JPH037756B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 薄いフイルムの磁性記録用ヘツドのポール・ピ
ース（pole piece）又は他の高許容量（high
tolerance）素子を作る時、性能の均一性を得る
ために正確に制御しなければならない組成及び構
造をもつシート状材料を電着及び食刻するのに新
しい技術が開発されてきた。米国特許第３，853，
715号に教示されているように、従来のマスキン
グ（masking）法はそれらの素子を作るのには全
く非効果的なものであつた。

従来技術でニツケルと鉄との混合物であるパー
マロイ（permalloy）の如き合金のメツキを取り
扱う場合にとられていた方法は、その合金をシー
ト状にメツキし、そのシートを希望の模様に食刻
する方法であつた。しかし電着でフイルムを付着
させる時、合金と、その模様状合金を支持する基
材との間に接着剤層を用いることが必要である。
或る接着剤層ではそれに電着することは不可能で
あるから、接着剤層上に、Au，Pt，Pd，Cu，
Ni等々の如きかなり貴なる薄い層を付着させる
必要が屡々ある。

残念ながら基材中の磁性合金と相容性のある多
くの接着性メツキ用基本層は、食刻中その合金に
対し陰極的になり、ひどいアンダーカツト
（undercut）を生ずる。例えばニツケル鉄合金
は、そのニツケル鉄合金とそれに付随する基材と
の間にクロム又はチタンの薄膜を介在させること
により、ガラス或は珪素に対し付着性をもつよう
にすることができる。米国特許第3853715号に教
示されているように、そのような多層を食刻する
と、食刻される材料にひどいアンダーカツトが観
察される。そのようなアンダーカツトは食刻中に
行われるいくつかの個々の効果によるものであ
り、再現性もなく、制御もできない。アンダーカ
ツトは化学的食刻が腐食を早める事による。腐食
は原理的には等方的であり、食刻される金属の厚
みに垂直な方向と厚みに平行な方向の両方に対し
等速度で行われる。このため金属の均等なアンダ
ーカツトを生ずる。しかし極めて薄い膜厚及び模
様の大きさのため、金属結晶子と粒子の大きさを
無視することはできない。粒子界面と粒子自体は
異なつた速度で食刻され、ぎざぎざな縁を生ず
る。

食刻の最終段階で、接着性且つ（又は）メツキ
用基本金属層が露出されると、異なつた金属が直
流電池を形成し、そのため陽極金属を極めて速く
食刻する結果になる。チタンとクロムの場合、之
等の金属は夫々極めて迅速に不動態化し、ニツケ
ル、ニツケル鉄合金及び鉄族金属に対し陰極的に
なる。白金、パラジウム、金属又は銅の如き金属
が鉄族金属に狭まれて存在すると、それらは陰極
的に働き、ニツケル、ニツケル・鉄合金等の食刻
は制御できなくなる。

そのようなアンダーカツトは薄膜磁気ヘツドの
ポール・ピースの如きバツチ法で作られる配列の
製造には有害である。

米国特許第3853715号は上述の問題点を認識し、
解決法を教示している。アンダーカツトを起すこ
となく多層電着金属を均一に食刻するために、そ
の特許は陽極性金属を電着する前に陰極性接着性
金属層の上部にホトレジストの非常に狭い境界部
を配置することを教示している。その狭い境界部
はそれ自体は閉じて枠として働き、一方第二のホ
トレジスト層を付着して現像し、食刻後に残すべ
き陽極性材料上にのみ存在するようにする。第二
ホトレジストは第一ホトレジストに重復ち、陽極
性層を完全に包む。最終的模様には不必要な余分
の陽極性材料を後で食刻することにより、侵食さ
れない希望の模様部分を残し、二種以上の異なつ
た金属を共通の食刻液につけた時に起きるアンダ
ーカツトを回避することを教示している。

現在アンダーカツトの問題に対する従来の解決
法は完全には適切でないことが判明した。特に、
Ni−Fe合金の如き電着された陽極性物質が食刻
除去された後、食刻液が陰極性金属／接着剤層に
触れ、ホトレジスト境界線の下で横への食刻が起
きる。一度び之が起き始めると、ホトレジストを
適所に維持する接着剤はその構造的一体性を失
い、ホトレジストが基材から剥離し始め、更にア
ンダーカツトの問題を複雑にする。

