JPH03190128A - パターン形成方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、微細な薄膜パターンを形成するための加工方
法に係り、特に、イオンなどの高エネルギー粒子による
エツチングによって、パターンを形成する際に好適な高
精度微細加工方法、および、それを用いて形成した薄膜
素子に関する。

［従来の技術］ 従来の薄膜テバイスの製造プロセスにおいては、薄膜の
微細加工に、レジストを用いた、いわゆるフォトエツチ
ング技術が主として使われている。

特に、近年は、加工寸法の微細化が進むにつれて、反応
性イオンエツチングやイオンミリングなどのアンダーカ
ットの少ない加工技術が用いられるようになってきてい
る。これらの技術は、パターンの寸法精度が優れている
。

一方、エツチング時に、レジストが高エネルギーイオン
によって、損傷を受けるため、耐エツチング性の高いレ
ジストが要求される。このため種々のレジスト材料が開
発されており、例えば、フェノールノボラック系ポリマ
を主成分とするレジストなどは、高エネルギーイオンに
対して、比較的高い耐エツチング性を有している。

上記従来のレジストを用いる場合は、高エネルギーイオ
ンに対し、膜厚を厚くする方法で対処していた。例えは
、Ａｒのイオンビームを用いたイオンミリングにおいて
は、公知のレジストでは、耐エツチング性が低いため、
被加工材料の２倍以上の膜厚が必要となる。このため、
パターン形成の加工精度が悪くなる原因となっていた。

上記した問題点を解決する手段として、特開昭６３−７
６４３８号公報に記載の、炭素質薄膜と、ケイ素を含有
する有機高分子薄膜とからなる二層膜を用いてパターン
形成を行なう技術がある。また、特開昭６３−１６８８
１０号公報に記載の、炭素と、フォトレジストとの二層
膜を用いて、薄膜磁気ヘットの磁性体のパターンを形成
する技術もある。

上記２つの技術は、炭素質薄膜の有する、高エネルギー
イオンに対する耐エツチング性が高い、という性質を利
用している。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記従来技術において用いられる炭素質薄膜に
ついては、該薄膜形成時または該薄膜形成後に、クラッ
クを発生したり、密着すべき被加工薄膜から剥離したり
するなどの問題がある。従って、エツチングマスクとし
て、十分な厚さの炭素質薄膜を形成するのが困難である
、という問題が生じている。

この原因は、被加工薄膜上に形成された炭素質薄膜には
、その内部に、大きな圧縮応力が存在するからである。

本発明は、上記の問題点を解決することを目的としてお
り、炭素質薄膜の剥離や、クラック発生を防止し、被加
工薄膜をエツチングするのに十分な厚さの炭素質薄膜を
、安定に形成する方法、およびそれにより、被加工薄膜
に目的とするパターンを形成する方法を提供することに
ある。

また、本発明の他の目的は、目的のパターンを有する薄
膜素子を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記目的は、炭素質薄膜の形成前に、炭素質薄膜が発生
する圧縮の内部応力の向きと逆向きである、引張の内部
応力を発生する層、例えば、窒化シリコンからなる層な
どを形成することにより達成できる。

また、基板上の被加工薄膜表面に、窒化シリコンからな
る第１層を形成する工程と、該第１層表面に、炭素質か
らなる第２層を形成する工程と、該第２層表面に、放射
線に感応し、Ｓｉを含有する有機高分子からなる第３層
を形成する工程と、該第３暦に所定のパターンを形成す
る工程と、上記第３層に形成されたパターンをマスクと
して、上記第２層にパターンを形成する工程と、上記第
２層に形成されたパターンをマスクとして上記被加工＃
膜に目的のパターンを形成する工程とによっても達成で
きる。

また、目的のパターンを有する薄膜素子は、上記手段を
、薄膜素子のパターン形成方法に適用することにより達
成できる。

［作　用］ 本発明に係るパターン形成方法は、炭素質薄膜の下に、
引張応力を有する層、例えば、窒化シリコンからなる層
を形成するので、炭素質薄膜の有する大きな圧縮応力を
緩和することができる。従って、炭素質薄膜の被加工薄
膜からの剥離、また。

