JPH07169020A - 磁気薄膜ヘッドのための基板表面の平坦化プロセス - Google Patents

磁気薄膜ヘッドのための基板表面の平坦化プロセス

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JPH07169020A
JPH07169020A JP6215623A JP21562394A JPH07169020A JP H07169020 A JPH07169020 A JP H07169020A JP 6215623 A JP6215623 A JP 6215623A JP 21562394 A JP21562394 A JP 21562394A JP H07169020 A JPH07169020 A JP H07169020A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気薄膜ヘッドでの使用に好適な誘電薄膜コ
ーティングを形成するためのプロセスを提供する。 【構成】 スピンガラス材料を基板に滴下し、基板を回
転させ、そして基板とその上に形成された薄膜を予熱し
てスピンオンガラス材料内の溶剤を除去する。つぎに、
薄膜を還元雰囲気あるいは不活性雰囲気内で加熱して、
ＳｉＯ2 薄膜に転化する。還元雰囲気あるいは不活性雰
囲気により、薄膜内に炭素が残留する。この炭素によ
り、薄膜の構造的特性が改善される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜の製造プロセスに関
する。特に本発明は優れた強度をもたらすと共に基板表
面の欠陥を除去する非晶質誘電コーティングを提供する
プロセスに関する。
【０００２】
【従来の技術】スピンプロセス（回転塗布プロセス）
は、誘導型記録ヘッドと磁気抵抗型記録ヘッドの製造に
おいて、基板表面のピットを平坦にし、滑らかにする目
的で使用されてきた。
【０００３】従来、スピン処理あるいは非晶質処理を使
用すると、薄膜が高温（５００℃以上）でほぼ化学量論
組成比通りのＳｉＯ2 に最終的に転化されてしまう。こ
のほぼ化学量論組成比通りのＳｉＯ2 への転化について
は１. ４５から１. ４６の屈折率によって知ることがで
き、電子分光法によって確認ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のスピン処理にお
いては基板表面に対して満足すべき誘電薄膜コーティン
グが形成できるが、他方、例えば磁気ヘッドにおいては
表面の平坦化だけでなく硬さや耐磨耗性などが別途要求
され、改善された誘電薄膜コーティングが必要となって
きている。
【０００５】本発明は上記課題の一つあるいはそれ以上
を解決することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の一つの実施態様によれば、薄膜をＳｉＯ2
に転化する際に還元雰囲気あるいは貴ガス雰囲気にさら
す、典型的なスピン処理が使用される。還元雰囲気およ
び不活性雰囲気を使用することにより、形成された薄膜
に残っている残留炭素が増加し、その薄膜の構造的強度
が改善される。
【０００７】非晶質薄膜を還元雰囲気内で加熱すると、
酸化物基材において炭化物相が形成され、硬さと耐磨耗
性が改善される。
【０００８】本発明の上記およびその他の課題、目的、
特徴および利点は、請求項と合わせて以下の実施例の記
述と添付図面を参照することで、より一層に明らかにな
るであろう。
【０００９】
【実施例】本発明によるスピンコーティング（回転塗
布）は図１に示すように形成される。すなわち、ステッ
プ１０１においてスピン溶液を基板に滴下する。スピン
溶液を滴下してから、ステップ１０２において一般的に
５００から７０００ｒｐｍの範囲の回転速度で基板を回
転させると、適当な量のスピン溶液が回転している基板
の中心から広がって堆積される。非晶質コーティングと
して一般に採用される材料は、熱処理を行なうと二酸化
珪素に転化するシラン、シロキサン、そしてシリコン重
合体を含むシリコン含有配合物である。米国ニュージャ
ージー州モリスタウンのＡｌｌｉｅｄ Ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ社のＡＣＣＵＧＬＡＳＳ，Ｔｙｐｅ２０４，オハイオ
州トレドのＯｗｅｎｓ−Ｉｌｌｉｎｏｉｓ社のＧＲ６５
０、ニュージャージー州ニュートンのＦｕｔｕｒｒｅｘ
社のＤＣ１−２００およびＤＣ４−５００、そしてペン
シルバニア州バトラーのＦｉｌｍｔｒｏｎｉｃｓ社のＳ
ｉＮなどのような溶液が好適な形成材料として多数市販
されている。好適なシロキサンにはテトラメソキシ・シ
ランとテトラエソキシ・シランが含まれている。珪素・
酸素主鎖を含む好適なシロキサンは、米国特許第４、６
７６、８６７号に開示されている。上記の材料に加え、
テトラエソキシをスピンガラス材料として単体で、ある
いは前述のシリコン含有材料を含む他の材料と組み合わ
せて使用することができる。一般的に、これらのスピン
材料は特定のシリコン含有材料の溶剤溶液であり、多く
の場合、この溶液はエタノールである。その他、メタノ
ール、プロパノール、ブタノール、メチルエチルケト
ン、アセトンなどの好適な溶剤が使用できる。スピン層
の厚さは、回転している基板に最初に滴下したスピン溶
液の粘度と基板の回転数とにより決定される。これらの
変数は結果として生じるスピン層の厚さが１ミクロン以
下好ましくは約０. ５ミクロンになるように選択しなけ
ればならない。
【００１０】スピン塗布が終了したら、ステップ１０３
で基板に形成された薄膜がスピン溶液の組成に応じた好
適な温度で予熱される。一般的に、この温度は約１２０
℃から３５０℃の範囲であるが、何種類かの市販の材料
については２５０℃から３３０℃の範囲の温度がよい。
この予熱の目的は蒸発により溶剤をすべて実質的に除去
することである。
【００１１】つぎに、ステップ１０４において、シリコ
ン含有溶液を最初に塗布するときにコーティングが二酸
化珪素に転化するように、薄膜が上記予熱より高い温度
に加熱される。一般的に、この転化プロセスで加える温
度は９００℃から１１００℃の範囲である。この加熱は
還元雰囲気の中で行なう。これらの条件のもとで、高密
度の非常に硬いカーバイド成分含有の薄膜が形成され
る。この加熱はオーブン、赤外線光、炉、電熱器、ある
いは高速熱処理装置などで行なえる。上記目的を達成す
るには高速熱処理装置を利用することが好ましい。その
利点は、高速で制御可能な加熱および冷却ができ、サン
プルの容積全体を通じて熱均一性があり、環境的に制御
が可能であり、清浄ができ、再生が可能であり、そして
安全であるなどの点である。さらに、高速熱処理装置を
使用することで、薄膜、溶剤の拡散、そして薄膜再結晶
化現象における温度勾配が低下あるいは完全に除去でき
る。例えば、ＡＥＴＡＤＤＥＸ社のＲＺ１０３型高速熱
処理装置が本発明の目的に好適である。この高速熱処理
装置においてはスピンコーティングを最大１１００℃で
硬化することができる。
【００１２】固体コーティングを有する基板は電熱器あ
るいは炉で予熱され、溶剤が除去される。基板とコーテ
ィングとは共に室温から１１００℃に１分から３分で加
熱される。この処理の前後で真空ポンプを作動し、ガス
雰囲気の品質と操作の安全性とを確保することができ
る。処理ガスは、この処理の進行中、制御された流量で
流れる。０. ５ミクロンの薄膜コーティングが剥離ある
いは観察可能な割れを伴うことなく、容易かつ再現可能
的に形成できる。
【００１３】加熱過程の完了後、ステップ１０５で、基
板とスピンコーティングとは共に適用な要素例えば磁気
薄膜ヘッドに加工される。
【００１４】本発明の動作は上記の説明と添付図面から
明らかであるが、念のため以下の説明を行なう。薄膜形
成におけるスピンガラス（ｓｐｉｎ- ｏｎ- ｇｌａｓ
ｓ）相は材料を加熱してスピン溶液を高温（つまり、５
００℃以上）でほぼ化学量論組成比通りのＳｉＯ2 に転
化する。この転化は、１. ４５から１. ４６の屈折率に
よって示され、電子分光法によって確認できる。そし
て、このプロセスを窒素やアルゴンなどの還元雰囲気内
で実行すると、薄膜内部にかなりの量の炭素が保持さ
れ、そして高温（約９００℃から１１００℃）において
Ｓｉ−Ｃが形成される。このＳｉ−Ｃが形成されること
は非晶質薄膜の変色とより高い屈折率（約１.５７から
１. ７５）によって知ることができる。電子分光法によ
ると、窒素雰囲気で処理したスピンガラス薄膜にはその
内部に５％から９％の炭素含有量が見出される。この炭
素含有量の増加には薄膜の酸素含有量の低下が直接関係
する。したがって、スピンプロセスの加熱を高温で窒素
雰囲気の中で実行すると、空気／酸素雰囲気で形成した
薄膜よりも機械的に優れた薄膜が形成できる。さらに、
