファイルを生じるために現像剤またはプラズマにおける層のエッチング速度の差に依存する。しかしながら、これらのプロセスは基板処理のコストを増大し得る数多くのしばしば複雑な処理工程を用いる。したがって、制御され、予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャを形成するためのプロセスを有することが望ましい。さらに、フィーチャ下部に凹角プロファイルを有したレジストフィーチャを形成するためのプロセスを有することが望ましい。また、レジスト形成プロセスがレジストフィーチャの形成の間に基板の腐食および／または汚染を低減するために基板と化学的に両立可能な材料を用いることが望ましい。さらに、プロセスが従来の製造装置への容易な統合を可能にするために従来のプロセスと両立可能であることが望ましい。概要この発明のプロセスは制御され予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャを形成するために有益であり、特に凹角プロファイルを有するレジストフィーチャを形成するために有益である。このプロセスにおいて、塩基性薬剤の層が基板表面上に形成される。その後、レジスト層が塩基性薬剤の層の上に形成され、したがって塩基性薬剤の少なくとも一部がレジスト層の領域へと拡散する。レジスト層はパターニングされたレジスト層を形成するためにマスクを介して放射エネルギに露出され、パターニングされたレジスト層は拡散した塩基性薬剤を含むレジスト層の領域で凹角プロファイルを有するレジストフィーチャを形成するために現像される。この方法によって形成される凹角レジストフィーチャは磁気ヘッド、磁気抵抗センサおよび電子コンポーネントのような基板上での導電フィーチャの製造を容易にする。塩基性薬剤は一般に約７．１から約１４のｐＨを含み、より好ましくは少なくとも約１１のｐＨを含む。好ましくは、レジスト層の領域へと吸収される塩基性薬剤の濃度は、（ｉ）放射エネルギへの露出時にレジスト内に形成される酸性副産物の少なくともいくらかを中和するのに十分であるほど高く、（ii）放射エネルギへの露出の間に形成される酸性副産物の完全な中和を防ぐのに十分であるほど低く、さもなければレジストフィーチャの崩壊が生じるであろう。好ましくは、塩基性薬剤はアルカリ金属水酸化物類、アルカリ土類金属水酸化物類、アルキルアンモニウム、金属炭酸塩類、および第２級または第３級金属リン酸塩類を含む。代替的に、塩基性薬剤は（ｉ）一般式Ｒ−ＮＨ₂（Ｒは水素、ヒドロキシまたはアルキル基である）を有する脂肪族アミン、（ii）アルキル置換芳香族アミン、または（ii）ヒドロキシルアルキル置換芳香族アミンを含む。別の局面では、この方法は基板上に予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャを形成するために用いられる。このプロセスにおいて、塩基性薬剤の層が基板上に形成され、塩基性薬剤がレジスト層へと拡散するようにレジスト層が塩基性薬剤層の上に形成される。レジスト層はレジスト内に酸性副産物を形成するレジスト層の部分を活性化するためにマスクを介して放射エネルギを照射される。レジスト層へと拡散する塩基性薬剤の濃度は、予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャを形成させるためにレジスト層の領域における酸性副産物を中和するのに十分であるほど高い。適切な現像溶液において現像すると、レジスト層は、（ｉ）レジスト層の照射されていない部分と、（ii）酸性副産物が塩基性薬剤によって実質的に中和されるレジスト層の照射された部分とにおいて溶解して、予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャを形成する。この発明のプロセスを利用して磁気抵抗センサまたは磁気ヘッドを形成する好ましい方法は、（ｉ）基板表面上に塩基性薬剤の層を形成するステップと、（ii ）塩基性薬剤の層上にレジスト層を形成するステップとを含み、塩基性薬剤の少なくとも一部がレジスト層の領域へと拡散し、さらに、（iii）マスクを介して照射エネルギにレジスト層を露出させてパターニングされたレジスト層を形成するステップと、（iv）パターニングされたレジスト層を現像して塩基性薬剤を含むレジスト層の領域で凹角プロファイルを有するレジストフィーチャを形成するステップと、（ｖ）凹角プロファイルを有するレジストフィーチャ間に材料を堆積するステップと、（vi）レジストストリッパを用いてレジストフィーチャを溶解するステップとを含む。図面この発明のこれらおよび他の特徴、局面および利点は、この発明の例を示す以下の図面、説明および添付の請求の範囲からよりよく理解されるであろう。図１（先行技術）は、従来のプロセスを用いて基板上に形成される一般的なレジストフィーチャの概略断面側面図を示す。図２ａおよび２ｂは、（ｉ）比較的低い塩基濃度またはｐＨと、（ii）高い塩基濃度またはｐＨとをそれぞれ有する塩基性薬剤でコーティングされた基板上に形成された凹角レジストフィーチャの概略断面側面図を示す。図２ｃは、レジストフィーチャの下部とそのいずれかの側における凹角レジストフィーチャのシャドウイング効果によって形成されたボイドの概略断面側面図を示す。図２ｄから２ｆは、（ｉ）比較的低い拡散係数と、（ii）中程度の拡散係数と、（iii）高い拡散係数とをそれぞれ有する塩基性薬剤でコーティングされた基板上に形成された凹角レジストフィーチャの概略断面側面図を示す。図３ａは、フィーチャの高さおよび幅の関数としての、塩基性薬剤層の使用なしでのレジストフィーチャにおける酸性副産物の断面濃度勾配の数値シミュレーションの概略図である。図３ｂは、フィーチャの高さおよび幅の関数としての、塩基性薬剤層を使用してのレジストフィーチャにおける酸性副産物の断面濃度勾配の数値シミュレーションの概略図である。図４は、この発明のプロセスによって形成された一般的な磁気抵抗ヘッドの概略断面側面図である。図５ａ（先行技術）は、従来のプロセスによって形成された一般的なレジストフィーチャの断面のＳＥＭ写真を示し、ここで基板の表面は３．５３の酸性ｐＨを有する。図５ｂから５ｄは、この発明に従う、増加する濃度またはｐＨ強度を有する塩基性薬剤で処理された基板上に形成された凹角レジストフィーチャの断面のＳＥＭ写真を示す。説明この発明は、半導体装置、磁気記録および読出装置、およびディスプレイ装置の製造に用いられる写真製版プロセスを含む何らかの写真製版プロセスにおいて用いられ得る。この発明のプロセスは、磁気抵抗センサと、たとえばディスクドライブ、テープドライブおよび磁気ドラムのような磁気記憶媒体に対して「読出」および「書込」動作を行なうために用いられる薄膜磁気ヘッドとを形成するために特に有益である。写真製版プロセスは電子および磁気装置を基板２０、たとえば、シリコンウェハおよびヒ化ガリウムウェハのような半導体基板、炭化シリコンのような磁気コンポーネント基板、およびＴｉＯ₂焼結基板上に形成するために用いられる。基板２０は一般に約７５ｍｍから約３０５ｍｍ（３”から１２”）の直径であり、約１ｍｍから約５ｍｍの厚さである。写真製版プロセスはレジストフィーチャ２２のパターン、たとえばパターニングされた線および／または穴を基板２０上に形成するために用いられる。その後、導電、絶縁、磁気または半導体フィーチャのような活性デバイスおよび配線回路を形成するために材料が基板２０上に堆積されるかそこからエッチングされる。