JPH02295117A - 銅薄膜パターニング方法 - Google Patents
銅薄膜パターニング方法Info
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- JPH02295117A JPH02295117A JP11496889A JP11496889A JPH02295117A JP H02295117 A JPH02295117 A JP H02295117A JP 11496889 A JP11496889 A JP 11496889A JP 11496889 A JP11496889 A JP 11496889A JP H02295117 A JPH02295117 A JP H02295117A
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- Japan
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- film
- etching
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- mask
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- Magnetic Heads (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は、半導体、薄膜を用いたデバイス、例えば薄膜
磁気ヘッド、薄膜トランス等において、その一部にＣｕ
を使用したパタンを含む場合、高精度でパターニングを
行う銅薄膜パターニング方法に関する。
磁気ヘッド、薄膜トランス等において、その一部にＣｕ
を使用したパタンを含む場合、高精度でパターニングを
行う銅薄膜パターニング方法に関する。
（従来の技術）
従来、薄膜デバイスの一部にＣｕ膜を使用して、これを
パターニングして所望のＣｕバタンを得ようとする場合
、そのパターニング方法には（１）電気めっき法、（２
）リフトオフ法、 （３）反応製イオンエッチング法な
どがある。しかし（１）は導電性を付与するためにあら
かじめ形成してある導体薄膜を除去する必要があること
、（２）はバタン崩れが起こること、 （３）はＣｕと
マスクとのエッチング選択比が小さい（２０程度）こと
など、Ｃｕ膜厚が３〜１０μｍの厚い膜の微細パタンを
高精度でパターニングすることができないという欠点が
あった。
パターニングして所望のＣｕバタンを得ようとする場合
、そのパターニング方法には（１）電気めっき法、（２
）リフトオフ法、 （３）反応製イオンエッチング法な
どがある。しかし（１）は導電性を付与するためにあら
かじめ形成してある導体薄膜を除去する必要があること
、（２）はバタン崩れが起こること、 （３）はＣｕと
マスクとのエッチング選択比が小さい（２０程度）こと
など、Ｃｕ膜厚が３〜１０μｍの厚い膜の微細パタンを
高精度でパターニングすることができないという欠点が
あった。
（発明が解決しようとする課題）
本発明は、薄膜デバイスにおけるＣｕパタンの形成を高
精度、かつ効率的に行う銅薄膜パターニング方法を提供
することにある。
精度、かつ効率的に行う銅薄膜パターニング方法を提供
することにある。
（課題を解決するための手段）
本発明の銅薄膜パターニング方法は、Ｃｕパタンを金属
マスクを用いたイオンエッチングで形成するにあたり、
マスク材としてＴａ， ＮｂまたはＺｒを用い、このマ
スクを利用してＣｕをパターニングする際に、動作ガス
として窒素と水素との混合ガスまたは窒素とアンモニア
との混合ガスを使う。
マスクを用いたイオンエッチングで形成するにあたり、
マスク材としてＴａ， ＮｂまたはＺｒを用い、このマ
スクを利用してＣｕをパターニングする際に、動作ガス
として窒素と水素との混合ガスまたは窒素とアンモニア
との混合ガスを使う。
従来、薄膜デバイスのＣｕパタンの形成には、前述のよ
うに、電気めっき法を用いるか、リフト法を用いるか、
金属マスクを用いてＣｕとの工・ンチング選択比を利用
した反応性イオンエッチングによるか、いずれかの方法
が採用されていた。反応性イオンエッチングの動作ガス
には、Ａｒと酸素の混合ガスのほか、ハロゲン系のガス
を使うことも可能であるが、毒性や被加工材の温度を上
げねばならないなどの欠点があった。また、高アスペク
ト比のＣｕバタンの場合、従来の方法では高精度のパタ
ーニングが困難であった。
うに、電気めっき法を用いるか、リフト法を用いるか、
金属マスクを用いてＣｕとの工・ンチング選択比を利用
した反応性イオンエッチングによるか、いずれかの方法
が採用されていた。反応性イオンエッチングの動作ガス
には、Ａｒと酸素の混合ガスのほか、ハロゲン系のガス
を使うことも可能であるが、毒性や被加工材の温度を上
げねばならないなどの欠点があった。また、高アスペク
ト比のＣｕバタンの場合、従来の方法では高精度のパタ
ーニングが困難であった。
（実施例）
第１図は、本発明によるＣｕとＴａの工・ノチング速度
とイオン加速電圧との関係を示す図である。エッチング
はカウフマン型イオンビームエ・冫チング装置で行った
。第１図は、エッチングガスに窒素：アンモニア（２
： １）の混合ガスを用い、動作ガス圧Ｉ Ｘ １０−
’Ｔｏｒｒとしたときのエッチング速度のイオン加速
電圧依存性を示している。この図からＣｕは加速電圧が
上がるにつれてエッチング速度は増加傾向を示すが、こ
れに対しＴａはほとんどエッチングされないことがわか
った。またイオン加速電圧を３００■とした場合、Ｃｕ
とＴａとのエッチング速度比が５０以上得られることか
ら、Ｔａをマスクに使えばマスクを薄くできるので、高