このようにして形成した薄膜の全応力は空気／酸素雰囲
気で処理した薄膜の全応力よりも小さい。
【００１５】また、アルゴンのような貴ガス雰囲気で処
理した非晶質薄膜も空気／酸素雰囲気で形成した薄膜よ
りも炭素含有量が増加しているが、窒素雰囲気で処理し
た薄膜よりは炭素含有量が少ない。さらに、スピン溶液
が最初からボロンを含有しているとき、そのようなスピ
ン溶液で形成した薄膜にはボロンが見出される。
【００１６】本発明のプロセスを使用すれば、基板表面
に存在する０. ３ｍｍ以下の寸法のピットを除去するこ
とができる。これは、高い歩留まりが要求される磁気記
録ヘッドの作成にとって基本的な要件である。
【００１７】本発明は窒素ガスそしてアルゴンなどの貴
ガスなどの還元雰囲気に関して記述を行なったが、本発
明はそれに限定されることなく、アンモニアあるいはメ
タンガス雰囲気のような窒素ガスや貴ガスと類似の特性
を持つその他の雰囲気にも容易に適用することができ
る。
【００１８】また、本発明は、好適な実施例に関して記
述を行なったが、本発明の趣旨を逸脱しない限り、様々
な変更を加えることができると共に、上記好適な実施例
の要素を同等物で代えることが可能なことは、当業者に
は明らかであろう。さらに、本発明の本質的教示から逸
脱することなく、多くの変更を行って、特定の条件や材
料を本発明の教示に適合させることができる。
【００１９】上記説明から明らかなように、本発明の態
様のいくつかは上記例の特定の詳細に限定されるもので
はなく、したがってその他の変更と応用が可能であるこ
とは当業者には理解できるであろう。したがって、本発
明の要旨と範囲を逸脱しない上記の変更と応用はすべて
本明細書の請求項に記載されている。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、薄膜をＳｉＯ2 に変換
する際に還元雰囲気あるいは貴ガス雰囲気にさらしたの
で、薄膜の構造的強度を改善する共に基板表面の０. ３
ｍｍ以下の寸法のピットを除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるスピンプロセスの流れ図である。
【符号の説明】
１０１ プロセスステップ １０２ プロセスステップ １０３ プロセスステップ １０４ プロセスステップ １０５ プロセスステップ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 以下の工程（ａ）乃至工程（ｅ）を備え
    たことを特徴とする基板表面に誘電薄膜コーティングを
    形成するプロセス。 （ａ）スピン溶液あるいはＳｉ含有有機金属溶液を上記
    基板表面に滴下する工程。 （ｂ）上記溶液が基板表面上で均一なコーティングを形
    成するように、上記基板を回転させる工程。 （ｃ）上記コーティングからすべての溶剤が除去される
    温度まで上記コーティングを予熱する工程。 （ｄ）上記予熱に続いて、上記コーティングの温度を上
    昇させるために上記コーティングを還元雰囲気内で加熱
    する工程。 （ｅ）上記コーティングが上記加熱後に冷却され圧縮応
    力を受けて上記コーティングの酸化物基材中に炭素相が
    形成される温度まで上記コーティングを冷却する工程。
  2. 【請求項２】 上記請求項１に記載されるプロセスにお
    いて、 上記加熱する工程が真空の加熱室で行われ、 上記加熱室には水素ガスと第二のガスとが流され、上記
    還元雰囲気が形成されることを特徴とするプロセス。
  3. 【請求項３】 上記請求項１に記載されるプロセスにお
    いて、 上記加熱する工程は上記薄膜コーティングの高速熱処理
    で行われ、 上記高速熱処理は高温で炭素種を保持すると共にカーバ
    イト相を形成することを特徴とするプロセス。
JP6215623A 1993-09-21 1994-09-09 磁気薄膜ヘッドのための基板表面の平坦化プロセス Pending JPH07169020A (ja)

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US5500243A (en) 1996-03-19
EP0648862A1 (en) 1995-04-19

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