炭素質薄膜におけるクランクの発生を防止することがで
き、高エネルギーイオンに対する耐エツチング性の高い
炭素質薄膜を、欠陥のないマスクとして利用できるので
、目的とするパターンを形成することができる。

すなわち、炭素質からなる膜は、イオンミリングなどで
使用する高エネルギーイオンに対する耐エツチング性が
高く、薄い膜厚で十分なエツチングマスクとすることが
できる。また、炭素質からなる膜は、０２プラズマによ
り容易にエツチングされる。従って、Ｓｉを含有するレ
ジストと組み合せることにより、炭素質薄膜に、レジス
トパターンを転写し、このパターンをマスクとして被加
工薄膜を高エネルギーでエツチングできるので、容易に
、難加工材料からなる被加工薄膜に目的とするパターン
を形成することが可能となる。

また、被加工薄膜が５μｍ以上の高い段差を有し、かつ
、その段差端部のテーパ角（傾き）が３０度以上である
ような場合でも、窒化シリコンからなる層により、炭素
質薄膜の圧縮応力を緩和し、段差にならって、被加工薄
膜をエツチングするためのマスクを、比較的薄く形成可
能なため、パターン精度は向上する。

［実施例］ 次に９本発明の実施例について説明する。

本発明の第１の実施例を、第１図を用いて説明する。

同図（ｃ）は、本実施例において、最も多くの層が積層
される工程における中間状態を示す、基板と薄膜ノ憎の
断面図である。

同図（Ｃ）の断面図に示す中間状態の構成は、まず、基
板１上に、被加工薄膜２を形成し、この被加工薄膜２の
上に、５ｉＮＮ３を形成している。

次に、このＳｉＮ層３の上に、炭素質薄膜４を形成し、
その炭素質薄膜４の上に、有機高分子層５を形成した構
成となっている。

上記炭素質薄膜４は、内部応力を有し、この内部応力を
緩和するため、ＳｉＮ層３を形成するのである。

炭素質薄膜４の内部応力を緩和できるＳｉＮ層３の膜厚
範囲は、例えば次の通りである。

炭素質薄膜４の内部応力は、成膜方法、成膜条件によっ
て異なる値になるが、全て圧縮応力となり、はぼ０．３
〜３　ＧＰａの範囲にあるといえる。

これに対して、５ｉＮＪ（ｄ３の内部応力は、引張応力
となる場合が多く、０．２〜０．８ＧＰａの引張応力を
有する層を容易に作成できる。

ここで、炭素質薄膜４の必要膜厚を１μＩ、その内部応
力を０．７ＧＰａ、　Ｓ　ｉ　Ｎ層３の内部応力を０．
７ＧＰａと仮定すると、炭素質薄膜４のクラック。

剥離を防止するには０．１〜２．０μｍの厚さの５ｉＮ
Ｊｒ！Ｉ３が好適である。

次に、本実施例の製造方法について、各工程ごとに説明
する。

第１工程を、第１図（ａ）を用いて説明する。

第１工程においては、シリコンウェハからなる基板１上
の被加工薄膜２の上に、５ｉＮＮｊ３を形成する。被加
工薄膜２は、例えば、パーマロイからなる。ＳｉＮ層３
は、例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成することが
できる。なお、ＳｉＮ１ｍ　３の代わりに、Ｃｕ層、ま
たは、Ｓｉ層を形成してもよい。

本実施例に用いるプラズマＣＶＤ法は、Ｓ　ｉ　Ｉ−Ｉ
　。

とＮＨ３とＮ２との混合ガスを原料とする低温プラズマ
の中で成１模する方法である。

次に、第２工程を、第１図（ｂ）を用いて説明する。

第２工程においては、上記Ｓｉ層暦３の上に、主として
炭素からなる炭素質薄膜４を形成する。

炭素質薄膜４は気相堆積法で形成する。この方法として
は１例えば、 ｉ）ＣとＨとを含む有機化合物の蒸気、ＣとＨと０とを
含む有機化合物の蒸気、ＣとＨとＮとを含む有機化合物
の蒸気、または、ＣとＨとＮと０とを含む有機化合物の
蒸気を原料として用いるプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、光
ｃｖＤなどの化学的気相堆積法、 ｎ）上記ｉ）と同じ原料ガスをイオン化し、生じたイオ
ンを電界により加速して、基板に衡突させ堆積させるイ
オンビーム堆積法、 ■）クラファイトをターゲットとして用いるスパッタリ
ング法、もしくは、グラファイトの蒸着法、 などがある。

