JPS6362892A - 導電体パタ−ンの形成方法 - 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、基板上に形成される配線パターン。

コイルパターン等の導電体パターンの形成方法に係り、
特に、磁気ディスク装置、磁気テープ装置等の磁気記録
に使用される高密度記録に優れた薄膜磁気ヘッドのコイ
ルパターンを形成する方法に用いて有利な技術に関する
ものである。

従来技術 近年、情報の多様化及び高密度化の要望に対応して素子
の小型化２配線のコンパクト化等が著しく進んでいる。

このような配線のコンパクト化の一例として高密度記録
用磁気ヘッドのコイルを薄膜の上部磁気コア及び下部磁
気コア間に絶縁体層を介して配設してなる薄膜磁気ヘッ
ドが重視されている。かかる薄膜磁気ヘッドは、軟磁性
体バルク材料を加工して製作する磁気ヘッドと比較して
狭トラック化、狭ギャップ化、多素子化が容呂であるが
、このようなｉ膜磁気ヘッドを更に高密度化する場合、
導電体コイルのマルチターン化による高効率化に加えて
更に狭トランク化、狭ギヤソブ化を図る必要があり、非
常に高度な加工精度が要求される。

かかる微細構造のコイルを形成するためには、通常のエ
ツチング液による湿式エツチング法や電着法では充分で
ないため、イオン・ミリング法。

スパッタ・エツチング法あるいは、反応性イオンエツチ
ング法といったドライエツチング法が通している。特に
これらのドライエツチング法のなかでもイオン・ミリン
グ法は、多種の物質に対してエツチングが可能であり、
またスパッタ・エツチング法に比べて制御し得るパラメ
ータが多いため、最通条件を得やすいという利点があり
、薄膜磁気ヘッドの導電体パターンの形成方法に最適と
考えられる。

従来技術の問題点 ところが上記のようなイオン・ミリング法を用いて導電
体コイルを形成する場合、従来、次のような問題点が存
在した。

一般に、第２図（ａｌに示すように絶縁体層１に重ねて
導電体層２を積層し、その上部に形成したフォト・レジ
ストＩ！１３で所定のパターンを形成し、第２図（ｂｌ
に示すようにこのフォト・レジスト膜３をマスクとして
アルゴンイオンにより上記導電体層２をエツチングし、
所定の導電体コイルパターンを形成するが、通常、導電
体コイルのような微細なパターンが要求されるような場
合には、パターン精度を向上させる点からフォト・レジ
スト膜３は、その側壁形状が絶縁体層１の表面に対して
垂直に近いものが望ましい、しかし、第２図に示した方
法では、アルゴンイオンによるエツチング中に、エツチ
ングされた導電体物質がフォト・レジスト１！！！３の
垂直側壁に再付着し、導電体層２が第２図ｆｃｌに示す
如く、完全にエツチングされた状態では再付着物による
壁４がフォト・レジスト膜１の側部に形成され、フォト
・レジスト！！１を除去した後にも残ってしまうという
問題がある。

このような導電体層の再付着の問題はフォト・レジスト
ＭＴ１３の側壁が垂直に近いことにより生じるものであ
るから、このような問題を避けるため、第３図＋ａ＋に
示す如く、フォト・レジスト膜３′をその側壁形状がゆ
るやかな傾斜を持つ断面形状にすることが考えられるが
、このようなゆるやかな傾斜を持つ側壁形状のフォト・
レジストＦＪ３’をアルゴンイオンによりエツチングす
ると、第３図Ｃｂ）に示す如くエツチングされる導体２
の側壁形状も上記フォト・レジスト膜３′と同じゆるや
かな傾斜をもつ台形断面に形成されるため、パターン精
度の低下を招くことになる。このようなパターン精度の
低下は導電体コイル形成の場合、その断面積の縮小を招
来し、これにより電気抵抗が増大する。また、薄膜磁気
ヘッド特性の観点からすると、発熱量の増大及びインピ
ーダンスノイズの増加という問題を引き起こし、不都合
である。

