KR20010050906A - 시료의 처리방법, 처리장치 및 자기헤드의 제작방법 - Google Patents

시료의 처리방법, 처리장치 및 자기헤드의 제작방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 시료의 처리방법, 처리장치 및 이를 이용한 자기헤드 제작방법이 제공되는데, 낮은 시료온도에서의 높은 에칭속도, 액체세정에 의해 잔류 염소성분을 제거하기 위한 간단한 부식방지처리, 및 부식성물질을 제거하기 위한 후처리공정 등의 제거방법을 특징으로 한다. 본 발명의 방법은 NiFe 합금의 시드층, 상기 시드층에 연결된 NiFe 합금의 상부자극, 상기 시드층에 밀착된 산화막의 갭층, 및 상기 갭층에 밀착된 NiFe 합금의 실드층으로 구성된 적층막을 형성하는 단계; 상기 상부자극을 마스크로 하여 염소를 함유한 가스를 이용하여 시드층을 플라즈마 에칭하는 단계; 및 액체세정에 의해 잔류 염소성분을 제거한 후 건조하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

시료의 처리방법, 처리장치 및 자기헤드의 제작방법{A METHOD OF PROCESSING SPECIMENS, AN APPARATUS THEREFOR AND A METHOD OF MANUFACTURE OF A MAGNETIC HEAD}
본 발명은 플라즈마 에칭에 의한 시료의 처리방법와 처리장치 및 이를 이용한 자기헤드의 제작방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 기판 등의 시료는, 예를 들면 화학용액 또는 플라즈마에칭에 의해 에칭처리된다. 상기와 같은 시료의 에칭공정에 있어서는, 에칭처리 후 시료의 부식방지에 충분한 주의를 해야 한다.
상기의 종래 기술인 시료의 에칭처리 후 부식방지기술로서 예를 들어, 일본국 특개소 59-186326호가 공지되어 있는데, 이 공지 기술에서는 레지스트막 등에 남아있는 부식성 잔류물인 염소화합물이, 에칭실에 연결되고 진공으로 유지되는 플라즈마 처리실 내부의 플라즈마를 이용하여 레지스트막을 애싱(ashing)하는 애싱처리에 의해 산화된다. 또한 에칭처리 후의 시료를 200℃ 이상으로 가열함으로써 부식성재료인 잔류 염소화합물의 증발을 촉진하여, 에칭처리 후 시료의 부식을 방지한다. 또 다른 종래의 기술인 일본국 특개소 61-133388호에서는, 에칭처리 후의 처리될 시료가 에칭실을 나와 열처리실로 이송되고, 가열공기에 의해 건조되며, 그 후 열처리실에서 나와 세정되고 건조되어, 에칭처리 후 대기와의 반응에 의한 시료의 부식을 방지한다.
일본국 특개평 2-224233호에서는, 다음과 같은 시료의 처리방법을 개시하고 있다. 상기 시료처리방법은, 각각 상이한 이온화 경향을 갖는 금속을 포함하는 적층막의 시료를 제 1처리실의 적층물 위에 형성된 레지스트 마스크를 경유하는 제 1가스 플라즈마를 이용하여 가스 플라즈마 에칭처리에 의해 처리하는 제 1단계; 제 2처리실 내에서 제 1 가스 플라즈마와는 다른 가스분위기에서 형성되는 제 2가스 플라즈마를 이용하여 시료를 처리하고, 레지스트 마스크 및 제 1단계에서 형성되고 서로 다른 이온화 경향을 갖는 금속을 포함하는 적층의 측벽 표면에 부착된 잔류 부식성 물질을 제거하는 제 2단계; 제 1단계 및 제 2단계에 의해 노출된 시료의 표면을 최소한 하나의 액체로 세정하여, 제 2단계에서 제거할 수 없었던 적층물의 측벽 상에 부착된 잔류 부식성물질의 남은 부분을 제거하는 제 3단계를 포함하고, 상기 제 1단계에서 Al 합금막 및 TiW 또는 TiN 막의 적층에 의해 형성된 시료는 염소가 함유된 가스 플라즈마를 이용하여 진공 상태에서 레지스트 마스크를 경유하여 에칭처리되고, 상기 제 2단계에서 시료는 염소가 함유된 가스 플라즈마를 이용하여 애싱처리되며, 상기 제 3단계에서 시료는 물로 세정되며, 상기 제 3단계는 제 1단계 후에 남아있는 잔류 부식성 생성물을 제거하기 위하여 다음의 4단계 중에서 하나로 구성된다. (a) 물로 세정, (b) 알카리성 액체로 세정한 후 물로 세정, (c) 산성 액체로 세정한 후 물로 세정, (d) 플루오르화 질산으로 세정한 후 물로 세정.
일본국 특개평 4-107281호에는 박막 자기헤드, 자기센서 등에서 이용되는 Fe을 함유한 재료를 에칭하는 종래의 방법이 기재되어 있다. Fe을 함유한 재료를 에칭하는 이러한 방법은 시료의 표면 위에 형성된 Fe 함유 합금, 특히 Fe-Si-Al 합금과 같은 재료의 에칭방법에 있어서, 진공 상태에서 250℃ 이상으로 시료의 녹는점 이하의 온도로 가열하면서 염소가스내에서 반응성 이온 밀링법으로 시료를 에칭하는 공정과; 250℃ 이상으로 시료를 유지하고 시료에 염소 이온 샤워를 적용함으로써, 시료의 표면위에 남아있는 잔류물이 염소가스와 완전하게 반응하도록 하는 후처리공정; 및 순수한 물에 시료를 유지시킴으로써 후처리공정에서 생성된 에칭생성물을 용해 및 제거하는 순수처리공정으로 구성되며, 이러한 단계들은 상술된 순서로 실행된다.
그러나, 상기 일본국 특개평 4-107281호의 종래 기술이 안고 있는 문제점은 예를 들면, 자기헤드 구성을 위하여 3㎛ 두께의 순수 Fe 를 아르곤 이온 밀링법으로 에칭할 때, 에칭율은 대략 150A/min가 되기 때문에, 에칭시간은 무려 200 min이나 걸린다는 점이다. 이것은 입사 이온의 수가 에칭율을 제어하기 때문이다. 따라서 에칭율을 향상시키기 위해 일본국 특개평 4-107281호에서는 시료를 250℃ 이상에서 가열하고 반응 이온 밀링법을 염소가스분위기에 적용하여, 에칭율을 대략 1000A/min의 레벨로 향상시켰다. 그러나, 시료의 형태에 따라서는 250℃ 이상의 온도를 견딜 수 없어 상기 언급된 방법을 적용할 수 없는 문제점이 발생한다. 특히, 자기헤드 제작에 사용되는 NiFe 합금 등의 강자성 재료를 포함한 적층막 에칭의 경우, 시료의 온도를 230℃ 이상으로 올리면 NiFe 막의 자기 특성이 저하되어 시료의 온도를 상온으로 되돌렸을 때 조차 복구할 수 없거나 초기의 자기 특성을 회복하기 위해서 재자기화(re-magnetization) 과정이 요구된다.
또한, 일본국 특개평 4-107281호에 있어서, 시료가 반응성 이온 밀링 후 대기에 방치되어 있을 때는 부식되는 경향이 있기 때문에, 부식방지처리공정이 제안되는데, 이 공정에는 250℃ 이상의 고온상태에 있는 시료에 염소 이온 샤워를 적용하는 후처리단계 및 후처리 후 순수에 시료를 담그는 순수처리단계가 포함된다. 그러나, 또다시 시료에 대해 250℃ 이상의 온도가 요구되는 점 및 이온 샤워 단계를 뒤따르는 순수담금공정 등의 복잡한 방식의 절차가 요구되어, 비용이 증가되는 등의 문제점이 도출된다.
상술된 복잡한 방식 절차는 Fe-Si-Al 합금인 목표시료가 일본국 특개평 2-224233호에 기술되어 있는 바와 같이 서로 매우 다른 이온화 경향을 갖는 두가지 다른 금속을 포함하므로 높은 부식성을 띠기 때문에 필요한 것으로 생각된다.
