KR100263546B1 - 박막 자기헤드의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막자기헤드의 제조시 평탄화 처리층에 손상을 주지 않은 채 포토 레지스트를 제거할 수 있는 박막자기헤드의 제조방법에 관한 것으로 도전막을 에칭하는 공정에 있어서, 상기 도전막을 Au 또는 Cu로 하고 상기 도전막 상하부에 Cr, Mo 또는 Ti의 막을 설치한 후, 상기 금속막 및 도전막을 건식 에칭하고, 상기 상부금속막 위에 있는 포토레지스트를 O₂플라즈마 분위기하에서 에싱하여 제거하고, 상기 하부금속막을 에칭액을 사용하여 습식 에칭하는 것으로 이루어진 박막자기헤드의 제조방법에 관한 것이다.

Description

박막자기헤드의 제조방법

제1도는 자기저항형 기록/재생해드의 일반적인 단면도.

제2∼4도는 종래의 방법에 따른 포토 레지스트의 제거 기술의 단면도.

제5도는 본 발명에 따른 포토 레지스트 제거 공정의 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 기판 10 : 코일

2 : 자기저항 소자 11 : 상부 자성막

3 : 절연층 12 : 도전막

4 : 자기 요오크 13 : SiO₂층

5 : 평탄화 처리층 14 : 포토 레지스트

6 : 바이어스 도체 15 : 상부 금속막

7 : 절연층 16 : 하부 금속막

8 : 하부 자성막 9 : 갭(절연막)

본 발명은 박막자기헤드의 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 평탄화 처리층에 손상을 주지 않은 채 포토 레지스트를 제거할 수 있는 박막자기헤드의 제조방법에 관한 것이다.

자기헤드(magnetic head)는 자기테이프나 디스크에 정보를 기록하고 기록된 정보를 재생하는 역할을 수행하는 일종의 자전변환소자로서, 최근 정보기록의 고밀도화 추세에 따라 기존의 유도형(inductive)헤드와 함께 재생용 자기저항(magneto-resistive : MR)헤드를 복합화시킨 헤드의 사용이 날로 증가하고 있다. 이 헤드는 기존의 유도형 박막자기헤드의 제조기술에서 한 단계 진보된 기술을 필요로 하는 것으로서, 유도형 헤드가 대체로 수 ㎛정도의 도전막, 자성막등의 금속막을 이용한 것인데 비해 자기저항헤드는 수백Å∼수천Å의 상대적으로 얇은 금속막을 이용하므로, 제조공정면에서나 금속박막을 제조하는데 있어서도 기존의 도금 등의 방법으로는 성분이나 두께제어 등이 불가능하게 되어, 스퍼터링 등에 의한 성막(成膜)후 반응성이온에칭법(Reactiveion etching : RIE) 또는 이온빔에칭법(Ion beam etching : IBE)등에 의하여 원하는 형상으로 형성시킨 다음 잔류 포토레지스트(photoresist : 이하 PR이라 함)를 O₂플라즈마 분위기하에서 제거하는 등의 방법을 사용하지 않으면 안된다.

제1도에서 볼 수 있는 바와 같이 유도형/자기저항형 복합박막자기헤드에는 자기저항헤드 부분에 바이어스 전류를 인가하는 도체가 필요한 경우가 많은데 이 도체의 두께는 통상 2,000∼4,000Å정도이며 상하층에 Al₂O₃, SiO₂등의 절연막이나 평탄화처리된 PR이 위치하는 수가 많아 이들과의 밀착력 또한 중요하다. 이 도체막은 통상 Cu나 Au등 도전성이 우수한 재료를 사용하는 것이 일반적인데 보통 수 ㎛ 두께를 가지는 기록헤드부위의 도금방법으로 제작한 금속막에 비하여 얇으므로 도금에 의한 두께 제어가 불가능하여 스퍼터링이나 증착법 등의 방법으로 성막한 후 반응성이온에칭법이나 이온빔에칭법으로 에칭한 후 남은 PR을 O₂플라즈마 분위기하에서 에칭(ashing)시키는 공정을 거치게 된다.

그런데 통상 이 도전막의 하부에는 평탄화처리된 PR등의 감광성 폴리머가 위치하게 되는 것이 일반적으로 도전막의 스텝 커버리지 및 설계상의 공간형성등의 역할을 수행한다. 이 평탄화처리된 폴리머층(이하, 캡슐레이션이라 한다)은 에칭 공정에 사용되는 일반 PR과는 상이한 공정에 의해 형성되지만 에칭용 PR을 O₂플라즈마 분위기에서 애싱할 때 함께 손상되어 본래의 역할을 수행할 수 없게 된다(제2도). 이러한 문제를 해결하기 위하여 그동안 제시된 방법으로는 Si이 10wt%정도 함유된 PR을 사용하여 캡슐레이션 표면에 SiO₂가 형성되도록 하여 O₂플라즈마 저항력을 높이거나, Sn, Ge등의 금속이 함유된 PR을 사용하여 O₂플라즈마에 대한 에칭률을 극소화시키거나, 또는 캡슐레이션 표면에 SiO₂층을 0.1㎛정도로 얇게 스프터링시킨 후 다음 공정을 진행시키는 방법 등이 이용되어져 왔다.

그러나 Si이 함유된 PR을 사용하는 경우 제3도에서와 같이 O₂플라즈마에 대한 에칭률이 다소 낮아지기는 하나 근본적으로 원래의 캡형상을 유지하지 못하며, Sn, Ge등의 금속이 함유된 PR을 사용하는 경우 PR의 경시변화가 심하여 양산공정에 부적합하였다. 또한 추가 공정을 이용하는 경우에는 추가 공정에 따른 비용이 소요되어 가격 상승요인이 되었다.

이와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명자들은 추가공정없이 평탄화 처리된 폴리머층에 손상을 가하지 않으면서 잔류 포토 레지스트를 효과적으로 제거할 수 있는 박막자기헤드의 제조방법을 연구하게 되었다.

즉, 본 발명은 스텝 커버리지 및 설계상의 목적에 의해 도전막의 하부 또는 상,하부에 통상의 PR을 사용하여 평탄화처리(planarization)를 실시하는데 이 평탄화처리용 PR이 상부의 금속막 에칭후 금속막 상부의 잔류 PR을 O₂플라즈마 분위기하에서 제거할 때 손상되거나 제거되지 않도록 하기 위한 공정을 제시함을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명은 평탄화처리층이 설치된 도전막을 에칭하는 공정에 있어서, 상기 도전막을 Au 또는 Cu로 하고 상기 도전막 상하부에 Cr, Mo 또는 Ti의 금속막을 설치하여, 상기 금속막 및 도전막을 건식 에칭한 다음, 상기 상부 금속막 위에 있는 포토 레지스트를 O₂플라즈마 분위기하에서 애싱하여 제거하고, 상기 하부 금속막을 에칭액을 사용하여 습식 에칭하는 공정으로 구성되어 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면과 함께 상세히 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 제5a도에서 상술된 바와 같은 Cu, Au등의 도전막(12)이 막 상하의 SiO₂(13), Al₂O₃, 또는 캡슐레이션 층(5)등과 우수한 밀착력을 갖도록 도전막(12)의 상하에 Cr, Mo, Ti등의 상하부 금속막(15, 16)을 설치하여 총 3층의 도전막을 형성시킨다. 이때 막의 두께는 Cu, Au 등이 2,000∼3,000Å, Cr, Mo, Ti층이 상하 각각 400∼600Å정도로 한다. 그 위에 통상 사용되는 건식 에칭용 PR(14)을 형성시킨다. 그 다음 제5b도에서와 같이 반응성이온에칭법 또는 이온빔에칭법등의 건식 에칭법을 사용하여 상부금속막(Cr, Mo, Ti층)(15)과 도전막(Cu, Au막)(12)을 에칭시킨다. 하부금속막(16)이 남아있는 상태에서 제5c도에서와 같이 O₂플라즈마 분위기로 PR(14)을 제거시킨다. 다음에 잔류해 있는 하부금속막(16)을 적절한 에칭액을 사용하여 습식 에칭시키면 캡슐레이션 층(5)은 강산등의 부식액에 저항성이 강하므로 원래의 모양을 유지할 수 있게 된다(제5d도).