発明の目的 従って、本発明が目的とするところは、上述したような
従来の導電体パターンの形成方法における欠点を解消す
ることで、導電体のパターン精度の劣化を抑え、且つ、
エツチングされた物質のマスク部材への再付着の問題が
生じないを用な導電体パターンの形成方法を提供するこ
とである。

発明の構成 上記目的を達成するために、本発明が採用する主たる手
段は、その要旨とするところが、絶縁体層上に導電体材
料よりなる配線パターンを凸状に形成する方法において
、上記絶縁体層上に導電体層、ストッパ層、フォト・レ
ジスト膜をこの順に積層する工程、上記フォト・レジス
ト膜を前記配線パターンに対応する凹部パターンにエツ
チングする工程、上記積層体をイオンビームエツチング
する工程を具備し、上記イオンビームエツチング時に、
前記フォト・レジスト膜が、前記ストッパ層のエツチン
グ終了後、前記導電体層のエツチング終了前に除去され
てしまうようになした点にかかる導電体パターンの形成
方法である。

ここにストッパ層とは、フォト・レジスト膜がエッチ・
オフされた後に導電体層のエツチングを防止するマスク
層をいう。

実施例 以下、第１図及び第４図を参照して本発明を具体化した
実施例につき説明し、本発明方法の理解に供する。ここ
に第り図ｆａｔ〜ｆｄｌは本発明の一実施例にかかる導
電体パターンの形成方法の手順を説明する説明図、第４
図はアルゴンイオンビームによる各材質に対するエツチ
ング速度を、酸素ガスの流量に応じてプロットしたグラ
フである。

尚、以下の実施例は、本発明の一具体例にすぎず、本発
明の技術的範囲を限定する性格のものではない。

「第１実施例」 この実施例では、まず第１図ｔａ＋に示す如く、５ｉ０
２等よりなる絶縁体層１にＣｕよりなる導電体層２及び
ストッパ一層５を蒸着法又はスパッタ茎着法により積層
し、その後、例えばフォトリソグラフィー法を用いてフ
ォト・レジスト膜３により所定の導電体コイルパターン
に対応する凹部パターンにエツチングする。この実施例
に用いられるストッパ層５は、１０００人のＮｂ１ｆｉ
上に２０００人のＴｉ膜を電子ビーム蒸着法により前記
導電体層２と同時に蒸着して形成したものである。

このようなストッパ層としてのＮｂ膜は、イオンビーム
によるエツチング速度が比較的遅いために、マスク材と
しての機能を存すると共に、Ｃｕの拡散を防止し、最終
的にコイル膜に被せられる絶縁体層（不図示）との密着
部にＣｕが析出して密着性が低下する不都合を防止する
役割を果たすものである。

尚、ここに前記フォト・レジスト膜３の厚みは１．５μ
ｍ、導電体コイルパターンの幅は５μｍ及び導電体コイ
ルの線間幅は２μｍである。

次にイオン・ミリング装置を用いて、例えばアルゴンイ
オンにより前記フォト・レジスト膜３をマスクとして前
記ストッパｉｉ５をエツチングする。

この時、エツチング雰囲気として、酸素ガスを流すとそ
の酸化作用により、各材質に対するエツチング速度が変
化する。第４図はイオン・ミリングにおける加速電圧を
６００　Ｖ、引き出しイオン電流０．４ＡのもとでのＣ
ｕ膜、　Ｔ　ｉ　ＨＬ　Ｎ　Ｎ９及びフォト・レジスト
膜のエツチング速度を酸素ガス流量に対して示したもの
である。尚、Ａｒガス流量は７．Ｏ３Ｃ０Ｍで、エンチ
ングステージはイオンビーム入射方向に対して８０度の
傾斜角度となっている。

