JPS61190091A - 磁性合金めつき方法及び装置 - 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】 〔技術分野〕 本発明は金属膜のめつき方法及び装置に関し、特にパー
マロイ等の磁性合金のめつき方法及び装置に関する。

〔従来技術〕

パーマロイ等のニッケルー鉄合金その他の磁性合金のめ
つき膜は電子回路素子の構成に広く用いられており、例
えば磁気ヘッド、メモリ等の小型素子に多用されている
。しかし、これらのめつき膜はｉα１１１ｓ以下のよう
に非常に細いパターンとしてめっきされるため、１着部
の形状、起伏、めっき条件などがわずかに変動しても合
金組成や金属組織或いは膜厚がめつき脱索片間で大きな
変動となって現われるだけでなく、各素片内でも変動す
ることになる。この対策として陽イオン濃度、陰イオン
濃度、めっき浴温度、ｐＨ，電流密度、浴の攪拌条件等
が調整された。また、デジタル記録やビデオ記録など短
波長の記録に用いる磁気ヘッドでは磁化が信号に高速で
応答する必要があるために、磁化方向を磁化困難軸方向
に定めている。

このためにめっき処理中に直流磁界を磁気ヘッドの磁化
方向となるべき方向に直角に印加している。

一般に、磁気ヘッド等のめつきに当っては、広い基板上
に多数のめつき領域を形成し、同時に多数の磁性膜片を
めっきし、その後備々の素子に切離す方法によっている
から、直流磁界の均一性がめつき膜の特性に非常に影響
する。従来の方法は前記の基板をはさんで一対のＮＳ磁
石を配置したものであり、磁界分布が不均一になった。

このため、基板上の場所によって磁性めつき膜片（チッ
プ）の磁気異方性が大きく異ってしまう。

〔発明の目的〕

従って本発明の目的は基板（ウェーハ）上の場所によっ
て磁気異方性が変化しない磁性合金、特にニッケルー鉄
めっき膜片（チップ）を製造できるめっき方法及び装置
を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、めっき浴槽の底面に水平に陰極を設け、そこ
に多数の微細な被１４層領域を有する基板を支持させ、
基板の面に沿って磁性合金めっき溶液を流動させながら
、前記陰極とその上方に平行配置した陽極との間に通電
するに当り、電着される磁性合金の磁化容易軸の方向に
直流主磁界を印加する一対の主磁石（直流電磁石または
永久磁石）を基板をはさむように配置し、さらに主磁石
の対向する端部を結ぶ線にほぼ沿って延びる補助磁石（
直流または永久磁石）を配置して主磁界を修正して平行
化することを特徴とするめつき方法及び装置である。

本発明によると、基板上の磁界はどこでもほぼ一定方向
及び一定大きさとなり、磁性合金めつきｍ￥！−ｒキッ
プ）小ｍ侑卑嘴妊を一中ｒ１　＾ス−〔発明の詳細な説
明〕 先ず第１〜４図を参照してチップ状磁気ヘッドの構造と
そのめつき方法の概略を述べておく。

第１図は、第２図に示したように広い基板１（例えば直
径敵国の円板、ウェーハとも呼ぶ）の上にめっき法によ
って多数個形成されたチップ状磁気ヘッド１０の拡大断
面図である。先ず、セラミックス等の絶縁基板１の上に
、スパッターまたは蒸着パーマロイによるメタライズ層
（第５図２／）を介してパーマロイめっき層２が形成さ
れ、その上に７オトレジスト層３が形成され、その表面
に銅のメタライズ層を介して導体コイル用銅めっき層４
が付着され、次いで残りのフォトレジスト層３が形成さ
れ、さらにパーマロイメタライズ層を介してパーマロイ
メッキ層５が付着される。パーマロイめつき層２．５は
、第３図のように外部磁界Ｈを印加しながらフォトレジ
スト層６により囲まれた領域に電着するか、或いは電２
図及び第４図のよ５に７オトレジスト６の内外の領域を
メタライズして外部磁界Ｈを印加しながら基板上のほぼ
全域に！着することによって形成される。銅めっき層４
は第３図に類似の方法で電着される。完成したチップ状
磁気ヘッド１０は他の部分から分離される。本発明のめ
つき方法及び装置はこのような磁性合金めっき膜の形成
に用いられる。

実施例 第５〜６図は本発明の方法を実施するための装置を示す
〇 めつき槽１１は、サンプルウェーハ１（多ｔの磁気ヘッ
ド素片電着部を配列した基板）取付用凹所１２を有し凹
所を除いて絶縁波ｆｉ２７を有する陰極板または凹所の
周縁を取囲むように環状部分２６を露出させた陰極板１
３と陽極１４とを水平に配置している。環状部分２６は
めつき面積を広げることにより、膜厚分布をより均一化
するために用いられ、その大きさにより、分布は変化す
る。

