DE2458079C2 - Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes in Dünnschichttechik - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes in Dünnschichttechik

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mittels eines Photoätzvorgangs strukturierten Magnetkopfes in Dünnschichttechnik mit einer eine magnetisierbare Nickel-Eisen-Legierung enthaltenden Schicht. Ein derartiges Verfahren ist aus DE-AS 41 832 bekannt.
Beim Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist unter »Nickel-Eisen-Legierung« hier eine Legierung zu verstehen, die außer Nickel und Eisen auch andere Metalle, wie Chrom, Molybdän, Titan oder Niob enthalten kann.
Die die Nickel-Eisen-Legierung enthaltende Schicht kann derart strukturiert sein, daß sie z. B. Spuren in Form zweier durch eine lange Seite miteinander verbundener Rechtecke aufweist, deren gemeinsame lange Seite mit Windungen versehen wird und in der Mitte durch einen Spalt unterbrochen ist.
Es ist in der Praxis erwünscht, daß ein Nickel-Eisen-Muster wenigstens örtlich schräge Ränder aufweist, wodurch Isoliermaterial und/oder Windungen, die auf dem Muster aufgebracht werden müssen, keine Diskontinuitäten aufweisen.
Weiter kann es wünschenswert sein, daß derartige Muster örtlich steile Neigungen aufweisen, und zwar an der Stelle, an der das Muster durch einen Spalt unterbrochen ist. Das Muster an der Stelle eines Spaltes wird für einen Hochfrequenzmagnetkopf zur Erhöhung der Informationsdichte in Scheibenspeichern verhältnismäßig schmal gewählt, wodurch, wenn die Breite der Neigungen des Randes des Musters und die Spurbreite vergleichbare Abmessungen haben, -sich die Polschuhe in einer reproduzierbaren Breite herstellen lassen. Außerdem führen Neigungen bei den Polschuhen unerwünschte Streufelder in dem Aufzeichnungsmedium herbei.
Es ist bekannt, mit Hilfe eines Photoätzvorgangs ganz allgemein in einer Schicht ein Muster mit schrägen Rändem zu bilden, wobei auf der Schicht eine Photolackschicht angebracht und die Schicht in einem Bad geätzt wird, das die Bindung zwischen dem Photolack und dem Material der unterliegenden Schicht beseitigt, wodurch beschleunigte Unterätzung auftritt und ein schräger Rand erhalten wird.
Bei metallischen Unterlagen kann mit diesem Verfahren wenig Änderung in der Neigung des Randes erhalten werden und die Neigungswinkel der Ränder sind meist groß und schlecht reproduzierbar. Außerdem muß, wenn nur örtlich ein Profil mit schrägen Rändern erhalten werden soll, zweimal und zwar mit großer gegenseitiger Genauigkeit, eine Photomaske auf eine Photolackschicht ausgerichtet werden, wobei durch Ätzung in verschiedenen Bädern einmal schräge und einmal steile Ränder erhalten werden.
Bei einem anderen photomechanischen Verfahren zum Erhalten eines Musters mit schrägen Rändern wird zwischen der zu ätzenden Schicht und der Photolackschicht eine Hilfsschicht angewendet, die eine Ätzgeschwindigkeit aufweist, die die der zu ätzenden Schicht überschreitet. Dabei tritt Unterätzung der Hilfsschicht unter der Photolackschicht auf und die zu ätzende Schicht wird über ein breiteres Gebiet zugänglich, wodurch schräge Ränder gebildet werden können. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus US-PS 37 00 508 bekannt.
Ein Nachteil dieses Verfahrens besteht darin, daß die Ätzgeschwindigkeit der Hilfsschicht höher als die der zu ätzenden Schicht sein muß, aber nicht viel höher als die letztere Geschwindigkeit sein darf. Letzteres ergibt sich, wenn die Hilfsschicht und die zu ätzende Schicht mehr oder weniger leitend sind und ein galvanisches Element bilden können, wodurch sich die Hilfsschichi oft viel zu schnell löst.
