JPH0770736A

JPH0770736A - 薄膜素子の製造方法

Info

Publication number: JPH0770736A
Application number: JP24355593A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Shiromoto; 竜也城本
Original assignee: RIIDE RAITO S M I KK
Current assignee: RIIDE RAITO S M I KK
Priority date: 1993-09-06
Filing date: 1993-09-06
Publication date: 1995-03-14

Abstract

(57)【要約】【目的】ホトリソグラフィ技術を用いて基板の上に多
層構造の薄膜を積層する際に、薄膜を積層しようとする
面と基板の面との段差に拘らず、フォトレジスト層を安
定して十分かつ一様な厚さに形成し、常に高精度のパタ
ーニングを可能にする。【構成】先ず、粘性の低い感光性材料を用いて基板の
上に第１のレジスト層を形成する。基板の段差の上にあ
る第１のレジスト層の部分を除去して、段差を実質的に
埋める。この後、粘性の高い感光性材料を用いて段差の
上に第２のレジスト層を形成し、これをパターニングす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】本発明は、ホトリソグラフィ技術
を用いて基板の上に積層される多層構造の金属、合金、
絶縁物、化合物等の薄膜からなる薄膜素子を製造する方
法に関し、例えば磁気ディスク装置、その他の磁気記録
再生装置に用いる薄膜磁気ヘッドの製造に使用される。

【従来の技術】従来より、磁気ディスク装置の高性能化
に伴い、記録密度の向上及び情報転送速度の高速化を図
るために薄膜磁気ヘッドが使用されている。薄膜磁気ヘ
ッドには、面内記録再生用と垂直記録再生用との２つの
型式のものが知られている。これら薄膜磁気ヘッドは、
一般に電気メッキ、スパッタリング等の堆積技術、及び
ホトリソグラフィによる微細加工技術を用いて、Ａｌ₂
Ｏ₃−ＴｉＣ系のセラミック材料等の基板上に絶縁体の
薄膜を介して磁性薄膜を多層に堆積することによって製
造される。高記録密度化を達成するためには、薄膜磁気
ヘッドの再生出力を高くすればよいが、そのための１つ
の手段として、導体コイルの巻回数を増加させる方法が
考えられる。そこで、基板上の限られた面積内でコイル
巻数を増加させるために、絶縁層を介して導体コイル膜
を積層した２層又はそれ以上の多層構造のコイルが、広
く採用されている。図１には、このような４層からなる
多層構造のコイルを有する面内記録再生用薄膜磁気ヘッ
ドの構造が示されている。Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣからなる基
板１には、アルミナ等の絶縁膜２を被着した上に下部磁
極を構成する平面羽子板形の下部磁性膜３が形成されて
いる。下部磁性膜３の上には、非磁性絶縁材料例えばア
ルミナからなるギャップ膜４が成膜され、その上にノボ
ラック樹脂等の有機絶縁樹脂材料からなる絶縁層５を介
して、渦巻状の第１導体コイル６がＣｕ等で形成されて
いる。第１導体コイル６の上には、第２、第３及び第４
導体コイル７〜９がそれぞれ層間絶縁層１０〜１２を介
して積層され、更に層間絶縁層１３を介して上部磁性膜
１４が形成されている。上部磁性膜１４は、リアギャッ
プ１５に於いて下部磁性膜３に直接接続され、かつその
先端部がギャップ膜４を介して下部磁性膜３の先端部と
対向する上部磁極を構成しており、この磁極間で情報の
書き込み・読み出しを行う。従来、各導体コイル６〜９
は、感光性有機樹脂材料のレジスト膜を塗布し、ホトリ
ソグラフィ技術を用いて所望のコイルパターンを形成
し、かつレジスト膜を除去した部分にＣｕを電気めっき
することによって形成するのが一般的である。図４に
は、かかる従来技術を用いて、図１に示す薄膜磁気ヘッ
ドの第４導体コイル９を形成する工程が示されている。
図４−Ａに於いて、基板１には、下部磁性膜３、ギャッ
プ膜４、絶縁層５、第１〜第３導体コイル６〜８、及び
層間絶縁層１０〜１２が積層され、かつそれらの上にめ
っき電極用の下地コイル導体膜１６がスパッタリング等
により被着されている。この下地コイル導体膜上に、例
えばノボラック系の感光性有機樹脂を均一に塗布し、ソ
フトベークしてポジ型フォトレジストからなるレジスト
膜１７を形成する（図４−Ｂ）。次に、図４−Ｃに示す
ように所定のマスクパターンを有するフォトマスク１８
を用いて露光し、レジスト膜１７をパターニングする
（図４−Ｄ）。そして、レジスト膜１７を除去した部分
１９にＣｕ膜を電気めっきすることによって第４導体コ
イル９を形成する。