上記の各方法で形成された炭素質薄膜４の構造は、ａ−
Ｃ：Ｎ５またはａ　−Ｃ等となる。

次に、第３工程を、第１図（Ｃ）を用いて説明する。

第３工程においては、上記炭素質薄膜４の上に、放射線
に感応し、ＳＬを含有する有機高分子からなる有機高分
子Ｊ煙５を形成する。

有機高分子層５を形成する方法としては、層を形成すべ
き材料を適当な溶剤に溶解した溶液を、回転塗布等の手
段で塗布し、次いで乾燥して被膜とする湿式塗布法、有
機化合物の蒸気を原料として用いるプラズマ重合法、ま
たは、真空蒸着法などの気相堆積法がある。

被加工薄膜２が段差を有する場合は、気相堆積法を用い
る方が、段差にならった均一な膜厚の薄膜が得られるの
で、目的とするパターンを形成するには望ましい。

湿式塗布法に用いる材料としては、高分子第３７巻、第
６号（１９８８年）の第４６０頁から第４６３頁に記載
されているような、Ｓｉを含有するレジストか用いられ
る。

プラズマ重合法においては、重合によって、放射線感応
性を有する高分子を形成し得る、有機化合物の蒸気と、
Ｓｉ含有有機化合物の蒸気とを混合したもの、または、
重合によって、放射線感応性を有する高分子を形成し得
る、Ｓｉ含有有機化合物の蒸気、のいずれかが原料とし
て用いられる。

上記重合により、放射線感応性を有する高分子を形成し
得る、有機化合物の例としては１例えば、メチルアクリ
レート、メチルメタクリレート、メチルイソプロペニル
ケトン、スチレン、Ｐ−クロルスチレン、クロルメチル
スチレン、アリルアクリレート、クリルジルメタクリレ
ートなどが挙げられる。

これらの有機化合物に混合して用いるＳｉ含有有機化合
物の例としては、テトラメチルシラン、ビニルトリメチ
ルシラン、テトラメトキシシラン。

ビニルトリメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン
、ヘキサメチルジシラザン、メチクリルオキシトリメチ
ルシラン、イソプロペニルオキシリメチルシランなどが
挙げられる。

上記の放射線感応性を有する高分子を形成し得る、Ｓｉ
含有有機化合物の例としては、ジビニルジメチルシラン
、ビニルクロルメチルジメチルシラン、メタクリルオキ
シトリメチルシラン、イソプロペニルオキシトリメチル
シランなどが挙げられる。

次に、第４工程を、第１図（ｄ）を用いて説明する。

第４工程においては、有機高分子層５に、公知技術のリ
ソグラフィー（露光、現像）技術を用いて、所望のパタ
ーンを形成する。

次に、第５工程を、第１図（ｅ）を用いて説明する。

第５工程においては、有機高分子層５に形成されたパタ
ーンをマスクとして、炭素質薄膜４にパターンを形成す
る。このパターン形成の手段は、０□を用いたドライエ
ツチング法が用いられる。

このとき、有機高分子層５がエツチングされる速度は、
少なくとも炭素質薄膜４のそれより、遅いことが必要で
ある。その理由は、有機高分子層５がエツチングされる
速度が、炭素質薄膜４のそれよりも速い場合は、マスク
となる有機高分子層５の膜厚を、被エツチング層である
炭素質薄膜４よりも厚くする必要があり、そのために、
炭素質重１１Ｋ　４に目的とするパターンを形成するこ
とが困難となるからである。

なお、０□を用いたドライエツチングとしては、異方性
の優れたりアクティブイオンエツチング（ｔ＜ｔＥ）が
望ましい。

次に、第６エ程を、第１図（ｆ）を用いて説明する。

第６エ程においては、有機高分子層５を除去する。公知
であるフォトレジスト剥離剤で除去することができる。

次に、第７エ程を、第１図（ｇ）を用いて説明する。

第７エ程においては、炭素質薄膜４に形成されたパター
ンをマスクにして、ＳｉＮ層３および被加工薄膜２にパ
ターンを形成する。パターン形成法としては、異方性の
優れたイオンエツチングや、イオンミリングが用いられ
る。

次に、第８工程を、第１図（ｈ）を用いて説明する。

第８工程においては、炭素質薄膜４、およびＳｉＮ層３
を除去する。炭素質薄膜４の除去は、０２を用いたドラ
イエツチング、ＳｉＮ層３の除去は、イオンエツチング
やイオンミリングを、それぞれ用いる。

なお、５ｉＮＪｆ１３、および炭素質薄膜４を残しても
支障のない場合は、上記第８工程を省略することができ
る。

次に、本実施例における。ＳｉＮ層３と炭素質薄膜４の
作用について説明する。

被加工薄膜２を、高エネルギーイオンによりエツチング
し、目的とするパターンを形成しようとする場合におい
ては、そのマスクとなる層の厚みは薄いほど、マスク自
身を高精度に形成できる等の理由から、被加工薄膜２の
パターン形成の高精度化に都合がよい。

また、マスクは、それ自身、被加工薄膜２と同時に、高
エネルギーイオンによりエツチングされるため、高エネ
ルギーイオンに対する耐エツチング性の高い材料により
形成する必要がある。

上記の要件を満たす材料として、炭素質薄膜４が適して
いる。

ところで、上述したように、炭素質８股４は、内部応力
を生じ、その内部応力は、成膜条件等によって大きさは
異なるが、全て圧縮応力となる。

従って、炭素質薄膜４を、直接、被加工薄膜２の上に形
成した場合は、この炭素質薄膜４は、クラックを発生し
、また、上記被加工薄膜２から剥離するなどの可能性が
ある。このため１本来マスクが必要であるにもかかわら
す、マスクのない部分が生じることがある。

本発明者等の研究によれは、上記クラックの発生、剥離
等を防止するためには、炭素質薄膜４の生ずる圧縮応力
を打ち消せばよいことが判明した。

そして、そのためには、炭素質重）模４の生ずる圧縮応
力と反対の、引張応力を生ずる材料を用いれはよいこと
が分かった。

そのために、第１工程において、炭素質重Ｂ９４４の形
成に先立って、引張応力を生ずる５ｉＮＪｄ３を、被加
工薄膜４の上に形成する。

これにより、炭素質薄膜４の生ずる圧縮応力は。

打ち消され、該薄膜の剥離等が防止される。よって、マ
スクが必要とされる部分が確実にマスクされ、被加工薄
膜２に、目的のパターンを形成できる。しかも、高エネ
ルギーイオンに対する耐エツチング性の大きい、炭素質
薄膜を用いるので、マスクを薄く形成できて、エツチン
グ精度を高めることができる。

従って、上記方法を用いることにより、目的のパターン
を有する薄膜素子が得られる。

また、被加工薄膜２に高い段差部がある場合、例えは、
薄膜磁気ヘッドのトラック部形成に１本実施例の方法を
用いることにより、目的とする１〜ラック幅を得ること
ができ、メモリ容量の増加が図れる。

次に１本発明の第２の実施例について説明する。

基板として、直径３インチのシリコンウェハを用い、そ
の上に、厚さ１．５μｍパーマロイ（Ｎｉ−Ｆｅ）Ｊ−
を、スパッタリンク法により形成し被加工薄膜とした。

次いで、このパーマロイ層の上に、厚さ０．８μｍのＳ
ｉＮ層をプラズマＣＶＤ法により形成した。

このときの膜形成条件は以下の通りであった。

ＳｉＨ，導入量：　ｌ　Ｏ５ＣＣＭ ＮＨ３導入量：　４５ＳＣＣＭ Ｎ２導入量：　２３０ＳＣＣＭ ガス圧カニ１００Ｐａ 塩カニ４００Ｗ 基板加熱温度：２００℃ 時間：３２ｍ１ｎ 電源周波数：　１３．５６ＭＨｚ 続いて、炭素質簿膜は、次の順序で作成した。

ます、ステンレス製真空槽内部に、半径１０ＱＩの一対
の円板状平行平板電極を設置した。

次に、その電極の一方は、高周波電源とマツチングボッ
クスを介して、電気的に接続し、他方の電極は、真空槽
とともに接地した。プラズマＣＶＤ装置の高周波印加側
電極上に、上記基板を設置し、基板を２００℃に加熱し
た。

次に、真空槽をｌ　Ｘ　１０−’Ｐａの真空度まで排気
した後、ｎ−ヘキサンを１気圧換算で毎分１０ｖｓＱ供
給し、排気速度を調節して槽内の圧力を２　、６Ｐａに
保った。

次に、基板設置側電極に周波数１３．５６ＭＨｚ、　＠
力２００Ｗの高周波電力を印加して、プラズマを発生さ
せ、この状態で２０分間保持した。

その後、印加を止め、Ｎ２パージして大気圧にもどし、
一部の基板を取り出し、ＳＥＭで観察した結果、炭素質
ａ膜として厚さ０．９μｍのアモルファスカーボン層が
形成されていた。（以下、余白）次に、上記アモルファ
スカーボン層上に、市販の有機ケイ素系レジスト（日立
化成工業（株）製ＲＵ−１６００Ｐ、粘度１５ｃＳｔ）
を回転塗布した後、溶剤を揮発させ、厚さ１μｍの有機
高分子層を形成した。

上記の工程を経た基板に、５μ■のラインアンドスペー
スのパターンを有するフォトマスクを通して、紫外光を
５００ｍＪ　／　ｃｊ　（３６５ｎｍ）のエネルギーで
廁光した後、０．７％のテトラメチルアンモニウムヒド
ロオキシド水溶液に２分間浸して、現像し、有機高分子
層にパターンを形成した。

次に、上記有機高分子層にパターンを形成した基板を、
上記アモルファスカーボン層を形成した時と同じ装置、
同じ電極側に設置し、真空排気した後、０２ガスを毎分
５ｍｆｉの流蓋で導入して、内圧を１．３Ｐａとし、高
周波電力１００Ｗで３０分間放電した。

その後、真空槽内への０□ガスの導入を止め、−旦、真
空排気して、Ｎ２ガスを導入し、大気圧までもどした。

このようにして、有機高分子ノーに形成したパターンを
マスクとして、アモルファスカーボン層にパターンを形
成し、ＳｉＮ層を露出させた。

次に、この基板を８０℃の剥離液（東京応化工業（株）
ＩｌｌＳ−１０）に１０分間浸漬し、有機高分子層を除
去した。

次に、ＳｉＮ層とパーマロイ層のイオンミリングを以下
のように行なった。

基板をイオンミリング装置の基板ホルダに設置し、加速
電圧を７００■、減速電圧を２００■、アーク電圧を８
０Ｖ、Ａｒ流斌を毎分１５ｍ１ｌｌ、イオン入射角を０
度とし、８０分間イオンミリングを行なった。上記のエ
ツチングにより、露出していた部分のＳｉＮ層と、その
下のパーマロイ層を除去した。

以上のようにして、パターン形成か終った基板をＳＥＭ
で観察したところ、アモルファスカーボン層のパターン
に剥離もクランクも全く認められなかった。

最後に、上ｇｄアモルファスカーボン層およびＳｉＮ層
に、パターンを形成する際に用いた装置と同一装置、お
よび同一条件で、アモルファスカーボン層、次いでＳｉ
Ｎ層パターンと順次、除去した。

全ての工程を終了した後、ＳＥＭで、パーマロイ層のパ
ターン幅を観察したところ、その分布は５．１±０．２
５μｍの範囲内にあり、優れたパターン精度を有してい
た。また、基板全面に渡って、アモルファスカーボン層
の剥離やクラックに起因するパターンの抜け、欠け、あ
るいは変形は全く認められなかった。

次に、本発明の第３の実施例について説明する。

本実施例においては、実施例２と全く同様にして、基板
となるシリコンウェハ上に厚さ１．５μｍのパーマロイ
層のパターン（幅５μＩのラインアンドスペース）を形
成した。