たとえば、配線、プラグまたはコイルのような導電フィーチャを形成するためにはパターニングされたレジストフィーチャ２２間に導電材料がしばしば堆積される。別の例では、パターニングされたレジストフィーチャ２２が基板２０の上に形成され、レジストフィーチャ間の基板の部分がフィーチャの所望のパターンを形成するためにエッチングされ得る。一般に、このプロセスは、（ｉ）基板表面２０上に塩基性薬剤の層を形成するステップと、（ii）塩基性薬剤の少なくとも一部がレジスト層の領域へと拡散し、および／または吸収されるように塩基性薬剤の層上にレジスト層を形成するステップと、（iii）マスクを介して照射エネルギにレジスト層を露出してパターニングされたレジスト層を形成するステップと、（iv）図２ａおよび２ｂに示すように拡散された塩基性薬剤を含むレジスト層の領域に予め規定された断面プロファイル、好ましくは凹角プロファイル２４を有する露出されたレジスト層形レジストフィーチャ２２を現像するステップとを含む。この方法によって形成される凹角レジストフィーチャ２２は以下に述べるように磁気ヘッド、磁気抵抗センサおよび電子コンポーネントのような基板２０上での導電または磁気素子の製造を容易にする。プロセスの第１のステップにおいて、塩基性薬剤は基板２０へとコーティングされる。塩基性薬剤とは約７．１から約１４、より好ましくは少なくとも約１１、最も好ましくは少なくとも約１３のｐＨを有する化学塩基である。塩基性薬剤は無機塩基、有機塩基、塩基前駆物質または２つ以上の塩基の組合せからなり得、および／または以下に述べるように従来の溶剤を用いて希釈され得る。適切な無機塩基はアルカリ金属水酸化物類、アルカリ土類金属水酸化物類、アルキルアンモニウム、金属炭酸塩類、および第２級または第３級金属リン酸塩類、たとえば、リン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムおよび水酸化リチウムを含む。好ましい有機塩基は、一般式Ｒ−ＮＨ₂（Ｒは水素、ヒドロキシまたはアルキル基である）を有する脂肪族アミン、たとえば、アルキルアミン、ヒドロキシルアミンと、脂肪族ポリアミン、たとえば、ヒドロキシルアミン、脂肪族ポリアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、η−ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、イミン、およびピリジンとを含む。適切な芳香族アミンはたとえば（ｉ）アルキル置換芳香族アミンまたは（ii）ヒドロキシルアルキル置換芳香族アミンを含む。適切な芳香族アミンは、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフィド、ジアミノジフェニルケトン、アミノフェニルプロパン、アミノフェノキシベンゼン、アミノフェニルペンタン、アミノベンジルベンゼン、ジアミノアフタレン、ホスフィンオキシド、ジアミノアゾベンゼン、ジアミノジフェニル尿素、アミノフェノキシフェニル、アミノフェノキシフェニベンゾフェノン、アミノフェノキシジフェニルスルホン、ジメチルアミノベンジルフェノキシベンゾフェノン、ジアミノヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシジアミノビフェニル、アミノヒドロキシフェニルプロパン、アミノヒドロキシフェニルアルカン、アミノプロピルジメチルシリルベンゼン、ジメトキシジアミノビフェニル、ジメチルジアミノビフェニル、アミノフェニルアントラセン、アミノフェニルフルオレン、およびジアミノベンズアミリドを含む。塩基の代わりに、塩基性薬剤は放射または熱エネルギによって活性化されると塩基を形成可能な塩基前駆物質、たとえば、加熱によって脱炭素反応が可能な塩基および有機酸の塩と、分子内求核置換反応または転位によってアミンを遊離可能な化合物と、電気分解によって塩基を遊離可能なものも含み得る。好ましい塩基前駆物質はグアニジントリクロロアセテート、ピベリジントリクロロアセテート、モルホリントリクロロアセテート、ρ−トルイジントリクロロアセテート、２−ピコリントリクロロアセテート、グアニジンフェニルスルホニルアセテート、グアニジン４−クロロフェニルスルホニルアセテート、グアニジン４−メチル −スルホニルフェニルスルホニルアセテート、および４−アセチルアミノメチルプロピオネートを含む。塩基性薬剤は好ましくは吹き付け、フローコーティング、ローラコーティング、スピンコーティングまたは浸漬コーティングによって基板２０へと与えられ得る溶液または液体である。一般に、塩基溶液は基板がスピンコータにおいてスピンしている間に基板へと溶液をドリップフィーディングすることによって基板２０へと与えられる。一般に、スピンコータは周囲空気内で約４０００ｒｐｍで動作される。好ましくは、基板２０全体は約３０秒から約１２０秒塩基性薬剤にさらされる。基板２０は、基板の表面上に塩基性薬剤の極薄のものおそらくは単層を一般的には約０．０１μｍから約１μｍ、より一般的には０．０１μｍから０．１μｍ、最も一般的には０．０２μｍから０．０８μｍの厚さに形成するために遠心脱水される。塩基性薬剤はまた反射防止コーティングまたは接着促進コーティング内か、もしくは多層レジストコーティングの下部層に組入れられ得る。たとえば、塩基性薬剤は基板表面へと薄層として次に適用されるレジストの部分へと混ぜられ得る。その後、従来のレジスト材料の１以上の層がレジストの下部層上に形成される。代替的に、レジストの薄い下部層が基板上に形成され、その後塩基性薬剤で含浸または浸漬されてもよい。塩基性薬剤の濃度またはｐＨは調節可能であり、基板２０への塩基性薬剤の適用はアルコール、エーテルおよびその組合せのような溶剤内で塩基性薬剤を溶解することによって容易にされ得る。溶剤は一般に基板２０が後の処理工程で加熱されるときに蒸発する。塩基性薬剤の濃度またはｐＨは所望の濃度レベルでレジストフィーチャ２２への拡散を可能にするのに十分であるほど高く、基板２０上に形成されるデバイスへの損傷を防ぐのに十分であるほど低いべきである。好ましくは、塩基性薬剤の濃度は（ｉ）レジスト内に形成される酸性副産物の少なくともいくらかを放射エネルギに露出すことにより中和するのに十分であるほど高く、（ii）放射エネルギに露出する間に形成される酸性副産物の完全な中和を防ぐのに十分であるほど低く、さもなければレジストフィーチャが崩壊するであろう。完全な中和とは、後の処理工程で崩壊しない構造を形成する架橋結合をレジストに行なわせるのに十分な酸性副産物がレジスト内に残ることを意味する。一般に、塩基性薬剤はレジスト材料の全固形分に基づいて１００重量％未満、より好ましくは０．１重量％から４０重量％の量で用いられる。塩基性薬剤の拡散係数はレジストフィーチャの形状を制御するためにエネルギ、たとえば熱エネルギを塩基性薬剤に与えることによっても選択または制御できる。図２ｄから２ｆは、（ｉ）比較的低い拡散係数、（ii）中程度の拡散係数、（iii）高い拡散係数をそれぞれ有する塩基性薬剤でコーティングされた基板上に形成された凹角レジストフィーチャの概略断面側面図である。凹角プロファイルのためには、塩基性薬剤の拡散係数はレジストフィーチャ２２全体への拡散を引起こすであろうために過度に高くはないべきであるが、凹角の切り込みがフィーチャの下部の端縁で望ましいだけである。