【発明が解決しようとする課題】一般にフォトレジスト
に使用されるノボラック樹脂等の感光性有機樹脂材料
は、加熱により流動性を有する。ところが、導体コイル
の層数が多くなると、後から積層される導体コイルは、
その積層しようとする絶縁層の面と基板の面との段差が
大きくなるので、上述した従来の薄膜磁気ヘッドの製造
方法では、塗布した前記感光性有機樹脂がソフトベーク
の際に絶縁層上から周辺に流れ落ちて、図４−Ｂに示す
ようにレジスト層１７の膜厚が不十分で不均一になり易
いという問題があった。かかるレジスト層を用いて導体
コイルをパターン形成すると、図５に示す第４導体コイ
ル９のように、膜厚や形状の均一性が低下して所望の性
能が得られず、特に段差に近い部分ではレジスト層が薄
くなるので、隣接するコイルがめっきのオーバハングに
より短絡して歩留りが低下する虞がある。このため、導
体コイルの多層化が制限され、薄膜磁気ヘッドの再生出
力の向上を十分に図ることができないという問題があっ
た。そこで、請求項１記載の薄膜素子の製造方法は、上
述した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、ホトリソグラフィ技術を用いて基
板の上に金属、合金、絶縁物等の複数層の薄膜を積層す
る際に、薄膜を積層しようとする面と基板の面との段差
が大きくなっても、その上にフォトレジスト層を安定し
て十分かつ一様な厚さに形成することができ、それによ
って常に高精度のパターニングを可能にし、歩留りを向
上させ得る薄膜素子の製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するためのものであり、以下にその内容を図面に
示した実施例を用いて説明する。請求項１記載の薄膜素
子の製造方法は、多層構造の薄膜素子に於いて段差を有
する基板上にフォトレジストを用いて薄膜を積層する場
合に、粘性の低い感光性材料を用いて基板の上に第１の
レジスト層を形成し、段差の上にある第１のレジスト層
を除去した後、粘性の高い感光性材料を用いて段差の上
に第２のレジスト層を形成し、これをパターニングする
ことを特徴とする。ここで、粘性の低い感光性材料と
は、例えば半導体ＩＣの製造によく使用される粘度５０
〜１５０ｃＰ（センチポアズ）程度のものを意味し、他
方粘性の高い感光性材料とは、例えば主として薄膜磁気
ヘッドの製造に使用される粘度２００〜５００ｃＰ程度
のものを意味する。

【作用】従って、請求項１記載の薄膜素子の製造方法に
よれば、粘性の低い感光性材料を用いて、基板の段差の
下側に第１のレジスト層が形成されることによって、該
段差を実質的に埋めることができ、更に、粘性の高い感
光性材料を用いることによって第２のレジスト層を、段
差の上に安定して十分かつ一様な厚さに容易に形成する
ことができる。

