KR100234184B1

KR100234184B1 - Manufacturing method of thin film magnetic head

Info

Publication number: KR100234184B1
Application number: KR1019960017199A
Authority: KR
Inventors: 선우국현; 박덕영; 김인응
Original assignee: 이형도; 삼성전기주식회사
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1999-12-15
Also published as: KR970076511A

Abstract

본 발명은 박막 자기 헤드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a thin film magnetic head.

본 발명의 제조방법은, 상부 자성막 위에 제1포토 레지스트를 소정 두께로 적층하는 단계 ; 상기 제1포토 레지스트의 돌출된 정상 부분을 소정 깊이 에칭하여 평탄한 바닥면을 가지는 요입부를 마련하는 단계 ; 상기 제1포토 레지스트 위에 상기 제2포토 레지스트를 재차 적층하는 단계 ; 상기 제1포토 레지스트와 제2포토레지스트를 열처리하여 상기 제1포토 레지스트의 표면을 평탄화하는 열처리 단계 ; 상기 제2포토 레지스트 위에 제1, 제2포토 레지스트와 다른 재료로된 제3포토레지스트를 적층하는 단계 ; 상기 제2포토 레지스트를 상부 자성막의 목적하는 패턴에 대응하는 형태로 패터닝하는 단계 ; 상기 상기 제1, 제2포토레지스트를 상기 상부 자성막의 목적하는 패턴에 대응하게 패터닝하여 상기 상부 자성막의 목표하는 패턴을 제외한 부분을 노출시키는 단계 ; 상기 상부 자성막의 노출부분을 에칭하는 목적하는 패턴의 상부 자성막을 얻는 단계 ; 상기 제1, 제2, 제3포토 레지스트를 제거하는 단계 ; 를 포함한다. 이러한 본 발명에 의하면, 상부 자성막 제작시 하부층의 단차의 영향을 받지 않고 매우 좁은 폭으로 형성할 수 있다.The manufacturing method of the present invention comprises the steps of: laminating a first photoresist to a predetermined thickness on an upper magnetic film; Etching a protruding top portion of the first photoresist to a predetermined depth to provide a recess having a flat bottom surface; Stacking the second photoresist again on the first photoresist; Heat treating the first photoresist and the second photoresist to planarize the surface of the first photoresist; Stacking a third photoresist made of a different material from the first and second photoresist on the second photoresist; Patterning the second photoresist in a form corresponding to a desired pattern of an upper magnetic layer; Patterning the first and second photoresists to correspond to a desired pattern of the upper magnetic layer to expose portions of the upper magnetic layer except for a target pattern; Obtaining an upper magnetic film of a desired pattern for etching an exposed portion of the upper magnetic film; Removing the first, second, and third photoresist; It includes. According to the present invention, it is possible to form a very narrow width without being influenced by the step of the lower layer when manufacturing the upper magnetic film.

Description

Method of manufacturing thin film magnetic head

제1도는 종래 박막 자기 헤드의 제조 방법의 일부 공정도를 보이며,1 is a partial process diagram of a conventional method for manufacturing a thin film magnetic head,

제2도는 종래 제조방법에 따른 포토 레지스트의 가공상태를 보이며,2 shows a processing state of a photoresist according to a conventional manufacturing method,

제3도는 본 발명에 따른 박막 자기 헤드의 제조방법의 공정도이다.3 is a flowchart of a method of manufacturing a thin film magnetic head according to the present invention.

본 발명은 박막 자기헤드의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a thin film magnetic head.

최근 컴퓨터용 하드 디스크 드라이브 분야에서는 소형화, 비약적인기록밀도의 증가에 따라 트랙 밀도가 매우 높아지고 있고, 이로 인해 박막 자기헤드는 협소한 트랙폭과 고투자율/고포화자속 밀도의 상부 자성막 재료를 필요로 한다.Recently, in the field of computer hard disk drives, the track density is very high due to the miniaturization and the rapid increase in the recording density. As a result, the thin film magnetic head requires an upper magnetic film material having a narrow track width and high permeability / high saturation flux density. do.

