JP2005285308A - 薄膜処理方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 薄膜ウエハ工程において上層に不透明膜を形成した場合にもその下のターゲット及びアドレスを参照可能となる薄膜処理方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供する。
【解決手段】 基板上又は前工程で形成した膜上に所定パターン膜又は所定素子を形成し、形成した所定パターン膜又は所定素子を覆うように透明膜を形成し、形成した透明膜上に所定パターン膜又は所定素子と対応する形状を有する転写パターン膜を形成し、転写パターン膜上に不透明膜を形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、薄膜ウエハ工程における薄膜処理方法及びこの薄膜処理方法を使用した薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。

多数の薄膜磁気ヘッドをウエハ上に形成する薄膜ウエハ工程では、ウエハ上の各薄膜磁気ヘッドや複数の薄膜磁気ヘッドが連接してなる各バー部材を識別するための識別記号、即ちアドレスが形成される。

特許文献１及び２には、ウエハ上に電磁変換素子及び入出力電極を形成し、その上に保護膜を形成した後、この保護膜上にレーザビームによって識別記号を形成することが開示されている。

特開平０９−０５０６０６号公報 特開２００１−１１８２３２号公報

特許文献１及び２のように、識別記号をウエハの最上層となる保護膜上に形成すれば、ウエハが完成した後にもこれを視認して参照することができるが、このような識別記号は、最終的に保護膜を積層してその上に形成した以降に初めて有効となるものである。即ち、保護膜を形成する工程より前の工程では、このような識別記号は存在せず、従って当然に利用することができない。

保護膜を形成する工程より前に実施される各工程において、このような識別記号やウエハ位置決めの基準となるターゲットを形成することは可能である。しかしながら、形成した識別記号やターゲットより上層に不透明な膜が形成されるとこれら識別記号やターゲットを参照することが不可能となる。

図１及び図２は本発明に至る前に本願発明者等が経験していたこのような問題点を説明するために薄膜ウエハ工程の一部を示す断面図及び平面図である。なお、これらの図において、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。

図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ウエハ上のある膜１０上にターゲット又はアドレス１２や素子１３を形成し、その上にＡｌ_２Ｏ_３膜等の透明な膜１４を形成した場合、この状態ではターゲット又はアドレス１２や素子１３は透明膜１４を通して視認でき、参照することが可能である。

しかしながら、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、その上に例えばめっき用の電極膜等の不透明膜１６を積層した場合、この不透明膜１６に隠されてターゲット又はアドレス１２や素子１３を視認することができなくなり、次工程のための位置決めや素子の識別が全くできなくなってしまう。

従って本発明の目的は、薄膜ウエハ工程において上層に不透明膜を形成した場合にもその下のターゲット及びアドレスを参照可能となる薄膜処理方法及び薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することにある。

本発明によれば、基板上又は前工程で形成した膜上に所定パターン膜又は所定素子を形成し、形成した所定パターン膜又は所定素子を覆うように透明膜を形成し、形成した透明膜上に所定パターン膜又は所定素子と対応する形状を有する転写パターン膜を形成し、転写パターン膜上に不透明膜を形成する薄膜処理方法、並びにこの薄膜処理方法を使用して薄膜磁気ヘッドを製造する薄膜磁気ヘッドの製造方法が提供される。

透明膜を介して、ターゲットやアドレス等の所定パターン膜又は所定素子の形状が転写された転写パターン膜を形成しているため、その上に不透明膜を積層しても、その不透明膜に所定パターン膜又は所定素子の形状に対応する形状が浮き出ることとなり、ターゲットやアドレスを参照することが可能となり、また、所定素子の位置も確認することが可能となる。しかも、ターゲットやアドレスを不透明膜上の同じ位置に最初から作り直す必要がないため、その作り直しに伴う位置ずれが全く生じない。

転写パターン膜を、形成した透明膜上に感光性膜を積層し、積層した感光性膜を全面露光して現像することによって形成することが好ましい。感光性膜を積層して全面露光するのみで、視認することのできなくなったターゲットやアドレス又は素子を転写できるので、処理工程が簡単である。

感光性膜を、フォトレジスト材料又は感光性樹脂材料で形成することが好ましい。

所定パターン膜又は所定素子を、基板又は前工程で形成した膜の材料とは異なる反射率の材料で形成することが好ましい。

所定パターン膜を、金属材料で形成することも好ましい。

透明膜の膜厚が、３０μｍ以下であることが好ましい。

透明膜を、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＡｌＮ、ＳｉＮ又はＳｉＣで形成することも好ましい。

不透明膜を、金属材料で形成することも好ましい。

不透明膜が、めっき用電極膜であることも好ましい。

所定パターン膜が、位置決め基準点を構成するターゲットを構成していること及び／又は素子識別用のアドレスを構成していることが好ましい。

本発明によれば、ターゲットやアドレス等の所定パターン膜又は所定素子の形状が転写された転写パターン膜の上に不透明膜を積層しても、その不透明膜に所定パターン膜又は所定素子の形状に対応する形状が浮き出ることとなり、ターゲットやアドレスを参照することが可能となり、また、所定素子の位置も確認することが可能となる。しかも、ターゲットやアドレスを不透明膜上の同じ位置に最初から作り直す必要がないため、その作り直しに伴う位置ずれが全く生じない。

図３は本発明の一実施形態として、薄膜磁気ヘッドを製造する方法における薄膜ウエハ工程の一部を概略的に説明するためのフローチャートであり、図４〜図７は、本実施形態における薄膜ウエハ工程の一部を示す断面図及び平面図である。なお、図４〜図７において、（Ａ）は（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図である。

まず、例えばＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ（ＡｌＴｉＣ）又はシリコン等によるウエハ（基板）上、又は基板上にあらかじめ形成されている例えばＡｌ_２Ｏ_３等による下地膜若しくは前工程で形成した膜４０上に、例えばＴｉ、ＮｉＦｅ又はＴａ等による金属材料によるターゲット及び／又はアドレス（本発明の所定パターン膜に対応）４２を形成する（ステップＳ１）。ターゲットの場合、その大きさは４μｍ×４μｍ程度であり、形状は露光装置によって異なる。線幅は１μｍ以上であることが望ましい。

次いで、この基板上に、公知の構造の磁気抵抗効果（ＭＲ）読出しヘッド素子を薄膜技術で形成し、さらにその上に公知の構造のインダクティブ書込みヘッド素子の上部磁極まで薄膜技術で形成する（ステップＳ２）。

なお、図８に示すように、薄膜磁気ヘッド用のウエハ８０には、多数のショット（露光装置の１回の露光によってレチクル上のパターンを転写する領域）８１が形成されており、各ショット８１内には、多数の磁気ヘッド素子領域８２と、その露光装置に応じた形状のターゲット８３ａ及び８４ａ用の領域８３及び８４とが形成されている。各磁気ヘッド素子領域８２には、磁気ヘッド素子８２ａと、素子識別用のアドレス又は識別子（ＩＤ）８２ｂとが形成されている。

次いで、その上にＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＡｌＮ、ＳｉＮ又はＳｉＣ等の絶縁材料による透明膜４４を形成し（ステップＳ３）、その表面を化学的機械的研磨（ＣＭＰ）法等により研磨して平坦化する（ステップＳ４）。この状態が図４（Ａ）及び（Ｂ）に示されている。ただし、同図において４３はＭＲ読出しヘッド素子、インダクティブ書込みヘッド素子又はその他の薄膜素子等の素子を表している。

透明膜４４の膜厚は、ターゲット及び／又はアドレス４２や素子４３の厚さより厚ければいかなる薄さであっても良い。６μｍ厚で良好な結果が得られることは確認済みである。ただし、後述するように、３０μｍ以下であることが必要である。

次いで、この平坦化された透明膜４４上にターゲット及び／又はアドレス４２並びに素子４３の転写パターン膜を形成する（ステップＳ５）。

具体的には、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、透明膜４４上の全面にフォトレジスト材料を塗布してレジスト膜４５を形成し、図６（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、このレジスト膜４５を全面露光して現像することにより、ターゲット及び／又はアドレス４２並びに素子４３の形状が転写されたレジストによる転写パターン膜４５′を形成する。

このようにレジスト膜４５を全面露光すると、通常は、基板、又は基板上にあらかじめ形成されている下地膜若しくは前工程で形成した膜４０とターゲット及び／又はアドレス４２並びに素子４３とが異なる反射率の材料で形成されていることから、これら表面で反射されてレジスト膜４５に戻ってくる反射された光量が互いに異なってくる。その結果、露光量に相違が生じることから、ターゲット及び／又はアドレス４２並びに素子４３の形状がこのレジスト膜４５に転写され、転写パターン膜４５′が形成される。

図９は、この転写パターン膜形成処理についてより詳しく説明するための図である。

同図（Ａ）に示すように、通常は黒色である例えばＡｌＴｉＣ（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）からなる基板４０上に、例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＡｌＮ、ＳｉＮ又はＳｉＣ等の絶縁材料による透明膜４１を積層し、その上に所定パターン膜に対応する例えばＴｉ、ＮｉＦｅ又はＴａ等の金属材料によるターゲット及び／又はアドレス４２を形成し、さらにその上に例えばＡｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＡｌＮ、ＳｉＮ又はＳｉＣ等の絶縁材料による透明膜４４を積層し、その上の全面にフォトレジスト材料を塗布してレジスト膜４５を形成する。

フォトレジスト材料としては、クラリアント社のＡＺ５２１４又はＡＺ７９０４、信越化学工業株式会社のＳＥＰＲ−１３６４−０．８等のポジ型レジスト材料、住友化学株式会社のＰＥＫ−５００Ａ２５等のネガ型レジスト材料、又はクラリアント社のＡＺ５２０６等の反転レジスト材料等を用いるがその他のフォトレジスト材料であっても良い。レジスト膜の膜厚としては、読み取りコントラストが取れる厚さであることが重要である。そのためには、最低で３０ｎｍ程度は必要であり、さほど厚くなくとも良い。１．６μｍ程度が適当である。

次いで、同図（Ｂ）に示すように、１５０ｍＪ／ｃｍ^２程度の露光量でレジスト膜４５を全面露光する。その結果、レジスト膜４５の、ターゲット及び／又はアドレス４２の真上に存在する部分４５ａはこのターゲット及び／又はアドレス４２からの反射光によって補助露光される。

次いで、同図（Ｃ）に示すように、現像することによって、ターゲット及び／又はアドレス４２のパターンが転写された転写パターン膜４５′が形成される。

なお、フォトレジスト材料に代えて、例えば感光性ポリイミド等の感光性樹脂材料を用いても良い。

その後、図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この転写パターン膜４５′上に、例えばコイルめっき用の電極膜等の不透明膜４６をスパッタリング等で積層した場合（ステップＳ６）、この不透明膜４６にターゲット及び／又はアドレス４２並びに素子４３の形状に対応する形状４６ａ及び４６ｂが段差として立体的に浮き出ることとなり、ターゲット及び／又はアドレス４２を参照することが可能となり、また素子４３の位置も確認することが可能となる。

従って、これらターゲット及び／又はアドレス４２を参照しつつ、コイルめっき用のフォトレジストパターンを作成し（ステップＳ７）、コイルめっきをすることができる（ステップＳ８）。

以上述べたように、本実施形態によれば、透明膜４４上にレジスト膜４５等の感光性膜を積層し、積層したレジスト膜４５を全面露光して現像することによってターゲット及び／又はアドレス４２、又は所定素子４３の形状が転写された転写パターン膜４５′を形成しているため、その上に不透明膜４６を積層しても、その不透明膜４６にターゲットやアドレス４２、又は素子４３の形状に対応する形状が浮き出ることとなる。従って、不透明膜４６が上に積層されていても、その下のターゲットやアドレス４２を参照することが可能となり、また、素子４３の位置も確認することが可能となる。しかも、ターゲットやアドレス４２を不透明膜４６上の同じ位置に最初から作り直す必要がないため、その作り直しに伴う位置ずれが全く生じない。しかも、レジスト膜４５を積層して全面露光するのみで、ターゲットやアドレス４２又は素子４３を転写できるので、処理工程が非常に簡単である。

透明膜４４の膜厚の上限は、下記の実験により、３０μｍであることが確かめられている。

実験１及び２においては、基板上に４μｍスクエアのＴｉによるターゲットパターンを形成し、その上に（実験１）４μｍ厚、（実験２）３０μｍ厚の透明膜を積層し、その上にクラリアント社のポジ型レジスト材料ＡＺ７９０４を全面塗布して膜厚０．５μｍのレジスト膜を形成し、プリベーク、全面露光、ポストベーク（ＰＥＢ）及び現像を行って、ターゲットパターンの転写状況を観察した。各工程の条件は以下の通りである。
プリベーク ：９５℃、９０秒
露光量 ：６０〜１２０ｍＪ、１ｍＪステップ
ポストベーク：１４０℃、１５０秒
現像 ：ＣＤ−２１Ｔ ５８秒×１

実験３においては、基板上に４μｍスクエアのＴｉによるターゲットパターンを形成し、その上に４μｍ厚の透明膜を積層し、その上にクラリアント社のポジ型レジスト材料ＡＺ７９０４を全面塗布して膜厚１．６５μｍのレジスト膜を形成し、プリベーク、全面露光及び現像を行って、ターゲットパターンの転写状況を観察した。各工程の条件は以下の通りである。
プリベーク ：９５℃、３６０秒
露光量 ：１５０ｍＪ
現像 ：ＣＤ−２４Ｔ １０秒×４

実験１（４μｍ厚）及び実験３（４μｍ厚）、においては、ターゲットパターンが明瞭に転写され、そのエッジも鮮明に視認できた。しかしながら、実験２（３０μｍ厚）においては、ターゲットパターンはようやく転写されるがそのエッジがぼけてしまって明確に視認できず、ターゲットとしては使用できないが、アドレスとして使用できる限界であった。従って、透明膜の膜厚は３０μｍ以下である。

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。

本発明に至る前に本願発明者等が経験していた問題点を説明するために薄膜ウエハ工程の一部を示す断面図及び平面図である。 本発明に至る前に本願発明者等が経験していた問題点を説明するために薄膜ウエハ工程の一部を示す断面図及び平面図である。 本発明の一実施形態として、薄膜磁気ヘッドを製造する方法における薄膜ウエハ工程の一部を概略的に説明するためのフローチャートである。 図３の実施形態における薄膜ウエハ工程の一部を示す断面図及び平面図である。 図３の実施形態における薄膜ウエハ工程の一部を示す断面図及び平面図である。 図３の実施形態における薄膜ウエハ工程の一部を示す断面図及び平面図である。 図３の実施形態における薄膜ウエハ工程の一部を示す断面図及び平面図である。 薄膜磁気ヘッド用ウエハ上における、磁気ヘッド素子領域、ターゲット用の領域、及び素子識別用のアドレスの配置を説明する図である。 転写パターン膜形成処理についてより詳しく説明するための図である。

符号の説明

１０、４０ 膜
１２、４２ ターゲット又はアドレス
１３、４３ 素子
１４、４１、４４ 透明膜
１６、４６ 不透明膜
４５ レジスト膜
４５ａ ターゲット及び／又はアドレスの真上に存在する部分
４５′ 転写パターン膜
４６ａ、４６ｂ 対応する形状
８０ ウエハ
８１ ショット
８２ 磁気ヘッド素子領域
８２ａ 磁気ヘッド素子
８２ｂ アドレス又は識別子
８３、８４ ターゲット用の領域
８３ａ、８４ａ ターゲット

Claims (12)

1. 基板上又は前工程で形成した膜上に所定パターン膜又は所定素子を形成し、該形成した所定パターン膜又は所定素子を覆うように透明膜を形成し、該形成した透明膜上に前記所定パターン膜又は所定素子と対応する形状を有する転写パターン膜を形成し、該転写パターン膜上に不透明膜を形成することを特徴とする薄膜処理方法。
2. 前記転写パターン膜を、前記形成した透明膜上に感光性膜を積層し、該積層した感光性膜を全面露光して現像することによって形成することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記感光性膜を、フォトレジスト材料又は感光性樹脂材料で形成することを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記所定パターン膜又は所定素子を、前記基板又は前工程で形成した膜の材料とは異なる反射率の材料で形成することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記所定パターン膜を、金属材料で形成することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 前記透明膜の膜厚が、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記透明膜を、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２、ＡｌＮ、ＳｉＮ又はＳｉＣで形成することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
8. 前記不透明膜を、金属材料で形成することを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 前記不透明膜が、めっき用電極膜であることを特徴とする請求項８に記載の方法。
10. 前記所定パターン膜が、位置決め基準点を構成するターゲットを構成していることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。
11. 前記所定パターン膜が、素子識別用のアドレスを構成していることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の薄膜処理方法を使用して薄膜磁気ヘッドを製造することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。

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