JPH0426210B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔発明の利用分野〕 本発明はパーマロイ膜上に形成されるアルミニ
ウム膜のパターニング方法に係り、特にふつ化炭
素系ガスとの水素ガスと混合ガスを用いた反応性
イオンビームエツチングによりアルミニウムを高
精度にパターニングする方法に関するものであ
る。 〔発明の背景〕 従来、アルミニウム膜のパターニング方法とし
て、ウエツトエツチングあるいは化学エツチング
と言われている薄膜素子基板を溶液中に浸漬して
薄膜を溶解してパターニングする方法がある。こ
の方法はプロセスとして非常に容易であり、エツ
チング速度が早いという長所はあるが、素子構造
の複雑さ並びにパターン精度の点において限界と
なりつつあり、1μｍ程度のエツチングは不可能
である。 そこで、近年、真空容器内でプラズマにより発
生するイオンを用いてエツチングすることにより
パターン精度を高めることができるドライエツチ
ング法と言われる方法が採用される傾向にある。
ドライエツチング法には、(1)プラズマエツチング
法及び(2)イオンミリング法の２種類がよく知られ
ている。プラズマエツチング法ではアルミニウム
のエツチング速度の効率を良くするために塩素系
のガスを使用しなければならないので安全上問題
があつた。また、イオンミリング法では物理的な
スパツタ現象を利用しているため、ほとんどすべ
ての種類の薄膜を高精度にパターニングできる
が、アルミニウムのエツチング速度は極めて遅か
つた。また、アルミニウム膜をパターニングする
時に用いるホトレジストのエツチング速度に比べ
てアルミニウムのエツチング速度は約１桁小さい
のでこの方法でアルミニウム膜をパターニングす
るには、ホトレジストの厚さを目的とするアルミ
ニウム膜の厚さより１桁以上に厚くしなければな
らず、工程が煩雑となるばかりでなく作業性が悪
くなるという欠点があつた。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、パーマロイ膜上に形成される
アルミニウム膜のパターニング方法に関し、大き
なエツチング速度が得られ、しかも高精度にアル
ミニウム膜をパターニングできる方法を提供する
ことにある。 〔発明の概要〕 本発明は、パーマロイ膜上に形成されるアルミ
ニウム膜を所定のパターンに形成するために、ア
ルミニウム膜上にホトレジスト膜を形成し、ホト
レジスト膜を所定のパターンに形成した後、この
ホトレジスト膜をマスクにしてアルミニウム膜の
露出部分を除去し、アルミニウム膜の所定のパタ
ーンを形成するものであり、アルミニウム膜のエ
ツチングに際し、10〜50％水素ガスと残部がふつ
化炭素系ガスとの混合ガスを用い、反応性イオン
ビームエツチングにより、ホトレジスト膜及びパ
ーマロイ膜に対してアルミニウム膜を選択的に除
去することに特徴がある。 ふつ化炭素系ガスと水素ガスとの混合ガスをプ
ラズマでイオン化し、加速してアルミニウム膜に
照射すると、ホトレジスト及びパーマロイのエツ
チング速度よりアルミニウムのエツチング速度の
方が大きくなり、アルミニウム膜がホトレジスト
膜及びパーマロン膜に対して選択的にエツチング
されることを実験により確認し、この効果を応用
することによりパーマロン膜上のアルミニウム膜
を高精度にパターニングすることを可能にした。 また、フツ化炭素系ガスとしては、CF₄、C₂F₆
又はCHF₃を使用することが好ましい。 第１図はホトレジス１３をマスクにしてアルミ
ニウム膜１２をイオンミリングする時の断面形状
の例である。第１図ａはイオンミリングする前の
断面、第１図ｂはホトレジスト１３の膜厚が適正
の時のイオンミリング後の断面、第１図ｃはホト
レジストの膜厚が過剰の時のイオンミリング後の
断面のそれぞれの模式図である。イオンミリング
におけるアルゴンイオンは基板１１に対し垂直に
入射していると仮定している。ここで、第１図ｂ
においてホトレジストの端部は斜めに削られてい
るが、これは、テーパ部のイオンミリングの速度
が平坦部に比べ速いためである。第１図ｃに示す
ようにホトレジストの膜厚が厚くなると、ホトレ
ジストの端部にミリングされない部分ができる。
そのため、アルゴンイオンによつてスパツタされ
たアルミニウム膜の一部はホトレジストの端部に
付着する。このため、ホトレジストを剥離した後
のアルミニウム膜の形状は第１図ｄに示すように
なり、余分な膜が残留することになり、目的の形
状のアルミニウム膜がえられない。 ホトレジストのエツチング速度に比べアルミニ
ウムのエツチング速度が遅いとホトレジストを厚
くしなければならず、アルミニウムをバターニン
グすると第１図ｄに知示す断面構造を示し、好ま
しくない。 そこで、アルミニウムのエツチング速度を大き
くするために、イオン種の検討をした。その結果
を第１表に示す。ここで、エツチング条件は次の
通りである。 到達真空度 ２×10^-6Torr以下 エツチング時の真空度 1.4×10^-4Torr イオン加速電圧 810Volt イオン入射角 ０℃ 基板温度 ５℃ ここで、基板はグリースを用いて基板ホルダー
に固定した。

