TW472311B

TW472311B - A method for processing specimens, an apparatus therefor and a method of manufacture of a magnetic head

Info

Publication number: TW472311B
Application number: TW089109372A
Authority: TW
Inventors: Takeshi Yoshioka; Zenzo Torii; Moriaki Fuyama; Toshihiro Okada; Saburo Kanai
Original assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-10-08
Filing date: 2000-05-16
Publication date: 2002-01-11
Also published as: US6491832B2; KR100552644B1; JP2001110663A; US20030052079A1; US20020129900A1; KR20010050907A

Description

472311 A7 B7 五、發明説明（1 ) 發明背景：本發明係關於一種使用電漿蝕刻處理之樣品處理方法及裝置，和使用樣品之磁頭之製造方法。例如半導體裝置之基體的樣品受到蝕刻處理，例如使用化學溶液或電漿。在此樣品之蝕刻處理中，需要充分注意在蝕刻處理之後防止在樣品中發生腐蝕。作爲在蝕刻處理之後的抗腐蝕技術，已知例如揭示於 J P — A公開號5 9 — 1 8 6 3 2 6之習知技術，其中餘留在抗蝕膜中是腐蝕物質的氯化合物被移除，藉著使用在電漿處理室中之電漿的抗蝕膜之成灰（ashing )處理，電漿處理室是與保持真空的蝕刻室互通。此外，已知藉著在蝕刻之後在2 Ο 0 °C或以上的溫度加熱樣品，加速餘留在樣品中是腐蝕物質的氯化合物之蒸發，藉以避免在蝕刻之後發生樣品之腐蝕。此外，已知揭示於J P — A公開號 6 1 - 1 3 3 3 8 8中，在被蝕刻之後是樣品的欲被處理之物品，從蝕刻室被轉移至加熱處理室，其中欲被處理的物品藉著吹入加熱的空氣而被乾燥，然後它被取出加熱處理室以水淸洗然後被乾燥，藉以避免在蝕刻處理之後由於與大氣作用而產生的物品之腐蝕。 J P — A公開號2 - 2 2 4 2 3 3揭示處理樣品之方法，包含：第一步驟，蝕刻疊合的樣品，此樣品含有具彼此不同的離子特性之不同金屬，使用第一氣體電漿藉形成在第一處理室中疊合樣品上之抗蝕罩；第二步驟，移除抗蝕罩及沈積在疊合樣品之側壁上的殘餘腐蝕物質，含有在本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ----------^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

、1T 經濟部智慧財產局貞工消资合作社印製 311 7 4 A7 ___ B7 五、發明説明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第一步驟中形成具有彼此不同的離子特性之金屬，藉著在第二處理室中處理樣品，使用與第一氣體電漿不同的氣體氣氛所形成的第二氣體電漿；及第三步驟，移除沈積在疊合樣品之側壁上的殘餘腐蝕物質之餘留部份，其沒有被第二步驟移除，藉著使被第一及第二步驟暴露的樣品之表面接觸至少一液體，其中在第一步驟中，藉疊合鋁合金膜與 Τ 1 W或丁 i N膜而製備的樣品被蝕刻，使用含氯之氣體電漿，經由減壓之下的抗蝕罩，樣品受到成灰處理，使用含氧之氣體電漿；且在第三步驟中，以水淸洗樣品，且其中欲移除在第一步驟之後餘留的殘餘腐蝕物質，第三步驟包含以下步驟的至少其中之一：（a )在水中淸洗；（b )在鹼性液體中淸洗之後，進一步在水中淸洗；（c )在酸性液體中淸洗之後，進一步在水中淸洗；及（d )在氟酸溶液中淸洗之後，在水中淸洗。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在J P — A公開號4 — 1 0 7 2 8 1中揭示一種方法 ’蝕刻含有F e之使用於薄膜磁頭，磁感測器等等之磁極的材料。