ここで特筆すべきは、第４図かられかるように、酸素ガ
スを流さないＡｒイオンのみによるエツチングの場合、
フォト・レジストに対するエツチング速度は３５０人／
ｍｉｎ程度で、Ｎｂ膜に対するエツチング速度と大差な
いが、酸素ガスの流量を例えば５５ＣＣＭに増加させる
と、ストッパ層であるＴｉ膜やＮｂ１ｐＪのエツチング
速度が低下するのに対して、フォト・レジスト膜に対す
るエツチング速度は８００人／ｍｉｎまで増加し、また
酸素ガス流量をＩＯ３Ｃ０Ｍに設定するとフォト・レジ
スト膜のエツチング速度は約１０００人／ｍｉｎまで増
加する点である。

この実施例ではこのようなエツチング速度の変化を巧妙
に用いてエツチング材のマスク部材への再付着の問題を
解決している。

叩ち、この実施例では上記第１図＋ａ＋に示した状態か
ら第１図中）に示す如く、アルゴンイオンのみによるイ
オンビームエンチングを行う。この時前記ストッパ層５
のＴｉ１ｌ及びＮｂｌ！ｉをエツチングするのに第４図
かられかるように、１０〜１１分必要であり、２〜３分
のオーバーエツチングを行うことにより導電体Ｎ２は図
に示す如く、若干エツチングされ、且つ、この時点でフ
ォト・レジスト１ｆｆ３は、４５００人前後エツチング
されることになる。

続いて酸素ガスを導入して酸素ガス雰囲気中でアルゴン
イオンによるイオンビームエツチングを行う、この時酸
素ガスをＩＯ５ＣＣＭ導入すれば、第４図に示す如くＣ
ｕ膜のエツチング速度は、６４０人／ｍｉｎであり、１
．５ｕｍのＣｕ膜のエツチングを行うのにオーバーエツ
チングを含めて２３〜２５分程度必要となる。一方、こ
の条件下でのフォト・レジストのエツチング速度は、前
記したように約１０００人／ｍｉｎであるので、１０分
前後のエツチングを行うことによりフォト・レジスト膜
３は完全に除去されることになる。但し、この条件下で
のＴｉ１９及びＮｂ［ｉのエツチング速度は第４図に示
す如く、４０人／ｍｉｎ〜７０人／ｍ　ｉ　ｎであるか
ら、フォト・レジスト膜３が除去された後は、Ｔ１膜及
びＮｂ１ｌＪのストッパ層５をマスク層として導電体層
２のエツチングが進められる。この際２０００人あるＴ
ＩＨＩのエツチング量が１０００Å以下であるから、こ
の時点でストッパ層５のマスク層の部分にＣｕ１ｆｆが
露出するという不都合はな（、良好な加工が行われる。

こうして得られた凸状の導電体２によるコイルパターン
の断面が第１［（ｄ）に示されている。このように本実
施例により得られる導電体コイルパターンの断面にはエ
ツチングされた物質の再付着が見られない、これはｒ！
！！素雰囲素工囲気下ォト・レジストｌｊ！３のエツチ
ング速度が速いため、側壁に再付着した導電体層材も、
フォト・レジスト膜と共にエツチングされてしまうこと
による。また、パターン加工精度についても第１図（ｄ
ｌに示されるように導電体コイルの断面は、多少台形の
形状を呈するようになるが、その側壁のテーパ角度θは
７０〜８０°でほぼ垂直に近い形状のものがｉ）られ、
良好な加工精度となっている。また、導電体コイルの線
間幅ｄも１．５〜２，０μｍに仕上げられ、良好なパタ
ーン転写がなされている。ここで、もとのパターン幅２
μｍより若干狭くなるのは、遮蔽効果及びコイル層自身
の側壁への再付着によるものであるが、この程度は殆ど
問題とならない。