精度のパターニングおよび高アスペクト比のＣｕのパタ
ーニングが可能であることがわかった。これは窒素とア
ンモニアとの混合ガスを用いることで、Ｃｕは混合ガス
との反応が進むのに対して、Ｔａは耐食性が優れている
ためである。この実施例では基板温度は室温で行ったが
、反応性を高めるために２００〜３００ ’Ｃで行えば
、さらにエッチング特性が向上することは明らかである
。
とイオン加速電圧との関係を示す図である。エッチング
はカウフマン型イオンビームエ・冫チング装置で行った
。第１図は、エッチングガスに窒素：アンモニア（２
： １）の混合ガスを用い、動作ガス圧Ｉ Ｘ １０−
’Ｔｏｒｒとしたときのエッチング速度のイオン加速
電圧依存性を示している。この図からＣｕは加速電圧が
上がるにつれてエッチング速度は増加傾向を示すが、こ
れに対しＴａはほとんどエッチングされないことがわか
った。またイオン加速電圧を３００■とした場合、Ｃｕ
とＴａとのエッチング速度比が５０以上得られることか
ら、Ｔａをマスクに使えばマスクを薄くできるので、高
精度のパターニングおよび高アスペクト比のＣｕのパタ
ーニングが可能であることがわかった。これは窒素とア
ンモニアとの混合ガスを用いることで、Ｃｕは混合ガス
との反応が進むのに対して、Ｔａは耐食性が優れている
ためである。この実施例では基板温度は室温で行ったが
、反応性を高めるために２００〜３００ ’Ｃで行えば
、さらにエッチング特性が向上することは明らかである
。
第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の反応性イオンビームエ
ッチングによる薄膜磁気ヘッド用Ｃｕコイルのパターニ
ングの工程を示す図である。第２図において、１はコイ
ル形状のホトレジストマスク、２はＴａ膜、３はＣｕ膜
、４はスライダに用いるアルチック基板である。まず厚
さ５μｍのＣｕ膜、厚さ０．１μｍ以下のＴａ膜をイオ
ンビームスパツタで形成した後、厚さ０．５μｍのホト
レジストＡＺ１３５０ （商品名）をスピンコートして
キュアする。その後、コイル形状のマスク１で露光、現
像した（第２図（ａ））。
ッチングによる薄膜磁気ヘッド用Ｃｕコイルのパターニ
ングの工程を示す図である。第２図において、１はコイ
ル形状のホトレジストマスク、２はＴａ膜、３はＣｕ膜
、４はスライダに用いるアルチック基板である。まず厚
さ５μｍのＣｕ膜、厚さ０．１μｍ以下のＴａ膜をイオ
ンビームスパツタで形成した後、厚さ０．５μｍのホト
レジストＡＺ１３５０ （商品名）をスピンコートして
キュアする。その後、コイル形状のマスク１で露光、現
像した（第２図（ａ））。
さらにその後、このホトレジストパクンをマスクとして
、動作ガスにＡｒを用いイオンエッチングでＴａ膜をコ
イル形状にパターニングする（第２図（ｂ））．このＴ
ａ膜をマスク２２として使用し（第２図（Ｃ））、エッ
チングガスに窒素とアンモニアとの混合ガスを用いて、
Ｃｕ膜を反応性イオンビームエッチングし、所望のＣｕ
コイルパタン３３を得た（第２図（ｄ））。
、動作ガスにＡｒを用いイオンエッチングでＴａ膜をコ
イル形状にパターニングする（第２図（ｂ））．このＴ
ａ膜をマスク２２として使用し（第２図（Ｃ））、エッ
チングガスに窒素とアンモニアとの混合ガスを用いて、
Ｃｕ膜を反応性イオンビームエッチングし、所望のＣｕ
コイルパタン３３を得た（第２図（ｄ））。
この方法によれば、従来見られたＣｕ側壁面へのエッチ
ング生成物の再付着がない、しかも側壁の基板に対する
角度８５度以上の切れのよいコイルパクンが得られた。
ング生成物の再付着がない、しかも側壁の基板に対する
角度８５度以上の切れのよいコイルパクンが得られた。
また、コイル間隔ｌｔＩｍ、コイル幅１ ｐ ｍ 、コ
イル高さ５μｍの高アスベクト比の微細パタンにおいて
も、高精度のパターニングを行うことができることがわ
かった。上記の例では、Ｃｕパタンの形成にＴａ膜をマ
スクに用．いたが、エッチングガスに窒素とアンモニア
ガスとの混合ガスを使用した場合、Ｃｕに対して５０以
上の選択比が得られるマスク材として、Ｎｂ＋ Ｚｒが
あり、これらをマスク材として用いた場合にも同等の効
果が得られること、さらに窒素と水素との混合ガスをエ
ッチングガスとして使用した場合でも、エッチング速度
は低下するが、エッチング選択比は５０以上得られるこ
とがわかった。
イル高さ５μｍの高アスベクト比の微細パタンにおいて
も、高精度のパターニングを行うことができることがわ
かった。上記の例では、Ｃｕパタンの形成にＴａ膜をマ
スクに用．いたが、エッチングガスに窒素とアンモニア
ガスとの混合ガスを使用した場合、Ｃｕに対して５０以
上の選択比が得られるマスク材として、Ｎｂ＋ Ｚｒが
あり、これらをマスク材として用いた場合にも同等の効
果が得られること、さらに窒素と水素との混合ガスをエ
ッチングガスとして使用した場合でも、エッチング速度
は低下するが、エッチング選択比は５０以上得られるこ
とがわかった。
（発明の効果）
以上述べたように、本発明の銅薄膜パターニング方法に
よれば、動作ガスに窒素と水素との混合ガスまたは窒素
とアンモニアガスを用いてＣｕ膜をパターニングする際
、マスク材にＴａ， ＮｂまたはＺｒのようにＣｕ膜に
対して５０以上の高いエッチング選択比が得られる材料
を用いれば、急峻なバタン側面角が得られるので、高ア
スペクト比、高精度のＣｕパタンか容易に得られる。こ
の技術を用いれば、薄膜磁気ヘッド、薄膜トランス、そ
のほか半導体デバイスにおける配線にも低抵抗のＣｕ膜
を用いることができ、薄膜デバイスの適用分野が広がる
という効果がある。
よれば、動作ガスに窒素と水素との混合ガスまたは窒素
とアンモニアガスを用いてＣｕ膜をパターニングする際
、マスク材にＴａ， ＮｂまたはＺｒのようにＣｕ膜に