在此公告中，揭示一方法，蝕刻形成在樣品之表面上包含F e之合金特別是F e - S 1 - A 1合金，此方法包含：一步驟，蝕刻一樣品，藉反應離子硏磨方法，在氯氣體的氣氛中，在2 5 0 °C以上其熔點以下的溫度，於真空中加熱樣品；一步驟，後處理（ρ 〇 s t - p r 〇 c e s s i n g )樣品，此樣品被保持在2 5 0 °C以上的高溫，藉施加氯離子淋浴，以允許蝕刻餘留在樣品之表面上的殘留物，以完全與氯氣體反應；及一步驟’純水處理，以溶解並移除蝕刻產本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） 472311 A7 B7 五、發明说明（3 ) 品，其產生於後處理步驟中，藉著將樣品浸入於純水中，其中上述步驟係依序連續地執行。此外，J P - A公開號7 - 9 3 2 9 3揭示一方法，包含：蝕刻由包含鋁之疊合電線材料製成的樣品；然後同時移除鹵化物與抗蝕化合物。與J P - A公開號4 一 1 0 7 2 8 1所述之習知技術有關的問題是’如果3 μ m厚的純F e被氫離子蝕刻以製造磁頭，由於其蝕刻速率約爲1 5 0 A /m i η，需費時 2 Ο Ο分。這是因爲藉入射離子的數目來控制其蝕刻速率。欲改善蝕刻速率’揭示於J Ρ - Α公開號4 一 1 〇 7 2 8 1中，藉著在2 5 0 °C以上加熱樣品，且藉著反應離子於氯氣體氣氛中，其蝕刻速率可被改善約爲 ΙΟΟΟΑ/mi η。然而，會有一問題，某些.型式的樣品視其材料而定無法承受2 5 〇 °C以上的溫度，因而無法應用上述方法。特別是，會發生一問題，當如果樣品之溫度上升至2 . 3 0 °C以上，蝕刻含有使用於磁頭之製造的 N 1 F e合金之鐵磁材料，其N i F e膜之磁特性會變差 ’甚至當溫度降至正常溫度時，其原來的磁特性無法恢復而使其變成無用。另外，在J P — A公開號4 一 1 0728 1中提出一種抗腐蝕處理，用於避免在施加反應離子之後餘留的樣品中發生腐蝕，包含以下步驟：一後處理步驟，施加氯離子淋浴至在2 5 0。(：以上溫度被加熱的樣品；及一純水浸漬步驟’將樣品浸漬於純水中，其中上述步.驟是依此順序被本纸張尺度適用中.國國家標率（CNS ) A4規格（210X297公釐） i „ 种衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) --¾ 經濟部智蒽財產局員工消費合作社印製 472311 A7 B7 五、發明説明（4 ) 依序連續地執行。然而，會有一問題，樣品的溫度上升至 2 5 0 °C以上，需要一複雜順序的抗腐蝕處理，包含離子淋浴然後純水浸漬處理，因而增加了製造成本。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 考慮上述避免腐蝕處理之複雜的順序是由於，目標的樣品是F e - S 1 - A 1合金，且如J P — A公開號2 — 2 2 4 2 3 3所指出包含離子特性彼此不同的兩種不同金屬，具有高的腐蝕性。發明之槪要：本發明之目的是提供一種避免腐蝕之樣品處理方法及裝置，和使用此樣品之磁頭的製造方法，其允許以高速率，在低到不足以破壞裝置的溫度，以簡單的方式，且以低的成本，触刻包含N i F e合金之疊合膜的樣品。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製達成本發明之目的之方法包含以下步驟：蝕刻一樣品，例如一磁頭之磁極，其使用N 1 F e而形成，在使用非常高密度的電漿源的電漿處理之後；及使樣品受到後電漿處理，避免在蝕刻之後的立即腐蝕，使用包含Η 2 0或甲醇之氣體電漿，在5 0 P a或以上的壓力下，在低於2 0 0 °C的樣品溫度下。這裡，非常高密度的電漿源是指感應一耦合型的電漿裝置，螺旋型電漿裝置，雙頻率激勵平行平面型電漿裝置，或微波型電漿裝置，其可以1 — 1 OmA/cm2之飽和離子電流密度的電漿照射樣品。