협소한 트랙폭을 실현하기 위해서는 쓰기 헤드(write head)의 상부 자성막 팁(tip)부분을 미세하게 가공해야하는데, 일반적으로 사용되는 포토 리소그래피법에 의해서는 기대하는 만큼의 폭을 가지는 팁을 가공하기 어렵다.In order to realize a narrow track width, the upper magnetic film tip of the write head needs to be finely processed, and a photolithography method generally uses a tip having a width as expected. Difficult to do

일반적으로 상부 자성막은 습식 공정(wet process)인 전기 도금에 의해 제작되고 있으나 상부 자성막으로 사용되는 NiFe계 재료가 고 모멘트 물질(high mement material)인 FeN계 재료로 대치되고 있다. 대부분의 고 모멘트 물질들은 전기 도금이 불가능하므로 현재까지 주류를 이루어 오던 상부 자성막의 제조법은 습식 공정에서 건식 공정으로 바뀌고 있다.In general, the upper magnetic film is manufactured by electroplating, which is a wet process, but the NiFe-based material used as the upper magnetic film is replaced by a FeN-based material which is a high mement material. Since most high-moment materials are not electroplated, the manufacturing method of the upper magnetic layer, which has been mainstream until now, is changing from a wet process to a dry process.

건식 공정의 하나인 IBF(Ion Beam Etching)에 의해 상부 자성막을 제조할 때, 헤드 구조 상의 약 10㎛ 정도 두께의 하지막에 1Gb/in²기록 밀도에 대응하는 1 내지 2㎛의 상부 자성막 팁을 종래의 포토 리소그래피법으로서는 정확히 재현하기 어렵다.When manufacturing the upper magnetic film by ion beam etching (IBF), one of the dry processes, an upper magnetic film tip having a thickness of 1 to 2 µm corresponding to a recording density of 1 Gb / in 2 is applied to an underlying film having a thickness of about 10 µm on the head structure. It is difficult to reproduce exactly with the conventional photolithography method.

종래 포토 리소그래피법에 의한 상부 자성막 제작법은 다음과 같다.The manufacturing method of the upper magnetic film by the conventional photolithography method is as follows.

제1도 a에 도시된 바와 같이 베이스(9) 위에 하부 자성막(1)과 하부 절연막(2)을 형성하고, 이에 이어 상기 절연막(2)위에 코일(3)을 배치한 후 상부 절연막(4)과 상부 자성막(6)을 형성한다.As shown in FIG. 1A, a lower magnetic film 1 and a lower insulating film 2 are formed on the base 9, and then, after the coil 3 is disposed on the insulating film 2, the upper insulating film 4 is formed. ) And the upper magnetic film 6 are formed.

제2도 b에 도시된 바와 같이 상기 적층 위에 포토 레지스터(5)를 도포한 후 상부 자성막의 목적하는 패턴으로 포토리소그래피법에 의해 패터닝한다. 이때에 에칭되는 부위는 상부 자성막(6)의 목표 패턴에 대응하는 부분을 제외한 테두리 부분이므로 잔류하는 포토 레지스트(5)는 상부 자성막(6)의 목표 패턴에 일치한다.As shown in FIG. 2B, the photoresist 5 is applied onto the stack and then patterned by a photolithography method into a desired pattern of an upper magnetic film. At this time, since the portion to be etched is an edge portion except for a portion corresponding to the target pattern of the upper magnetic film 6, the remaining photoresist 5 corresponds to the target pattern of the upper magnetic film 6.

제2도 c에 도시된 바와 같이, IBE 장치로 포토 레지스트(5)에 덮히지 않은 상부 자성막(5)의 노출부분을 에칭하여 목적하는 패턴의 상부 자성막(5)을 얻고, 이어 에칭액으로 상부 자성막(5) 위에 잔류하는 포토 레지스트를 제거한다.As shown in Fig. 2C, the exposed portion of the upper magnetic film 5 which is not covered by the photoresist 5 is etched by the IBE apparatus to obtain the upper magnetic film 5 of the desired pattern, followed by etching solution. The photoresist remaining on the upper magnetic film 5 is removed.

이상과 같은 과정을 가지는 종래 상부 자성막 제조 방법에 의하면 상기 포토 레지스터 밑에 있는 적층에 매우 굴곡이 큰 단차가 있기 때문에 일정 이상 두께의 포토 레지스트를 사용하여야만 한다. 이와 같이 두꺼운 두께의 포토 레지스트에 의하면 습식 에칭 제2도 a, b, c에 도시된 바와 같이 상하의 폭이 다르게 나타난다. 제2도 b는 a에 비해 에칭이 덜 될 경우를 도시하고, 그리고 다)는 단차부분에서의 비정상적인 에칭에 의해 포토레지스트의 형태를 보인다.According to the conventional method of manufacturing the upper magnetic film having the above process, since there is a very large step difference in the lamination under the photoresist, a photoresist having a predetermined thickness or more must be used. As described above, according to the photoresist having a thick thickness, the width of the upper and lower portions of the wet etching second layer also appear differently as shown in a, b, and c. FIG. 2b shows a case where the etching is less than a, and c) shows the shape of the photoresist by abnormal etching in the stepped portion.