이때 도전막 에칭시 하부금속막(16)의 반 이상이 에칭되지 않도록 하고 하부금속막(16)의 습식 에칭시 도전막(12)의 손상을 극소화시키기에 적당한 정도로 상부 금속막(15)이 남아 있도록 초기 상부막의 두께를 하부 금속막 두께의 2배 정도로 설정하여야 한다.

상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명에 따른 박막자기헤드는 도전막(12)의 하부에 위치하게 되고 PR등의 감광성 폴리머로 이루어진 평탄화처리층(5)의 손상없이도 도전막(12)을 에칭할 수 있으며 평탄화처리층(5)과 도전막(12) 사이에 별도의 절연층을 설치할 필요가 없으므로 공수가 절감되는 잇점이 있다.

이하 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 상세히 설명하나 본 발명이 하기 실시예에 의하여 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

제1도와 같이 Al₂O₄-TiC 기판(1)상에 스퍼터링 및 이온 빔 에칭법을 사용하여 자기저항소자(2)를 형성하고 그 상부에 스퍼터링법으로 Al₂O₃, SiO₂등의 절연막(3)을 설치한 후 스퍼터링법 및 이온법 에칭법을 사용하여 자기 요오크(4)를 제조한 후 평탄화 처리층(5)을 제조하였다.

자기저항소자(2)의 바이어스 도체(6)를 제조함에 있어 도전막을 Au, 산화금속막 Mo으로 하되 상부 Mo의 두께는 약 1,200Å Au의 두께는 약 2,000Å, 하부 Mo 두께는 약 600Å으로 하였다.

이때, 상부 Mo 금속막(15)을 CF₄가스분위기에서 반응성 이온에칭 시켰다.

상부 금속막위의 PR(14)은 O₂플라즈마 분위기하에서 에칭 또는 아세톤등의 유기용제를 사용하여 제거시킨 후 하부금속막(16) Mo은 H₂SO₄+ HNO₃을 사용하여 습식 에칭시켰다. 도전막 아래의 PR 평탄화 처리층의 모양을 주사식 전자현미경으로 관찰한 결과 최초의 두께인 1㎛가 최종에칭 후 변함없었다.

[실시예 2]

PR 평탄화처리층(5)을 제조한 후 스퍼터링을 사용하여 도전막을 Cu, 상하금속막을 Ti으로 제조하되, 상부 Ti의 두께는 2,000Å, Cu의 두께는 2.5㎛, 하부 Ti의 두께는 1,000Å으로 하였다. 상부금속막 + Cu막 + 1/2 하부금속막을 이온 빔 에칭한 후 상부금속막위의 PR을 O₂플라즈마 분위기에서 에싱하였다.

하부금속막의 잔여량을 HF액을 사용하여 습식 에칭하였다.

도전막아래의 PR 평탄화 처리층의 모양을 주사식 전자현미경으로 관찰한 결과 최초의 두께인 3㎛가 최종 에칭후 변함없었다.

[실시예 3]

하부 금속막(16) Ti의 잔여량을 HF+HNO₃액을 사용하여 습식 에칭을 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 2와 동일하게 실시하였다.

Claims (3)

1. 자기저항형/유도형 복합 박막헤드의 제조시 평탄화처리층이 설치된 도전막을 에칭하는 공정에 있어서, 상기 도전막(12)을 Au 또는 Cu로 하고 상기 도전막 상하부에 Cr, Mo 또는 Ti의 금속막(15, 16)을 설치한 다음, 상기 상부 금속막(15) 및 도전막(12)을 건식에칭하고, 상기 상부 금속막 위에 있는 포토 레지스트(14)를 O₂플라즈마 분위기하에서 에싱하여 제거하며, 상기 하부금속막(16)을 에칭액을 사용하여 습식 에칭하는 것을 특징으로 하는 박막자기헤드의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 건식 에칭은 반응성 이온 에칭법 또는 이온빔 에칭법에 의해 이루어짐을 특징으로 하는 박막자기헤드의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 도전막 에칭시 상기 하부금속막이 1/2이하로 에칭됨을 특징으로 하는 박막자기헤드의 제조방법.