CN1866358A

CN1866358A - 形成电镀图案的方法和制造薄膜磁头的方法

Info

Publication number: CN1866358A
Application number: CNA2005101025172A
Authority: CN
Inventors: 三宅裕子
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-05-20
Filing date: 2005-09-08
Publication date: 2006-11-22
Also published as: US20060260945A1; JP2006322054A

Abstract

形成电镀图案的方法和制造薄膜磁头的方法。该形成电镀图案的方法能够确保进行了亲水性处理的抗蚀剂图案变窄和微型化，而不使该抗蚀剂图案变宽和变形。该方法包括以下步骤：使用抗蚀剂覆盖电镀晶种层的表面；对该抗蚀剂进行曝光和显影，以形成具有凹入部分的抗蚀剂图案；对该抗蚀剂图案进行亲水性处理；通过电镀在该抗蚀剂图案的凹入部分中淀积金属；去除该抗蚀剂图案；以及去除该电镀晶种层的暴露部分。该电镀晶种层是由金属制成的挥发性金属层，该挥发性金属层在该亲水性处理过程中被氧化，并且构成该挥发性金属层的金属的氧化物具有挥发性。

Description

形成电镀图案的方法和制造薄膜磁头的方法

技术领域

本发明涉及形成电镀图案的方法和制造薄膜磁头的方法，更具体地，涉及用于形成电镀图案的方法以及使用所述方法的用于制造薄膜磁头的方法，其中，该用于形成电镀图案的方法可以用来形成薄膜磁头的一部分和电路板的布线图案。

背景技术

目前，磁记录介质的表面记录密度已大大提高，并且需要高性能的薄膜磁头。因此，必须使记录间隙和记录磁极的端部变窄，并精确地形成记录间隙和记录磁极的端部。

例如，垂直磁记录头具有：主磁极，其与记录介质的表面相对，以在记录介质的表面记录数据；以及旁轭(return yoke)。从空气支承表面(ABS)观察，再生元件侧的主磁极的端面较窄，而旁轭侧的主磁极的端面较宽。即，主磁极被形成为倒梯形。通过以下步骤来形成主磁极：形成磁性膜，该磁性膜用作主磁极；以及通过干式工艺对该磁性膜进行蚀刻，以将其形成为所需形状的主磁极。此外，可以通过电镀来形成主磁极。

在用于使磁性膜成形的干式工艺中，使用聚焦离子束(FIB)蚀刻或者离子研磨。然而，FIB蚀刻不适用于批量生产，而离子研磨不适用于磁极的精确成形。

另一方面，在使用电镀的工艺中，主磁极的形状和尺寸取决于抗蚀剂图案。因此，可以通过精确地形成抗蚀剂图案来精确地控制主磁极的形状(参见日本专利文献No.2004-95006)。

在通过电镀形成主磁极的情况下，首先，对抗蚀剂进行曝光和显影，以形成预定的抗蚀剂图案，然后，在电镀之前执行亲水性处理。通过该亲水性处理，可以防止抗蚀剂图案排斥电镀液，并且可以提高电镀液的流动性，以使得电镀液可以完全进入微小沟槽。

例如，可以采用O₂等离子体处理、紫外线(UV)处理等作为该亲水性处理。然而，如果对抗蚀剂图案进行该亲水性处理(例如O₂等离子体处理)，则抗蚀剂的表面可能会挥发，以使抗蚀剂图案的宽度比其初始宽度要宽。即，抗蚀剂图案的变窄必然受到限制。在垂直磁记录头中，从ABS观察，主磁极的端面形状必然形成为倒梯形。然而，通过该亲水性处理，各个抗蚀剂图案的凹入部分的底部的宽度比其开口部分的宽度要宽，因此，各个抗蚀剂图案的沟槽部分的截面形状没有形成为倒梯形。

发明内容

提出本发明，以解决传统技术的这些问题。

本发明的一个目的在于提供一种用于形成电镀图案的方法，其能够保证使进行了亲水性处理的抗蚀剂图案变窄并微型化，而不会在例如制造垂直磁记录头的主磁极时，使抗蚀剂图案变宽和变形。

另一目的在于提供一种制造薄膜磁头的方法，其采用了该形成电镀图案的方法。

为了实现这些目的，本发明具有以下的方法。

即，用于形成电镀图案的方法包括以下步骤：使用抗蚀剂覆盖电镀晶种层的表面；对抗蚀剂进行曝光和显影，以形成具有凹入部分的抗蚀剂图案，该抗蚀剂图案具有预定的图案，并且其中该电镀晶种层被暴露为内部底面；执行该抗蚀剂图案的亲水性处理；通过电镀在该抗蚀剂图案的凹入部分中淀积(piling)金属；去除该抗蚀剂图案；以及去除该电镀晶种层的暴露部分，该电镀晶种层是由金属制成的挥发性金属层，该挥发性金属层在亲水性处理过程中被氧化，并且构成该挥发性金属层的金属的氧化物具有挥发性。

在该方法中，构成该金属挥发性金属层的金属可以是钌。

接下来，在制造薄膜磁头的方法中，通过以下步骤来形成该薄膜磁头的一部分：使用抗蚀剂覆盖电镀晶种层的表面；对该抗蚀剂进行曝光和显影，以形成具有凹入部分的抗蚀剂图案，该抗蚀剂图案具有预定的图案，并且其中该电镀晶种层被暴露为内部底面；执行抗蚀剂图案的亲水性处理；通过电镀在该抗蚀剂的凹入部分中形成磁性膜；去除该抗蚀剂图案，以及去除电镀晶种层的暴露部分，该电镀晶种层是由金属制成的挥发性金属层，该挥发性金属层在亲水性处理过程中被氧化，并且构成该挥发性金属层的金属的氧化物具有挥发性。

在该方法中，薄膜磁头的该部分可以是垂直磁记录头的主磁极。

在该方法中，薄膜磁头的该部分可以是水平磁记录头的上磁极的端部磁极。

在该方法中，该挥发性金属层的厚度可以等于上磁极的端部磁极与下磁极的端部磁极之间的距离。

此外，在该方法中，构成该挥发性金属层的金属可以是钌。

在该形成电镀图案的方法中，将该挥发性金属层用作电镀晶种层。因此，可以防止抗蚀剂图案的凹入部分变宽以及抗蚀剂图案的变形，而与抗蚀剂图案的亲水性处理无关，因此可以形成精细的电镀图案。

本发明的方法可以适用于形成薄膜磁头的一部分(例如主磁极)的处理，因此可以精确地形成薄膜磁头的该部分。

附图说明

现将通过示例的方式，参照附图说明本发明的实施例，附图中：

图1是表示通过本发明的方法制造的薄膜磁头的剖视图；

图2A-2F是表示制造薄膜磁头的步骤的说明图；

图3是表示主磁极和移动式保护部分(trailing shield)的剖视图；

图4是表示通过本发明的方法制造的另一薄膜磁头的剖视图；

图5是表示下磁极和上磁极的端部磁极的侧视图；

图6A-6C是表示形成端部磁极的步骤的说明图；

图7A-7D是表示使用本发明的方法制造多层电路板的步骤的说明图。

具体实施方式

现将参照附图详细说明本发明的优选实施例。

在本实施例中，将本发明的形成方法应用于形成薄膜磁头的一部分的方法。

图1是通过本发明的形成方法制造的用于垂直磁记录的薄膜磁头的剖面图。

该薄膜磁头包括记录头，其由主磁极10、移动式保护部分13、旁轭14、线圈16以及再生头构成，该再生头由磁阻(MR)元件20、上保护部分22以及下保护部分24构成。

在上保护部分22和下保护部分24之间设置有由氧化铝制成的绝缘层26。此外，在主磁极10和线圈16之间、线圈16和旁轭14之间、以及MR元件20、上保护部分22和下保护部分24之间设置有由氧化铝等制成的绝缘层。

本实施例的薄膜磁头的特点在于作为挥发性金属层的主磁极10的基层11。

在该薄膜磁头中，保护层22和24、MR元件20、主磁极10、线圈16、旁轭14按顺序层叠在由Al₂O₃-Tic制成的基板上，并形成为预定的图案。

如上所述，在用于垂直磁记录的薄膜磁头中，使主磁极10在再生元件侧的端面较窄，而使主磁极10在旁轭14侧的端面较宽。即，将主磁极10形成为倒梯形。将挥发性金属层11粘附到主磁极10的底部。