【実施例】以下に、本発明の薄膜素子の製造方法につい
て、図１に示す４層構造の導体コイルを有する面内記録
再生用薄膜磁気ヘッドを薄膜素子とする実施例を用い
て、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。図２及び図
３には、図１の薄膜磁気ヘッドに於いて、本発明を適用
して第４導体コイル９を形成する工程が示されている。
図２−Ａに於いて、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ系のセラミック材
料からなる基板１には、上述した図４の従来例と同様
に、下部磁極としてＮｉ−Ｆｅ合金、コバルト合金等の
軟磁性材料からなる下部磁性膜３が、電気めっき、スパ
ッタリング等によりパターン形成され、その上にアルミ
ナからなるギャップ膜４がスパッタリングにより被着さ
れている。ギャップ膜４の上には、ノボラック樹脂等の
有機絶縁樹脂をパターニングした後、加熱硬化させて第
１絶縁層５が形成されると共に、Ｃｕの第１導体コイル
６が渦巻状にパターン形成されている。同様にして、第
２絶縁層１０、第２導体コイル７、第３絶縁層１１、第
３導体コイル８、第４絶縁層１２が順次積層されてい
る。そして、これらを含めて基板１には、めっき用電極
としてＣｕ／Ｔｉ等からなる極薄の下地コイル導体膜１
６がスパッタリング等により被着されている。図示され
るように、その上に第４導体コイルを形成しようとする
第４絶縁層１２の面と基板１の面との間には、大きな段
差が存在する。先ず、第４絶縁層１２の上に、約５０〜
１５０ｃＰ程度の低粘度のノボラック系の感光性有機樹
脂をスピンコートにより塗布しかつソフトベークして、
ポジ型フォトレジストの第１レジスト層２０を形成す
る。このような低粘度の感光性有機樹脂材料としては、
従来より薄膜磁気ヘッドに比較して積層する薄膜の層数
が少なくかつ全体の厚みが薄い半導体ＩＣの製造に一般
的に使用されているものがある。このとき、ノボラック
樹脂は加熱により流動性を有するようになるので、ソフ
トベークすると、その一部が図２−Ａに示すように、第
４絶縁層１２の周縁から流れ落ちて基板１の面上に広が
る。次に、図２−Ｂのようにフォトマスク２１を当てて
露光し、通常の現像液を用いて現像した後、９０〜１２
０℃程度の温度で約３０分間ポストベークする。この熱
処理に要する時間は、第１レジスト層２０の膜厚によっ
て適当に設定すればよい。これによって、図２−Ｃに示
すように、第４絶縁層１２の上にある第１レジスト層２
０の部分を除去する。このように第１レジスト層２０を
前記段差の下側に残すように形成することによって、第
４絶縁層１２と基板１との前記段差を、次に第４絶縁層
１２上に第２のレジスト層を形成するのに必要な程度に
埋めることができる。特に、低粘度の感光性有機樹脂を
第１レジスト層２０に用いることによって、ソフトベー
クの際に前記段差の下部に流れ易くなることから、該段
差をより容易に埋めることができる。次に、第４絶縁層
１２の上に、約２００〜５００ｃＰ程度の高粘度のノボ
ラック系の感光性有機樹脂をスピンコートにより塗布し
かつソフトベークして、図２−Ｄに示すようにポジ型フ
ォトレジストの第２レジスト層２２を形成する。このよ
うな高粘度の感光性有機樹脂としては、従来より例えば
薄膜磁気ヘッドの製造によく使用されているものを用い
る。上述したように第１レジスト層２０によって前記段
差が実質的に埋められていることによって、しかもその
高い粘性によって第２レジスト層２２は、第４絶縁層１
２の上に均一かつ十分な膜厚を得ることができる。従っ
て、本発明によれば、第１レジスト層２０は、前記段差
の大きさに応じて必要な膜厚が得られるように、適当な
量の前記感光性有機樹脂をスピンコートするが、敢えて
前記段差を完全に埋める必要はない。このようにして形
成された第２レジスト層２２の上に、図３−Ｅに示すよ
うに所定のマスクパターン２３を有するフォトマスク２
４を配置し、露光し、通常の現像液を用いて現像しかつ
水洗した後、熱処理を施して第４導体コイルに対応する
所望の感光パターンを形成する。パターニングする。そ
して、第２レジスト膜２２を除去した部分２５に、Ｃｕ
を電気めっきする。更に、残存する第２レジスト膜２２
をアセトン等の有機溶剤で除去し、かつ不要の下地コイ
ル導体膜１６をウェットエッチング又はイオンミリング
等の従来の方法により除去して、第４導体コイル９を形
成する。上述したように第２レジスト層２２が均一かつ
十分な膜厚に形成されることによって、第４導体コイル
９は、容易にかつ安定的に所望の均一な幅及び厚さに形
成されるので、めっきのオーバハングによるコイルの短
絡が防止されて歩留りが著しく向上し、かつ所望の高い
性能を確保することができる。以上、本発明の好適な実
施例として面内記録再生用薄膜磁気ヘッドについて説明
したが、本発明は、垂直記録再生用薄膜磁気ヘッドだけ
でなく、半導体素子や電子部品等に用いられるあらゆる
薄膜素子に於いて、また、ホトリソグラフィ技術を用い
て薄膜を積層する様々な場合や用途に適用することがで
きる。本発明は、その技術的範囲内に於て上記実施例に
様々な変形・変更を加えて実施することができる。例え
ば、本発明による方法は、第４導体コイル以外の導体コ
イル又は上部磁性膜や絶縁膜をフォトレジストによりパ
ターン形成する場合にも適用することができる。更に、
第１及び第２のレジスト層には、上述したノボラック樹
脂以外にポリイミド系のような様々な感光性材料を使用
することができる。