ｉ膜磁気ヘッドを作製するには、第１図（１））に示し
た導電体コイルに３１０□等の絶縁体層を被せ、更にそ
の上から軟磁性体コアの膜で覆う工程が必要であるが、
これらは周知であるので、図示を省略する。

尚、この実施例による工程では導電体コイル形成後に、
フォト・レジスト膜を剥離するという工程が不要になり
、工程数軽減という利点をも併わせ持つものである。

次に、本発明が上記第１実施例に示した条件範囲のみで
なく、広い範囲でエツチング条件及びフォト・レジスト
膜及びストッパ層の厚みの設定が可能であることを第２
実施例以下を用いて説明する。

「第２実施例」 上記第１実施例では、導電体層２の膜厚を１．５μｍと
したが、これを２．５μｍとする場合、第１実施例で示
したように導電体層２のエツチングの最初から（ストツ
バ層のエツチング終了直後から）酸素ガスを例えば５３
ＣＣＭ以上導入し、ストッパ屓Ｔｉ模の厚みを２０００
人及びフォト・レジスト膜の厚みを３．０μｍに設定す
ればよい、また例えば、Ｔ　ｉ　３９の厚みを３０００
人まで厚くした場合、フォト・レジスト膜の厚みを２．
０μｍ程度に薄（シても充分に余裕のある加工が可能で
ある。

また、その他にも導電体層２のＩｌｌ［を約１．５μｍ
エツチングし終えた時点から、５３ＣＣＭ以上の酸素ガ
スを導入すれば、フォト・レジス）１９の厚みを１．５
μｍ、ストッパｊｉｉＴｉの厚みを２０００人に設定で
き、広いエツチング条件の設定が可能である。

「第３実施例」 導電体層２がＡ１膜（１，５μｍ）で構成された場合の
エツチングでは、上記第１実施例及び第２実施例で示し
たように、酸素ガス雰囲気中でイオンビームエツチング
を行うとＡ１膜自身のエツチング速度が下がり、不都合
となるが、このような場合にも条件を適当に選定すれば
、本発明の効果を得ることが可能である。

例えば、フォト・レジスト膜の厚みを８０００人とし、
ストッパ層Ｔｉの厚みを３０００人に設定することによ
り、厚さ１．５μｍのＡ１導電体層加工が可能である。

但し、ストッパ層の厚みが厚くなったり、エツチング時
間等のエツチングパラメータの制御が特に重要になって
くる。従って、導電体層としてＣｕ膜、Ａｕ膜またはＡ
ｌ２膜のような酸素ガス雰囲気中でもエツチング速度の
あまり下がらないような金属膜を用いる場合、前記第１
実施例及び第２実施例で示したように酸素ガスを導入す
る手法を用いるほうがエツチング条件に余裕を生じ、好
ましいエツチングが可能となる。

以上述べた実施例においては、絶縁体層１の表面が凹凸
のない平坦な平面に形成されている場合について示して
きたが、絶縁体層１の表面に凹凸の段差がある場合、適
当な条件を設定することにより、良好な形状の導電体の
形成が可能である。

周知のようにイオン・ミリング加工を行う場合、被エツ
チング材のエツチング速度にイオンビーム入射角依存性
があり、一般に斜めにビームが入射することにより、そ
のエツチング速度は増大する。またフォト・レジスト膜
及びストッパ層の厚みも段差の側壁等で薄くなるという
状況が生じてくるので、フォト・レジスト膜及びストツ
バ層の厚みを少し厚くする必要がある。

「第４実施例」 絶縁体層表面に１．５μｍの高さの段差のある基板上に
１．５μｍの導電体層Ｃｕの加工を行う場合である。

導電体層２のＣｕ膜上にストッパ層５としてＮｂｂｌ５
００人、次いでＴｉ膜２５００人を電子ビーム蒸着法で
積層し、更に厚さ１．８μｍ（平坦部の厚さ）のフォト
・レジスト膜を用いてエツチングを行い、前記ストッパ
層のエツチング終了後、酸素ガスを流量５３ＣＣＭ以上
導入し、前記導電体層２のエツチングを行うことにより
、本発明の目的は達せられる。