めつき槽１１にはせき部１５及びめっき溶液人口１６及
び反対側の溢流ぜきの形めめつき溶液出口１７が設けら
れている。この溶液は循環使用される。さらに、めつき
槽内にはパド／Ｌ１８が槽を横切って配置されており、
矢−人のように往復運動しうるよ５になっている。パド
ルはほぼ２等辺または正三角形断面を有し、その平らな
面がウェーハ表面から約数龍程度離間している。パドル
は槽１１に水平に固定した支持ガイドにより案内される
フレーム１９に支持され、リンク−クランク手段により
モータ２１から往復運動を与えられる。

槽１１の両端には永久磁石又は直流電磁石２２．２５（
磁場を均一にするための補助磁石２４．２５をこれらの
磁石２２．２３の端部間を結合するように設ける）が槽
内に組み込まれて配置され、めっき操作中に磁気ヘッド
素片の磁化方向（図ではパドル１８の長手方向）に直角
に磁界Ｈを加える。

ニッケルー鉄磁性合金めっき膜を形成する場合硫酸ニッ
ケル　２００〜３５０ ホウ酸　　　　　１０〜３０ 塩化アンモニウム　１０〜２０ サッカリンナトリウム　　　０〜　２ 界面活性剤（ぬれ剤）　　　０〜　１ を含有する水溶液を用意し、ｐＨ１５〜五５、温度１０
〜５５℃の条件、また好ましくはパドル速度１〜５０３
／秒で電着を行う。

上記の方法によると、めっき速度α１ｐｍ／分程度も容
易に達成され、また電流密度が１０〜３０ｍ　Ａ　／ｃ
Ｍ１”の範囲内でかなり大きく変動してもめつき膜の組
成はほとんど変動せず、１％以下の変動率の均一組成が
容易に達成できる。

めっき浴中のＦｅ２＋イオンは一般に不安定であり、経
時的に大きく減少してめっき膜の組成がずれる。

これはＦｅ”＋イオンがＦｅ３＋イオンに変化するため
である。従って、イオンクロマトグラフ装置などを用い
てＦ・２＋イオン濃度、或いはこれとＮ１２＋イ、ｔ　
ン濃度ｔｔ　監視Ｌ、硫ｒａｍ−鉄（Ｆ＠８０４）、或
いはこれと硫酸ニッケル（ＮｉＳＯ４）を補給し、上記
の浴組成に対応するイオン濃度を維持することが好まし
い。

めつき浴中のホウ酸はｐＨ緩衝剤であり、ｐＨを所定の
値に維持することができる。また塩化アンモニウムはめ
つき浴の導電性を向上する。サッカリンナトリウムはめ
つき膜の光沢を増し、機械的な歪を減少する。さらに界
面活性剤はめつき表面のぬれを改善する。

上記のめつき浴は浴温１０〜５５℃で使用される。温度
がこれよりも低いと電着速度が減少して能率が低下する
。また温度がこの範囲より高くなるとＦ＠”十がＦ・３
髪変化してめっき膜の組成がず　　　゛れる。一方、浴
のｐＨは１５〜五５の範囲で使用すべきで、ｔ５より小
さければ強酸で取扱い難く、作業性が悪くなり、五５よ
りも大きければＦ・２＋かＦｅ３＋に変化し、また水素
が発生する。さらに、パドル速度としてはめつき膜表面
に乱流でない層状の攪拌を行い、膜組成と膜厚の均一性
を確保するには１〜５０ａ／秒を用いるべきである。パ
ドルの使用によりめっきの局部的高速化が避けられる。

上記のような浴組成及びめっき条件を用いることにより
、ニッケルー鉄合金めっき膜の組成及び膜厚は基体に起
伏がある場合ですら非常に均一になる。また電流密度は
１０〜５０ｍ人／ａｐｎ”の範囲で特定の値を選択すれ
ば、数％の電流密度の変動があっても合金組成は１％以
内の変動に抑えることができる。

また、好ましくはめつき浴はフィルターを有する循環路
を用いることにより常時基体表面に流すことにより乱流
を伴わない攪拌作用と新鮮な液のめつき面への接触を行
わせる。

次に、本発明の磁界印加方法及び装置について詳しく述
べる。

第７図は本発明の磁界印加装置の実施例でめっき浴槽１
１の平面図を示す。基板（ウェーハ）１は陰極１３の凹
所１２に取付けられている。めっき溶液は図で左から右
へ流れる。一対の主磁石（零磁石または永久磁石）２２
．２３は基板１をはさんで上下流に配置されており、は
ぼ平行な磁界を基板１の電着膜の磁化容易軸となるべき
方向に印加する。さらに、一対の逆極性の補助磁石２４
．２５が基板１の両側において主磁石の端部間を結ぶ線
に沿って延長している。実験の結果、基板１の位置に平
行均一磁界を作るには、第７図のように補助磁石２４．
２５を主磁石間の距離よりも短く且つそれぞれ一方の主
磁石２２．２３の端部へ近接して配置させると良いこと
が分った。

