在衬底形成图案的方法技术

本发明专利技术的一种在衬底形成图案的方法，包括：在衬底上形成光刻胶，所述光刻胶包括氢，所述衬底包括钛；以及对所述衬底进行反应离子刻蚀工艺形成图案，其中所述反应离子刻蚀工艺使用的刻蚀气体为CF

Method of forming patterns on a substrate

A method of forming a pattern on a substrate, the invention: forming a photoresist on the substrate, the photoresist including hydrogen, a substrate comprising titanium; and the substrate by reactive ion etching process to form patterns, including the etching gas using reactive ion etching process for CF

【技术实现步骤摘要】
在衬底形成图案的方法
本专利技术涉及半导体磁头制造技术的刻蚀工艺，尤其涉及一种在衬底形成图案/沟槽的方法。
技术介绍
在硬盘磁头的生产中刻蚀工艺必不可少，这是由于磁头的空气承载面(airbearingsurface，ABS)是让磁头悬浮在磁盘上方的重要因素。该ABS上通过刻蚀手段形成若干浅蚀刻区域(shallowetch)以及深蚀刻区域(deepetch)。这种高低相间的空气承载面结构使得磁盘在高速转动时，空气可以进入磁盘和空气承载面之间，从而让磁头可以悬浮在磁盘上方，进而进行读取或写入操作。一般地，该刻蚀工艺采用的技术有离子打磨(ionmilling)、反应离子蚀刻(reactiveionetching,RIE)、等离子蚀刻(plasmaetching)。而反应离子蚀刻的应用更为广泛，因其结合了离子打磨和等离子蚀刻的优点，采用物理及化学方法进行蚀刻。一般地，在一定条件下的反应腔内通入气体为CF4，CF4在射频电源作用下转换成反应等离子体，该等离子体与磁头衬底的表面发生反应，并产生金属氟化物，继而该金属氟化物被真空泵抽取掉，从而在磁头衬底上形成预期的图案。图1a和图1b分别展示了磁头衬底100在蚀刻前和蚀刻后的结构。其中，如图1a所示，光刻胶110形成在磁头衬底100上。通常，光刻胶的材料包括氢，磁头衬底的材料包括金属，如钛(Ti)。由于衬底和光刻胶的材料不同，因此在相同蚀刻条件的反应腔内两者的蚀刻选择比例不一样，亦即两者被刻蚀的速率以及深度不一样，如图1b所示的光刻胶的刻蚀深度为H1，衬底的刻蚀深度为H2，两者的蚀刻选择比例(H1：H2)很大，常见的为5:1。换言之，光刻胶110被刻蚀的程度远比磁头衬底100要大。因此，对于一些要求深蚀刻ABS图案的磁头，光刻胶的厚度则须设置得更厚。然而过厚的光刻胶会对磁头刻蚀工艺前的曝光工艺造成影响，曝光的面积须更大，从而影响刻蚀工艺中ABS图案的设计，例如ABS图案中的转角角度发生改变，ABS图案的沟槽间距变大，从而影响ABS图案的分辨率，进而降低磁头的性能。因此，亟待一种改进的在衬底形成图案的方法，以降低光刻胶和衬底的蚀刻选择比例，并使光刻胶的厚度变薄，ABS图案的沟槽间距变小，从而提高ABS图案的分辨率并提高磁头的性能。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提供一种在衬底形成图案的方法，以降低光刻胶和衬底的蚀刻选择，并使光刻胶的厚度变薄，ABS图案的沟槽间距变小，从而提高ABS图案的分辨率并提高磁头的性能。为达到以上目的，本专利技术提供一种在衬底形成图案的方法，包括：在衬底上形成光刻胶，所述光刻胶包括氢，所述衬底包括钛；以及对所述衬底进行反应离子刻蚀工艺形成图案，其中所述反应离子刻蚀工艺使用的刻蚀气体为CF4，CF4的流量为5～10sccm，向刻蚀反应腔内施加的线圈功率为250～300w。较佳地，所述光刻胶和所述衬底的蚀刻选择比不大于3.5:1。较佳地，光刻胶包括碳、氢、氮。较佳地，所述衬底为Al2O3TiC。较佳地，刻蚀反应腔内的CF4的流量为6～8sccm。较佳地，刻蚀反应腔内的线圈功率为270～280w。与现有技术相比，本专利技术在衬底形成图案的方法采用的刻蚀气体CF4的流量控制为5～10sccm，刻蚀气体的流量小，使得反应腔内的刻蚀气体为非饱和状态，因此在刻蚀气体不饱和的情况下，光刻胶和衬底的蚀刻选择比例较传统的蚀刻选择比例低，亦即，该刻蚀工艺的条件对光刻胶的刻蚀程度较小，光刻胶的蚀刻速率降低，故此，光刻胶的所需厚度被降低，不会对ABS图案的设计造成影响，因此保证磁头的性能。