アンダーカツトの問題を実質的に除くため、本
発明はパーマロイの如き後で形成された電着陽極
性材料の境界を定める非常に狭いホトレジストか
らなる境界部を置く。即ち従来技術である米国特
許第3853715号もホトレジスト境界部を使用して
いるが、本発明は、ホトレジストによつて陽極性
材料を完全に包み、そのホトレジストが不活性基
材へ全ゆる方向から伸びている点でその従来法と
は異なつている。従来法と同様に、本発明は製造
しようとする最終金属生成物を定めるように考え
られた幅及び大きさをもつ非常に狭い境界部領域
中の陰極性金属／接着剤層上にホトレジストの狭
い境界部を置く。ホトレジストが形成された後、
陰極性金属／接着剤下層上に陽極性材料を付着さ
せ、次にそのホトレジストを除去して、前にホト
レジストの崩れない（self−supporting）狭い境
界部で覆われていた領域中でのみその陰極性金
属／接着剤下層を露出させる。それらの露出領域
中の陰極性金属／接着剤下層を次に除去し、次に
不活性支持体へ、それへの全距離に亘つて伸びる
ようにホトレジストを再び適用し、最終生成物と
して考えられている陽極性材料を覆い包み込むよ
うにする。

本発明を実施することにより、ホトレジストは
横への食刻に対する実質的に不透過性の障壁とし
て働き、それによつて実質的にアンダーカツトの
問題を除くことができる。腐食的食刻は陰極性金
属／接着剤下層に沿つて移行するが、食刻液はホ
トレジストにぶつかり、そのぶつかつた障壁によ
つて食刻過程が止る。

第１図は処理される電着シートを示し、この場
合二酸化珪素、ガラス又は他の同様な崩れない絶
縁性材料の基材１により、クロム、チタン、タン
タル、タングステン、ニオブ、バナジウム又はジ
ルコニウムの如き接着性金属２の薄層を支持させ
る。そのような接着剤金属２は、陽極性金属とし
て言及するNi−Fe合金の如き重要な主金属を基
材に接着するために主に用いられる。そのような
接着剤層には容易に電気メツキ又は無電解メツキ
することはできないので、接着剤層２を続いて
Au，Pt，Pd，Cu，Ni，Ni−Fe、或は合金の如
き容易にメツキできる金属３で金属被覆するのが
望ましい。そのような接着剤層２と導電性層３は
スパツタリング、蒸着或は他の方法により適用す
ることができる。

従来法によれば処理過程のこの段階で、ホトレ
ジスト７及び１７を従来のリトグラフ
（lithograph）法で付着させ、パーマロイの如き
陽極性材料６を付着させる。

パーマロイ層６を付着した後、別のホトレジス
ト層８を従来のホトリトグラフ（photolitho−
graph）法によつて、陽極性金属６の上に適用す
る。第１図の領域４及び５で示した余分の陽極性
材料を次に食刻除去する。FeCl₃はNi−Feに対す
る適切な食刻剤である。ホトレジスト境界線７，
１７及び８は陽極性材料を包んでいる。

従来技術は、クロム、チタン、金、等々の如き
陰極性金属が存在していても、ホトレジストが
Ni−Feの如き活性金属が食刻されるのを防ぐこ
とを教示している。一層活性な金属６をFeCl₃で
食刻した後、メツキ用基本金属３と接着剤層２を
適当な化学的食刻剤で食刻することが教示されて
いる。しかし前述した如く、不必要な陽極性材料
領域４及び５をメツキ用基本金属３と接着剤層２
と一緒に除去するのに用いた食刻剤は、ホトレジ
スト境界領域７と１７の下の層２及び３を横に食
刻し、重大なアンダーカツトを生じ、第２図の９
及び１０で示すような縁の鋭い食刻を失わせるこ
とが発見されている。一度び横への食刻が始まる
と、ホトレジスト領域７と１７は支持層２及び３
への接着を失い、更に問題を悪化させる。更にチ
タンの如き接着剤金属層とNi−Feの如き陽極性
金属との間の電気化学的電位差のため、接着剤金
属層が食刻剤が触れると直ちに電池が形成され、
Ni−Feの食刻速度が増大して、その食刻過程の
制御を、不可能とまではいかないとしても、非常
に困難にする程にまでなる。

之等の問題を解決するため、第３図〜第７図を
参照する。第３図はその処理工程中、従来法と実
質的に等しく行われる点迄の処理を示している。
特に、接着剤金属層２とメツキ可能な金属層３の
上に領域１５，１６として示したホトレジストの
非常に狭い境界部を適用してある。次に陽極性層
を領域４，５及び６として示した均一な被覆とし
て金属層３の上に付着する。最終的生成物として
重要な模様となるように考えられているのは領域
６であり、その形態はホトレジスト１５及び１６
の非常に狭い崩れない境界部によつて限定されて
いる。