图2A-2F是表示制造薄膜磁头的主磁极10的步骤的说明图。这些视图表示从端面观察的图1的部分“A”。

在图2A中，在绝缘层26的表面上形成粘合剂层12，然后在粘合剂层12上形成挥发性金属层11。粘合剂层12将挥发性金属层11粘合在绝缘层26上。通过溅射或蒸发例如Ti、Ta、Cr、Nb等来形成粘合剂层12。

在本实施例中，挥发性金属层11由钌(Ru)制成。通过溅射或蒸发Ru来形成挥发性金属层11。挥发性金属层11用作电镀晶种层，并且对其厚度(例如，500埃)进行调整，以获得预定的电阻。挥发性金属层11可以是单层。此外，可以采用包括挥发性金属层11的多层结构。在本实施例中，通过在由Al₂O₃-Tic制成的基板(工件)上溅射或蒸发Ru来形成挥发性金属层11。即，使用Ru覆盖该工件的表面。

在图2B中，在挥发性金属层11的表面上形成抗蚀剂图案30。在该工件的表面上涂覆抗蚀剂，并且对该抗蚀剂进行曝光和显影，以对主磁极10进行构图。在主磁极10的前端部形成到梯形形状的凹入部分30a。将由Ru制成的挥发性金属层11暴露为凹入部分30a的内部底面。

在形成抗蚀剂图案30后，对抗蚀剂进行亲水性处理。在图2C中，对抗蚀剂进行亲水性处理，例如，O₂等离子体处理。

通过对抗蚀剂进行O₂等离子体处理，将抗蚀剂图案30的表面从疏水性表面改变为亲水性表面。此外，暴露在凹入部分30中的Ru挥发性金属层11被氧化，由此生成RuO₄。RuO₄作为挥发物11a挥发并淀积在凹入部分30a的内表面上。

挥发性金属层11的氧化物(RuO₄)具有挥发性，并且，在亲水性处理过程中形成的RuO₄淀积在凹入部分30a的内表面上。

如上所述，挥发物11a淀积在抗蚀剂图案的凹入部分30a的内表面上，因此，即使对抗蚀剂图案进行亲水性处理，凹入部分30a等的图案也不会变形。传统地，通过对抗蚀剂图案进行亲水性处理使抗蚀剂挥发，从而抗蚀剂图案30的凹入部分或沟槽的宽度变宽。在本实施例中，抑制了由挥发性金属层11的挥发而导致的凹入部分的变宽。

在对抗蚀剂图案30进行亲水性处理之后，执行电镀，以在凹入部分30a中形成磁性膜(高饱和磁通密度膜)32。此时，挥发性金属层11被用作为用于电镀的电晶种层。在图2D中，通过电镀形成磁性膜32。

注意，在亲水性处理之后，作为电镀的预处理，可以通过稀酸使挥发性金属层11的表面活化。不仅可以通过电镀而且可以通过无电镀在凹入部分30a中形成磁性膜32。在电镀中，从直流电流、脉冲电流等中选择电流。

根据薄膜磁头的该部分的所需特性，磁性膜32的材料可以选自FeCo、FeCoα(α＝Pd、Pt、Rh、Mo、Zr)、CoNiFe、NiFe、NiFeα(α＝Pd、Pt、Rh、Mo、Zr)等。

在图2E中，在形成磁性膜32后，去除抗蚀剂图案30。可以化学地溶解或去除抗蚀剂图案30。当去除抗蚀剂图案30时，可以与抗蚀剂图案30一起去除淀积在凹入部分30a的内表面上的挥发物(RuO₄)。注意，即使该挥发物剩余在磁性膜32的侧面，该挥发物也是非磁性的。因此，挥发物对磁头的特性没有不良影响。

在去除抗蚀剂图案30之后，通过离子研磨去除挥发性金属层11和粘合剂层12的暴露在绝缘层26的表面中的部分。在图2F中，去除挥发性金属层11和粘合剂层12的无用部分，以在绝缘层26上形成主磁极10。挥发性金属层11和粘合剂层12由磁性膜32部分地覆盖。另一方面，挥发性金属层11和粘合剂层12为非常薄的层，因此可以容易的通过离子研磨选择性地去除层11和12的暴露部分。剩余在主磁极10的下侧的挥发性金属层11对磁头的特性没有不良影响。