이와 같이 상하 폭이 다르고 그리고 부분적으로 왜곡된 포토레지스트를 마스크로 IBE 에칭을 행하게 되면, 마스크로서 역할을 하는 포토 레지스트의 하부 양측 가장자리의 얇은 부분도 일부 에칭되고, 결과적으로 상부 마스크도 같이 에칭됨으로 인해 당초 목표했던 패턴의 상부 자극막을 얻을 수 없게 된다. 또한, 이상과 같은 종래 방법에 의하면, 포토 레지스터 특성 상 일정 이하의 선폭을 가지는 상부 자성막의 제작이 어렵다. 특히 포토 레지스터를 패터닝할 때에 접촉형 마스크 정렬 수단을 쓸 경우, 마스크와 적층이 접촉에 의해 발생되는 회절효과(deffraction effect), 반사효과(reflection effect) 및 벌크효과(bulk effect) 등으로 인해 상부 자성막의 제작이 거의 불가능하다.When IBE etching with photomasks with different top and bottom widths and partially distorted, a portion of the lower edges of the lower edge of the photoresist serving as a mask is partially etched, and as a result, the upper mask is also etched. The upper stimulus film of the originally targeted pattern cannot be obtained. In addition, according to the conventional method as described above, it is difficult to produce the upper magnetic film having a line width of less than a constant in the photoresist characteristics. In particular, when using a contact-type mask aligning means when patterning photoresist, the upper ruler may be caused by the diffraction effect, reflection effect and bulk effect caused by the contact between the mask and the lamination. Production of the tabernacle is almost impossible.

본 발명은 목적하는 패턴의 상부 자성막을 형성할 수 있는 박막 자기헤드의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film magnetic head capable of forming an upper magnetic film of a desired pattern.

또한 본 발명은 미세한 선폭을 가지는 상부 자성막을 형성할 수 있는 박막 자기헤드의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film magnetic head capable of forming an upper magnetic film having a fine line width.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 박막 자기헤드의 제조방법은, 가) 기판에 하부 절연층, 하부 자성막, 코일, 상부 절연막, 상부 자성막을 순차적으로 형성하는 단계 ; 나) 상기 상부 자성막 위에 제1포토 레지스트를 소정 두께로 적층하는 단계 ; 다) 상기 제1포토 레지스트의 돌출된 정상 부분을 소정 깊이 에칭하여 평탄한 바닥면을 가지는 요입부를 마련하는 단계 ; 라) 상기 제1포토 레지스트 위에 상기 제2포토 레지스트를 재차 적층하는 단계 ; 마) 상기 제1포토 레지스트와 제2포토레지스트를 열처리하여 상기 제1포토 레지스트의 표면을 평탄화하는 열처리 단계 ; 바) 상기 제2포토 레지스트 위에 제1, 제2포토 레지스트와 다른 재료로된 제3포토 레지스트를 적층하는 단계 ; 사) 상기 제2포토 레지스트를 상부 자성막의 목적하는 패턴에 대응하는 형태로 패터닝하는 단계 ; 아) 상기 제1, 제2포토레지스트를 상기 상부 자성막의 목적하는 패턴에 대응하게 패터닝하여 상기 상부 자성막의 목표하는 패턴을 제외한 부분을 노출시키는 단계 ; 자) 상기 상부 자성막의 노출부분을 에칭하는 목적하는 패턴의 상부 자성막을 얻는 단계 ; 차) 상기 제1, 제2, 제3포토 레지스트를 제거하는 단계 ; 를 포함하는 점에 특징이 있다.In order to achieve the above object, a method of manufacturing a thin film magnetic head according to the present invention includes: a) sequentially forming a lower insulating layer, a lower magnetic film, a coil, an upper insulating film, and an upper magnetic film on a substrate; B) depositing a first photoresist on a predetermined thickness on the upper magnetic film; C) etching the projected top portion of the first photoresist to a predetermined depth to provide a recess having a flat bottom surface; D) stacking the second photoresist again on the first photoresist; An heat treatment step of planarizing the surface of the first photoresist by heat-treating the first photoresist and the second photoresist; F) laminating a third photoresist made of a different material from the first and second photoresist on the second photoresist; G) patterning the second photoresist in a form corresponding to a desired pattern of an upper magnetic film; H) patterning the first and second photoresist corresponding to a desired pattern of the upper magnetic film to expose portions of the upper magnetic film except for the target pattern; I) obtaining an upper magnetic film of a desired pattern for etching the exposed portion of the upper magnetic film; (D) removing the first, second, and third photoresist; There is a feature in that it includes.