Die Nachteile treffen insbesondere für Nickel-Eisen-Schichten zu, von denen sich z. B. Photolackschichten schwer auf reproduzierbare Weise losätzen lassen, wobei weiter schwierig Hilfsschichten geeigneter Zusammensetzung gefunden werden können, die außerdem unter derartigen Bedingungen aufgebracht werden können, daß die magnetischen Eigenschaften der Nickel-Eisen-Schicht nicht in erheblichem Maße beeinträchtigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Vcrfahren anzugeben, mittels welchem in Schichten aus ma· gnetisierbaren Nickel-Eisen-Legierungen Muster mit schrägen Rändern ätzbar sind, deren Neigungswinkel innerhalb weiter Grenzen reproduzierbar einstellbar sind.
Das eingangs erwähnte Verfahren ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Eiscn-Schicht mit einer Hilfsschicht aus mindestens einem zu der durch Titan, Titanoxid und Siliciumoxid gebildeten Gruppe gehörigen Material und mit einer Photolackschicht in einem dem in der Nickel-Eisen-Schichl gewünschten Muster entsprechenden Photolackmusicr versehen wird, wobei das Photolackmuster die Hilfsschicht teilweise frei läßt, wonach die Hilfsschicht und
die Nickel-Eisen-Schicht in einem geeigneten Ätzbad gleichzeitig geätzt werden.
Unter dem Ausdruck »Titanoxid« bzw. »Siliciumoxid« sind hier sowohl Verbindungen der Elemente mit stöchiometrischen Zusammensetzungen als auch Verbindungen der Elemente mit nicht-stöchiometrischen Zusammensetzungen zu verstehen.
Mit Hilfsschichten mit einer Zusammensetzung der vorgenannten Art können in Nickel-Eisen-Schichten Muster mit schrägen Rändern geätzt werden, deren Neigungswinkel innerhalb weiter Grenzen eingestellt werden kann.
Dazu ragt die Hilfsschicht vor der Ätzung mindestens bis zu einem Abstand d/tgac, wobei d die gewünschte Ätztiefe in der Nickel-Eisen-Schicht und ac der gewünschte Neigungswinkel des Randes des Nickel-Eisen-Musters ist, unter dem Photolackmuster vor.
Grundsätzlich kann die Hilfsschicht die ganze Oberfläche der Nickel-Eisen-Schicht bedecken.
Das Verfahren nach der Erfindung wird aber vorzugsweise verwendet, wenn das Nickel-Eisen-Muster örtlich schräge Ränder und örtlich steile Ränder aufweisen muß. Dazu wird die Hilfsschicht in einem Muster angebracht und das auf der Hilfsschicht angebrachte Photolackmuster läßt einen Teil der Nickel-Eisen-Schicht frei.
Das Muster in der Hilfsschicht kann ebenfalls mit Hilfe eines Photoätzvorgangs erhalten werden, wobei, wie noch näher auseinandergesetzt werden wird, die Photomasken bei diesem und dem nächsten Photoätzschritt nicht genau aufeinander ausgerichtet zu werden brauchen.
Die Hilfsschichten mit der genannten Zusammensetzung können durch Aufdampfen oder Zerstäuben in einer sauerstoffarmen und vorzugsweise sauerstofffreien Umgebung aufgebracht werden, wodurch die magnetischen Eigenschaften der Nickel-Eisen-Schicht nicht beeinträchtigt werden.
Die Dicke der Hilfsschicht beträgt z. B. weniger als 0.1 μηι, während die Dicke der Nickel-Eisen-Schicht ein Vielfaches dieses Wertes, z. B. etwa 2 μπι betragen kann.
Die Nickel-Eisen-Schicht wird vorzugsweise in einem Wasserstoffperoxid-Schwefelsäurebad geätzt, während der Neigungswinkel λ dadurch eingestellt werden kann, daß Wasserstofffluorid; zugesetzt wird, wobei λ mit zunehmender HF-Konzentration abnimmt.
Mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens können in ziemlich dicken Nickel-Eisen-Schichten Muster gebildet werden, deren Ränder reproduzierbar einstellbare Neigungswinkel aufweisen.
Bei Hochfrequenzmagnetköpfen werden u. a. zur Vermeidung von Wirbelstromverlusten oft lameliierte Muster verwendet, die aus Nickel-Eisen-Schichten aufgebaut sind, die voneinander durch Isolierschichten, ζ Β. Siliciumoxidschichten, getrennt sind.
Auch zur Bildung derartiger lameliierter Muster kann das Verfahren nach der Erfindung angewandt werden. Dazu wird die die magnetisierbar Nickel-Eisen-Legierung enthaltende Schicht aus Teilschichten aufgebaut, die abwechselnd aus einer Nickel-Eisen-Legierung und einem Isoliermaterial bestehen, wobei das letztere Material derart gewählt wird, daß die Ätzgeschwindigkeit des Isoliermaterials praktisch gleich der und wenigstens nicht größer als die der Nickel-Eisen-Legierung ist.
Es hat sich als sehr gut möglich erwiesen, als Hilfsschicht Siliciumoxid, z. B. durch Zerstäuben, derart anzubringen, daß es eine erheblich größere Ätzrate als das als Isoliermaterial verwendete und ebenfalls durch Zerstäuben angebrachte Siliciumoxid hat
Die Erfindung wird nachstehend für ein Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf einen durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellten Magnetkopf, und
F i g. 2 und 3 schematisch einen Schnitt längs der Linie II—11 durch die Vorrichtung nach Fig. 1 in aufeinanderfolgenden Stufen der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
F i g. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Magnetkopf zum Einschreiben und Auslesen von Information in einem magnetisierbaren Medium. Mit 12 ist ein schichtförmiger Näckel-Eisen-Kern bezeichnet, von dem ein Schicbtteil 16 von gegen diesen Teil isolierten Windungen 13 und 14 umgeben ist Der erhöhte Mittelteil 17 des Schichtteiles 16 ist mit einem Spalt 15 versehen.
An der Stelle des Mittelteiles 17, der in den F i g. 2 und 3 im rechten Teil dargestellt ist, muß der Schichtteil 16 vorzugsweise steile Ränder aufweisen, um die Breite des Spaltes 15 genau einstellen zu können und unerwünschte Streufelder im Aufzeichnungsmedium zu vermeiden. An den Stellen der Windungen, die in den F i g. 2 und 3 im linken Teil dargestellt sind, muß der Schichtteil 16 schräge Ränder aufweisen, um das Isoliermaterial und die Windungen über die Ränder ohne Bruch anbringen zu können.
Bei einem Verfahren zur Herstellung des obenbeschriebenen Magnetkopfes wird mit Hilfe eines Photoätzvorgangs in einer eine magnetisierbare Nickel-Eisen-Legierung enthaltenden Schicht ein Muster in Form des obenbeschriebenen Kernes angebracht.
Dabei wird auf einem Siliciumsubstrat 21, das mit einer nicht dargestellten Siliciumoxidschicht versehen ist, eine z. B. 2 μηι dicke Nickel-Eisen-Schicht 22 durch Zerstäuben angebracht. Um die Haftung des Nickel-Eisens am Siliciumoxid zu verbessern, kann eine etwa 5 nm dicke Zwischenschicht aus z. B. Titanoxid (TiO,) verwendet werden.
Nach der Erfindung wird die Schicht 22 z. B. durch Zerstäuben mit einer Hilfsschicht 23 aus mindestens einem zu der durch Titan, Titanoxid und Siliciumoxid gebildeten Gruppe gehörigen Material, z. B. Titan, versehen. Die Titanschicht 23 weist z. B. eine Dicke von 0,04 μπι auf.
Vorzugsweise wird die Titanschicht 23 z. B. mit Hilfe einer üblichen Photoätzbehandlung in einem Muster angebracht, das den Teil 17 der Schicht 22 frei läßt. Dann wird eine Photolackschicht 24 in einem Muster (Photolackmuster) angebracht, das dem in der Nickel-Eisen-Schicht 22 gewünschten Muster entspricht und dann werden die Hilfsschicht 23 und die Nickel-Eisen-Schicht 22 in einem geeigneten Ätzbad gleichzeitig teilweise geätzt.
Als Ätzbad wird vorzugsweise ein Bad gewählt, das aus einer wäßrigen Lösung von Schwefelsäure und Wasserstoffperoxid, z. B. 9 Volumenteilen Wasserstoffperoxid, 17 Volumenteilen Schwefelsäure mit einem spezifischen Gewicht von 1,96 und 50 Volumenteilen Wasser besteht.