在上述形成主磁极10的方法中，可以在对形成在挥发性金属层11上的抗蚀剂图案30进行亲水性处理时，防止抗蚀剂图案30的凹入部分30a变宽，以及被形成为倒梯形的凹入部分30a的端面形状变形。因此，可以将主磁极10形成为所需形状。

挥发性金属层11由金属制成，该金属在抗蚀剂图案30的亲水性处理过程中被氧化。在本实施例中，挥发性金属层11由Ru制成，但是它可以由其它挥发性金属制成。

在本实施例中，虽然采用O₂等离子体处理作为亲水性处理，但是可以采用其它的处理，例如，电感耦合等离子体(ICP)处理、紫外线(UV)处理、臭氧水处理。在任何亲水性处理中，将挥发性金属层11形成为电镀晶种层，以防止由抗蚀剂图案限定的图案变形。

在上述实施例中，将形成电镀图案的方法用于形成垂直记录头的主磁极10。此外，可以将该方法用于形成薄膜磁头的其它部分。

例如，可以通过上述方法形成与主磁极10(参见图1)相对的移动式保护部分13。

图3表示从ABS观察的主磁极10和移动式保护部分13。移动式保护部分13与主磁极10相对。在也通过电镀以及形成主磁极10的方法来形成移动式保护部分13的情况下，将挥发性金属层11形成为电镀晶种层，并且在挥发性金属层11的表面上形成抗蚀剂图案。因此，可以在抗蚀剂图案的亲水性处理过程中防止抗蚀剂图案的变形，并且可以通过电镀将移动式保护部分13形成为所设计的形状。

此外，可以采用本发明的形成方法来制造图4中所示的水平磁记录头。在该薄膜磁头中，在下磁极40的端部磁极40a和上磁极42的端部磁极42a之间的间隙部分中形成挥发性金属层11。

在图5中，从ABS观察端部磁极40a和42a。挥发性金属层11夹在端部磁极40a和端部磁极42a之间，并且该挥发性金属层11用作写入间隙。由于挥发性金属层11由非磁性材料制成，所以该挥发性金属层11可以用作端部磁极40a和42a之间写入间隙，而不会出现问题。

图6A-6C是表示形成图5所示的端部磁极40a和42a的步骤的说明图。

在图6A中，在下磁极22a上形成下磁极40和端部磁极40a。然后，例如通过溅射形成厚度与写入间歇的宽度相等的挥发性金属层11。此外，在挥发性金属层11的表面上形成抗蚀剂图案50。对抗蚀剂图案50进行曝光和显影，以形成凹入部分50a，该凹入部分50a与端部磁极42a的形状相对应。

在形成抗蚀剂图案50后，对其进行亲水性处理，例如O₂等离子体处理。在图5B中，执行电镀，以形成端部磁极42a。此时，将挥发性金属层11用作用于电镀的电晶种层。例如，通过使用FeCo进行电镀来形成端部磁极42a。

在通过电镀形成端部磁极42a后，在形成磁性膜32之后去除抗蚀剂图案50。此外，通过离子研磨去除剩余在绝缘层52上的挥发性金属层11。在图6C中，从绝缘层52上去除挥发性金属层11(除了覆盖有端部磁极42a的部分以外)。

在图6C所示的状态下，例如通过电镀将上磁极42形成为预定的图案，以制造如图4所示的水平磁记录头。

在制造水平磁记录头的方法中，也将挥发性金属层11形成为抗蚀剂图案50的基层，以防止抗蚀剂图案50变宽和变形，而与抗蚀剂图案50的亲水性处理无关。因此，可以精确地形成具有精细图案地端部磁极42a。

此外，当通过电镀形成水平磁记录头的其它部分(例如，端部磁极40a)时，可以将挥发性金属层预先形成为用于形成端部磁极40a的抗蚀剂图案的基层。

在上述实施例中，采用本发明的电镀图案形成方法来制造薄膜磁头。

本发明的形成方法不限于薄膜磁头的制造。如图7A-7D所示，可以采用该方法来制造多层电路板。

在图7A中，在形成有布线图案72的基层70的表面上形成绝缘层74(例如，聚酰亚胺膜)。通过激光装置等在绝缘层74中形成通孔74a，并且将挥发性金属层11形成为电镀晶种层。