塩基性薬剤の拡散係数は、所望の予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャ２２の形成を可能にするためにレジスト層の領域で酸性副産物と中和するのに十分であるほど高いべきである。好ましくは、塩基性薬剤の拡散係数は（ｉ）フィーチャの下部へと第１の距離だけ浸透するのに十分であるほど高く、（ii）フィーチャの上部へと第２の距離だけ浸透するのに十分であるほど低く、第１の距離および第２の距離は互いに異なり、より好ましくは凹角プロファイルを得るために第１の距離が第２の距離よりも大きい。適切な現像溶液で現像されると、レジスト層は、（ｉ）レジスト層の照射されていない部分と、（ii）酸性副産物が塩基性薬剤によって実質的に中和されるレジスト層の照射された部分とにおいて溶解して、予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャ２２を形成する。このように、結果として生じるレジストフィーチャ２２の凹角の度合または先細になったサイドウォールの角度が塩基性薬剤の濃度またはｐＨを調節することによって制御可能である。適度な濃度またはｐＨ値がより小さい凹角プロファイル２４を生じ、高い濃度またはｐＨ値が図２ｂに示すようにより大きい凹角キャビティを有する凹角プロファイルを生じる。レジストフィーチャ２２の多様な断面プロファイルを達成するために、基板２０に適用される塩基性薬剤の濃度、ｐＨまたは拡散係数を調節することによってレジストフィーチャ２２の形状を制御できることが特にこの発明の利点である。ある金属表面のような酸性表面を有する基板では、塩基性薬剤の濃度は基板表面２０の酸性度を補償するように増加される。このような酸性表面はレジストと酸性基板表面との化学作用のためにレジストと基板２０との接合部に足部を生じ得る。これによって、図１に示すようにレジストフィーチャの下部に向かって外部に先細になるサイドウォールを有したレジストフィーチャ２２が生じる。塩基性薬剤は実質的に垂直なレジストプロファイルを含む所望のレジストプロファイルを与えるために酸性表面の少なくとも一部を中和する。基板２０がHoechst-Celanese，Summerville，New Jerseyによって製造されるＡＺＢＡＲＬｉかBrewer Science，Rolla，Mo.から市販されるＡＲＣプロダクツのような薄い有機反射防止コーティングでコーティングされる場合、反射防止コーティングは一般に約７００Ａから２５００Ａの厚さで与えられる。塩基性薬剤は反射防止コーティングの上にコーティングされ得るか、または上述のようなスピンコーティングプロセスによって反射防止コーティングの適用の前に反射防止コーティングと混ぜられ得る。反射防止コーティングは放射露出波長で高吸収性および非漂白性であるポリマーフィルムである。好ましい反射防止コーティングは主としてシクロヘキサンからなる有機染料である上述のＡＺＢＡＲＬｉである。塩基性薬剤および／または反射防止コーティングを適用した後、フォトレジストの薄層はスピンコータを用いて塩基性薬剤層の上に約１μｍから約１０μｍ、より一般的には約２．５μｍの厚さにコーティングされる。適切なフォトレジストは（照射されていない領域が現像液として知られる溶剤内で溶解可能である）ボジ型レジスト、（照射されていない領域が現像液内で溶解可能である）ネガ型レジスト、（ポジ型レジストにおける像のトーンが反転される）像反転レジスト、および化学的に増幅されたレジストを含む。適切なレジストの例はHoechst Ce laneseによって製造されるＡＺ５２１８、ＡＺ１３７０、ＡＺ１３７５またはＡＺＰ４４００と、ＯＣＧによって製造されるＣＡＭＰ６と、Hoechst Celaneseによって製造されるＤＸ４６と、Shipleyによって製造されるＸＰ８８４３と、ＪＳＲ，Japanによって製造される「ＪＳＲ／ＮＦＲ−０１６−Ｄ２」とを含む。好ましくは、フォトレジストはＡＺ５２１８のようなネガ型の化学的に増幅されるかまたは像反転のフォトレジストである。代替的なレジスト材料はWilsonによる論文「有機レジスト材料−理論および化学［マイクロリソグラフィ概論、理論、資料および処理］」（“Organic Resist Material-Theory a nd Chemistry［Introduction to Microlithography，Theory，Materials and Pr ocessing］”）L.F．Thompson、C.G．WilsonおよびM.J．Borden編、ACS Symposi um Series 219（1983）87、American Chemical Society，Washingtonに開示される。この論文は引用によりここに援用される。この後、レジスト層はオーブンで約６０秒から約１２０秒「ソフトベーキング」することによって約８０℃から約１２０℃の温度に安定させられる。ソフトベーキングプロセスは、（ｉ）レジストの粘着性および形状記憶を高めるためにレジストにおける溶剤を蒸発させ、（ii）スピンプロセスのせん断力によって生じるレジストの応力をアニール処理する。ソフトベーキングはオーブン、ホットプレートにおいてまたは赤外線ランプを用いて行なわれる。ソフトベーキングプロセスの時間および温度はフォトレジストへの塩基の拡散長さに影響を及ぼす。ベークされたレジストコーティング基板２０はステッパにおいてフォトマスクと整列させられ、放射エネルギが基板上のレジストの部分を露光するためにマスクを介して放射される。マスクは穴および線のパターンを含み、フォトレジスト層の上方または上に配置される。一般的なフォトマスクはガラス、石英またはサファイアプレート、もしくはポリマーフィルム（たとえば、セルロースアセテート、セルロース硝酸塩、ポリエチレンテレフタル酸エステル、またはポリエステルフィルム）のような透明な支持具を含む。マスキング材料は物理蒸着、またはイオンプレーティング等によって透明な支持具上に堆積される。適切なマスキング材料は二酸化シリコン、チタン、クロム等を含む。マスキングパターンは基板２０において望ましいレジストフィーチャ２２のパターンのポジまたはネガの像である。放射エネルギは可視光、赤外線、紫外線、電子ビーム、ｘ線、イオンビーム、および高密度レーザビームを含み得る。適切な放射エネルギ源はヘリウム−ネオンレーザ、アルゴンレーザ、クリプトンレーザ、ヘリウム−カドミウムレーザ、ＫｒＦエキシマレーザ、水銀ランプ、ハロゲン化金属ランプ、キセノンランプ、または炭素アークランプを含む。好ましくは、放射エネルギは約１９０ｎｍから約４３６ｎｍの波長を有する紫外線を含む。たとえば、２４８および１９３の波長をそれぞれ有する放射を発するＫｒＦエキシマレーザおよびＡｒＦエキシマレーザは適切な放射エネルギ源である。放射エネルギ、特に紫外線に露出されると、像反転および化学的に増幅されたレジストは電気分解を経験して、フォトレジスト層の露出された領域で触媒を発生する。レジスト層の露出された部分は電気分解を経験して、露出されたレジスト部分の光重合により、露出されていない領域よりも化学的に溶解性が低くなる。レジスト層の露出されていない溶解性がより高い領域はその後化学現像溶剤内で溶解されて、以下に述べるように基板２０上のフィーチャの所望の構成に対応するレジストの盛り上がった、実質的に入り組んだパターンを生じる。露出の後、基板２０はフォトレジスト内の触媒を活性化するために約２０−９０分間９０℃から１２０℃でオーブンで「露出後の」ベーキングを受ける。