또한, 자기헤드의 제작공정에서 형성되고 처리되어지는 적층막은 일반적으로 NiFe 합금, 알루미나, 산화 실리콘 등의 산화막을 포함하고, 이로 인해 밀링, 플라즈마 에칭 등에 의해 이들 막의 에칭에서 비롯된 반응생성물을 에칭된 적층물의 측벽 표면상에 부착시킨다. 이 측벽 상의 부착막은 계속적으로 적층물을 에칭하는 경우, 뒤이은 에칭처리를 방해하여 수직가공의 수행을 어렵게하는 문제점을 야기시킨다.
본 발명의 목적은 Ni-Fe 합금을 포함하는 적층막의 시료를 처리하는 방법, 시료의 처리장치 및 이를 이용한 자기헤드의 제작방법에 있어서, 적층이 개선된 에칭속도로 또한 디바이스의 항복을 방지하는 저온에서 적층이 에칭될 수 있고 간단하고 저가인 부식방지처리를 제공하고, 동시에 측벽 위의 부착막이 효과적으로 제거되어 적층의 연속적이고 수직적인 에칭의 수행을 보장하는 것을 특징으로 하는 방법 및 장치를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일실시예를 도시한 개략도.
도 2는 도 1의 진공 상태의 유닛의 단면도.
도 3은 에칭실의 개략단면도.
도 4는 도 3의 에칭실의 부분 사시도.
도 5는 본 발명의 실시예의 일부의 설명도.
도 6은 본 발명에 따른 자기헤드의 개략사시도.
도 7은 본 발명에 따른 3층 레지스트 에칭에 의한 상부자극의 형성도.
도 8은 본 발명의 Ni-Fe의 시드층, Al2O3갭층, 및 Ni-Fe의 실드하지층의 수직 형성도.
도 9는 본 발명의 또다른 실시예 및 그것의 제작 단계도.
도 10은 본 발명의 세정의 장점 및 효과 설명도.
도 11은 본 발명에 따른 실험의 결과도.
도 12는 종래의 방법과 비교를 나타내는 도면.
본 발명은 Ni-Fe 합금으로 형성된 자기헤드의 자극과 같은 시료를 비교적 고밀도 플라즈마원과 염소 및/또는 플루오르 질산이 포함된 가스를 이용하여 플라즈마 에칭하는 단계와, 에칭처리 후 즉시 수행되는 액체세정과 건조 단계가 조합되는 것이 특징이다.
상술된 고밀도 플라즈마원은 유도 결합형 플라즈마 장치, 헬리콘형 플라즈마 장치, 2주파 여기 평행평판형 플라즈마 장치, 마이크로파형 플라즈마 장치 등을 가리키며, 대략 1~10 mA/cm2정도의 포화된 이온전류밀도를 가진 플라즈마를 생성할 수 있다. 이러한 형태의 장치는 종래의 밀링 및 평행평판형 장치의 저밀도 플라즈마에 비해 10 내지 100 배 높은 플라즈마 밀도를 가진다. 또한, 이러한 형태의 고밀도 플라즈마원에 있어서, 플라즈마를 생성하는 고주파 전원과는 별도로 또다른 고주파 전원이 시료대에 제공되며, 시료 상에 입사하는 이온 에너지와는 독립적으로 제어 할 수 있다. 이 플라즈마원이 적용될 때는 입사 이온 수가 증가하기 때문에, 비록 입사 이온 에너지의 설정이 50~500 eV 정도의 낮은 값, 즉 밀링방법의 1/2~1/10 값으로 감소하고 시료의 온도가 감소하더라도 높은 에칭율이 가능해진다. 예를 들면, 40℃의 시료온도 및 300 eV의 이온 에너지에서는 100 nm/min 에칭속도가 실현될 수 있다. 만일 시료의 온도가 40~60℃ 범위 내라면 시료대의 설계를 간단하게 할 수 있어 비용 절감에 기여하는 또다른 이점이 있다.
또, 본 발명의 고밀도 플라즈마 처리에서는 낮은 충격 이온 에너지로 인하여 Ni-Fe 합금층으로의 충격 염소 이온의 관통 깊이가 얕기 때문에, 그리고 Ni 및 Fe 금속은 동일한 이온화 경향을 갖는 금속이기 때문에, 상술된 바와 같이 다른 이온화 경향으로 인한 부식 기구가 작용하지 않아, 시료의 표면층 위에 부착된 잔류 염소성분을 간단하게 제거함으로써 부식 방지가 가능하게 되어, 간단하면서도 비용이 저렴한 본 발명의 방식수단을 제공한다.
또한, 자기헤드 제작공정에서 준비된 적층막은 Ni-Fe 합금층 이외에도, 알루미나 또는 산화 실리콘의 산화층, 포토 레지스트층 등의 다양한 다른 층을 포함하고, 이들은 고밀도 플라즈마를 이용한 에칭에 의해 처리되어야 한다. 상기 적층막의 에칭처리 중 Ni-Fe 합금층이 하지층으로부터 플라즈마에 노출되거나, 마스크로서 Ni-Fe 합금층 자체를 이용하여 산화막층 등이 에칭되는 경우에도, Ni-Fe 합금층은 염소 또는 플루오르 플라즈마 분위기에 노출되어, 시료의 부식 방지를 위한 사후 에칭처리가 요구된다. 본 발명에 따른 액체세정에 의한 부식방지처리는 상술한 에칭 단계에 있어서도 효과적이다.
또, 자기헤드의 제작에서 적층막의 에칭시, 반응생성물은 에칭될 적층막의 양쪽 측벽에 부착되는 경향이 있다. 따라서, 양쪽 측벽에 부착된 이 반응 생성물은 다음에 이어지는 에칭처리가 계속되는 것을 막아 적층막의 연속적이고 수직적인 에칭을 방해하는 문제점이 발생한다. 그러나, 본 발명에 따르면 이 반응생성 부착물은 에칭 후 즉시 액체세정처리에 의해 쉽게 제거될 수 있다. 따라서, 에칭유닛 및 액체세정/건조유닛이 연속되는 공정과 처리를 가능하게 하는 하나의 장치로 조합하여 제공된다면, 그리고 이 액체세정처리가 각 에칭처리 사이에 삽입된다면, 단일장치 내에서 효과적이면서도 연속되는 에칭을 달성할 수 있게 된다.
더욱 자세하게, 본 발명은 다음의 방법과 장치를 제공한다.
본 발명은 기판 위에 형성된 Ni-Fe 합금 또는 Ni-Fe-Co 합금 중 적어도 하나의 층을 포함하는 적층막의 시료를 처리하는 방법에 있어서, 에칭실내에서 염소를 함유한 가스를 갖는 가스 플라즈마에 의해 시료온도 200℃ 이하에서 적층막을 에칭하는 제 1단계; 상기 제 1단계에 의해 노출된 적층막의 측벽에 부착되어 있는 잔류 염소화합물을 적어도 하나의 액체로 세정하여 제거하는 제 2단계; 세정 후 측벽을 건조하는 제 3단계로 구성되는 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 제 2단계가 상기 제 1단계 후 연속적으로 수행되는 시료처리방법을 제공한다.
본 발명은 가스 플라즈마가 Cl2, BCl3, Ar 및 O2로 구성된 그룹으로부터 선택된 가스 중 적어도 한 종류를 사용하여 또는 이들 가스를 조합하여 생성되는 시료처리방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 액체세정하는 제 2단계가 다음의 단계 중 하나 이상을 포함하는 시료처리방법을 제공한다.
(A) 순수한 물로 세정하는 단계,
(B) 알카리성 액체로 세정한 후 물로 세정하는 단계,
(C) 산성 액체로 세정한 후 물로 세정하는 단계,
(D) 플루오르 질산(레지스트 현상액 TMAH)으로 세정한 후 물로 세정하는 단계, 및
(E) 중성세제로 세정한 후 물로 세정하는 단계.
또, 본 발명은 건조하는 상기 제 3단계가 200℃ 이하의 온도에서 수행되는 시료처리방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 사용된 액체의 온도가 제어되는 시료처리방법을 제공한다.
나아가, 본 발명은 시료의 적층막이 상기 처리실에서 가스 플라즈마 에칭되는 다음의 층들 중에서 적어도 하나를 다른 적층막으로서 포함하는 시료처리방법을 제공한다:
(A) 포토 레지스트층,
(B) 알루미나(Al2O3)층,
(C) 산화 실리콘층,
(D) Cu층, 및
(E) Ta층.