與例如離子與平行平面型的習知低密度電漿源相比，此具有1 0至1 0 0倍上的高本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 311 7 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _ _ . B7 ‘__ 五、發明説明（5 ) 電漿密度。此外，因爲除了電漿製造之高頻電源外’提供另一高頻電源至樣品，欲被放入樣品之離子能量可被獨立地控制。如果使用本發明之此電漿源，因爲它可確保欲被製造的入射離子之充分數目，可以得到高蝕刻速率’即使入射離子之能量被設定爲5 0 - 5 0 0 e V ’或離子溶入方法的1 / 2至1 / 1 0 ’且在樣品的低溫下。例如’在 4 0 °C的樣品及在3 0 0 e V的離子能量，可實現1 0 〇 n m / m i η的蝕刻速率。而且，有一優點，如果樣品的溫度被保持在4 0至6 0 °C的範圍’其樣品台的設計與構造可簡化，因而有助於製造成本的降低。此外，在本發明之高密度電漿處理中，由於因低離子能量引起之氯離子之穿透進入N i F e的淺度，且因爲 N 1與F e爲相同型式的金屬，具有相同的離子化特性，藉以避免發生由於不同的離子化特性引起的上述腐蝕.機構，樣品之防止腐蝕變爲可能，藉著在5 0 P a的壓力下在低於2 0 0 °C的樣品溫度’將其暴露至包含Η 2 0或甲醇之氣體電漿，在蝕刻之後移除沈積在樣品之表面上的殘餘氯化合物，藉以提供更簡單且更低成本的避免腐蝕方法及裝置。而且，磁頭之製造所使用的疊合膜，除了 N i F e合金膜之外，包括氧化物膜層，例如鋁’矽氧化物膜等等，且/或不同的其它層，例如光阻層等等，其將藉在電發中鈾刻而被處理。然而’在蝕刻中，會發生一情形，其 N i F e合金層從其下層層被暴露，或者使用N i f e合本紙狀度適财關家縣（CNS ) A4規格（21Gx297公釐)' -~~— ----^-------.裝----„---訂-------冰 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 472311 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製五、發明説明（6) 金層本身作爲一罩而蝕刻其氧化物膜層。於此處理期間， N 1 F e合金層被暴露至氯或氟電漿氣氛。所以，需要後蝕刻避免腐蝕處理。用於這些蝕刻處理，可應用依據本發明之藉著將樣品暴露至包含Η 2 0或甲醇之氣體電漿的避免腐蝕處理。以下將更明確地敘述依據本發明所提供之方法與裝置〇依據本發明之樣品處理方法包含：第一步驟，藉著氣體電漿蝕刻形成在基體上的疊合膜，其含有至少包含 Ν ί F e合金或N i F e C 〇合金的一層，氣體電漿含有氯，於蝕刻室中在低於2 0 0 °C的樣品溫度；及一電漿後處理之第二步驟，用於移除沈積在疊合層上之殘餘氯化合物，藉著施加含有Η 2 0或甲醇之氣體電漿於由第一步驟暴露的疊合膜上，在50 Pa或更大的壓力下且在低於 2 0 0 °C之樣品溫度。本發明進一步提供一樣品處理方法，其中藉著包含 C 1 2，B C 1 3，A r ，〇2的至少一個或其結合而製造氣體電漿。本發明提供一樣品處理方法，其中另一疊合層包含至少以下的其中之一：（A ) —光阻層，（B ) —鋁（ A 1 2〇3)層，（C) 一矽氧化物層’ （D) — Cu層’ (E ) —'T a層，（F ) — C r層，其在餓刻室中藉熱體電漿被蝕刻。依據本發明的另一個觀點，提供在蝕刻室中蝕刻樣品本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 9 · ---------衣----Ί--1T---------\ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . 311 311 ... 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 A7 ____B7 五、發明説明（7 ) 之方法，樣品包含一燒結的基體，由Al2〇3與Ti C製成，及形成在基體上的一層N i F e合金。依據本發明之更另外一個觀點，提供磁頭之製造方法，此磁頭具有一上磁極及一與上磁極相對的下磁極，此方法包含以下步驟：形成一疊合膜，其包含上光阻層， S i 〇2或鋁之硬罩，下光阻層.