상기 본 발명 제조방법에 있어서 상기 제1, 제2포토 레지스트는 PMGI(polydimethyle glutaimide)로 형성하는 것이 바람직하며, 필요에 따라 제2포토 레지스트는 2개층 이상이 되도록 상기 라) 단계가 복수회 실시할 수 있다.In the production method of the present invention, the first and second photoresist is preferably formed of polydimethyle glutaimide (PMGI), and if necessary, the step d) may be performed a plurality of times so that the second photoresist has two or more layers. Can be.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

먼저, 제3도 a에 도시된 바와 같이 베이스(90) 위에 하부 자성막(10)과 하부 절연막(20)의 형성하고, 이에 이어 상기 절연막(20) 위에 코일(30)을 배치한 후 상부 절연막(40)과 상부 자성막(60)을 형성한다.First, as shown in FIG. 3A, the lower magnetic layer 10 and the lower insulating layer 20 are formed on the base 90, and then the coil 30 is disposed on the insulating layer 20. 40 and the upper magnetic film 60 are formed.

제3도 b에 도시된 바와 같이 상기 적층 위에 제1포토 레지스터(80)를 도포한다. 이때에 제1포토 레지스트(80)의 재료는 PMGI를 사용한다.As shown in FIG. 3B, a first photoresist 80 is coated on the stack. At this time, the material of the first photoresist 80 uses PMGI.

제3도 c에 도시된 바와 같이, 상기 제1포토 레지스트(80)의 돌출된 정상부분을 소정 면적을 가지도록 소정 깊이 에칭하여 바닥이 평탄한 요입부(81)을 형성한다. 이때에 요입부(81)의 크기는 5 내지 8㎛ 정도의 크기를 가지는 후술되는 제3포토레지스트(50)에 비해 2 내지 5㎛ 정도 작게 한다.As shown in FIG. 3C, the protruding top portion of the first photoresist 80 is etched a predetermined depth to have a predetermined area to form a recessed portion 81 having a flat bottom. At this time, the size of the concave portion 81 is 2 to 5㎛ smaller than the third photoresist 50 to be described later having a size of about 5 to 8㎛.

제3도 d에 도시된 바와 같이 상기 제1포토 레지스트(80) 위에 제2포토 레지스트(82)를 적층한다. 이때에 재료는 제1포토 레지스트의 재료와 동일한 재료를 사용하는 것이 바람직하며, 1회 또는 2회 또는 그 이상 적층될 수 있다.As shown in FIG. 3D, a second photoresist 82 is stacked on the first photoresist 80. In this case, it is preferable to use the same material as the material of the first photoresist, and the material may be laminated one or two times or more.

제3도 e에 도시된 바와 같이 상기 제1포토 레지스트(80)와 제2포토 레지스트(82)를 열처리하여 제2포토 레지스트(82)의 표면을 평탄화시킨다. 이때에 열처리 온도는 200 내지 300 ℃ 범위가 적당하며, 열처리 시간은 30분 내지 2시간 정도가 바람직하다.As shown in FIG. 3E, the first photoresist 80 and the second photoresist 82 are heat-treated to planarize the surface of the second photoresist 82. At this time, the heat treatment temperature is suitably in the range of 200 to 300 ℃, heat treatment time is preferably about 30 minutes to 2 hours.

제3도 f에 도시된 바와 같이, 평탄화된 상기 제2포토 레지스트 위에 일반적으로 i/g 라인(300㎚ 전후 파장 대역)의 광선에 노광되는 이미지 포토레지스트를 재료로 제3포토 레지스트(50)를 적층하고 이것을 상부 자성막(60)의 목표하는 패턴에 대응하는 형태로 패터닝한다. 이때에 상기 제3포토 레지스트(50)의 두께는 후속되는 단계에서 상기 제1, 제2포토레지스트를 감광하는데 사용하는 자외선이 투과할 수 없는 정도의 두께, 예를 2㎛이상의 두께를 가져야 한다.As shown in FIG. 3F, a third photoresist 50 is formed on the planarized second photoresist by using an image photoresist exposed to light of an i / g line (a wavelength band around 300 nm). The film is stacked and patterned into a shape corresponding to a target pattern of the upper magnetic film 60. At this time, the thickness of the third photoresist 50 should have a thickness such that the ultraviolet rays used to photosensitive the first and second photoresist cannot pass through, for example, 2 μm or more.

제3도 g에 도시된 바와 같이, 상부 자성막(60)의 목표 패턴에 대응하는 형태로 패터닝된 상기 제3포토 레지스트에 덮히지 않은 상기 제1포토 레지스트와 제2포토 레지스트의 부분을 자외선으로 노광/에칭하여 상기 자성막(60)의 에칭될 부위가 노출되게 하고 이어 기존의 IBE 등의 에칭법으로 에칭하여 상부 자성막(60)을 에칭하고, 최종적으로 상기 제1, 제2, 제3포토 레지스트를 제거한다.As shown in FIG. 3G, portions of the first photoresist and the second photoresist that are not covered by the third photoresist patterned in a form corresponding to the target pattern of the upper magnetic layer 60 are ultraviolet rays. The upper magnetic film 60 is etched by exposing / etching to expose the portion to be etched of the magnetic film 60, and then etching using an etching method such as an existing IBE, and finally, the first, second, and third Remove photoresist.

이상과 같은 본 발명 방법은 다음과 같은 잇점이 있다.The present invention as described above has the following advantages.

첫째, 상부 자성막 제작시 약 10㎛ 정도 두께의 단차의 영향을 받지 않고 1 내지 5㎛ 정도의 폭을 가지는 상부 자성막을 형성할 수 있다.First, when manufacturing the upper magnetic film, the upper magnetic film having a width of about 1 to 5 μm may be formed without being affected by a step of about 10 μm in thickness.

둘째, 이미지 포토 레지스트로서 얇은 제3포토 레지스트를 형성함으로써 포토 레지스트의 패턴 해상도를 높일 수 있고, 또한 전체 포토 레지스트의 폭을 효율적으로 제어할 수 있음으로서 상부 자성막의 설계에 매우 근접하는 재현성을 얻을 수 있다.Second, by forming a thin third photoresist as an image photoresist, the pattern resolution of the photoresist can be increased, and the width of the entire photoresist can be efficiently controlled to obtain reproducibility very close to the design of the upper magnetic film. Can be.

Claims

A) Lower insulating layer, lower magnetic film, coil, upper insulating film, upper magnetic film on the substrate

Forming sequentially; B) depositing a first photoresist on a predetermined thickness on the upper magnetic film; C) etching the projected top portion of the first photoresist to a predetermined depth to provide a recess having a flat bottom surface; D) stacking the second photoresist again on the first photoresist; An heat treatment step of planarizing the surface of the first photoresist by heat-treating the first photoresist and the second photoresist; F) laminating a third photoresist made of a different material from the first and second photoresist on the second photoresist; G) patterning the second photoresist in a form corresponding to a desired pattern of an upper magnetic film; H) patterning the first and second photoresist corresponding to a desired pattern of the upper magnetic film to expose portions of the upper magnetic film except for the target pattern; I) obtaining an upper magnetic film of a desired pattern for etching the exposed portion of the upper magnetic film; (D) removing the first, second, and third photoresist; Method of manufacturing a thin film magnetic head comprising a.

The method of claim 1, wherein the first and second photoresists are formed of polydimetyl gl utaimide (PMGI).

The method of claim 1 or 2, wherein the third photoresist is formed of a material exposed to an i / g line, and has a thickness that can block ultraviolet rays.

The method of manufacturing a thin film self-head according to claim 1 or 2, wherein two or more layers of said second resist are formed.

The method of manufacturing a thin film magnetic head according to claim 1 or 2, wherein the heat treatment is performed for 30 minutes to 2 hours in a temperature range of 200 to 300 ° C.

The method of claim 3, wherein the heat treatment is performed at a temperature in a range of 200 to 300 ° C. for 30 minutes to 2 hours.

The method of claim 4, wherein the heat treatment is performed at a temperature in a range of 200 to 300 ° C. for 30 minutes to 2 hours.