또한, 본 발명은 기판이 Al2O3/TiC 기판이고, Ni-Fe 합금 또는 Ni-Fe-Co 합금층이 상기 기판상에 형성되고 처리실 내에서 가스 플라즈마에 의해 에칭처리되는 시료처리방법을 제공한다.
본 발명은 처리실 내에서 가스 플라즈마를 이용하여 기판 위에 형성된 적층막의 시료를 에칭하는 장치에 있어서, 가스가 공급되어 플라즈마를 생성하고, 기판 위에 형성된 Ni-Fe 합금 또는 Ni-Fe-Co 합금층 중 적어도 한 층을 포함하는 2개 이상의 층을 구비한 적층막이 시료온도가 200℃ 이하에서 에칭되는 에칭처리실; 에칭처리에 의해 대기에 노출된 Ni-Fe 합금을 포함하는 적층막의 일부분을 액체로 세정하는 세정유닛; 노출된 Ni-Fe 합금을 포함하는 적층막의 일부분을 건조하는 건조유닛으로 구성되고, 건조된 Ni-Fe 합금의 적층막은 또한 가스 플라즈마를 사용하여 뒤이은 에칭을 하는 시료에칭장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 대기로더; 진공이송로봇을 가진 진공이송실; 대기로더와 진공이송실 사이에 연결된 언로드 및 로드 록실; 및 진공이송실에 연결된 상기 에칭처리장치의 에칭처리실로 구성되고, 상기 대기로더에는 이와 관련하여 앞서 기술한 세정 및 건조유닛의 세정컵, 가열판 등이 제공되는 시료처리장치를 제공한다.
본 발명의 다른 형태에 따르면 시료를 처리하는 장치에 복수의 에칭실이 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면, 상부자극 및 하부자극이 각각 반대편에(대향하여) 위치한 구조를 갖는 자기헤드의 제작방법으로서, 상부 포토 레지스트층, SiO2또는 알루미나로 만든 하드 마스크층, 하부 포토 레지스트층, 및 Ni-Fe 합금 또는 Ni-Fe-Co 합금으로 만든 시드층을 포함하는 적층막을 형성하는 단계; 마스크로서 상부 포토 레지스트층을 사용하여 플라즈마 처리를 함으로써 하드 마스크층을 에칭하는 단계; 또한 하드 마스크를 마스크로 사용하고 염소가 함유된 가스를 사용하여 플라즈마 처리를 함으로써, 깊은 홈 바닥에서 시드층이 노출될 때까지 깊은 홈이 형성되도록 하부 포토 레지스트층을 에칭하는 단계; 액체세정에 의해 노출된 시드층의 표면 위에 부착되어 있는 잔류 염소화합물을 제거하는 단계; 세정된 표면을 건조하는 단계; 및 그 후 깊은 홈 속으로 Ni-Fe 합금을 매립하여 시드층과 접촉하도록 하는 단계로 구성된 방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면, 상부자극과 하부자극이 각각 반대편에 위치한 구조를 갖는 자기헤드의 제작방법으로서, Ni-Fe합금 또는 Ni-Fe-Co 합금으로 만든 시드층, 이 시드층에 연결된 Ni-Fe 합금으로 만든 상부자극, 시드층에 밀착하는 산화막의 갭층, 및 이 갭층에 밀착하는 Ni-Fe 합금으로 만든 실드층을 포함하는 적층막을 형성하는 단계; 마스크로서 상부자극을 사용하여 염소를 함유한 가스로 플라즈마 에칭에 의해 시드층을 에칭하는 단계; 그 후, 액체를 사용하여 잔류 염소화합물을 제거하는 단계로 구성되는 자기헤드 제작방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 상부자극과 하부자극이 각각 반대편에 위치하는 구조를 갖는 자기헤드의 제작방법으로서, Ni-Fe 합금 또는 Ni-Fe-Co 합금으로 만든 시드층, 이 시드층에 연결된 Ni-Fe 합금으로 만든 상부자극, 시드층에 밀착하는 산화막으로 만든 갭층, 및 이 갭층에 밀착하는 Ni-Fe 합금으로 만든 실드층을 포함하는 적층막을 형성하는 단계; 시드층을 에칭하는 단계; 염소 또는 플루오르를 함유한 가스를 사용하여 상부자극을 마스크로 하여 플라즈마 에칭에 의해 갭층을 에칭하는 단계; 및 액체세정에 의해 잔류 염소화합물을 제거하는 단계로 구성된 자기헤드 제작방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면, 상부자극과 하부자극이 각각 반대편에 위치하는 구조를 갖는 자기헤드의 제작방법으로서, Ni-Fe합금 또는 Ni-Fe-Co 합금으로 만든 시드층과, 이 시드층에 연결된 Ni-Fe 합금으로 만든 상부자극, 시드층에 밀착하는 산화막으로 만든 갭층, 및 이 갭층에 밀착하는 Ni-Fe 합금으로 만든 실드층을 포함하는 적층막을 형성하는 단계; 시드층을 에칭하는 단계; 갭층을 에칭하는 단계; 염소를 함유하는 가스를 사용하여 상부자극을 마스크로 하여 플라즈마처리에 의해 실드층을 트리밍-에칭하는 단계; 및 그 후 액체세정에 의해 잔류 염소화합물을 제거하는 단계로 구성되는 자기헤드 제작방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면, 상부자극과 하부자극이 각각 반대편에 위치하는 구조를 갖는 자기헤드의 제작방법으로서, Ni-Fe 합금 또는 Ni-Fe-Co 합금으로 만든 시드층과, 이 시드층에 연결된 Ni-Fe 합금으로 만든 상부자극, 시드층에 밀착하는 산화막으로 만든 갭층, 및 이 갭층에 밀착하는 Ni-Fe 합금으로 만든 실드층을 포함하는 적층막을 형성하는 단계; 상부자극을 마스크로 하여 수직방향만으로 플라즈마 에칭하여 시드층, 갭층 및 실드층을 각각 에칭하는 단계; 및 에칭된 표면 위에 부착된 잔류 염소화합물을 제거하기 위해 부식방지처리를 수행하는 단계로 구성되는 자기헤드 제작방법이 제공된다.
본 발명에 따른 자기헤드의 제작방법에 있어서, 갭층은 염소 또는 플루오르를 함유한 가스로 플라즈마 에칭에 의해 처리되고, 시드층 및 실드층은 염소 및 아르곤 가스를 함유한 가스로 플라즈마 에칭에 의해 처리되며, 또한 부식방지처리는 액체를 사용하여 세정함으로써 수행된다.
본 발명은 상부자극과 하부자극이 각각 반대편에 위치하는 구조를 갖는 자기헤드의 제작방법으로서, Ni-Fe 합금 또는 Ni-Fe-Co 합금으로 만든 시드층과, 이 시드층에 연결된 Ni-Fe 합금으로 만든 상부자극, 시드층에 밀착하는 산화막으로 만든 갭층, 및 이 갭층에 밀착하는 Ni-Fe 합금으로 만든 실드층을 포함하는 적층막을 형성하는 단계; 마스크로서 상부자극을 이용하여 플라즈마 에칭에 의해 시드층 및 갭층을 연속적으로 에칭하는 단계; 및 그 후 에칭된 표면 위에 부착된 잔류 염소화합물을 제거하기 위한 부식방지처리를 수행하는 단계로 구성되는 자기헤드 제작방법이 제공된다.
본 발명은 상부자극과 하부자극이 각각 반대편에 위치하는 구조를 갖는 자기헤드 제작방법으로서, 특히 상부자극의 제작방법은 Ni-Fe 합금으로 만든 상부 자기층 및 포토 레지스트 또는 알루미나, 산화 실리콘 등의 산화막으로 만든 마스크층을 포함하는 적층막을 형성하는 단계; 마스크로서 상기 마스크층을 사용하여 플라즈마 에칭에 의해 상부자극층을 에칭하는 단계; 및 그 후 에칭된 표면 위에 부착된 잔류 염소화합물을 제거하기 위해 부식방지처리를 수행하는 단계로 구성된다.