好ましいオーブンベーキングは約１００℃の温度で約９０秒である。代替的に、基板２０が約２０分間約１１５℃でホットプレート上で加熱されてもよい。露出後のベーキングプロセスはレジスト層のポリマー化合物への塩基性薬剤の拡散を促進する。その後、レジストは約３０−１２０秒間水性アルカリ現像液にレジストをさらすことによって現像される。一般に、基板２０は室温まで冷却させられてからスピンチャンバに送られ、現像液は基板がスピンしている間に基板へと吹き付けられる。現像液は一般に現像液および補充液の両方として機能する。適切な現像液はHoechst Celaneseによって製造される「ＡＺ４００Ｋ」を含む。代替的に、現像液は１２よりも大きい濃度またはｐＨのアルカリ窒素化合物溶液を含んでもよい。フォトレジスト層の露出されていない領域は、レジスト層の露出された部分に対応するレジストフィーチャ２２のパターンを形成するように溶液を現像することによって溶解される。レジスト層へと拡散された塩基性薬剤の効果が明らかとなるのは現像工程の間である。基板２０に隣接する、フォトレジスト層の下部領域へと拡散した塩基性薬剤はレジストのこれらの領域での架橋結合を防ぐか低減する。低減した架橋結合領域は容易に現像液内で溶解し、その結果、上表面が下表面よりも大きい断面プロファイルを有したレジストフィーチャ２２が生じる。これが起こるのは、放射エネルギに露出されるとフォトレジスト加工物がフォトレジスト層内に酸性副産物を発生する（像反転レジストおよび化学増幅レジストに共通の）光化学反応を経験するためである。酸性副産物は、溶解工程の間にレジストの溶解を低減するのに役立つ重合のような、レジストの露出された部分の重合のための触媒となる。レジストの下部に拡散した塩基性薬剤がレジストにおける酸性副産物の濃度またはｐＨを低減すると考えられている。レジストの下部における光化学反応の酸性副産物濃度低減によって、特にネガ型化学増幅レジストおよび像反転レジストにおいてこれらの部分のレジストの架橋結合および重合の度合いが低減される。露光後のレジストフィーチャ２２における酸性副産物の濃度勾配はレジストフィーチャによる放射吸収とレジストフィーチャにおける塩基性薬剤の濃度勾配とに比例する。この要因の組合せによって、レジストの架橋結合前のレジストフィーチャにおける所望の凹角プロファイル２４に対応するレジストフィーチャ２２における酸性副産物の濃度勾配が生じる。レジストが架橋結合すると、酸の濃度の高い領域がレジストのより広範囲にわたる架橋結合を生じ、低濃度領域はより小さい架橋結合領域を与える。より小さい架橋結合領域は現像溶液内で溶解してレジストフィーチャ２２における凹角部分を形成する。好ましくは、レジストフィーチャ２２は（ｉ）フィーチャの上部の実質的に垂直な部分と、（ii）フィーチャの下部の凹角部分とを含む。「凹角プロファイル２４」とはレジストフィーチャ２２のサイドウォールが先細になった断面を与えるように下部で内部に先細になることを示す。より好ましくは、凹角フィーチャは、基板表面２０に対して平行であり、レジストフィーチャ２２と基板表面との接合部に沿って位置決めされた細長いキャビティを含む。切り込みまたは凹角プロファイル２４は、図２ａおよび２ｂに示すようにフィーチャの幅「ｗ」がフィーチャの深さ「ｄ」とともに減少するように負の線形勾配を備えたサイドウォールを有するフィーチャ２２を与える。一般的なフォトレジストフィーチャ２２の断面プロファイルにかけての塩基性薬剤の濃度を数値的にシミュレートしたものを図３ａおよび３ｂに概略的に示す。これらの図は、フォトレジストにおける化学反応をシミュレートし、化学増幅フォトレジストにおける反応をシミュレートするのに特に適した、Finle，Austi n，Texasによって製造される「PROLITHバージョン４および５」ソフトウェアを用いて行なわれた数値的シミュレーションの概略である。ソフトウェアはフォトレジスティビティ、光の吸収、光による漂白、および屈折率の異なった化学パラメータでプログラミングされた。基板表面２０にかけての分配、化学的活性、ｐＨおよび拡散係数のような塩基性薬剤の層の特性も入力された。選択されたモデルは基板２０の表面上の一般的な塩基性薬剤コーティングにさらされたネガ型化学増幅フォトレジスト層であった。プログラムによってシミュレートされる濃度勾配はソフトベーキングプロセスおよび露出後ベーキングプロセスにおいてレジストを熱的に活性化させる間のフォトレジストにおける塩基性薬剤の移動度を説明するために計算された。図３ａを参照すると、楕円形のライン５０によって示すように酸性副産物の濃度はレジストフィーチャ２２の中央が最も高いことがわかる。レジストフィーチャ２２の幅にかけての酸性副産物の濃度はライン５２ａ−ｄによって示され、フィーチャの高さで変動する。酸性副産物の濃度は、ライン５２ａの部分５４ａによって示すように、フィーチャ２２の下部、特に基板２０に隣接する端縁で最も低いことがわかる。酸性副産物の濃度はレジストフィーチャ２２の中程および上部において一定の値まで増加する。フィーチャ下部の広がりを起こすのは先行技術のレジストフィーチャ２２におけるこの濃度勾配である。対照的に、図３ｂはこの発明のプロセスを用いて製造されるレジストフィーチャ２２の断面にかけての酸性副産物の数値的にシミュレートされた濃度勾配を概略的に示し、レジストフィーチャ２２の下部の幅および高さについての酸性副産物の濃度勾配を示す。ライン６０によって示すようなフィーチャ２２の中央の酸濃度はレジストにかけての塩基性薬剤の拡散によってさほど影響を及ぼされない。事実上、塩基性薬剤層の濃度および拡散パラメータはレジストフィーチャ２２の中央の酸性副産物の過度の減少を防ぐために選択され、さもなければ、レジストフィーチャは現像液にさらされると崩壊するであろう。しかしながら、ライン６２ａ−ｄによって示すように、フィーチャ下部の酸性副産物の濃度は図３ａの従来の処理されたレジストフィーチャ２２のそれよりも著しく低い。ライン部分６４ａ−ｄによって示すようなフィーチャ２２の下部の酸の濃度が低いために、架橋結合が低減され、現像溶液におけるレジストフィーチャの下部の溶解が増加し、レジスタ内の酸性副産物の濃度勾配に対応する凹角プロファイル２４が与えられる。レジスト層内の塩基性薬剤の（ソフトベーキングプロセスおよび露出後ベーキングプロセスにおけるレジストの熱的活性化の間の）濃度および移動度はレジスト内の酸性副産物の分配に影響を及ぼす。一般により小さい塩基性薬剤イオンがフォトレジストへとより拡散し、フォトレジストフィーチャ２２内で塩基性薬剤の大きい断面積および幅を与える。これに対して、より大きい塩基性薬剤イオンはあまり拡散せず、フォトレジストフィーチャ２２内で塩基性薬剤のより小さい面積または幅を与える。このように、凹角プロファイル２４の形状は塩基性薬剤の濃度、拡散係数、およびｐＨを選択することによって制御できる。塩基性薬剤の濃度は過度に大きくはならないべきである。過度に高い濃度またはｐＨ値を有する塩基性薬剤はレジストフィーチャ２２の下部または中程で架橋結合を完全に取除き、現像中に崩壊を引き起こし得る。また、塩基性薬剤の拡散係数はレジストフィーチャ２２全体への拡散を引き起こすであろうため過度には高くならないべきであるが、凹角切り込みがフィーチャの下部端縁に望ましいのみである。さらに、レジストフィーチャ２２への塩基性薬剤の拡散はソフトベーキングプロセスおよび露出後ベーキングプロセスの間にレジスト層のより高い温度／時間処理を用いて高められ得る。