Wenn diesem Ätzbad 1, 2 oder 4 Volumenteile 40 gew.°/oiges Wasserstofffluorid zugesetzt werden, wird nn der Stelle, an der die Titanschicht 23 vorhanden ist, die Nickel-Eisen-Schicht 22 bei Zimmertemperatur in dem gewünschten Muster geätzt, dessen Ränder Neigungswinkel von etwa 56°, 37= bzw. 20° aufweisen.
Schließlich kann die Photolackschicht 24, gleich wie die Schicht 23. entfernt werden, wobei die letztere
5
Schicht ζ. B. mit einer 1 % Wasserstofffluoridlösung entfernt wird.
Änderungen in der Dicke der Hilfsschicht 23 üben in
der Regel nur einen geringen Einfluß auf die Größe des '
Neigungswinkels aus. 5
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfah- ι
rens nach der Erfindung ist die Schicht 22 aus Teilschichten aufgebaut, die abwechselnd aus der Nickel-Eisen-Legierung und aus Isoliermaterial bestehen, wobei die Ätzgeschwindigkeit des Isoliermaterials geringer als io
die oder gleich der der Nickel-Eisen-Legierung ist. Da- ·...
bei kann auf einem mit einer Siliciumoxidschicht verse- fi
henen Siüciumsubstrat abwechselnd eine z. B. 0,5 μιτι "::
dicke Nickel-Eisen-Schicht und darauf eine 0,1 μπι dicke (
Siliciumoxidschicht angebracht werden. Gegebenenfalls 15
wird auf den Siliciumoxidsci.ichten eine etwa 5 nm dicke ■■.<
Titanoxidschicht angebracht
Als Hilfsschicht 23 kann eine 0,1 μπι dicke Siliciumoxidschicht verwendet werden, die naturgemäß eine größere Ätzgeschwindigkeit als die Siliciumoxidteil- 20 schichten aufweisen muß.
Dies wird z. B. dadurch erreicht, daß beim Zerstäuben der Siliciumoxidteilschicht eine höhere Substrattemperatur als beim Zerstäuben der Siliciumoxidhilfsschicht angewandt wird. 25
Ein geeignetes Ätzbad für die beschriebene zusammengesetzte Schicht ist das oben bereits erwähnte Schwefelsäure-Peroxidbad, dem eine Lösung von Wasserstofffluorid und Ammoniumfluorid zugesetzt wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen I
35
40
45
50
55
60
65

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung eines mittels eines Photoätzvorganges strukturierten Magnetkopfes in Dünnschichttechnik mit einer eine magnetisierbare Nickel-Eisen-Legierung enthaltenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Nickel-Eisen-Legierung (22) mit einer Hilfsschicht aus mindestens einem zu der durch Titan, Titanoxid und Siliciumoxid gebildeten Gruppe gehörigen Material und mit einer Photolackschicht (24) in einem dem in der Nickel-Eisen-Schicht (22) gewünschten Muster entsprechenden Photolackmuster versehen wird, wobei das Photolackmuster die Hilfsschicht (23) teilweise frei IaBt, wonach die Hilfsschicht (23) und die Nickel-Eisen-Schicht (22) in einem geeigneten Ätzbad gleichzeitig geätzt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsschicht (23) in einem Muster angebracht wird, und daß das Photolackmuster auf der Hilfsschicht (23) derart angebracht wird, daß es einen Teil der Nickel-Eisen-Schicht frei läßt
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schwefelsäure, Wasserstoffperoxid und Fluorid enthaltendes Ätzbad eingesetzt wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die die magnetisierbare Nickel-Eisen-Legierung enthaltende Schicht (22) aus Teilschichten aufgebaut wird, die abwechselnd aus der Nickel-Eisen-Legierung und einem Isoliermaterial bestehen, wobei das isoliermaterial derart gewählt wird, daß seine Ätzgeschwindigkeit praktisch gleich der oder wenigstens nicht größer als die der Nickel-Eisen-Legierung ist.
DE2458079A 1973-12-14 1974-12-07 Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfes in Dünnschichttechik Expired DE2458079C2 (de)

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