このように本発明による導電体パターンの形成方法にお
いては、ストッパ層の厚みの半分以上で、導電体層の厚
みの５倍以内の厚みのフォト・レジスト膜を用い、また
、導電体層の厚みより薄いストッパ層を用いて酸素ガス
流量／Ａｒガス流量の比が０〜３の範囲内で適当な条件
を選ぶことにより再付着のないパターン加工精度の優れ
た導電体パターンの形成が回部となる。

また、用いることのできる導電体材料も、Ｃｕ膜の他に
Ａｕｇ！、Ａｇ膜またはＡｌ膜等、通常導電体材料とし
て用いられるあらゆる材料が使用可能である。更にスト
ッパ層としても上記各実施例で示したＴｉ１ｌ又はＮｂ
１ｌ以外のものでもよ（特別な制限を設ける必要がない
、但し、実際問題としては、スパッタ率の低い材料であ
ったり、または酸素ガスの導入によりエツチング速度が
太き（下がって導電体材料の選択性が大きくとれるＴｉ
、Ｎｂ、Ｎｏ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ等の高融点金属または
、Ｃｒ、Ａ１等の材料を用いるほうがその厚みを薄くで
きる等の利点があり、より好ましいと考えられる。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、絶縁体層上に導電
体材料よりなる配線パターンを凸状に形成する方法にお
いて、上記絶縁体層上に導電体層、ストンバ層、フォト
・レジスト膜をこの順に積層する工程と、上記フォト・
レジスト膜を前記配線パターンに対応する凹部パターン
にエツチングする工程と、上記積層体をイオンビームエ
ツチングする工程とを具備し、上記イオンビームエツチ
ング時に、前記フォト・レジスト膜が、前記ストッパ層
のエツチング終了後、前記導電体層のエツチング終了前
に除去されてしまうようになしたことを特徴とする導電
体パターンの形成方法が提供され、導電体層のエツチン
グが終了する前に、そのエツチング途中にフォト・レジ
スト膜の側壁に再付着した導電体物質が速やかにエツチ
ングされてしまい、その結果としてパターン精度の優れ
た導電体パターンが形成され、従って、たとえば導電体
コイルを形成する場合、導電体コイル抵抗が低く且つ、
構造安定な薄膜磁気ヘッドを得ることができるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図［ａｌ〜！ｄ＋は本発明の一実施例に係る導電体
パターンの形成方法の作業手順を示す説明図、第２図（
ａｌ、　（ｂｌ、　ｔｅｌ及びｆｄｌはそれぞれ従来の
薄膜磁気ヘッドの導電体コイルの形成方法を示す説明図
、第３図１８１．　Ｑ）ｌはそれぞれ他の従来方法を示
す説明図、第４図は一定条件下における種々の材質のイ
オンミリング速度を酸素流量との関係において示したグ
ラフである。 （符号の説明） ■・・・絶縁体層 ２・・・導電体層 ３・・・フォト・レジスト膜 ５・・・ストッパ層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁体層上に導電体材料よりなる配線パターンを凸状に
   形成する方法において、 Ａ、上記絶縁体層上に導電体層、ストッパ層、フォト・
   レジスト膜をこの順に積層する工程、 Ｂ、上記フォト・レジスト膜を前記配線パターンに対応
   する凹部パターンにエッチングする工程、 Ｃ、上記積層体をイオンビームエッチングする工程 を具備し、上記イオンビームエッチング時に、前記フォ
   ト・レジスト膜が、前記ストッパ層のエッチング終了後
   、前記導電体層のエッチング終了前に除去されてしまう
   ようになしたことを特徴とする導電体パターンの形成方
   法。