好ましくは、ソフトベーキングおよび露出後ベーキングの温度は、ここで説明される塩基性薬剤の拡散率の望ましいレベルを与えるために約１５０℃未満、より好ましくは約６０℃から約１４０℃である。この発明の塩基性薬剤コーティングは先行技術に対して著しい利点を与える。第１に、このプロセスは簡単に実行でき、毒性のない塩基性薬材料を使用できる。また、塩基性薬剤の濃度、拡散係数およびｐＨがレジストフィーチャ２２の所望の断面プロファイルを与えるように選択（または調節）できる。レジストにおける塩基性薬剤の厚さまたは時間／温度処理もまたレジストフィーチャ２２の形状を制御するために使用可能であり、このプロセスが異なった応用に対して異なった形状のレジストフィーチャを達成するように調節可能とする。さらに、レジスト層への塩基性薬剤の拡散制御が従来の表面活性反応よりも信頼性の高い方法であり、時間および温度により依存しない。これらの理由のため、この発明のプロセスは先行技術と比べて著しい利点を与える。レジストフィーチャ２２の所望の形状が得られた後、材料７０がレジストフィーチャ上およびその間に堆積されるか、材料がフィーチャ間にある基板２０の部分からエッチングされ得る。このようなプロセスによって基板２０上に形成されたフィーチャ２２は一般的に約０．２ミクロンから約１０ミクロン、より一般的には約０．４ミクロンから約２ミクロンの大きさであり、フィーチャ間の間隔は一般的には０．２ミクロンから１０ミクロンである。適切なエッチングおよび堆積プロセスは、引用によりここに援用される「ＶＬＳＩテクノロジー」（“VLSI Technology”)、第２版、S．M.Sze編、McGraw-Hill Publ.，NY(1988)の第５、６および９章に説明される。たとえば、電子回路または薄膜磁気ヘッドコンポーネントのような能動デバイスを電気的に相互接続する金属含有フィーチャを形成するために、または薄膜ヘッドの強磁性コアのような磁気回路コンポーネントを形成するために、パターニングされたフォトレジストフィーチャ２２の上に導電材料が堆積され得る。一般に、基板２０上に堆積される導電または磁気材料は、たとえば、アルミニウム、アンチモン、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、クロミウム、コバルト、銅、ガリウム、ゲルマニウム、金、インジウム、鉄、鉛、マグネシウム、マンガン、モリブデン、ニッケル、パラジウム、プラチナ、ロジウム、セレン、シリコン、銀、ストロンチウム、テルル、錫、チタン、タングステン、バナジウムおよび亜鉛のような金属含有材料を含む。タングステン、モリブデンおよびチタンのシリサイドのような導電性の高温材料もまた相互接続フィーチャ、プラグおよび線を形成するために用いられ得る。酸化物および窒化物のような誘電材料、たとえば酸化アルミニウム、二酸化シリコンおよび窒化シリコンもまた堆積されるか基板からリフトオフされ得る。導電、誘電または磁気材料は電気めっき、物理蒸着および化学蒸着を含むさまざまな堆積技術によって堆積され得る。一般にスパッタリングによって堆積される磁気材料はコバルト、ニッケル、鉄およびその混合物を含む。耐蝕性電気配線を形成するために用いられる銅および金を含有する材料は一般にスパッタリングされ、チタンおよびアルミニウムを含有する材料はスパッタリングまたは電気めっきされる。チタン、タングステンおよびモリブデンのシリサイドのような金属化合物は一般に化学蒸着法によって堆積される。導電層は一般に約６μｍから約１０μｍの厚さに堆積される。その後、化学解離またはエッチングプロセスのような残留レジストのストリッピングまたは除去工程が残留するレジストを取除くために用いられる。凹角レジストフィーチャ２２が堆積の間にシャドウイング効果を引き起こし、これによって、図２ｃに概略的に示すように基板２０と接触したレジストフィーチャ２２の底表面の端縁に細長いボイド７２ａ−ｄが実質的に欠けた堆積材料が形成される。残留レジストを溶解するためにレジスト除去溶剤またはプラズマが入り込むのはこれらのボイド７２ａ−ｄを通してである。リフトオフプロセスとして通常よく知られる湿式化学エッチングは残留レジストを溶解する溶剤を用いる。適切な溶剤はアセトン、η−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、および「ＡＣＴ−１５０」As hland Chemicalsを含む。一般に、基板２０は約１０分から約６０分間溶剤にさらされ、あるレジストストリッパが約２０−８０℃の温度まで加熱される。好ましくは、レジストストリッピング工程は超音波浴において行なわれる。ストリッパは導電材料内にレジストフィーチャ２２の凹角プロファイル２４と隣接して形成されたボイド７２ａ−ｄへと浸透して実質的にすべての残留レジストを取除く。この発明のプロセスはレジストフィーチャ２２の断面プロファイルを制御し、薄膜回路を相互接続するために用いられる金のような化学的に反応しない材料のフィーチャを形成するために特に有益である。金は殆どの溶解化学物質に対して反応せず、不活性であり、レジストフィーチャ２２の上に整合的な層を形成するために基板２０へと蒸発させられると、金の層は下にあるレジスト層へと溶解化学物質またはプラズマが接近しないようにする。従来のプロセスでは、整合的な化学抵抗堆積層は導電層の下に浸透しないようにして溶解溶剤が下にあるレジストを溶解する。しかしながら、レジストフィーチャ２２の凹角または切り込みサイドウォールが堆積プロセスの間にシャドウイング効果を引き起こし、これによって、基板２０と直接隣接するかそれと接触するレジストフィーチャの端縁およびコーナで材料の堆積が減少する。シャドウイング効果はレジストフィーチャ２２の端縁およびコーナ部分での材料の堆積を防ぎ、切り込みレジストフィーチャにレジストフィーチャの下部の端縁に沿って細長いボイド７２ａ−ｄを形成させる。ボイド７２ａ−ｄの大きさまたは切り込みの度合いはレジストフィーチャ２２のサイドウォールまたは切り込みの負の勾配の大きさに依存する。溶解溶剤は残留レジストを化学的に溶解するためにこのボイド７２ａ−ｄを介して入り、フィーチャ２２の下部からフィーチャの上部へと進行する。下部から上部へのレジストフィーチャ２２の溶解は、レジストフィーチャ２２間に堆積された導電材料のプロファイルを損傷せずに、フィーチャの上部に堆積された導電材料を分解させる。これによって極めて小さい配線および回路フィーチャが精度および再現性をもって製造される。例この例において、磁気抵抗センサ１０２のコンポーネントを相互接続する導電リード１００がこの発明のプロセスを用いて製造された。磁気抵抗センサ１０２は高い線密度を有する磁気データを読出すことが可能であるために磁気記録応用のために有益である。磁気抵抗センサ１０２は一般に、感知される磁束の関数として誘起される、磁気抵抗素子の抵抗の変化によって磁界信号を検出する「読出」専用送信機である。一般的な「読出」動作の間、磁気素子に接続された導電リード１００によって磁気抵抗素子を介して送られる電流はセンサ１０２を超えて伝えられる磁化記憶媒体によって誘導される抵抗の変化との関係において変動する。電流のスパイクは０信号から１信号へのまたはその逆の磁気遷移を示す。より狭い記録トラックにおける線記録密度によって、センサ１０２の能動デバイスが狭いトラックの正確な読出を可能とするように十分に小型化されることが重要となる。また、磁気「書込」ヘッドが一般に磁気トラックの端縁でジグザグ領域を形成するので、磁気抵抗センサ１０２が磁気ヘッドよりも細いことが望ましい。一般に、磁気抵抗センサは基板２０上に強磁性材料の棒状のストリップを堆積し、その棒状のストリップを周囲の磁気絶縁体を通して見える磁極へとおり込むことによって形成され、各極の大きさはほぼ１ミクロンの１０分の１である。センサ１０２は、低減された摩擦および良好な空気力学で記録媒体の上を飛ぶことを可能にする構造の上に構成される。磁気抵抗センサ１０２のための適切な基板１０４は、一般に直径が約３インチで厚さが約２ｍｍの炭化シリコンおよびＴｉＯ₂焼結基板を含み、適切な基板は「ＡＣ−７」のようなものがSumatomo,Japanから、またKoyocera，Californiaからも市販されている。図４ａに示すような例示的磁気抵抗センサ１０２は、軟らかい磁気フィルムトランスファバイアスを与えるために基板１０４上に堆積された、約１８０Ａから約２６０Ａの厚さの軟らかい磁気フィルム１０６（一般にＮｉＦｅＲｈまたはＮｉＦｅＭｏ）である軟らかい隣接層（ＳＡＬ）を含む。約７５Ａから約１２５Ａの厚さのタンタルの非磁気デカップリング層１０８が、上に重なる磁気抵抗層１１０および下にあるＳＡＬ層が反対の磁化回転を生じるのに必要な物理的分離を与えるためにＳＡＬ層を覆う。磁気抵抗層１１０はデカップリング層１０８上に約２００Ａから約３００Ａの厚さに堆積される。磁気抵抗素子はＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｍｏのような適切な磁気抵抗材料か、または、その化合物および合金、たとえばニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）合金を用いて形成される。半強磁性材料１１２が、露出された磁気抵抗センサ素子１１４を規定するために、上に載る磁気シールディング層とともに磁気抵抗層１１０の上に堆積される。金属含有材料、たとえば銅、タングステンまたは金による導電リード１００が磁気抵抗素子１１４の両側に形成される。導電リード１００はこのプロセスを用いて基板１０４上に形成されたレジストフィーチャ２２間に一般に約２０００Ａの厚さで堆積される。導電リード１００の対向する表面１１６、１１８は互いに平行であり、その間に能動磁気抵抗素子１１４を規定する。磁気シールド１２０は磁気抵抗センサ１０２を囲む。動作の間、電流は第１のリード１００ａから磁気抵抗層１１０の活性領域を介して第２のリード１００ｂへと流れる。好ましい磁気抵抗構造はたとえば共通の譲受人に譲渡され、１９９６年１月９日にBatraに発行された米国特許第５，４８３，４０２号に説明される。金の導電リード１００を形成するプロセスにおいて、塩基性薬剤が約４０００ｒｐｍの回転速度で周囲空気中で動作されるスピンコータを用いて基板１０４上にコーティングされる。適切な塩基性薬剤は、（ｉ）約５秒間２００ｍｌ／分の流速で３インチの直径の基板１０４へとドリップフィーディングされる「ＡＺ− ４００Ｋ」（例１）、（ii）ｐＨ１３．９２の水酸化カリウム（例２）、または（iii）ｐＨ１４のエチレンジアミン（例３）を含む。その後、「ＡＺ−５２１４」のようなフォトレジスト材料が従来のレジストコーティングプロセスを用いて塩基性薬剤の上に約０．７μｍから約２．５μｍの厚さにコーティングされる。基板１０４はオーブンにおいて２０分間９０℃の温度でソフトベイキングされる。基板１０４は室温に冷却され、ステッパ装置内で整列させられ、水銀ランプを用いて約３９０−４４０ｎｍの紫外線に露出される。その後、基板１０４はホットプレート上で２分間１１５℃で露出後ベイキングを受ける。基板１０４は再び室温に冷却され、基板の露出されていない部分を溶解して凹角プロファイル２４を有するレジストフィーチャ２２を与えるように「ＡＺ４００Ｋ」現像液のような現像液にスピナー装置においてさらされる。従来のプロセスを用いて基板１０４上に準備されたレジストフィーチャ２２の下部の広がった足部が図５ａの走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真に示され、この基板の表面は酸性ｐＨ３．５３を有する。高い濃度またはｐＨ値を有する塩基性薬剤でコーティングされた基板１０４上に得られるレジストフィーチャ２２の下部の増大した凹角度が図５ｂから５ｄのＳＥＭ写真に鮮やかなコントラストで示される。最低濃度またはｐＨの塩基性薬剤、すなわち「ＡＺ４００K現像液」が図５ｂに示すような最小の深さを有する凹角フィーチャを生じ、約１３．９２の増加したｐＨが図５ｃに示すようなより規定された凹角プロファイル２４を生じ、約１４のｐＨのエチレンジアミンの最高濃度またはｐＨ塩基性薬剤溶液が図５ｄに示すような深い溝の凹角プロファイルを生じることがわかる。凹角レジストフィーチャ２２を形成した後、導電性の金が金のターゲットを用いる従来の蒸発またはスパッタリング技術を用いてレジストフィーチャの上およびその間に堆積された。その後、基板１０４上に堆積された整合的な金層の下の残留レジストが溶剤において溶解され、凹角レジストフィーチャの端縁に形成されたボイド７２ａ−ｄへと溶剤を浸透させる。このプロセスは約１．２５から４ミクロンの幅間隔を有する極細の導電リード１００を生み出し、小型磁気抵抗ヘッドを形成するためにこの発明が有益であることを示した。この発明のプロセスによって製造され得る代替的な磁気抵抗素子構造１３０が図４ｂに示される。磁気シールド１３２が磁気抵抗素子を囲む。磁気コンポーネントが絶縁層１３４上に形成される。磁気抵抗層１３６が絶縁層上に約２００Ａから約３００Ａの厚さに堆積される。磁気抵抗素子はＮｉ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｍｏのような適切な磁気抵抗材料かまたはその化合物および合金、たとえばニッケル−鉄（Ｎｉ−Ｆｅ）合金を用いて形成される。磁気材料１３８（一般にＮｉＦｅＲｈまたはＮｉＦｅＭｏ）が磁気抵抗層１３６の上を覆って露出される磁気抵抗センサ素子１１４を規定するように基板１０４上に堆積される。金属含有材料、たとえば銅、タングステンまたは金の導電リード１４０ａ、１４０ｂが磁気抵抗素子１１４の両側に形成される。導電リード１４０ａ、ｂは一般にこのプロセスを用いて絶縁基板１３４上に形成されたレジストフィーチャ間に約２０００Ａの厚さで堆積される。絶縁層１４２は磁気抵抗素子１３６を囲む。動作の間、電流は第１のリード１４０ａから磁気抵抗層１３６の活性領域を介して第２のリード１４０ｂへと流れる。この発明は、発明を例示するためにのみ与えられ、発明の範疇を制限するために用いられるべきでない好ましい例を参照してかなり詳細に説明された。たとえば、この発明のプロセスは、強磁性コアのまわりに巻かれたコイルで、ＮｉＦｅ（パーマロイ）、ＮｉＦｅＲｈまたはＮｉＦｅＭｏ合金のような強磁性材料のコアを含む薄膜磁気ヘッドの配線およびコイルを形成するのにも有益である。電流が強磁性コアを囲むコイルを介して流される時、電流はヘッドによって渡される磁気データ記憶媒体上に書込む磁束を誘起する。一般的な磁気ディスクおよびテープドライブでは、磁気書込ヘッドは磁気データを読出および書込可能なアセンブリを形成するように磁気抵抗読出素子１１４と組合せて用いられる。例示的磁気ヘッドコイル構造が引用によりここに援用される特許第５，４４８，８２２号に説明される。別の例では、この発明のプロセスは集積回路チップおよび電子コンポーネントを形成するために半導体基板１０４上にフィーチャ２２を形成するのにも有益である。したがって、添付の請求の範囲の趣旨および範疇はここに含まれる好ましい例の説明に限定されないべきである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 21/027 Ｈ０１Ｌ 21/30 ５６３

Claims

【特許請求の範囲】１．基板の表面上に凹角プロファイルを有するレジストフィーチャを形成する方法であって、（ａ）基板表面上に塩基性薬剤の層を形成するステップと、（ｂ）塩基性薬剤の層上にレジスト層を形成するステップとを含み、塩基性薬剤の少なくとも一部がレジスト層の領域へと拡散し、さらに、（ｃ）マスクを介して放射エネルギにレジスト層を露出してパターニングされたレジスト層を形成するステップと、（ｄ）パターニングされたレジスト層を現像して、塩基性薬剤を含むレジスト層の領域に凹角プロファイルを有するレジストフィーチャを形成するステップとを含む、方法。２．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤が約７．１から約１４のｐＨを含む、請求項１に記載の方法。３．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤が少なくとも約１１のｐＨを含む、請求項２に記載の方法。４．ステップ（ｂ）において、レジスト層の領域へと拡散される塩基性薬剤の濃度が、放射エネルギへのレジストの露出時に前記領域に形成される光化学反応の酸性副産物を中和するのに十分であるほど高い、請求項１に記載の方法。５．レジスト層の領域へと拡散される塩基性薬剤の濃度は、放射エネルギへの露出の間にレジストにおいて形成される酸性副産物の完全な中和を防ぐのに十分であるほど低い、請求項４に記載の方法。６．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤は水酸化アルカリ金属水酸化物類、アルカリ土類金属水酸化物類、アルキルアンモニウム、金属炭酸塩類、および第２級または第３級金属リン酸塩類からなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。７．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤はリン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化リチウムからなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。８．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤は（ｉ）Ｒが水素、ヒドロキシまたはアルキル基である一般式Ｒ−ＮＨ₂を有する脂肪族アミンか、（ii）アルキル置換芳香族アミンか、（iii）ヒドロキシルアルキル置換芳香族アミンかを含む、請求項１に記載の方法。９．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤はヒドロキシルアミン、脂肪族ポリアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、η−ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、イミン、およびピリジンからなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。１０．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤はフェニレンジアミン、トリレンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフィド、ジアミノジフェニルケトン、アミノフェニルプロパン、アミノフェノキシベンゼン、アミノフェニルペンタン、アミノベンジルベンゼン、ジアミノアフタレン、ホスフィンオキシド、ジアミノアゾベンゼン、ジアミノジフェニル尿素、アミノフェノキシフェニル、アミノフェノキシフェニベンゾフェノン、アミノフェノキシジフェニルスルホン、ジメチルアミノベンジルフェノキシベンソフェノン、ジアミノヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシジアミノビフェニル、アミノヒドロキシフェニルプロパン、アミノヒドロキシフェニルアルカン、アミノプロピルジメチルシリルベンゼン、ジメトキシジアミノビフェニル、ジメチルジアミノビフェニル、アミノフェニルアントラセン、アミノフェニルフルオレン、およびジアミノベンズアミリドからなるグループから選択される、請求項１に記載の方法。１１．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤は放射エネルギまたは熱エネルギによる活性化で塩基を形成可能な塩基前駆物質を含む、請求項１に記載の方法。１２．ステップ（ａ）は基板表面へと液体塩基性薬剤を適用するステップを含む、請求項１に記載の方法。１３．ステップ（ａ）において、液体塩基性薬剤は吹き付け、フローコーティング、ローラコーティング、スピンコーティングまたは浸漬コーティングによって基板表面へと適用される、請求項１に記載の方法。１４．ステップ（ｂ）において、塩基性薬剤はレジスト層と基板との接合部に隣接するレジスト層の領域へと拡散される、請求項１に記載の方法。１５．ステップ（ｄ）において、凹角レジストフィーチャは上表面を下表面に接続するサイドウォールを含み、上表面は先細になった断面を与えるために下表面よりも大きい、請求項１に記載の方法。１６．（ａ）レジストフィーチャの上およびその間に材料を堆積するステップか、（ｂ）レジストフィーチャ間の基板の部分をエッチングするステップかの少なくともも１つをさらに含む、請求項１に記載の方法。１７．請求項１６のプロセスによって準備される基板。１８．基板は磁気ヘッドおよび磁気抵抗センサからなるグループから選択される、請求項１７に記載の基板。１９．請求項１の方法によって準備される部分的に処理された基板であって、（ａ）基板の表面上の塩基性薬剤の層と、（ｂ）塩基層上のパターニングされたレジスト層とを含み、パターニングされたレジスト層はレジスト層と基板との接合部に凹角プロファイルを備えるフィーチャを有し、凹角プロファイルはレジスト層へと拡散される塩基性薬剤の濃度に対応する、基板。２０．基板上に予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャを形成する方法であって、（ａ）基板上に塩基性薬剤の層を形成するステップと、（ｂ）塩基性薬剤がレジスト層の領域へと拡散するように塩基性薬剤層の上にレジスト層を形成するステップと、（ｃ）マスクを介して放射エネルギをレジスト層に照射して、レジストにおいて酸性副産物を形成するレジスト層の部分を活性化するステップとを含み、レジスト層へと拡散される塩基性薬剤の濃度は、予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャを形成させるためにレジスト層の前記領域での酸性副産物を中和するのに十分であるほど高く、さらに、（ｄ）レジスト層を現像して、（ｉ）レジスト層の照射されていない部分と、（ii）酸性副産物が塩基性薬剤によって実質的に中和されるレジスト層の照射された部分とを溶解して、予め規定された断面プロファイルを有するレジストフィーチャを形成するステップを含む、方法。２１．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤は約７．１から約１４のｐＨを含む、請求項２０に記載の方法。２２．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤はアルカリ金属水酸化物類、アルカリ土類金属水酸化物類、アルキルアンモニウム、金属炭酸塩類、および第２級または第３級金属リン酸塩類からなるグループから選択される、請求項２０に記載の方法。２３．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤は（ｉ）Ｒが水素、ヒドロキシまたはアルキル基である一般式Ｒ−ＮＨ₂を有する脂肪族アミンか、（ii）アルキル置換芳香族アミンか、（iii）ヒドロキシルアルキル置換芳香族アミンかを含む、請求項２０に記載の方法。２４．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤は放射エネルギまたは熱エネルギによる活性化で塩基を形成可能な塩基前駆物質を含む、請求項２０に記載の方法。２５．ステップ（ａ）は吹き付け、フローコーティング、ローラコーティング、スピンコーティングまたは浸漬コーティングによって基板表面へと液体塩基性薬剤を適用するステップを含む、請求項２０に記載の方法。２６．ステップ（ｂ）において、塩基性薬剤は、凹角プロファイルを有するレジストフィーチャを生じるために、レジスト層と基板との接合部に隣接するレジスト層の領域へと拡散される、請求項２０に記載の方法。２７．（ａ）レジストフィーチャの上およびその間に材料を堆積するステップか、（ｂ）レジストフィーチャ間の基板の部分をエッチングするステップかの少なくとも１つをさらに含む、請求項２０に記載の方法。２８．請求項２７のプロセスによって準備される基板。２９．基板は磁気ヘッドおよび磁気抵抗センサからなるグループから選択される、請求項２８に記載の基板。３０．磁気抵抗センサを形成する方法であって、（ａ）基板表面上に塩基性薬剤の層を形成するステップと、（ｂ）塩基性薬剤の層上にレジスト層を形成するステップとを含み、塩基性薬剤の少なくとも一部がレジスト層の領域へと拡散し、さらに、（ｃ）マスクを介して放射エネルギにレジスト層を露出してパターニングされたレジスト層を形成するステップと、（ｄ）パターンにされたレジスト層を現像して、塩基性薬剤を含むレジスト層の領域に凹角プロファイルを有するレジストフィーチャを形成するステップと、（ｅ）凹角プロファイルを有するレジストフィーチャ間に材料を堆積するステップと、（ｆ）レジストストリッパを用いてレジストフィーチャを溶解するステップとを含む、方法。３１．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤は約７．１から約１４のｐＨを含む、請求項３０に記載の方法。３２．ステップ（ｂ）において、レジスト層の領域へと拡散される塩基性薬剤の濃度は、放射エネルギへのレジストの露出時に前記領域において形成される光化学反応の酸性副産物を中和するのに十分であるほど高い、請求項３０に記載の方法。３３．レジスト層の領域へと拡散される塩基性薬剤の濃度は、放射エネルギへの露出の間にレジストにおいて形成される酸性副産物の完全な中和を防ぐのに十分であるほど低い、請求項３２に記載の方法。３４．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤はアルカリ金属水酸化物類、アルカリ土類金属水酸化物類、アルキルアンモニウム、金属炭酸塩類、および第２級または第３級金属リン酸塩類からなるグループから選択される、請求項３０に記載の方法。３５．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤はリン酸ナトリウム、リン酸カリウム、リン酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸アンモニウム、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム、水酸化アンモニウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化リチウムからなるグループから選択される、請求項３０に記載の方法。３６．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤は（ｉ）Ｒが水素、ヒドロキシまたはアルキル基である一般式Ｒ−ＮＨ₂を有する脂肪族アミンか、（ii）アルキル置換芳香族アミンか、（iii）ヒドロキシルアルキル置換芳香族アミンかを含む、請求項３０に記載の方法。３７．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤はヒドロキシルアミン、脂肪族ポリアミン、モノメチルアミン、ジメチルアミン、トリメチルアミン、モノエチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミン、エチレンジアミン、モノイソプロピルアミン、ジイソプロピルアミン、トリイソプロピルアミン、η−ブチルアミン、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、モノイソプロパノールアミン、ジイソプロパノールアミン、トリイソプロパノールアミン、イミン、ピリジン、フェニレンジアミン、トリレンジアミン、ジアミノジフェニルエーテル、ジアミノジフェニルスルホン、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルフィド、ジアミノジフェニルケトン、アミノフェニルプロパン、アミノフェノキシベンゼン、アミノフェニルペンタン、アミノベンジルベンゼン、ジアミノアフタレン、ホスフィンオキシド、ジアミノアゾベンゼン、ジアミノジフェニル尿素、アミノフェノキシフェニル、アミノフェノキシフェニベンゾフェノン、アミノフェノキシジフェニルスルホン、ジメチルアミノベンジルフェノキシベンゾフェノン、ジアミノヒドロキシベンゼン、ジヒドロキシジアミノビフェニル、アミノヒドロキシフェニルプロパン、アミノヒドロキシフェニルアルカン、アミノプロピルジメチルシリルベンゼン、ジメトキシジアミノビフェニル、ジメチルジアミノビフェニル、アミノフェニルアントラセン、アミノフェニルフルオレン、およびジアミノベンズアミリドからなるグループから選択される、請求項３０に記載の方法。３８．ステップ（ａ）において、塩基性薬剤は放射エネルギまたは熱エネルギによる活性化で塩基を形成可能な塩基前駆物質を含む、請求項３０に記載の方法。３９．ステップ（ａ）は吹き付け、フローコーティング、ローラコーティング、スピンコーティングまたは浸漬コーティングによって基板表面へと液体塩基性薬剤を適用するステップを含む、請求項３０に記載の方法。４０．ステップ（ａ）において、凹角レジストフィーチャは上面を下面に接続するサイドウォールを含み、上面は先細になった断面を与えるために下面よりも大きい、請求項３０に記載の方法。４１．請求項３０のプロセスによって準備される磁気抵抗センサ。