또한, 본 발명은 상부자극과 하부자극이 각각 반대편에 위치하는 구조를 갖는 자기헤드의 상부자극을 처리하는 방법으로서, 위로부터
(A) 포토 레지스트 필름,
(B) 알루미나, 산화 실리콘 등의 산화층,
(C) Ni-Fe 합금으로 만든 상부자극층,
(D) Ni-Fe 합금을 접착하기 위한 Ni-Fe-Co 합금으로 만든 시드층,
(E) 알루미나, 산화 실리콘 등의 산화막으로 만든 갭층, 및
(F) Ni-Fe 합금으로 만든 실드층을 형성하는 단계;
다음의 플라즈마 처리단계, 즉
(1) 마스크로서 마스크층을 이용하여 산화막층 에칭하는 단계,
(2) 마스크로서 산화막층을 이용하여 상부자극층을 에칭하는 단계,
(3) 마스크로서 산화막층 또는 상부자극층을 이용하여 시드층을 에칭하는 단계,
(4) 산화막층 및 상부자극층을 이용하여 갭층을 에칭하는 단계,
(5) 마스크로서 산화막층 및 상부자극층을 이용하여 실드층을 트리밍-에칭하는 단계를 수행하는 단계를 연속적으로 실시하며;
그 후 에칭된 표면 위에 부착된 잔류 염소화합물을 제거하기 위해 부식방지처리를 수행하는 단계로 구성되는 방법을 제공한다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면, 상기 자기헤드의 제작방법은, 상기 플라즈마 처리 단계 (1)~(5) 중 임의의 것을 선택, 조합하여 순차적으로 수행하는 것도 가능하며, 그 후 잔류 염소화합물을 제거하기 위한 부식방지처리가 수행될 수 있다.
상술한 본 발명의 또다른 형태에 따르면, 플라즈마 처리 단계 (1)~(5)의 각 단계 후에 잔류 염소화합물 및 측벽 부착물을 제거하기 위한 세정 및 건조 단계가 단일 장치에서 연속적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 또다른 형태에 따르면, 상술한 자기헤드의 제작방법은, 단계 (1)의 에칭처리는 주로 BCl3또는 플루오르를 함유한 가스를 이용하여 수행되고, 단계 (2) 및 단계 (3)은 주로 염소를 함유한 가스를 이용하여 수행되며, 단계 (4)는 주로 BCl3또는 플루오르를 함유한 가스를 이용하여 수행되고, 단계 (5)는 주로 염소를 함유한 가스를 이용하여 수행되어, 각각의 에칭처리 단계시 마스크와 하지층 사이의 선택비를 증가시키는 것을 특징으로 한다.
(실시예)
본 발명의 실시예를 다음의 첨부 도면을 참조하여 더욱 자세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예의 개략 구성도이고, 도 2는 도 1의 진공 부분의 단면도를 나타낸다. 이들 도면에 있어서, 본 발명에 따른 시료처리장치는 에칭처리유닛(1), 진공이송유닛(2), 로드 록실(3), 언로드 록실(4), 대기이송유닛(5), 세정/건조유닛(6), 대기로더(7), 및 카세트테이블(8)이 제공된다.
에칭처리유닛(1)으로서는, 진공 상태에서 플라즈마를 이용하여 시료를 에칭하는 에칭장치가 사용된다. 예를 들면, 유도 결합형 플라즈마 에칭장치, 헬리콘형 플라즈마 에칭장치, 2주파 여기 평행평판형 플라즈마 에칭장치, 마이크로파 플라즈마 에칭장치 등이 플라즈마 에칭처리를 위해 사용된다.
도 3은 본 발명의 에칭처리유닛(1)을 도시한 개략도이고, 도 4는 에칭처리유닛(1)의 사시도이다.
도 3을 참조하면, 에칭처리유닛(1)은 알루미나 세라믹 또는 석영 벨 자(bell jar)(10)로 구성된 에칭처리실(11); 시료대(12); 처리가스 도입부(13); 진공배기부(14); 및 유도코일(15)(예를 들어, 13MHz, 2kW)이 제공되고, 상기 시료대(12)에는 처리될 자극재 등의 피처리물(18)이 탑재되며, 이에 대한 것은 후술할 것이다. 또, 예를 들어 800kHz, 200W 출력이 가능한 고주파유닛(16)이 시료대(12)에 연결된다.
도 1을 참조하면, 세정/건조유닛(6)은 세정컵(21), 가열판(22), 및 이송장치(23)가 제공된다. 물세정을 위해서는 스핀형 습식처리장치가 사용된다.
세정을 사용하기 위한 스피닝 습식처리장치에 있어서, 후처리 후의 시료는 예를 들면, 물 스피닝세정되거나 또는 순차로 물 스피닝세정, 화학용액 스피닝세정된다. 이 경우, 상기 화학용액은 후처리 후의 시료로부터 제거될 물질의 형태에 따라 적절하게 선택된다. 또한, 처리분위기로서는 질소가스 등의 불활성 가스분위기, 또는 대기조차 사용될 수 있다. 이 습식처리 후, 물 스피닝 등에 의한 건조처리가 채택될 수 있다.
건조처리장치로서는, 습식처리장치에서 습식처리된 후 시료를 가열함으로써 건조하는 건조기 또는 건조가스 등의 송풍에 의해 시료를 건조하는 송풍기가 사용된다. 또한, 처리대기로서는 질소가스 또는 대기를 사용해도 된다.
진공이송유닛(2)은 에칭처리유닛(1)의 처리스테이션(도시되지 않음)과 로드 록실(3) 또는 언로드 록실(4) 사이에서 처리된 시료를 이송하는 기능을 갖는다. 대기이송유닛(5)은 로드 록실(3) 또는 언로드 록실(4)과 세정/건조유닛(6) 사이에서 처리된 시료를 이송하는 기능을 갖는다. 이송장치(23)는 습식처리유닛의 처리스테이션(도시되지 않음) 및 건조처리유닛의 처리스테이션(도시되지 않음) 사이에서 습식처리된 시료를 이송하는 기능을 갖는다. 시료이송장치로서는, 예를 들면, 시료의 주위에서 시료를 파지하는 그립퍼, 그 위에 시료를 유지하는 스쿠퍼(scooper), 자기 척(chuck), 진공 척 등이 기계적, 전기적, 또는 자기적으로 작동하는 아암에 부착되어 있는 이송장치를 포함하는 종래 기술의 이송장치가 사용될 수 있고, 주 구동 롤러와 종동 롤러 둘레에 감긴 벨트 이송장치 또는 공기 송풍 이송장치를 사용해도 된다. 진공이송유닛(2)은 에칭처리유닛(1)이 진공에서 플라즈마를 이용하여 시료를 처리하는 장치일 때, 처리된 시료가 대기에 노출됨 없이 진공 상태내에서 이송되는 것이 보장되도록 구성된다.
또한, 대기이송유닛(5)은, 언로드 록실(4)로부터의 시료를 건조기 유닛(6)으로 이송하고, 건조된 시료를 카세트 테이블(9)위에 올려져 있는 카세트(8)에 의해 수집되도록 이송하는 기능을 한다.
에칭처리유닛(1)이 진공에서 플라즈마를 사용하여 시료를 처리하는 장치인 경우, 에칭처리유닛(1)에서의 시료처리분위기 및 처리될 시료가 이송되는 공간 또는 처리된 시료가 이송되는 공간은 상호간에 연통되고, 및/또는 차단되도록 구성되어 있다. 또한, 시료가 이송되는 공간, 습식처리 유닛에서의 시료의 습식처리분위기, 습식처리된 시료가 이송되는 공간, 건조기 유닛에서의 시료의 건조처리분위기, 및 건조처리된 시료가 이송되는 공간은 상호간에 연통되거나 차단가능하게 구성되어 있다.
에칭처리유닛(1)에는 처리스테이션이 제공된다. 에칭처리유닛(1)이 진공에서 플라즈마를 이용하여 시료를 처리하는 장치인 경우에는, 상기의 처리스테이션은 시료대(12)이다. 이 시료대(12)위에는 하나 또는 복수의 시료를 올려도 된다.
복수의 적층막에 순차적으로 에칭이 적용되고, 각 에칭 단계 후에는 에칭된 측벽 위의 잔류 부착물을 제거하기 위해 액체세정이 필요한 경우에는, 가열판으로부터 이송된 시료는 카세트로 복귀되지 않고 로드 록실로 다시 이송된다.
도 5를 참조하면, 진공이송장치(2), 대기이송장치(5) 등의 시료이송장치는 에칭처리유닛(1), 세정/건조유닛(6), 및 대기로더(7) 사이에 제공된다. 진공이송유닛(5)은 진공이송로봇(도시되지 않음)이 제공된 진공이송실을 구비하고 있다.
시드층, 갭층 및 실드층이 연속적으로 처리되고, 이 제공된 각각의 단계 후에 부식 방지/부착물 제거처리가 적용되는 경우에는, 도 5에서 도시된 바와 같이 시료가 대기로더(7)로부터 진공이송유닛(2)으로 반복해서 되돌아간다.
자기헤드의 자극이 형성될 시료에 대한 예시는 아래에 설명한다.
도 6을 참조하면, 통상적인 자기헤드의 예시가 도시되어 있다. 자기헤드(31)는 기입헤드(32) 및 재생헤드(33)로 구성되어 있는데, 상기 재생헤드(33)는 GMR 재생헤드(37), 하부자극(38), 및 하부실드(39)를 갖는 반면, 상기 기입헤드(32)는 상부자극(34), 코일(35) 및 상부실드(36)를 가지며, 상기 상부자극(34) 및 하부자극(38)은 다음에 기술될 방식으로 제작된다. 예를 들면, 도 6에 도시된 화살표는 디스크 슬라이드의 방향을 나타낸다.
본 발명은 Fe-Ni 또는 Ni-Fe-Co의 합금층을 구비한 적층 구조를 갖는 장치 제작에 바람직하게 적용된다. 본 발명은, 적어도 한 층의 Fe-Ni 합금을 구비하고 또한 필요하다면 에칭처리실(11)내의 염소 등의 처리 가스를 함유한 가스 플라즈마에 의해 에칭되는 포토 레지스트층을 마스크로서 구비하는 적층 구조의 제작에 관한 예시를 통하여 다음에 설명된다.
도 7을 참조하여, 3층 레지스트 에칭에 의해 상부자극을 형성하는 단계를 각각의 구조형태(D1 내지 D6) 및 각 단계(S1 내지 S5)에 관련하여 설명한다. 여기에서 사용된 시료는 0.5 ~ 1.0㎛ 두께의 상부 포토 레지스트(PR)층(41), SiO2또는 알루미나로 만든 1000 ~ 4000A 두께의 하드 마스크층(42)(도 7에 도시된 SiO2), 2 ~ 6㎛ 두께의 하부 포토 레지스트층(43), 및 NiFe 합금으로 만든 1000 ~ 3000A 두께의 시드층(도 7에서 NiFe 하지층으로 도시됨)(44)으로 구성된다.
단계(S1)에서, PR층(41)은 마스크 패턴을 형성하기 위해 노광된다.
단계(S2)에서는, SiO2막(42)이 에칭처리된다. 이 경우의 에칭의 폭은, 예를 들면, 0.4㎛ 이다.
예를 들어 4㎛ 두께의 PR층이 단계(S3)에서 수직에칭된다. 그것에 의해 레지스트 깊은 홈 에칭도금 프레임이 형성된다. 즉, 하부 포토 레지스트층은 바닥에서 시드층(44)의 일부가 노출될 때까지 깊은 홈(45)을 형성하도록, 하드 마스크층을 마스크로 하고 염소가 함유된 가스를 이용하여 플라즈마 에칭된다. D4 에 도시된 깊은 홈의 바닥과 NiFe 합금의 노출 표면 상에 부착된 잔류 염소성분을 제거하기 위하여, 액체세정 및 건조처리가 단계(S4)에서 적용된다.
단계(S2)의 에칭처리에서 종점의 검출은, 에칭처리실(1)에서의 플라즈마 방출을 감지하고 분광기(19)에 부착된 유리 섬유(20)를 통하여 그 신호를 분광기(19)로 이송하고, 예를 들어 SiF 의 분광기 방출선을 추출함으로써 수행된다. 즉, 에칭이 그것의 종점에 접근하면, SiF 의 방출 레벨이 저하되고, 상기 저하가 검출되어 종점을 결정하는데 사용된다. 마찬가지로, 단계(S3)의 종점은 예를 들면, CO 가스 또는 N2 가스가 에칭 가스에 더해질 경우에는 CN 방출선에 의해 결정될 수 있다.
그 후, 시드층(44)에 연결되는 깊은 홈에 Ni-Fe 합금이 도금, CVD 또는 스퍼터링 방법에 의해 매립되어, 상부자극을 형성한다(도 7에 도시된 NiFe 층(46)은 도금에 의해 형성됨).
도 8에 있어서, 시드층(44), 갭층(47) 및 실드층(48)의 수직에칭방법이 구조형태(D6 내지 D10) 및 이에 대응하는 단계(S6 내지 S11)에 관하여 나타나 있다. 도 8의 예시에 있어서, 그것의 시드층으로서 NiFe 층이 사용되고, 그것의 갭층으로서 Al2O3층이 사용되며, 그것의 실드층으로서 NiFe 하지층이 사용된다.
도 8에서, 적층막(51)은 NiFe 합금으로 만든 실드층(48), 이 실드층(48)에 연결된 NiFe 합금으로 만든 상부자극(50), 시드층(44)에 밀착하는 산화막으로 이루어지는 갭층(47), 및 이 갭층(47)에 연결된 NiFe 합금으로 만든 실드층(48)에 의해 형성된다.
시드층(44)은 상부자극 부착층이 되고, 갭층(47)은 알루미나, SiO2/TaO 등과 같은 산화막에 의해 형성된다.
자기헤드층 형성 전의 Cr함유 NiFe 합금 부착층은 염소가스 및 단계(S6)의 아르곤과 같은 희귀가스를 함유한 가스를 이용하여 플라즈마 에칭된다. 이 단계에서는, 마스크로서 상부자극(50)을 이용하여 시드층(44)의 수직에칭이 수행된다. 그 후, 단계(S7)에서 부식방지처리가 액체세정에 의해 실시되어 잔류 에칭 생성물 및 잔류 염소성분을 제거한다.
갭층(47)이 알루미나이면, 단계(S8)에서는 BCl3/Cl2가스로 플라즈마 에칭을 행한다. 이 경우에는 갭층(47)의 수직에칭이 마스크로서 상부자극(50)을 이용하여 수행된다는 것을 의미한다. 갭층(47)이 SiO2라면, 플라즈마 에칭은 플루오르 가스를 이용하여 수행된다. 그 후, 단계(S9)에서 부식방지처리가 액체세정에 의해 실시되어 잔류 에칭 생성물 및 측벽 위에 부착된 염소성분을 제거한다.
단계(S10)에서 염소가스를 이용한 플라즈마 에칭에 의해 실드층(48)에 트리밍 에칭이 적용된다. 이것은 이 단계에서 실드층의 수직에칭이 마스크로서 상부자극(50)을 이용하여 수행되는 것을 의미한다. 이 트리밍에 의하여 상부자극(50)의 단면과 동일한 단면을 갖는 중간자극(49)이 형성될 수 있다.
그 후, 단계(S11)에서 부식방지처리가 액체세정에 의해 실시되어 잔류 에칭 생성물 및 염소성분을 제거한다.
가스 플라즈마를 이용한 에칭처리(제 1단계)한 직후, 즉 5분 이내에, 액체세정(제 2단계)이 부식방지를 위해 순차적으로 수행된다.
이 가스 플라즈마는 상술한 바와 같이, 염소가스 외에 BCl3, Ar 및 O2중 적어도 하나 또는 이들간의 조합을 사용하여 생성할 수 있다.
본 발명의 가스 플라즈마 에칭처리는 150℃ 이하의 상온 또는 그보다 더 낮은 온도에서 수행된다.
본 발명의 제 2단계는 다음의 단계 중 하나 또는 둘 이상을 포함한다.
(A) 순수한 물로 세정하는 단계,
(B) 알카리성 용액으로 세정한 후 물로 세정하는 단계,
(C) 산성 용액으로 세정한 후 물로 세정하는 단계,
(D) 플루오르 질산으로 세정한 후 물로 세정하는 단계, 및
(E) 중성세제로 세정한 후 물로 세정하는 단계.
세정/건조유닛(6)에서의 가열 건조는 그 온도가 200℃ 이하로 유지된 가열판(22)을 사용하여 실시된다.
적층막에는 NiFe 합금층 이외에 아래의 층들 중에서 적어도 하나가 포함되는데, 이는 처리실 내에서 가스 플라즈마에 의해 에칭처리된다.
(A) 포토 레지스트층,
(B) 알루미나(Al2O3)층,
(C) 산화 실리콘층,
(D) Cu층, 및
(E) Ta층.
상술된 본 발명의 기판은 NiFe 합금층이 그 위에 형성되는 Al2O3/TiC 기판이고, 처리실 내에서 가스 플라즈마 에칭된다.
상부자극(50)의 적층막은 각각 1㎛/0.5~1.0㎛/2~4㎛ 두께로 형성된 PR층/Al2O3또는 SiO2층/NiFe합금으로 만든 시드층으로 구성되는데, 이들 중 Al2O3층은 염소가스를 이용하여 가스 플라즈마에 의해 에칭될 수 있고, SiO2는 플루오르 가스를 이용하여 에칭될 수 있고, NiFe 합금으로 만든 시드층은 염소/아르곤 가스를 함유한 가스를 이용하여 에칭될 수 있다. 여기서, 고밀도는 1 ~ 10 mA/cm2(이온포화 전류밀도)로, 저밀도는 0.1 ~ 1 mA/cm2로 정의된다.
도 8의 각 적층막에 대한 부식방지처리를 실시함과 동시에 에칭처리시 측벽에 부착된 에칭 생성물을 제거하고, 동일한 처리실 내에서 연속적으로 에칭처리를 수행함으로써, 본 발명의 우수한 수직에칭이 가능해진다.
대안적으로, 측벽의 부착물의 두께가 너무 두껍지 않으면, 도 8의 각각의 단계, 즉 시드층을 에칭하는 단계(S6), 갭층을 에칭하는 단계(S7), 및 실드층을 트리밍 에칭하는 단계(S10)는 진공으로부터 꺼내지지 않고 단일 또는 복수의 에칭유닛(1)내에서 연속적으로 수행되고, 그 후 단계(S11)의 부식방지처리가 실시되도록 배치된다.
NiFe 층의 에칭에 있어서는 주로 염소를 함유하는 가스가 사용된다. 이 경우, 하지층 알루미나막에 대한 큰 에칭비(선택비)를 얻을 수 있다. 이것은 주로 염소를 함유한 가스로는 상기 알루미나막이 거의 에칭되지 않기 때문이다. 그와는 반대로, 알루미나막을 에칭하는 경우에는 주로 BCl3를 함유하는 가스가 사용된다. 이것은 Al2O3+ 2BCl3→ AlCl3+ B2O3로 진행되는 알루미나 반응 때문인데, 진공에서 AlCl3+ B2O3은 휘발성을 띠므로 에칭처리는 촉진된다. 이 경우, BCl3가스에서는 NiFe 막의 에칭속도가 저하되므로, 마스크 NiFe 또는 하지층 NiFe 막에 대해 높은 선택비를 얻을 수 있다. 그러나, 아르곤이온 밀링방법에서는, 이 화학량론적 에칭기구는 효과가 없으므로, NiFe 및 알루미나 에칭 모두의 경우에 있어서 낮은 선택비를 나타낸다.
도 8의 각 단계에서 각각의 에칭 종점의 검출은 다음과 같은 방식으로 수행된다. 단계(S6)의 NiFe층을 에칭하는 경우, Fe의 방출선이 모니터된다. 단계(S8)의 알루미나층을 에칭하는 경우에는, Al의 방출선이 모니터된다. 단계(S10)의 NiFe층을 트리밍 에칭하는 경우에는, 사전에 측정된 에칭속도에 기초하여 에칭시간이 계산되고 제어된다.
도 9를 참조하여, 본 발명의 5층 연속 에칭에 의한 상부자극을 형성하는 예시를 구조형태(D12 내지 D16) 및 이에 대응되는 각 단계(S12 내지 S20)에 따라 설명한다. 상기의 시료는 0.5 ~ 1.0㎛ 두께의 상부 포토 레지스트(PR)층(41); 2000 ~ 6000A 두께인 SiO2또는 알루미나의 하드 마스크층(42)(알루미나 층이 도시됨); 2 ~ 6㎛ 두께인 NiFe 합금의 상부자극층(50)(상부자극이 도금에 의해 형성되면 시드층을 포함함); 1000 ~ 2000A 두께인 SiO2또는 알루미나의 갭층(47); 및 NiFe 합금의 실드층(48)으로 구성되는 적층막이다. 단계(S12)에서 PR층(41)은 마스크 패턴을 형성하기 위해 노광된다. 또한 단계(S13)에서는 하드 마스크층(52)의 에칭이 수행된다. 하드 마스크의 에칭 후에는, 단계(S14)에서 측벽 위에 부착된 잔류물 제거 및 부식방지처리를 위해 물세정처리가 수행된다.
상부자극층은 단계(S15)에서 마스크로서 하드 마스크를 사용하고 염소를 함유한 가스로 플라즈마 처리함으로써 에칭된다. 염소가스에서는 상기의 에칭속도는 대략 1000 A/min 정도이고, 알루미나 하드 마스크층에 대한 선택비는 대략 8 정도이기 때문에, 수천 A 두께인 얇은 하드 마스크층이면 충분하다. 동시에, 하지층 알루미나 갭층에 대한 선택비는 역시 대략 8 정도로 높기 때문에, 오버에칭을 충분히 수행함으로써 시료 표면에 걸친 불균일한 에칭속도로부터 기인한 에칭 부스러기의 불완전한 제거를 없애는 것이 용이해진다.
갭층(47)이 알루미나일 경우, 단계(S17)에서 BCl3가스를 이용하여 플라즈마 에칭을 행한다. 이 경우에 상부자극 위에 남아있는 하드 마스크층의 일부 역시 에칭에 의해 제거된다. 또, 측벽 위의 잔류 부착물 및 잔류 염소성분을 제거하기 위하여, 액체세정이 단계(S18)에서 실시된다. 순차적으로, 실드층(48)은 단계(S19)에서 염소가스로 플라즈마 에칭을 함으로써 트리밍 에칭된다. 그 후, 단계(S20)에서 액체세정이 실시되어 잔류 에칭 생성물 및 염소성분을 제거한다.
본 발명에서는 NiFe 합금이 적층막에 포함되고, 고밀도 플라즈마 및 저에너지 조사 이온방법이 채택되기 때문에, 에칭 후에 남아있는 잔류 염소화합물의 형태는 주로 합금의 표면 위에 염소가 물리적/화학적으로 흡착된 상태인 것으로 생각된다.
도 10에 도시된 바와 같이, 염소 분자는 에칭 후 즉시 NiFe 합금 위에 물리적/화학적으로 흡착된 상태로서 존재한다. 대기 중에 방치된 경우에, 화학 반응은 대기 중의 물분자가 염소 분자가 반응하여 HCl을 형성하도록 진행하고, 상기 HCl은 Fe와 반응하여 합금의 표면을 부식시킨다. 이와는 대조적으로, 본 발명에 따르면, 흡착 상태로 존재하는 이러한 염소 분자는 순수한 물로의 용해 및 표면으로부터의 분리에 의해 제거될 수 있다. 따라서, 본 발명의 세정(방식)처리에 의해 간단하게 할 수 있는, 가스 플라즈마 에칭 후에 남아있는 잔류 염소성분의 제거에 의해, 본 발명의 부식방지처리가 잔류 에칭 생성물에 대하여 임의의 추가적인 특별한 후처리없이 달성될 수 있다.
도 11은 종래 기술 및 본 발명에 의해 얻어진 실험 결과들을 비교한다. 종래 기술의 갭층은 에칭 후 대기 중에 방치되었을 경우 5분 이내에 부식되었다. 이에 비해, 본 발명에 따라 에칭 후 2분 내에 순수세정 및 건조처리된 갭층은 대기 중에 방치한 후 2주가 경과한 후에도 부식되지 않았다. 또한, 고밀도 플라즈마 에칭 덕분에 40℃의 시료대 온도에서 조차도 1000 A/min의 높은 에칭속도가 실현되었다. 관련된 다른 실험 조건들도 도 11에 도시되어 있다.