従来法とは違つて、今度はホトレジスト１５，
１６の境界部をよく知られた方法により除去し、
選択的にホトレジストの非常に狭い崩れない境界
部によつて定められていた領域中で接着剤金属層
２とメツキ可能金属層３を露出する。第４図に示
した如く、接着剤層２とメツキ可能金属層３をス
パツタリング或はイオン・ミル（ion mil）にか
けるなどしてよく知られた方法により選択的に除
去し、空腔１１及び１２中、基材１の１３，１４
の所迄の全距離に亘つてその空腔を伸ばす。之等
の空腔は好ましくは約0.1〜0.2ミルの幅をもち、
陽極性材料の最終的模様（一種又は多種）を定め
る。それは例えば薄膜磁気ヘツドのポール・ピー
ス（pole piece）になる。

空腔１１，１２をホトレジスト８で満し、陽極
性材料６を三方から完全に包み、その領域の第四
の側は不活性基材１によつて囲まれているように
する。

第５図に示す如く、ホトレジスト８は満した空
腔１１，１２を少し超えて伸びていてもよい。電
着パーマロイの如き余分の陽極材料４，５を次に
食刻除去する。FeCl₃はFeNi−合金のための適切
な食刻剤である。メツキ用基本金属３と接着剤層
２は適切な化学的食刻剤で食刻することができ
る。ホトレジスト８は支持基材１と物理的に接触
しているので、領域４と５の食刻は層２と３と同
様、ホトレジスト８（第６図）によつて限定され
た境界内に位置する陽極金属又は支持層２及び３
の一体的鋭い縁に何ら悪影響を及ぼさない。ホト
レジスト材料８は、最後によく知られた方法で除
去し、従来法では得ることのできない鋭い縁をも
つ最終的模様をもたらす。