対して５０以上の高いエッチング選択比が得られる材料
を用いれば、急峻なバタン側面角が得られるので、高ア
スペクト比、高精度のＣｕパタンか容易に得られる。こ
の技術を用いれば、薄膜磁気ヘッド、薄膜トランス、そ
のほか半導体デバイスにおける配線にも低抵抗のＣｕ膜
を用いることができ、薄膜デバイスの適用分野が広がる
という効果がある。
第１図は本発明によるＣｕとＴａのエッチング速度とイ
オン加速電圧七の関係を示す図、 第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の反応性イオンビームエ
ッチングによる薄膜磁気ヘッド用Ｃｕコイルのパターニ
ングの工程を示す図である。 １・・・コイル形状のホトレジストマスク２・・・Ｔａ
膜 ３・・・Ｃｕ膜４・・・基板
２２・・・Ｔａマスク３３・・・Ｃｕコイルバタ
ン 特許出願人 日本電信電話株式会社代理人弁理士
杉 村 暁 秀同
オン加速電圧七の関係を示す図、 第２図（ａ）〜（ｄ）は本発明の反応性イオンビームエ
ッチングによる薄膜磁気ヘッド用Ｃｕコイルのパターニ
ングの工程を示す図である。 １・・・コイル形状のホトレジストマスク２・・・Ｔａ
膜 ３・・・Ｃｕ膜４・・・基板
２２・・・Ｔａマスク３３・・・Ｃｕコイルバタ
ン 特許出願人 日本電信電話株式会社代理人弁理士
杉 村 暁 秀同
Claims (1)
- １、フォトリソグラフィ技術とドライエッチング技術と
を用いて作製されるＣｕのコイル、配線等を含む薄膜デ
バイスにおいて、Ｃｕ膜をパターニングする際に、マス
ク材にＴａ、ＮｂまたはＺｒ（７）薄膜を用い、動作ガ
スに窒素と水素との混合ガスもしくは窒素とアンモニア
との混合ガスを用いて、イオンビームエッチングで加工
することを特徴とする銅薄膜パターニング方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11496889A JP2732663B2 (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 銅薄膜パターニング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11496889A JP2732663B2 (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 銅薄膜パターニング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02295117A true JPH02295117A (ja) | 1990-12-06 |
| JP2732663B2 JP2732663B2 (ja) | 1998-03-30 |
Family
ID=14651088
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11496889A Expired - Fee Related JP2732663B2 (ja) | 1989-05-10 | 1989-05-10 | 銅薄膜パターニング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2732663B2 (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0472724A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-06 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| US6008140A (en) * | 1997-08-13 | 1999-12-28 | Applied Materials, Inc. | Copper etch using HCI and HBr chemistry |
| US6080529A (en) * | 1997-12-12 | 2000-06-27 | Applied Materials, Inc. | Method of etching patterned layers useful as masking during subsequent etching or for damascene structures |
| US6331380B1 (en) | 1997-12-12 | 2001-12-18 | Applied Materials, Inc. | Method of pattern etching a low K dielectric layer |
| WO2003019629A3 (en) * | 2001-08-27 | 2003-11-20 | Nptest Inc | Process for charged particle beam micro-machining of copper |
| US6804879B2 (en) * | 2002-10-23 | 2004-10-19 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Method of fabricating a magnetic transducer with a write head having a multi-layer coil |
| US7024756B2 (en) * | 2003-07-30 | 2006-04-11 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Method of making a perpendicular recording magnetic head pole tip with an etchable adhesion CMP stop layer |