在图7B中，在挥发性金属层11的表面上涂覆抗蚀剂。对抗蚀剂进行曝光和显影，以形成抗蚀剂图案76。对抗蚀剂图案76进行构图，以暴露与要形成在绝缘层74上的布线图案相对应的部分。

对抗蚀剂图案76进行电镀的预处理以及亲水性处理。然后执行电镀，以在抗蚀剂图案76的图案构造(凹入部分)76a中形成导电层78。此时，将挥发性金属层11用作用于进行电镀的电晶种层。

在图7C中，导电层78完全形成在图案沟槽76a中。导电层78例如为具有预定厚度的铜膜，并且它们是通过电镀铜或者无电镀铜而形成的。

然后，去除抗蚀剂图案76，并且去除挥发性金属层(电镀晶种层)11的没有覆盖有导电层78的部分，以在绝缘层74的表面上形成布线图案80(参见图7D)。由于挥发性金属层11比导电层78薄得多，所以可以通过化学蚀刻或离子研磨来容易地并选择性地仅去除挥发性金属层11的暴露部分。

在绝缘层74的表面上形成具有预定图案的布线图案80，并且上部布线图案80和下部布线图案72通过通孔80a电连接，以使得可以制造多层电路板。

在制造多层电路板的本方法中，挥发性金属层11也用作电镀晶种层，以防止抗蚀剂图案76的图案构造76a等变宽，以及抗蚀剂图案76的变形，而与抗蚀剂图案的亲水性处理无关。因此，可以形成精确的布线图案80。

通过采用本发明的形成方法，可以抑制抗蚀剂图案的变形，以使得能够正确地形成布线图案。通过对抗蚀剂进行亲水性处理，可以提高电镀液的流动性，以使电镀液能够完全提供到精细图案中。因此，可以制造具有非常精细的布线图案的高可靠性的电路板，而不会出现由抗蚀剂图案的变形而导致的断线和短路。

在不脱离本发明的实质特点的情况下，可以其它具体形式来实施本发明。因此这些实施例是说明性的而不是限制性的，本发明的范围由所附权利要求限定，而不是由上述说明书限定，并且旨在涵盖落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有变化。

Claims

1、一种用于形成电镀图案的方法，包括以下步骤：

使用抗蚀剂覆盖电镀晶种层的表面；

对所述抗蚀剂进行曝光和显影，以形成具有凹入部分的抗蚀剂图案，该抗蚀剂图案具有预定的图案，并且其中将所述电镀晶种层暴露为内部底面；

对所述抗蚀剂图案进行亲水性处理；

通过电镀在所述抗蚀剂图案的凹入部分中淀积金属；

去除所述抗蚀剂图案；以及

去除所述电镀晶种层的暴露部分，

其中，所述电镀晶种层是由金属制成的挥发性金属层，该挥发性金属层在所述亲水性处理过程中被氧化，并且构成该挥发性金属层的金属的氧化物具有挥发性。

2、根据权利要求1所述的方法，其中

构成所述挥发性金属层的金属为钌。

3、一种用于制造薄膜磁头的方法，其中

通过以下步骤来形成所述薄膜磁头的一部分：

使用抗蚀剂覆盖电镀晶种层的表面；

对所述抗蚀剂图案进行亲水性处理；

通过电镀在所述抗蚀剂图案的凹入部分中形成磁性膜；

去除所述抗蚀剂图案；以及

去除所述电镀晶种层的暴露部分，并且

4、根据权利要求3所述的方法，其中

所述薄膜磁头的所述部分是垂直磁记录头的主磁极。

5、根据权利要求3所述的方法，其中

所述薄膜磁头的所述部分是水平磁记录头的上磁极的端部磁极。

6、根据权利要求5所述的方法，其中

所述挥发性金属层的厚度等于所述上磁极的端部磁极与下磁极的端部磁极之间的距离。

7、根据权利要求3所述的方法，其中

构成所述挥发性金属层的金属为钌。