上記の磁石の具体的な寸法及び配置を示すと、幅１５０
ｍ（図の上下方向）の主磁石２３．２４を１ｓｏｓａ陥
して対向させ、長さ１３０■の補助磁石２４．２５をそ
れぞれ主磁石２２．２３の端部から３０１１１１離し、
且つ図のように一方に、片寄らせて配置した。各磁石は
Ｓｒフェライトを着磁したものを用いた。磁化方向は図
示の通りであった。また磁石の強さは主磁石については
Ａ、Ｂ。

ＣＳＤ、Ｅ、Ｆの点でそれぞれ５′５２．１８０．３４
５．５２７．１０４及び５２２（Ｇ）の磁束密度を有し
、ま九補助磁石についてはＧＸＨ，Ｉ、Ｊの点でそれぞ
れ１４２０．１３３０．１３００及び１２７０（Ｇ）の
磁束密度を有した。

磁界分布を磁性コロイドを用いて測定したところ第８図
の結果を得た。さらに基板１の局部に相当する個所と中
心個所の磁束を測定したところ■−８７．５Ｇ、■−８
７．０Ｇ、■−８７，５Ｇ、■−８７、０Ｇ及び■−７
９，５Ｇを得た。第８図から分るように基板１の領域の
磁力線はほぼ平行となり、また磁束密度の点からもかな
り均一な分布となる。

なお、補助磁石は完全に対称位置になくても基板位置に
平行且つ均一な磁界を生じ５ることを確認した。

対照のため、第７図の配置から補助磁石を取除いて第８
図と同様な図を得た。明らかに場所によって磁力線の方
向が変わる。また、磁束密度を測定したところ、■−７
２Ｇ１■−９３Ｇ１０−９４Ｇ１■−９４Ｇ１■−９４
Ｇであった。磁束密度は主磁石の中心を結ぶ線で大きく
、それから離れるほど小さくなっている。

以上のように、本発明によると、磁性合金めっきに適す
る均一かつ平行な配向磁界が得られることが分る。従っ
て、基板内に配列される多数のチップ状磁気ヘッド等の
磁性膜片に一定の磁気異方性を持たせることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は磁気ヘッドの部分断面図、第２図は同平面図、
第３図はめっきの基本概念を示す断面図、第４図は第２
図に対応するめつきの基本概念を示す断面図、第５図は
磁性合金めっき装置の断面図、第６図は第５図の部分拡
大図、第７図は本発明の磁界印加装置の平面図、第８図
は本発明の装置で得た磁力線図、及び第９図は従来の装
置で得た磁力線図である。図中主な部分は次の通りであ
る。 １：基板（ウェーハ） １１：めっき浴槽 １２：基板取付部 １３：陰極 １４：陽極 １８：パドル ２２．２５；主磁石 ２４．２５：補助磁石 第３図　　　　第４図 ＨＨ ２’　　　　　　１ 嬉８ｃ７！ ７づＬニー箋−−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、めつき浴槽の底面に設けた水平な陰極板に多数の微
   細な被電着領域を有する基板を支持させ、基板の面に沿
   つて磁性合金めつき溶液を流動させながら、前記陰極と
   その上方に平行配置した陽極との間に通電するめつき方
   法において、前記基板をはさんで配置された一対の主磁
   石により前記基板の面に沿つて主磁界を印加し、さらに
   前記両磁石の対向する端部を結ぶ線に沿つて配置された
   一対の補助磁石により前記基板位置の主磁界を修正して
   平行化することを特徴とする、磁性合金のめつき方法。 ２、一方の補助磁石は一方の主磁石に近接配置され他方
   の補助磁石は他方の主磁石に近接して配置され、しかも
   補助磁石の極性は主磁石の極性と反対になつている前記
   第１項記載のめつき方法。 ３、めつき浴は（イ）の組成を有し、（ロ）の条件で操
   作される前記第１項ないし第２項のいずれかに記載のめ
   つき方法。 （イ）下記組成の水溶液（単位ｇ／ｌ） 硫酸第一鉄　５〜２０ 硫酸ニッケル　２００〜３５０ ホウ酸　１０〜５０ 塩化アンモニウム　１０〜２０ サッカリンナトリウム　０〜２ 界面活性剤（ぬれ剤）　０〜１ （ロ）ｐＨ１．５〜３．５、温度１０〜５５℃、電流密
   度１０〜３０ｍＡ／ｃｍ＾２。 ４、磁性合金めつき溶液の流動めつき浴槽、前記槽の底
   面に配置された陰極板、前記陰極板に多数の微細な被電
   着領域を有する基板を支持させる手段、前記陰極の上方
   に平行配置された陽極、前記めつき溶液を前記電極間に
   流動させる手段より成るめつき装置において、前記基板
   の上下流位置に配置され前記基板に沿い主磁界を印加す
   る一対の主磁石と、前記主磁石の対向する端部間をほぼ
   結ぶ線に沿つて配置された、主磁石とは極性が反対の一
   対の補助磁石とを設けたことを特徴とする磁性合金のめ
   つき装置。 ５、一方の補助磁石は一方の主磁石に近接配置され、他
   方の補助磁石は他方の主磁石に近接配置されている前記
   第４項記載のめつき装置。