| US7060196B2 (en) | 2003-10-03 | 2006-06-13 | Credence Systems Corporation | FIB milling of copper over organic dielectrics |
| WO2018088532A1 (ja) * | 2016-11-10 | 2018-05-17 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング装置及びエッチング方法 |
-
1989
- 1989-05-10 JP JP11496889A patent/JP2732663B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0472724A (ja) * | 1990-07-13 | 1992-03-06 | Sony Corp | ドライエッチング方法 |
| US6489247B1 (en) | 1997-08-13 | 2002-12-03 | Applied Materials, Inc. | Copper etch using HCl and HBR chemistry |
| US6008140A (en) * | 1997-08-13 | 1999-12-28 | Applied Materials, Inc. | Copper etch using HCI and HBr chemistry |
| US6534416B1 (en) | 1997-08-13 | 2003-03-18 | Applied Materials Inc. | Control of patterned etching in semiconductor features |
| US6331380B1 (en) | 1997-12-12 | 2001-12-18 | Applied Materials, Inc. | Method of pattern etching a low K dielectric layer |
| US6458516B1 (en) | 1997-12-12 | 2002-10-01 | Applied Materials Inc. | Method of etching dielectric layers using a removable hardmask |
| US6080529A (en) * | 1997-12-12 | 2000-06-27 | Applied Materials, Inc. | Method of etching patterned layers useful as masking during subsequent etching or for damascene structures |
| WO2003019629A3 (en) * | 2001-08-27 | 2003-11-20 | Nptest Inc | Process for charged particle beam micro-machining of copper |
| US6824655B2 (en) | 2001-08-27 | 2004-11-30 | Credence Systems Corporation | Process for charged particle beam micro-machining of copper |
| US6804879B2 (en) * | 2002-10-23 | 2004-10-19 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Method of fabricating a magnetic transducer with a write head having a multi-layer coil |
| US7024756B2 (en) * | 2003-07-30 | 2006-04-11 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Method of making a perpendicular recording magnetic head pole tip with an etchable adhesion CMP stop layer |
| US7060196B2 (en) | 2003-10-03 | 2006-06-13 | Credence Systems Corporation | FIB milling of copper over organic dielectrics |
| US7883630B2 (en) | 2003-10-03 | 2011-02-08 | Dcg Systems, Inc. | FIB milling of copper over organic dielectrics |
| WO2018088532A1 (ja) * | 2016-11-10 | 2018-05-17 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング装置及びエッチング方法 |
| JPWO2018088532A1 (ja) * | 2016-11-10 | 2019-10-10 | 東京エレクトロン株式会社 | エッチング装置及びエッチング方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2732663B2 (ja) | 1998-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |