專利名稱：圖案制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由形成在基板上的層制造具有預(yù)定形狀的圖案的方 法，更詳細(xì)地涉及一種制造具有諸如用于磁頭的讀取頭中的磁阻效應(yīng)元 件的形狀的預(yù)定形狀的圖案的方法。
背景技術(shù)：
如圖2A所示，在形成磁阻效應(yīng)元件的工藝期間，在工件5的表面上 形成了將成為讀取元件的元件層10之后，在元件層10的表面上形成光 刻膠圖案6，在該光刻膠圖案6的側(cè)面上形成有懸突部6a。在通過離子 銑削(ion milling)將元件層10構(gòu)圖為預(yù)定圖案(寬度)以形成讀取端 子10a時(shí)，將光刻膠圖案6用作掩模。
懸突部6a設(shè)置在光刻膠圖案6的側(cè)面上，用于限制離子銑削期間離 子照射的區(qū)域以使讀取端子10a的側(cè)面形成為要求的傾斜面(參見圖 2B)，并使得在剝離工藝期間容易地將附著于光刻膠圖案6的表面的任何 外物與光刻膠圖案6—起去除。
如圖2A和2B所示，形成帶懸突部6a的光刻膠圖案6的一種已知 方法是形成具有不同刻蝕速率的兩層光刻膠材料，并且在對該光刻膠進(jìn) 行曝光和顯影時(shí)利用刻蝕速率差來形成懸突部。即，如果下層上的光刻 膠材料的刻蝕速率高于(即，快于)上層上的光刻膠材料的刻蝕速率， 則當(dāng)在將光刻膠曝光后對其進(jìn)行刻蝕時(shí)，下層上的光刻膠材料將要比上 層上的光刻膠材料刻蝕得快，從而形成帶懸突部6a的光刻膠圖案6。
專利文獻(xiàn)1
日本專利公報(bào)特開2003-92442號。

發(fā)明內(nèi)容
然而，使用在濕法刻蝕光刻膠材料時(shí)通過利用刻蝕速率差來形成類
似于圖2A和2B所示的光刻膠圖案的方法，難以精確地控制圖案。隨著 記錄介質(zhì)的記錄密度增大，并且隨著讀取端子10a逐漸變窄，該方法將 不再適用。例如，在用于對讀取端子進(jìn)行構(gòu)圖的光刻膠圖案6中，圖案 的主部僅約120nm寬，并且由于支撐這種主部的柱部極窄，所以存在如 下問題如果柱部被濕法刻蝕過度刻蝕了，則所形成的光刻膠圖案6會(huì) 倒塌。
構(gòu)想了本發(fā)明來解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種圖案制造 方法，該圖案制造方法可在形成精確圖案時(shí)，例如在以預(yù)定圖案形成磁 頭的讀取端子時(shí)，高精度地形成掩模，并且即使在形成諸如讀取端子的 極精細(xì)圖案時(shí)也可形成適當(dāng)圖案。
為了實(shí)現(xiàn)所述目的，根據(jù)本發(fā)明的一種圖案制造方法包括如下步驟:
在基板上形成要構(gòu)圖的層；在所述要構(gòu)圖的層上形成第一掩模層；在所 述第一掩模層上形成第二掩模層，該第二掩模層在千法刻蝕工藝期間具 有比所述第一掩模層低的刻蝕速率；對所述第二掩模層進(jìn)行曝光和顯影， 以將所述第二掩模層形成為預(yù)定形狀；以及，通過干法刻蝕去除所述第 一掩模層的從所述第二掩模層露出的露出部分，并且從所述第一掩模層 的側(cè)面干法刻蝕所述第一掩模層的位于所述第二掩模層下面的部分，以 在所述第一掩模層中形成比所述第二掩模層窄的柱部，從而形成帶懸突 部的掩模。
另外，通過以樹脂形成所述第一掩模層，并以包括硅在內(nèi)的光刻膠 材料形成所述第二掩模層，可以獲得所述第一掩模層與所述第二掩模層 之間的明顯刻蝕速率差，并可以可靠地形成帶懸突部的掩模。
另外，通過形成保護(hù)層作為要構(gòu)圖的層的最上層，可以抑制在干法 刻蝕工藝期間對柱部的進(jìn)一步刻蝕，從而便于在干法刻蝕工藝期間的操 作，并可以形成無形狀波動(dòng)的掩模，所述保護(hù)層是由抑制在干法刻蝕工 藝期間對所述第一掩模層制成的所述柱部進(jìn)行刻蝕的材料構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的另一種圖案制造方法包括如下步驟在基板上形成要 構(gòu)圖的層，該要構(gòu)圖的層的表面是由釕制成；在所述要構(gòu)圖的層上形成
第一掩模層；在所述第一掩模層上形成第二掩模層，該第二掩模層具有
比所述第一掩模層低的刻蝕速率；對所述第二掩模層進(jìn)行曝光和顯影，
以將所述第二掩模層形成為預(yù)定形狀；以及，通過刻蝕去除所述第一掩
模層的從所述第二掩模層露出的露出部分，并且從所述第一掩模層的側(cè) 面刻蝕所述第一掩模層的位于所述第二掩模層下面的部分，以在所述第 一掩模層中形成比所述第二掩模層窄的柱部，從而形成帶懸突部的掩模。 利用根據(jù)本發(fā)明的圖案制造方法，與常規(guī)濕法刻蝕相比，通過提供 在干法刻蝕工藝期間刻蝕速率不同的第一掩模層和第二掩模層，并利用 干法刻蝕形成掩模，可以更高精度地形成掩模，用以抑制掩模的形狀波 動(dòng)且高精度地形成圖案，并用以提高產(chǎn)品的成品率。


本發(fā)明的以上及其他目的和優(yōu)點(diǎn)在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀并理解參照 附圖的以下詳細(xì)描述時(shí)將變得明了。
在附圖中
圖1A至1E是用于說明按照根據(jù)本發(fā)明的圖案制造方法的磁阻效應(yīng) 元件的制造步驟的圖；以及
圖2A和2B是用于說明通過在元件層上形成光刻膠圖案來形成讀取 端子的方法的圖。 '
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖來詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。 作為根據(jù)本發(fā)明的圖案制造方法的實(shí)施例，圖1A至1E示出了在制
造磁阻效應(yīng)元件期間的如下工藝在工件的表面上形成元件層IO作為要
構(gòu)圖的層，然后形成光刻膠圖案作為用于通過離子銑削對元件層10進(jìn)行
構(gòu)圖的掩模。
圖1A示出了如下狀態(tài)已經(jīng)形成了元件層IO，并在元件層10的表 面上已經(jīng)形成了由樹脂制成的抗反射覆層12作為第一掩模層。注意，通 過層疊用以構(gòu)造讀取端子的磁性膜、絕緣膜等來形成元件層10。元件層
10的多層結(jié)構(gòu)將隨元件層10是用于GMR (巨磁阻)元件還是TMR (隧 道磁阻)元件等而不同。盡管本發(fā)明并不依賴于元件層10的結(jié)構(gòu)，但是 元件層10的表面上形成的保護(hù)層11的材料在光刻膠掩模的適當(dāng)圖案的 形成中起到了重要作用。
覆蓋保護(hù)層11的表面的抗反射覆層12用來在對抗反射覆層12上形 成的光刻膠材料進(jìn)行曝光操作時(shí)阻止反射，并是釆用針對干法刻蝕具有 比光刻膠材料更快(更高)的刻蝕速率的材料而形成。通過利用抗反射 樹脂材料涂覆基板的表面來形成抗反射覆層12。在本實(shí)施例中，抗反射 覆層12的厚度為60到70nm。
圖1B示出了如下狀態(tài)抗反射覆層12的表面已涂覆有光刻膠材料 以形成光刻膠層14作為第二掩模層。光刻膠層14的厚度約為300 nm。
在本實(shí)施例中，采用包括硅在內(nèi)的光刻膠材料來防止光刻膠受到作 為稍后執(zhí)行的工藝的干法刻蝕的腐蝕。通過將對光刻膠層進(jìn)行干法刻蝕 期間的刻蝕速率設(shè)置為較低速率，并將對光刻膠層14下面的抗反射覆層 12進(jìn)行干法刻蝕期間的刻蝕速率設(shè)置為比光刻膠層14高的速率，可以形 成覆蓋保護(hù)層11的由在干法刻蝕期間具有不同刻蝕速率的兩個(gè)層構(gòu)成的 掩模層。
接下來，對光刻膠層14執(zhí)行曝光和顯影操作以在工件表面上形成光 刻膠圖案14a (參見圖1C)。這里，在一個(gè)工件上制造大量的磁頭(讀取 端子)。在曝光和顯影操作期間，根據(jù)工件上各個(gè)元件的位置來形成光刻 膠圖案14a。圖1C示出了如下狀態(tài)在工件上的一個(gè)元件形成位置處形 成截面為矩形的光刻膠圖案14a。由于抗反射覆層12不受對光刻膠層14 執(zhí)行的曝光和顯影操作的腐蝕，因此抗反射覆層12保留在保護(hù)層11的 表面上。
圖1D示出了如下狀態(tài)在本實(shí)施例的特征工藝中，已通過干法刻蝕對抗反射覆層12進(jìn)行了刻蝕，從而形成由光刻膠圖案14a下面的抗反射 覆層12構(gòu)成的柱部12a，由此形成光刻膠掩模20。
干法刻蝕去除了抗反射覆層12的未由光刻膠圖案14a覆蓋的露出部 分，并還從抗反射覆層12的側(cè)面刻蝕了位于光刻膠圖案14a下面的抗反 射覆層12，從而將抗反射覆層12構(gòu)形為比光刻膠圖案14a的圖案寬度窄 的柱部。由此，在光刻膠圖案14a的側(cè)面上形成懸突部14b。
通過控制利用干法刻蝕對抗反射覆層12進(jìn)行刻蝕的刻蝕時(shí)間來形 成在光刻膠圖案14a的側(cè)面上形成的懸突部14b。如果增加刻蝕時(shí)間，則 抗反射覆層12的柱部12a變'窄且懸突部14b懸突出更大距離，而如果刻 蝕時(shí)間減少，則柱部12a變厚且懸突部14b懸突出更短距離。
在本實(shí)施例中，利用02等離子體工藝來對抗反射覆層12進(jìn)行刻蝕。 這種干法刻蝕是各向同性的，由此對位于光刻膠圖案14a下面的抗反射 覆層12的刻蝕是從抗反射覆層12的側(cè)面進(jìn)行的，而光刻膠圖案14a幾 乎不被刻蝕。
根據(jù)該通過利用干法刻蝕對抗反射覆層12進(jìn)行刻蝕來形成光刻膠 掩模20的方法，通過控制刻蝕時(shí)間，可以控制光刻膠掩模20的懸突部 14b的形狀。注意，在本實(shí)施例中，干法刻蝕的刻蝕時(shí)間約為200秒。
在該千法刻蝕工藝中，刻蝕抗反射覆層12，并且隨著對抗反射覆層 12的露出部分進(jìn)行刻蝕，還刻蝕了抗反射覆層12下面的保護(hù)層11。保 護(hù)層11通過干法刻蝕而飛散，并淀積在已被刻蝕成柱形的抗反射覆層12 的柱部12a上以及光刻膠圖案14a的外表面上。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)保護(hù) 層11是由在02等離子體工藝中難以刻蝕的材料構(gòu)成時(shí)，保護(hù)層11淀積 在抗反射覆層12的柱部12a的外表面上，從而抑制了對柱部12a的進(jìn)一 步刻蝕。
艮口，在通過干法刻蝕刻蝕并去除了抗反射覆層12之后， 一旦開始對 保護(hù)層11的刻蝕，就可將保護(hù)層11的材料淀積在光刻膠圖案14a下面的 已被刻蝕為柱形的抗反射覆層12的外表面上，用以抑制對柱部12a的進(jìn) 一步刻蝕。
因此，當(dāng)保護(hù)層ll的材料用以抑制對柱部12a的刻蝕時(shí)，即使干法 刻蝕的處理時(shí)間增長一定量，在所形成的光刻膠掩模20的形狀中也不會(huì) 有較大波動(dòng)。
通過利用干法刻蝕產(chǎn)生的飛散(即升華)的保護(hù)層11抑制對由抗反 射覆層12構(gòu)成的柱部12a的刻蝕的效果，可以較大誤差裕度來執(zhí)行由干
法刻蝕進(jìn)行的處理，這使得處理更加容易。
艮P，即使干法刻蝕的處理時(shí)間增長一定量，也可以避免由于柱部12a 太窄導(dǎo)致光刻膠掩模20倒塌的問題。還可以在無需特別精確地控制干法 刻蝕裝置的處理時(shí)間的情況下，形成預(yù)定形狀的光刻膠掩模20。因此， 具有如下優(yōu)點(diǎn)，即，即使干法刻蝕裝置的刻蝕速率有波動(dòng)，光刻膠掩模 20的形狀也不會(huì)對這種波動(dòng)敏感，這使得容易控制干法刻蝕裝置。
作為保護(hù)元件層10的保護(hù)層11，釆用諸如鉭或釕的材料。根據(jù)實(shí)驗(yàn) 發(fā)現(xiàn)當(dāng)釆用鉭作為保護(hù)層11時(shí)，在抑制對抗反射覆層12的刻蝕方面 不會(huì)有顯著效果。然而，當(dāng)采用釕作為保護(hù)層11時(shí)，在抑制對抗反射覆 層12的刻蝕方面有充分的效果，這可以形成具有期望形狀的光刻膠掩模 20，從而消除光刻膠掩模20倒塌的問題。
按照這種方式，當(dāng)執(zhí)行干法刻蝕工藝時(shí)，通過利用保護(hù)層ll抑制對 抗反射覆層12的刻蝕的效果，可以提高讀取端子的制造效率，并極大地 提高成品率。
即使當(dāng)將讀取端子制造得更精細(xì)，且光刻膠掩模要求更高形成精度
時(shí)，根據(jù)本實(shí)施例的制造方法也可以無波動(dòng)地形成光刻膠掩模，并可被
有效地加以采用。
圖1E示出了如下狀態(tài)通過利用由上述方法形成的光刻膠掩模20
來對元件層IO進(jìn)行離子銑削，形成了讀取端子10a。這里，光刻膠掩模 20用作離子照射方向的遮蔽，使得將方形圖案10a的側(cè)面形成為斜面。 利用光刻膠掩模20，以預(yù)定精度形成了懸突部14b和柱部12a，使得在 剝離工藝期間，可靠地將附著于光刻膠掩模20上的飛散材料與光刻膠掩 模20—起去除，從而形成了具有預(yù)定形狀的讀取端子10a。
權(quán)利要求
1、一種圖案制造方法，該圖案制造方法包括如下步驟在基板上形成要構(gòu)圖的層；在所述要構(gòu)圖的層上形成第一掩模層；在所述第一掩模層上形成第二掩模層，該第二掩模層在干法刻蝕工藝期間具有比所述第一掩模層低的刻蝕速率；對所述第二掩模層進(jìn)行曝光和顯影，以將所述第二掩模層形成為預(yù)定形狀；以及通過干法刻蝕去除所述第一掩模層的從所述第二掩模層露出的露出部分，并且從所述第一掩模層的側(cè)面干法刻蝕所述第一掩模層的位于所述第二掩模層下面的部分，以在所述第一掩模層中形成比所述第二掩模層窄的柱部，從而形成帶懸突部的掩模。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖案制造方法，其中，所述第一掩模層是 由樹脂制成的，并且所述第二掩模層是由包括硅在內(nèi)的光刻膠材料制成 的。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的圖案制造方法，其中，形成保護(hù)層作為所 述要構(gòu)圖的層的最上層，所述保護(hù)層是由在干法刻蝕工藝期間抑制對所 述第一掩模層構(gòu)成的所述柱部進(jìn)行刻蝕的材料構(gòu)成的。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖案制造方法，其中，所述保護(hù)層是由釕 制成的。
5、 一種圖案制造方法，該圖案制造方法包括如下步驟-在基板上形成要構(gòu)圖的層，所述要構(gòu)圖的層的表面是由釕制成的； 在所述要構(gòu)圖的層上形成第一掩模層；在所述第一掩模層上形成第二掩模層，該第二掩模層具有比所述第 一掩模層低的刻蝕速率；對所述第二掩模層進(jìn)行曝光和顯影，以將所述第二掩模層形成為預(yù) 定形狀；以及，通過刻蝕去除所述第一掩模層的從所述第二掩模層露出的露出部 分，并且從所述第一掩模層的側(cè)面刻蝕所述第一掩模層的位于所述第二 掩模層下面的部分，以在所述第一掩模層中形成比所述第二掩模層窄的 柱部，從而形成帶懸突部的掩模。
6、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件的制造方法包括如下步驟形成磁阻效應(yīng)膜；在所述磁阻效應(yīng)膜上形成第一掩模層；在所述第一掩模層上形成第二掩模層，該第二掩模層在千法刻蝕工 藝期間具有比所述第一掩模層低的刻蝕速率；對所述第二掩模層進(jìn)行曝光和顯影，以將所述第二掩模層形成為預(yù) 定形狀；以及，通過干法刻蝕去除所述第一掩模層的從所述第二掩模層露出的露出 部分，并且從所述第一掩模層的側(cè)面干法刻蝕所述第一掩模層的位于所 述第二掩模層下面的部分，以在所述第一掩模層中形成比所述第二掩模 層窄的柱部，從而形成帶懸突部的掩模。
7、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件的制造方法包括 如下步驟形成磁阻效應(yīng)膜，該磁阻效應(yīng)膜的表面是由釕制成的； 在所述磁阻效應(yīng)膜上形成第一掩模層；在所述第一掩模層上形成第二掩模層，該第二掩模層具有比所述第 一掩模層低的刻蝕速率；對所述第二掩模層進(jìn)行曝光和顯影，以將所述第二掩模層形成為預(yù) 定形狀；以及通過刻蝕去除所述第一掩模層的從所述第二掩模層露出的露出部 分，并且從所述第一掩模層的側(cè)面刻蝕所述第一掩模層的位于所述第二 掩模層下面的部分，以在所述第一掩模層中形成比所述第二掩模層窄的 柱部，從而形成帶懸突部的掩模。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種圖案制造方法。該圖案制造方法可高精度地控制將讀取端子形成為預(yù)定圖案的光刻膠掩模的形狀，使得提高了讀取端子的形成精度，并提高了磁頭的成品率。該圖案制造方法包括如下步驟在基板上形成要構(gòu)圖的層；在所述要構(gòu)圖的層上形成第一掩模層；在所述第一掩模層上形成第二掩模層，該第二掩模層在干法刻蝕工藝期間具有比所述第一掩模層低的刻蝕速率；對所述第二掩模層進(jìn)行曝光和顯影，以將所述第二掩模層形成為預(yù)定形狀；以及，通過干法刻蝕去除所述第一掩模層的從所述第二掩模層露出的露出部分，并且從所述第一掩模層的側(cè)面干法刻蝕所述第一掩模層的位于所述第二掩模層下面的部分，以在所述第一掩模層中形成比所述第二掩模層窄的柱部，從而形成帶懸突部的掩模。
文檔編號G01R33/09GK101101956SQ20061014678
公開日2008年1月9日 申請日期2006年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月3日
發(fā)明者小島隆 申請人:富士通株式會(huì)社