〔発明の実施例〕

本発明の一実施例について説明する。第２図及
び第３図は本発明のパーマロイ膜上に形成された
アルミニウム膜のパターニング方法の実施例が適
用されるバーバーポール型磁気抵抗効果型素子の
短絡電極（シヨートバー）部を示した概略構成図
であり、第２図は平面図、第３図は第２図の−
に沿う断面図である。基板１１の上に磁気抵抗
あ効果を持たせた極めて薄い（35nｍ）パーマロ
イ膜上２１に幅1μｍ程度のシヨートを所定の形
状に形成する必要がある。 アルミニウム膜を高精度にパターニングするた
めには、真空容器中でラジカセ、イオン、加速粒
子等により除去するドライエツチングによる方法
が一般的である。 一般に、ドライエツチングは、加速した粒子に
よる物理作用を用いたものと、ラジカル、イオン
との化学反応を利用したものに大別される。ホト
レジスト膜に対しアルミニウム膜を選択的にエツ
チングするためには塩素系ガス中での反応性プラ
ズマエツチング法があるが、塩素系ガス腐食性が
強く、現状の装置で信頼性の高い電極加工をする
には無理がある。そこで本発明によるエツチニグ
法によりホトレジスト膜に対しアルミニウム膜の
高選択性を得た（表１）。ふつ化炭素系ガスと水
素ガスとの混合ガスでは腐食性だけでなく安全上
問題にならない。シヨートバー電極の加工精度は
ホトレジストパターン及びアルミニウムのエツチ
ングにより左右されるところが大きい。エツチン
グ条件として前述の条件下でホトレジストの膜厚
を0.5μｍとしてエツチングしたところ、シヨート
バー幅の分布は従来のウエツトエツチング法では
±0.3μｍ、プラズマエツチング法では±0.25μｍ
であつたが、本方法では±0.2μｍの公差となる加
工ができた。その結果、アルミニウム電極試料の
直列抵抗のばらつきが小さくなつた。さらに好ま
しいことは本発明によるエツチング法ではパーマ
ロイ膜に対してもアルミニウム膜が一段と大きな
選択性を示したことである。その結果を第２表に
示す。ここでエツチング条件は前述の条件を用い
た。

〔発明の効果〕

本発明によれば、アルミニウムのエツチング速
度がホトレジスト及びパーマロイに対し大きくで
きるので、極薄のパーマロイ膜上にアルミニウム
膜を高精度にパターニングできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を説明するための概略断
面図、第２図及び第３図は本発明のアルミニウム
のエツチング方法の実施例が適用されるバーバー
ポール型磁気抵抗素子の短絡電極部の概略構成
図、第４図及び第５図は本発明の他の実施例を説
明するための工程図である。 １１……基板、１２……アルミニウム、１３…
…ホトレジスト、２１……パーマロイ、４１……
有機樹脂膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ パーマロイ膜上にアルミニウム膜を形成する
   工程と、 該アルミニウム膜上に所定のパターンのホトレ
   ジスト膜を形成する工程と、 該ホトレジスト膜をマスクにして、前記アルミ
   ニウム膜の露出部分を、10〜50％水素ガスと残部
   がふつ化炭素系ガスとの混合ガスを用い、反応性
   イオンビームエツチングにより除去し、前記パー
   マロイ膜上に所定のパターンのアルミニウム膜を
   形成する工程と、を有することを特徴とするアル
   ミニウム膜のパターニング方法。 ２ 前記ふつ化炭素系ガスとして、CF₄、C₂F₆又
   はCHF₃を使用することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のアルミニウム膜のパターニング
   方法。