食刻剤と同様好ましいホトレジスト材料を含む
米国特許第3853715号の教示を参考の為ここに援
用してある。本発明は特にその好ましい具体例に
関連して示し、記述してきたが、当業者には形状
及び細かい点で本発明の範囲を離れることなく前
述及び他の変更を加えることができることは分る
であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は米国特許第3853715号に教
示されている従来法の処理工程を示す図である。
第３図〜第７図は本発明による化学的食刻中、ア
ンダーカツトを解消するための段階的処理工程を
示す図である。 １……基材、２……接着剤層、３……メツキ用
基本金属層、７，８，１５，１６，１７……ホト
レジスト。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 以下の工程を含む、基材上に金属模様を形成
   する方法。 ａ 不活性基材上に第一の薄い金属層を付着さ
   せ、 ｂ 前記金属層上に、与えられた高さの非常に狭
   く崩れないホトレジスト材料からなる境界部を
   付着させ、しかもその境界部は前記金属層上に
   付着させるべき後の第二金属の目的とする模様
   形状の輪郭を囲んでおり、前記後の第二金属は
   前記第一金属層に対し、その食刻中陽極的にな
   るものであり、 ｃ 前記第二金属を前記第一金属上に付着させ、 ｄ 前記崩れないホトレジスト境界部を除去して
   前記薄い金属層を露出させ、 ｅ 工程ｄで露出したそれらの領域中の前記第一
   の薄い金属層を除去し、 ｆ 前記の模様を実質的に覆い、かつホトレジス
   トの崩れない境界部によつて前に占められてい
   た領域を実質的に満たすようにホトレジストを
   付着させ、それによつて第二金属を前記の模様
   内に実質的に包み込み、 ｇ 包み込まれていない全ての陽極材料を食刻し
   て除去する。 ２ 第一金属が、後の食刻中陰極となる接着性及
   び／又はメツキ用基本材料である特許請求の範囲
   第１項に記載の方法。 ３ 形成する模様が第二金属の模様である特許請
   求の範囲第１項に記載の方法。 ４ 模様を形成する金属層が薄い磁性の鉄金属層
   である特許請求の範囲第２項に記載の方法。 ５ 包み込まれていない陽極材料を化学的食刻に
   よつて除去する特許請求の範囲第１，２，４項に
   記載の方法。 ６ 第一の薄い金属層を、崩れないホトレジスト
   境界部を除去することによつて露出された領域中
   で、バツク・スパツタ食刻することによつて除去
   する特許請求の範囲第１，３項に記載の方法。 ７ 第一の薄い金属層を、崩れないホトレジスト
   境界部を除去することによつて露出された領域中
   で、イオン・ミルにかけることによつて除去する
   特許請求の範囲第１，３項に記載の方法。 ８ 実質的に全ての接着性メツキ用基本材料を、
   崩れないホトレジスト境界部を除去することによ
   り露出された領域中でバツク・スパツタ食刻する
   ことにより除去する特許請求の範囲第２，３項に
   記載の方法。 ９ 実質的に全ての接着性メツキ用基本材料を、
   崩れないホトレジスト境界部を除去することによ
   り露出された領域でイオン・ミルにかけることに
   より除去する特許請求の範囲第２，３項に記載の
   方法。 １０ 陽極材料がニツケルと鉄の合金からなる特
   許請求の範囲第１，２，３項に記載の方法。 １１ 第二金属が第一金属上に電着された特許請
   求の範囲第１，３項に記載の方法。 １２ 陽極材料を接着性及び／又はメツキ用基本
   材料上に電着する特許請求の範囲第２，３項に記
   載の方法。 １３ 第二金属を、崩れないホトレジスト境界部
   の高さより実質的に大きくない高さまで第一金属
   上に付着させる特許請求の範囲第１，３項に記載
   の方法。 １４ 陽極性材料を、崩れないホトレジスト境界
   部の高さより実質的に大きくない高さまで陰極材
   料上に付着せる特許請求の範囲第２，３項に記載
   の方法。 １５ ホトレジスト境界部が約0.0025−0.0051mm
   の幅をもつている特許請求の範囲第１，２，３項
   に記載の方法。 １６ 以下のものを含む、基材上にの金属模様。 −少なくとも一枚の、比較的食刻しない基材１上
   の第一の薄い層３。 −前記第一金属３上にある第二の薄い金属４，
   ５，６フイルムの付着物であつて、この第二金属
   ４，５，６は前記第一金属層３に対しその食刻中
   陽極的になることを特徴とするもの。 −目的とする模様を実質的に覆い、かつ、前記し
   た、予め設けられ、基材１のところまで位置して
   いるホトレジスト境界部によつて予め占められて
   いた領域を満たすように配置して適用されたホト
   レジスト付着物８であつて、それによつて、 ・ 第一金属３が、前記の模様の領域中にその基
   材１との接触領域を除いて完全に包み込まれ、 ・ 第二金属４，５，６はそのように包み込まれ
   ていないところ４，５で食刻除去され、 ・ 前記ホトレジスト８はひき続いて除去される
   ことになる。 １７ 特許請求の範囲第１６項記載の基材上の金
   属模様であつて、金属模様が第二金属の模様であ
   るもの。 １８ 特許請求の範囲第１６項又は第１７項に記
   載の基材上の金属模様であつて、 第一金属層が、基材上に適用された接着金属層
   および接着金属層上に適用されたメツキ可能な金
   属を含むもの。 １９ 特許請求の範囲第１８項記載の基材上の金
   属模様であつて、 第二金属が磁性であつて比較的陽極的であるも
   の。 ２０ 特許請求の範囲第１９項記載の基材上の金
   属模様であつて、 第二金属が磁性である鉄金属の薄層からなるも
   の。 ２１ 特許請求の範囲第２０項記載の基材上の金
   属模様であつて、 接着金属が、鉄金属を基材に強固に結合するの
   に適したクロム、チタン、タンタル、タングステ
   ン、ニツケル、バナジウムまたはジルコニウムの
   ような金属を含むもの。 ２２ 特許請求の範囲第２１項記載の基材上の金
   属模様であつて、 −基材表面が非金属からなり、 −メツキ可能な金属が金、白金、パラジウム、
   銅、ニツケル、鉄およびそれらの合金、あるいは
   同様の金属、を含むメツキ可能な層を含み、接着
   金属より比較的メツキし易い傾向のもの、 であるもの。 ２３ 特許請求の範囲第２２項記載の基材上の金
   属模様であつて、 −基材表面がガラスあるいは同様の非金属を含
   み、 −第二金属がニツケルおよび鉄を含むもの。 ２４ 特許請求の範囲第２２項記載の基材上の金
   属模様であつて、 陽極性の材料が非常に薄いフイルムで置かれた
   ニツケルと鉄の合金を含むものであるもの。 ２５ 特許請求の範囲第２４項記載の基材上の金
   属模様であつて、 金属模様が薄いフイルム・ヘツド用のポール・
   ピースの形態に形作られたもの。 ２６ 特許請求の範囲第１６項記載の基材上の金
   属模様であつて、 第二金属が第一金属上に電着されたもの。 ２７ 特許請求の範囲第１９項記載の基材上の金
   属模様であつて、 陽極材料が前記接着性及び／はメツキ可能な材
   料上に電着されたもの。 ２８ 特許請求の範囲第１６項又は第１７項に記
   載の基材上の金属模様であつて、 一時的に存在するホトレジスト境界部が約
   0.0025−0.0051mmの幅であるもの。 ２９ 特許請求の範囲第１７項記載の基材上の金
   属模様であつて、 金属食刻がFeCl₃あるいは類似の食刻剤により
   行われるもの。