도 12는 플라즈마 에칭방법 및 이온 밀링방법에 의해 형성된 상부자극의 치수제어 특성을 각각 나타낸다. 이온 밀링 또는 저밀도 플라즈마가 사용된 경우에는, 마스크에 대한 상기의 선택비가 낮다. 예를 들면, Al2O3를 에칭하는 경우, 상기의 마스크재료(NiFe)에 대한 그것의 선택비는 0.2 ~ 1.0 이다. 이에 비해, 고밀도 플라즈마가 사용되는 경우에는 1.0 ~ 10.0 의 높은 선택비가 실현된다. 이것은 시료의 입사 이온 에너지가 500V ~ 3kV 와 같이 높아서, 에칭될 재료와 마스크 재료를 비선택적이고 물리적으로 에칭하기 때문이다.
고밀도 플라즈마가 사용되는 경우, 본 발명에 따르면 고밀도 플라즈마를 생성하는 제 1고주파 전원과는 별도로 시료대에 직접 전력을 공급할 수 있는, 도 3에 도시된 제 2고주파 전원이 본 발명에 따라 개별적으로 제공되고, 상기 제 2전원 공급으로부터의 출력은 시료 상의 입사 이온 에너지가 적절하게 조절되도록 제어된다. 바람직하게는, 상기의 입사 이온 에너지는 대략 50 ~ 500V 정도의 낮은 값으로 설정되는 동시에, 예를 들어, 알루미나를 에칭하는 경우에는 BCl3가스, NiFe 합금을 에칭하는 경우에는 염소가스 등과 같이 사용되어질 가스가 적절하게 선택되어, 에칭될 각 재료에 대한 높은 선택비를 실현한다.
상술된 밀링방법에서는 상기의 낮은 선택비로 인해, 에칭의 개시시의 상기 상부자극의 초기 길이가 더 길어야만 한다. 즉, 상부자극에 대한 에칭의 큰 마진량이 제공되어야 한다. 따라서, 상부자극 형성시 정밀한 치수제어가 어려워진다. 또한, 갭층을 에칭하는 경우 수직성을 얻는 것이 어렵기 때문에(스퍼터링 된 물질은 측벽에 부착되어 테이퍼 된 형상을 초래한다), 상기 시료는 수직성을 얻기 위해 밀링시 여러 방향으로 기울어져야 한다.
이에 비해, 본 발명의 일실시예에 따르면, 마스크로서 상부자극을 사용하여 수직 방향에서 배타적으로 고밀도 플라즈마 처리에 의해 시드층, 갭층, 및 실드층을 포함하는 적층막을 에칭하는 단계와 에칭된 표면 위에 부착된 잔류 염소성분을 제거하기 위해 부식방지처리를 적용하는 단계의 제공에 의해, 도 12에 도시된 바와 같이 갭층이 수직 형상을 갖도록 형성되는 것이 가능해진다. 또한, 중간자극이 상부자극과 동일한 모양의 수직 형상을 갖도록 형성되는 것도 가능해진다.
이상의 상술된 본 발명에 따르면, NiFe 합금층을 포함하는 적층막으로부터 형성된 상기의 시료는 고밀도 가스 플라즈마를 이용하여 에칭되며 에칭처리 후 즉각적으로 액체세정이 실시되어, 이온화에 의한 잔류 에칭 생성물의 영향을 제거하는 동시에 부식방지처리를 제공하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 처리될 시료가 상부자극에 있는 경우, 상부자극의 수직에칭은 현저하게 용이해지고, 또한 상기의 수직성은 대기중에서도 유지되는 것이 보장된다. 따라서, 자기헤드의 기본적인 특성을 결정하는 파라미터 중의 하나인 트랙 폭을 적절하게 규정할 수 있다는 이점을 제공한다.

Claims (23)

  1. 기판 상에 형성되고 NiFe 합금 또는 NiFeCo 합금으로 이루어지는 적어도 하나 이상의 층을 포함하는 적층막인 시료를 에칭실내에서의 염소를 함유한 가스를 구비한 가스 플라즈마에 의해 200℃이하의 시료온도에서 에칭하는 제 1단계;
    상기 제 1단계동안 상기 적층막의 노출된 부분에 부착된 잔류 염소성분을 제거하고, 적어도 하나의 액체를 사용하여 이것을 세정함으로써 측벽 위에 부착된 잔여물을 제거하는 제 2단계; 및
    상기 세정 후 시료를 건조하는 제 3단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 시료처리방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1단계 후 연속해서 상기 제 2단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 시료처리방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    Cl2, BCl2, Ar 및 O2가스 가운데 적어도 하나 또는 이들의 조합을 사용하여 상기 가스 플라즈마를 생성하는 것을 특징으로 하는 시료처리방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    액체세정하는 상기 제 2단계가,
    (A) 순수한 물로 세정하는 단계,
    (B) 알카리성 액체로 세정 후 물로 세정하는 단계,
    (C) 산성 액체로 세정 후 물로 세정하는 단계,
    (D) 플루오르 질산으로 세정 후 물로 세정하는 단계,
    (E) 중성세제로 세정 후 물로 세정하는 단계 중 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료처리방법.
  5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    건조하는 상기 제 3단계는 200℃이하의 온도에서 수행되는 것을 특징으로 하는 시료처리방법.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 액체의 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 시료처리방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 적층막은 상기 NiFe 또는 NiFeCo 합금뿐 아니라, 상기 처리실 내에서 가스 플라즈마에 의해 에칭될 다음의 층, 즉
    (A) 포토 레지스트층,
    (B) 알루미나(Al2O3)층,
    (C) 산화 실리콘층,
    (D) Cu층,
    (E) Ta층, 및
    (F) Cr층 가운데 적어도 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 시료처리방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기판은 Al2O3및 TiC로 구성된 소결체 기판이고, 상기 기판 상에는 NiFe 또는 NiFeCo 합금층이 형성되고, 상기 처리실 내에서 에칭되는 것을 특징으로 하는 시료처리방법.
  9. 기판 상에 적층된 시료를 처리하는 장치로서,
    플라즈마를 형성하는 가스가 공급되고, 적어도 하나가 NiFe 또는 NiFeCo 합금으로 구성된 둘 이상의 층을 구비한 상기 기판 상에 적층된 상기 시료를 200℃ 이하의 상기 시료온도에서 에칭하는 에칭처리유닛;
    상기 에칭에 의해 노출된 상기 NiFe 합금으로 구성되는 상기 적층막의 노출된 표면을 액체를 사용하여 세정하는 세정장치; 및
    세정 후 상기 NiFe 합금으로 구성된 상기 적층막의 상기 노출된 표면을 건조시키는 건조장치로 구성되며, 건조된 상기 NiFe 합금으로 구성된 상기 적층막은 가스 플라즈마 에칭되는 것을 특징으로 하는 시료처리장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    대기로더;
    진공이송로봇을 구비한 진공이송실; 및
    시료를 전달하기 위해 상기 대기로더 및 상기 진공이송실 사이에 연결되어 있는 언로드 및 로드 록실을 더 포함하고,
    상기 진공이송실은 상기 장치의 상기 에칭처리실에 연결되며,
    상기 대기로더는 상기 세정/건조장치에 제공된 세정컵, 가열판 등에 연결되는 것을 특징으로 하는 시료처리장치.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 에칭처리실은 복수개로 제공되는 것을 특징으로 하는 시료처리장치.
  12. 상부자극과 하부자극이 서로 반대편에 배치되고, 자기헤드의 다층 레지스트 에칭을 포함하는 자기헤드의 제작방법으로서,
    상부 포토 레지스트층, SiO2또는 알루미나로 만든 하드 마스크층, 하부 포토 레지스트층, 및 NiFe 또는 NiFeCo 합금으로 만든 시드층으로 구성된 적층막을 형성하는 단계;
    마스크로서 상기 상부 포토 레지스트층을 사용하여 상기 하드 마스크층을 플라즈마 에칭하는 단계;
    상기 시드층이 깊은 홈 바닥에서 노출될 때까지, 마스크로서 상기 하드 마스크를 사용하고 염소를 함유한 가스를 사용하여 상기 깊은 홈을 형성하기 위해 상기 하부 포토 레지스트층을 플라즈마 에칭하는 단계;
    액체세정에 의해 상기 시드층의 노출된 표면 위에 부착된 잔류 염소성분을 제거하는 단계;
    상기 잔류 염소성분의 제거 후 건조하는 단계; 및
    상기 시드층에 연결되는 상기 깊은 홈 속으로 NiFe 합금을 매립함으로써, 상기 상부자극을 형성하는 단계로 구성된 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  13. 상부자극과 하부자극이 서로 반대편에 배치되고, 자기헤드의 시드층 처리공정을 포함하는 자기헤드의 제작방법으로서,
    NiFe 또는 NiFeCo 합금으로 만든 시드층, 상기 시드층에 연결된 NiFe 합금으로 만든 상부자극, 상기 시드층에 밀착된 실리콘 산화막, 알루미나 등의 산화물로 만든 갭층, 및 상기 갭층에 밀착된 NiFe 합금으로 만든 실드층으로 구성된 적층 막을 형성하는 단계;
    상기 상부자극을 마스크로 하고 염소를 함유한 가스를 사용하여 상기 시드층을 플라즈마 에칭하는 단계; 및
    액체세정에 의해 잔류 염소성분을 제거하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  14. 상부자극과 하부자극이 서로 반대편에 배치되고, 자기헤드의 갭층 처리공정을 포함하는 자기헤드의 제작방법으로서,
    NiFe 또는 NiFeCo 합금으로 만든 시드층, 상기 시드층에 연결된 NiFe 합금으로 만든 상부자극, 상기 시드층에 밀착된 산화막으로 만든 갭층, 및 상기 갭층에 밀착된 NiFe 합금으로 만든 실드층으로 구성된 적층막을 형성하는 단계;
    상기 시드층을 에칭하는 단계;
    상기 상부자극을 마스크로 하여 염소 또는 플루오르를 함유한 가스를 사용하여 플라즈마 처리에 의해 상기 갭층을 에칭하는 단계; 및
    액체세정에 의해 잔류 염소 및/또는 플루오르 성분을 제거하는 단계로 구성되는 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  15. 상부자극과 하부자극이 서로 반대편에 배치되고, 자기헤드의 트리밍 공정을 포함하는 자기헤드의 제작방법으로서,
    NiFe 또는 NiFeCo 합금으로 만든 시드층, 상기 시드층에 연결된 NiFe 합금으로 만든 상부자극, 상기 시드층에 밀착된 산화막으로 만든 갭층, 및 상기 갭층에 밀착된 NiFe 합금으로 만든 실드층으로 구성된 적층막을 형성하는 단계;
    상기 시드층을 에칭하는 단계;
    상기 갭층을 에칭하는 단계;
    상기 상부자극을 마스크로 하여 플라즈마 처리에 의해 염소를 함유한 가스를 사용하여 상기 실드층을 트리밍 에칭하는 단계; 및
    액체세정에 의해 잔류 염소성분을 제거하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  16. 상부자극과 하부자극이 서로 반대편에 배치된 자기헤드의 제작방법으로서,
    NiFe 또는 NiFeCo 합금으로 만든 시드층, 상기 시드층에 연결된 NiFe 합금으로 만든 상부자극, 상기 시드층에 밀착된 산화막으로 만든 갭층, 및 상기 갭층에 밀착된 NiFe 합금으로 만든 실드층으로 구성된 적층막을 형성하는 단계;
    상기 상부자극을 마스크로 하여 상기 시드층, 상기 갭층, 및 상기 실드층을 연속적으로 플라즈마 에칭하는 단계; 및
    에칭된 표면 위에 부착된 잔류 염소성분의 제거를 위해 부식방지처리를 실시하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 갭층은 플루오르를 포함하는 가스 플라즈마에 의해 에칭되고, 상기 시드층 및 상기 실드층은 염소 및 아르곤을 포함하는 가스 플라즈마에 의해 에칭되며, 상기 부식방지처리는 액체세정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  18. 상부자극과 하부자극이 서로 반대편에 배치된 자기헤드의 제작방법으로서,
    NiFe 또는 NiFeCo 합금으로 만든 시드층, 상기 시드층에 연결된 NiFe 합금으로 만든 상부자극, 상기 시드층에 밀착된 산화막으로 만든 갭층, 및 상기 갭층에 밀착된 NiFe 합금으로 만든 실드층으로 구성된 적층막을 형성하는 단계;
    상기 상부자극을 마스크로 하여 상기 시드층 및 상기 갭층을 연속적으로 플라즈마 에칭하는 단계; 및 그런 후에,
    에칭된 표면 위에 부착된 잔류 염소성분의 제거를 위해 부식방지처리를 적용하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  19. 상부자극과 하부자극이 서로 반대편에 배치되는 자기헤드의 상기 상부자극을 제작하는 자기헤드 제작방법으로서,
    NiFe 합금으로 만든 상부자극층, 및 상기 상부자극 위에 적층된 포토 레지스트 또는 알루미나 또는 산화 실리콘막으로 만든 산화막의 마스크층으로 구성된 적층막을 형성하는 단계;
    상기 마스크층을 마스크로 하여 상기 상부자극을 플라즈마 에칭하는 단계; 및
    에칭된 표면 위에 부착된 잔류 염소성분의 제거를 위해 부식방지처리를 적용하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  20. 상부자극과 하부자극이 서로 반대편에 배치되는 자기헤드의 상기 상부자극의 제작을 위한 처리를 포함하는 자기헤드 제작방법으로서,
    위로부터 순차적으로,
    (A) 포토 레지스트막,
    (B) 알루미나 또는 산화 실리콘 등으로 만든 산화막층,
    (C) NiFe 합금으로 만든 상부자극층,
    (D) 상기 NiFe 합금을 밀착하기 위해 NiFeCo 합금으로 만든 시드층,
    (E) 알루미나 또는 산화 실리콘 등의 산화막으로 만든 갭층, 및
    (F) NiFe 합금으로 만든 실드층으로 구성된 적층막을 형성하는 단계;
    이와 연속적으로 다음의 플라즈마 에칭단계, 즉
    (단계 1) 상기 마스크층을 마스크로 하여 상기 산화막층을 에칭하는 단계,
    (단계 2) 상기 산화막층을 마스크로 하여 상기 상부자극을 에칭하는 단계,
    (단계 3) 상기 상부 산화막층 또는 상기 상부자극층을 마스크로 하여 상기 시드층을 에칭하는 단계,
    (단계 4) 상기 상부 산화막층 및 상기 상부자극층을 마스크로 하여 상기 갭층을 에칭하는 단계,
    (단계 5) 상기 상부 산화막층 및 상기 상부자극층을 사용하여 상기 실드층의 트리밍 에칭을 수행하는 단계; 및 그 후,
    에칭된 표면 위에 부착된 잔류 염소성분 제거를 위해 부식방지처리를 실시하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 플라즈마 에칭 단계 (1) ~ (5) 중 임의의 단계를 연속적으로 수행하고, 에칭된 표면 위에 부착된 잔류 염소성분의 제거를 위해 상기 부식방지처리를 실시하는 단계로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 플라즈마 에칭 단계 (1) ~ (5)의 각 단계에 대해, 잔류 염소성분 및 측벽 위의 잔여물을 제거하는 세정/건조처리를 수행하는 단계를 포함하고, 상기 세정/건조처리는 단일 유닛 내에서 연속적으로 수행되는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
  23. 제 20항에 있어서,
    각 플라즈마 에칭 단계 중에 각 마스크 및 그것의 하지층 사이의 선택비를 크게하기 위하여, 상기 에칭처리(1)는 주로 BCl3또는 플루오르를 함유한 가스를 사용하여 수행되고, 상기 에칭처리(2 및 3)는 주로 염소를 함유한 가스를 사용하여 수행되며, 상기 에칭처리(4)는 주로 BCl3또는 플루오르를 함유한 가스를 사용하여 수행되고, 상기 에칭처리(5)는 주로 염소를 함유한 가스를 사용하여 수행되는 것을 특징으로 하는 자기헤드의 제작방법.
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