ただし、本実施例の場合はパーマロイ層にパターンを形
成した後に、ＳｉＮ層とアモルファスカーボン層の除去
は行なわずに、両者を残したまま、さらに、アモルファ
スカーボン層の上に、基板加熱温度が２ｏｏ℃の条件で
、保護膜として、Ａｎ２０．を１ｏμ鳳の厚さに、スパ
ッタリング法で形成した。

本実施例において、ＡＭ２０．膜形成後、基板を室鉦に
もどし、基板をＳＥＭで観察した結果、アモルファスカ
ーボン層のパターンに剥離やクラックは全く認められな
がった。また、パーマロイ層のパターン幅の分布は、５
．０±０．２０μＩの範囲内であり、優れた寸法精度を
有していた。

次に、本発明の第４の実施例について説明する。

本実施例においては、有機高分子層の形成、およびその
パターン形成以外は、第２の実施例と全く同様とし、パ
ーマロイにパターンを形成した。

放射線に感応し、Ｓｉを含有する有機高分子ノｄを、プ
ラズマ重合により、レジスト１模として形成した。

第２の実施例のアモルファスカーボン層の形成に用いた
装置と同一装置を使って、以下に示す手順で、厚さ０．
３μ朧の有機高分子ノｎを形成した。

基板を、８０”Ｃに加熱した接地側＊極に設置し。

真空槽内をｌＸｌ０−’Ｐａまで排気した後、メチルイ
ソプロペニルケトンとビニルトリメチルシランとの混合
比が１：１である混合ガスを、大気圧換算で毎分５１１
ＩＱ供給し、排気速度を調整して、内圧を１ＯＰａに保
った。次に接地されていない側の電極に、周波数１３．
５６Ｍ１ｌｚ、高周波電力ＳＯＷを印加してプラズマを
発生させ、２０分間ブラスマ亜合を行なった。

有機高分子層にパターンを形成する手順は、以下のよう
にして行なった。

５μ讃のラインアントスペースのパターンを有する石英
マスクを通して、有機高分子層に遠紫外線を照射（照射
エネルギー、２５４ｎｍにおいて５０００ｍＪ　／ｃｍ
）Ｌ、その後、水とイソプロピルアルコールとの体積比
が−１：４である混合溶剤に浸して、現像することによ
り、有機高分子層にパターンを形成した。

本実施例の全ての工程を終了した後、ＳＥＭで、パーマ
ロイ層のパターン幅をＩＩＭ察したところ、その分布は
５．２±０．３０μｍの範囲内であり、優れたパターン
精度を有していた。また、基板の全面に渡って、アモル
ファスカーボン層の剥離や、クラックに起因する、パー
マロイ層のパターンの抜け、欠け、あるいは変形は全く
認められなかった。

次に、本発明の第５の実施例について、第３図を用いて
説明する。

本実施例においては、シリコンウェハ１５上に、２０μ
ｍのラインアンドスペースで、厚さ１０μｍのポリイミ
ド系樹脂（日立化成工業（株）製ＰＩＱ）１６の、パタ
ーンを形成し、これを基板として、第４の実施例と全く
同様にしてパーマロイ層１７のパターンを得た。

なお、このときのポリイミド系樹脂１６のパターンのテ
ーパ角（パターンエツジの傾き）は４０度であった。ま
た、パーマロイ層１７に形成されたパターンは、ポリイ
ミド系樹脂１６のパターンに直交するように形成した。

本実施例における、パターン幅の分布は、５．０±０．
３０μｍの範囲内であり、優れた精度を有していた。特
に、ポリイミド系樹脂１６０段差の極く近傍での精度も
、上記範囲に入っており、パターン段差による影響のな
い、優れた精度を有していた。また、アモルファスカー
ボン層１４ａの剥離や、クラックに起因するパーマロイ
層１７のパターンの抜け、欠け、変形等も認められなか
った。

次に、本発明の第６の実施例について説明する。

第２図を用いて、薄膜磁気ヘッドの製造時における、ト
ラック幅加工方法の一実施例について説明する。

同図（ａ）は、薄膜磁気ヘッドの製造方法の一工程を示
す断面図であり、同図（ｂ）に示す、薄膜磁気ヘットの
上部コア層の部分平面図を、ｌｌａ線に沿って切断した
部分拡大断面図である。

同図（ａ）においては、非磁性基板６の上に、パーマロ
イよりなる下部コア層７が形成されている。

上記下部コアＪｔｌ　７の上には、所望の範囲に、Ａｎ
２０．からなるキャップ層８が形成されている。

上記ギャップ層８の上には、ポリイミド系樹脂よりなる
絶縁層９が、導体コイル１０の絶縁のため形成されてい
る。さらに、絶縁層９の上には、Ｃｕよりなる導体コイ
ル１０がらせん状に形成されており、その上に、絶縁層
１１か、絶縁７１９とともに、導体コイル１０の絶縁の
ため、導体コイル１０を取り囲むように形成されている
。上記絶Ｍ層９，１１の両端は、下部コア層７に対して
、直角とは限らす、所定の角度に傾いて、全体として扁
平な台形状となっている。

次に、下部コア層７に接して、絶縁層９，１１を囲むよ
うに、上部コアｊ−１２が、段差をもって、形成されて
いる。

上部コア層１２の上には、ＳｉＮ層３ａ、アモルファス
カーボン層１４、および、有機高分子層５ａか、順次、
上部コア層１２の形状にならって形成されている。

同図（ｂ）は、上述のように、薄膜磁気ヘッドの上部コ
ア層の部分平面図である。

同図（ｂ）において、薄１１！４磁気ヘッドは、上部コ
ア層１２、導体コイル１０などからなり、トラック％Ｗ
が目的とする幅に加工される。

次に、本発明の１−ラック軸加工方法の一例について、
工程順に説明する。

第１工程においては、非磁性基板６上に、パーマロイを
１．５μｍの厚さにスパッタリングし、フォトエツチン
グ技術によって、所定パターンに形成して、下部コア層
７とする。

第２工程においては、ＡＱ、０．をスパッタリングによ
り０．５μｍの厚さに形成し、フォトエツチング技術を
用いてギャップ層８を形成する。

第３工程においては、ポリイミド系樹脂（日立化成工業
（株）ｆＪＩＰＩＱ）を回転塗布、加熱硬化し、フォト
エツチング技術によって、パターンを形成し、厚さ２μ
ｍの絶縁層９とする。

第４工程においては、プラズマＣＶＤ法を用いて、Ｃｕ
を１．５μ履の厚さに形成し、その後、フォトエツチン
グ技術を用いて、らせん状にパターンを形成し、導体コ
イル１０とする。

第５工程においては、上記導体コイル１０上にポリイミ
ド系樹脂の絶縁膜を形成し、厚さ２．５μ朧の絶縁層１
１とする。

第６エ程においては、スパッタリングにより、パーマロ
イを１．５μ■の厚さに形成し、上部コア層１２とする
。

第７エ程においては、このようにして形成した上部コア
暦１２に、第４の実施例と全く同様にして、パターンの
形成を行う。ただし、アモルファスカーボン層１４の厚
さは１．５μｍとする。すなわち、ＳｉＮ層３ａと、ア
モルファスカーボン層１４と、ブラスマ重合による有機
高分子層５ａとからなる三層の膜を用いて、上部コア層
１２に、所望のパターンを形成する。

上部コア先端部の幅がトラックｌＩＩ＆ｉＷとなるが、
この分布は、１０±０．７５μｍの範囲内であり、高い
精度を示した。このときの基板内の素子歩留り（素子数
約４００個）は９７％であり、高い歩留りであった。ま
た、アモルファスカーボン層１４の剥離やクラックに起
因するパターンの抜け、欠け、変形も全く認められなか
った。

最後に、保護膜（図示せず）として、１０μｍの厚さの
ＡＱ２０．を、スパッタリングにより形成した。

上記方法により得られる磁気ヘッドの書き込み、読み出
し特性は、実用上満足すべき性能を有していた。

なお、比較のために、ＳｉＮ層３ａを形成せずに、その
他は、第６の実施例と全く同様にして、薄膜磁気ヘッド
を作成した。

このようにして形成した薄膜磁気ヘットの製造工程にお
いては、上部コア層のエツチング時に。

アモルファスカーボン層と上部コア層の界面で、アモル
ファスカーボン層の一部が剥離した。

そのため、エツチング時のパターンは、アモルファスカ
ーボン層の剥離が生じた場所で、磁性膜のないパターン
が生じ、所望の磁気特性が得られなかった。

［発明の効果］ 本発明によれは、炭素質薄膜の内部応力が大きいために
生じる、炭素質薄膜の被加工薄膜からの剥離、炭素質薄
膜内のクラック発生、割れ等をなくすことができる。従
って、炭素質薄膜の持つ優れた耐エツチング性を十分に
生かし、被加工薄膜に、目的のパターンを形成すること
が可能となる。

また、本発明に係るパターン形成方法を、薄膜磁気ヘッ
トの上部コアトラック部のパターン形成に適用すると、
パターン精度向上に大きな効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるパターン形成方法の一実施例を示
す工程図、第２図は第１図に示す方法を用いて形成した
薄膜磁気ヘッドの部分拡大断面図（ａ）および部分平面
図（ｂ）であり、（ａ）は（ｂ）の■ａ線に沿って切断
した断面、第３図は本発明によるパターン形成方法の一
実施例を用いて形成した薄＋１！４の部分拡大断面図を
示す。 モルフアスカ−ボン層、１５・・・シリコンウェハ、１
６・・・ポリイミド系樹脂、１７・・・パーマロイ層、
Ｗ・・・トラック幅。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、炭素質薄膜を形成するに際し、予め、該炭素質薄膜
   に生じる内部応力の向きと逆向きの内部応力を生じる層
   を形成し、その後、該炭素質薄膜を形成することを特徴
   とする炭素質薄膜形成方法。 ２、炭素質薄膜をレジスト膜とし、高エネルギーイオン
   を用いるエッチングにより基板上にパターンが形成され
   る薄膜磁気ヘッドにおいて、上記炭素質薄膜に生じる内
   部応力の向きと逆向きの内部応力を生じる層を、上記炭
   素質薄膜の下に形成した状態で、エッチングされ、目的
   のパターンを有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ３、基板上に形成された被加工薄膜に目的のパターンを
   形成するに際し、基板上の被加工薄膜表面に窒化シリコ
   ンからなる第１層を形成する工程と、該第１層表面に、
   炭素質からなる第２層を形成する工程と、該第２層表面
   に、放射線に感応し、Ｓｉを含有する有機高分子からな
   る第３層を形成する工程と、該第３層に、所定のパター
   ンを形成する工程と、上記第３層に形成されたパターン
   をマスクとして上記第２層に所定のパターンを形成する
   工程と、上記第２層に形成されたパターンをマスクとし
   て上記被加工薄膜に目的のパターンを形成する工程とか
   らなることを特徴とするパターン形成方法。 ４、基板上に形成された被加工薄膜に目的のパターンを
   形成するに際し、基板上の被加工薄膜表面に窒化シリコ
   ンからなる第１層を形成する工程と、該第１層表面に、
   炭素質からなる第２層を形成する工程と、該第２層表面
   に、放射線に感応し、Ｓｉを含有する有機高分子からな
   る第３層を形成する工程と、該第３層に、所定のパター
   ンを形成する工程と、上記第３層に形成されたパターン
   をマスクとして上記第２層に所定のパターンを形成する
   工程と、上記第２層に形成されたパターンをマスクとし
   て上記被加工薄膜に目的のパターンを形成する工程と、
   上記第１層および第２層を除去する工程とからなること
   を特徴とするパターン形成方法。 ５、請求項３または４記載のパターン形成方法を用いて
   、目的のパターンに形成されたトラック部を有すること
   を特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ６、薄膜体を形成するに際して、目的とする薄膜に発生
   する内部応力の向きと、反対の向きの内部応力を生じる
   薄膜を、目的とする薄膜の一方の面に形成する工程を含
   むことを特徴とする薄膜形成方法。 ７、炭素質薄膜からなるレジスト膜を用いて高エネルギ
   ーイオンによるエッチングを行なって製造される薄膜素
   子において、目的のパターンを形成するように、上記炭
   素質薄膜に生じる内部応力の向きと逆向きの内部応力を
   生じる層を上記炭素質薄膜の下に形成した状態でエッチ
   ングされたことを特徴とする薄膜素子。