【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。請求項１
記載の薄膜素子の製造方法によれば、ホトリソグラフィ
技術を利用して基板の上に複数の薄膜を積層する際に、
フォトレジストを形成する面と基板の面との段差の上を
除くように、低粘性の感光性材料からなる第１のレジス
ト層を形成することによって、該段差を実質的に解消又
は軽減することができ、しかも高粘性の感光性材料によ
って第２のレジスト層を安定して十分かつ一様な厚さに
形成することができるから、薄膜形成技術に於いて容易
にかつ安定的に高精度のパターニングを行うことが可能
になる。従って、これを上記実施例のように薄膜磁気ヘ
ッドに適用した場合には、パターン形成される導体コイ
ルを、安定して十分かつ均一な膜厚及び所望の形状に形
成することができるので、隣接するコイルの短絡が防止
されて歩留りが大幅に向上し、かつ所望の性能を安定維
持することができると共に、導体コイルの多層化を容易
に達成することができる。これにより、薄膜磁気ヘッド
の再生出力を向上させてより一層の高記録密度化を実現
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による方法を適用する多層構造の導体コ
イルを有する薄膜磁気ヘッドの構造を概略的に示す要部
断面斜視図である。

【図２】Ａ図〜Ｄ図からなり、本発明による方法を適用
した薄膜磁気ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図３】Ｅ図〜Ｇ図からなり、本実施例の図２に続く工
程を示す断面図である。

【図４】Ａ図〜Ｄ図からなり、従来方法による薄膜磁気
ヘッドの製造工程を示す断面図である。

【図５】図４の従来方法により形成される導体コイルを
示す断面図である。

【符号の説明】

１基板２絶縁膜３下部磁性膜４ギャップ膜５第１絶縁層６第１導体コイル７第２導体コイル８第３導体コイル９第４導体コイル１０層間絶縁層、第２絶縁層１１層間絶縁層、第３絶縁層１２層間絶縁層、第４絶縁層１３層間絶縁層１４上部磁性膜１５リアギャップ１６下地コイル導体膜１７レジスト膜１８フォトマスク１９除去部分２０第１レジスト層２１フォトマスク２２第２レジスト層２３マスクパターン２４フォトマスク２５除去部分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】フォトレジストを用いて基板の上に積層
される多層構造の薄膜からなる薄膜素子の製造方法であ
って、段差を有する前記基板の面上に粘性の低い感光性材料を
用いて第１のレジスト層を形成する過程と、前記基板の前記段差の上にある前記第１のレジスト層の
部分を除去する過程と、前記段差の上に、粘性の高い感光性材料を用いて第２の
レジスト層を形成し、該第２のレジスト層をパターニン
グする過程とからなることを特徴とする薄膜素子の製造
方法。