同时，本专利技术的刻蚀方法向刻蚀反应腔内施加的线圈功率为250～300w，因此氟离子的分布更加均匀，使得衬底表面的刻蚀效果更均匀。说明书附图图1a和图1b分别展示传统的磁头衬底在蚀刻前和蚀刻后的示意图。图2为本专利技术在衬底形成图案的方法的一个实施例的示意图。具体实施方式如上所述，本专利技术的实质在于提供一种在衬底形成图案的方法，其能降低光刻胶和衬底的蚀刻选择，并使光刻胶的厚度变薄，ABS图案的沟槽间距变小，从而提高ABS图案的分辨率并提高磁头的性能。本专利技术在衬底形成图案的方法的一个实施例包括：在衬底上形成光刻胶，所述光刻胶包括氢，所述衬底包括钛；以及透过所述光刻胶为掩膜，对所述衬底进行反应离子刻蚀工艺形成图案，其中所述反应离子刻蚀工艺使用的刻蚀气体为CF4，CF4的流量为5～10sccm，向刻蚀反应腔内施加的线圈功率为250～300w。本专利技术采用的刻蚀气体CF4的流量控制为5～10sccm，刻蚀气体的流量小，使得反应腔内的刻蚀气体为非饱和状态，因此在刻蚀气体不饱和的情况下，光刻胶和衬底的蚀刻选择比例较传统的蚀刻选择比例低，亦即，该刻蚀工艺的条件对光刻胶的刻蚀程度较小，光刻胶的蚀刻速率降低，故此，光刻胶的所需厚度被降低，不会对ABS图案的设计造成影响，因此保证磁头的性能。同时，本专利技术的刻蚀方法向刻蚀反应腔内施加的线圈功率为250～300w，使得刻蚀更均匀。需注意的是，本专利技术在衬底形成图案的方法适应性广，可适用于半导体产品制造领域，尤其适用硬盘领域下的磁头空气承载面上图案的形成方法。下面，结合图2，将以磁头空气承载面上形成图案为例描述本专利技术的一个较佳实施例。首先，提供一个衬底210，该衬底210可以是将要被刻蚀的晶圆、半导体衬底或者不完全的半导体装置，例如，在本实施例是一个磁头晶圆衬底。较佳地，该衬底包括二价或以上的金属，例如Ti。常见的磁头晶圆衬底的组成物质为Al2O3TiC。接着，在衬底210的预定表面(如空气承载面)上涂覆光刻胶220，较佳地，该光刻胶220包括碳、氢、氮。接着，曝光、显影工艺：将光刻胶220通过预定的掩膜230曝光于光240下，显影光刻胶220以去除曝光区域的光刻胶，从而在衬底上形成光刻胶图案。接着，刻蚀工艺：以光刻胶图案作为掩体蚀刻衬底210，从而在衬底上形成一定深度的沟槽250。具体地，该刻蚀工艺采用反应离子刻蚀(reactiveionetching，RIE)，其通往反应腔的刻蚀气体为CF4，流量控制在5～10sccm并使得反应腔内的刻蚀气体呈现不饱和状态，同时向反应腔内施加的线圈功率为250～300w。较佳地，CF4的流量为6～8sccm，线圈功率为270～280w。刻蚀气体CF4在电离作用下产生氟离子F-，由此F-撞击光刻胶220的表面和衬底210的表面，分别与光刻胶220中的H+结合形成HF气体，与衬底210中的Ti4+形成TiF4气体，这些气体都会被真空泵抽取，从而形成。相较现有技术的高流量，15～30sccm的刻蚀气体饱和情况，本专利技术在低流量刻蚀气体CF4且气体不饱和的情况下，Ti4+与F-结合的能力强于H+与F-结合的能力，因此，在此情况下，光刻胶220的刻蚀速率相较饱和刻蚀气体的情况慢，因此光刻胶和衬底的蚀刻选择比例较传统的蚀刻选择比例低，在本实施中，两者的蚀刻选择比小于3.5:1，远远小于传统的5:1。故此，在此方法中初始使用的光刻胶的所需厚度被降低，亦即，光刻胶的厚度可以更薄。更薄的光刻胶使得上述的曝光显影过程更加精确，曝光面积不会因为厚的光刻胶而造成面积增大，从而不会影响ABS图案的设计，例如，ABS图案的沟槽间距不会增大，A本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在衬底形成图案的方法，其特征在于，包括：在衬底上形成光刻胶，所述光刻胶包括氢，所述衬底包括钛；以及对所述衬底进行反应离子刻蚀工艺形成图案，其中所述反应离子刻蚀工艺使用的刻蚀气体为CF

【技术特征摘要】
1.一种在衬底形成图案的方法，其特征在于，包括：在衬底上形成光刻胶，所述光刻胶包括氢，所述衬底包括钛；以及对所述衬底进行反应离子刻蚀工艺形成图案，其中所述反应离子刻蚀工艺使用的刻蚀气体为CF4，CF4的流量为5～10sccm，向刻蚀反应腔内施加的线圈功率为250～300w。2.如权利要求1所述的在衬底形成图案的方法，其特征在于：所述光刻胶和所述衬底的蚀刻选择比不大于3...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹辉，张军和，金则清，
申请(专利权)人：新科实业有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港,81