，及N 1 F e合金之種子層 ;電漿蝕刻硬罩層，使用上光阻層作爲一罩；形成一深溝，以包含氯之氣體，藉著在下光阻層中電漿蝕刻，使用硬罩層作爲一罩，以暴露在深溝的底部中之種子層；藉電漿後處理，移除沈積在種子層的暴露部份上之殘餘氯化合物，使用包含H2〇或甲醇之氣體電漿；然後將N 1 F e合金嵌入深溝中而與種子層接觸。依據本發明之更另外一個觀點，提供磁頭之.製造方法 ’此磁頭具有一上磁極及一與上磁極相對的下磁極，此方法包含以下步驟：形成一疊合膜，其包含由N i F e合金製成的種子層，由與種子層接觸的N 1 F e合金製成的上磁極’與種子層緊密接觸的氧化物膜製成之間隙層，及與間隙層緊密接觸的N i F e合金製成之遮蔽層：以含有氯之氣體’電漿蝕刻種子層，使用上磁極作爲一罩；然後，以含有Η 2 〇或甲醇之氣體電漿，藉著電漿後處理而移除殘 .餘氯化合物。依據本發明之更另外一個觀點，提供磁頭之製造方法 ’此磁頭具有一上磁極及一與上磁極相對的下磁極，此方法包含以下步驟：形成一疊合膜，其包含由N i F e合金 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中ϋ家標準（CNS ) M規格（210'χ297公釐） * 1〇 - 311 7 •‘ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 A7 ____ B7五、發明説明（8 ) 製成的種子層，由與種子層接觸的N i F e合金製成的上磁極，與種子層緊密接觸的氧化物膜製成之間隙層，及與間隙層緊密接觸的N 1 F e合金製成之遮蔽層；使用上磁極作爲其罩，以含有氯之氣體化合物藉由電漿處理而修整 -蝕刻遮蔽層，然後；以含有Η 2 0或甲醇之氣體電漿，移除殘餘氯化合物。依據本發明之更另外一個觀點，提供磁頭之製造方法，此磁頭具有一上磁極及一與上磁極相對的下磁極，此方法包含以下步驟：形成一疊合膜，其包含由Ν 1 F e合金製成的種子層，由與種子層接觸的N i F e合金製成的上磁極，與種子層緊密接觸的氧化物膜製成之間隙層，及與間隙層緊密接觸的Ν 1 F e合金製成之遮蔽層；使用上磁極作爲一罩，只在各垂直方向電漿-飩刻各種子層，間隙層與遮蔽層；及以含有H2〇或甲醇之氣體電漿，藉由電漿後處理而移除沈積在處理表面上之殘餘氯化合物。依據本發明之更另外一個觀點，提供磁頭之製造方法，其中以含有氯或氟之氣體電漿來處理間隙層，且以含有氯與氬氣之氣體電漿來處理種子層與遮蔽層。依據本發明之另外一個觀點，提供蝕刻樣品之裝置，樣品被疊合在所提供的基體上，此裝置包含_•一蝕刻處理裝置，其被供給氣體以形成電漿，且產生氣體電漿，用於在蝕刻室中於低於2 0 0 °C之溫度，藉由含有氯之氣體電漿，蝕刻包括至少一層由Ν 1 F e合金或Ν 1 F e C 〇合金製成的疊合膜；及一電漿後處理裝置，在低於5 0 P a 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ΓΤΠ ϋ in I In - -.- - - - «--I— 士良·- - HI In I : HI I i—* . 、T (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 311 7 . 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 A7 B7五、發明説明（9 ) 之壓力於低於2 0 0°C之溫度，以含有112〇或甲醇之氣體電漿藉由飩刻處理，用於移除沈積在由N 1 F e合金製成之層上的殘餘氯化合物。依據本發明之另外一個觀點，提供樣品處理裝置，包含：一大氣負載器；一包括提供於其中的真空運輸機械臂之真空運輸室；及一卸載及負載鎖定室，其連接於大氣負載器與真空運輸室之間，且於其間運輸樣品，其中真空運輸室被連接至蝕刻處理裝置之蝕刻室，且大氣負載器被連接至電漿後處理裝置之電漿後處理室。此外，依據本發明之蝕刻室設有許多處理裝置，用於處理樣品。圖形之簡要敘述：從以下的敘述連同附圖將可明顯地看出本發明之其它特徵與優點，其中：圖1是本發明的一個實施例之方塊圖；圖2是圖1中之本發明的實施例在真空的部份之剖面圖；圖3是本發明之蝕刻處理裝置的剖面；圖4是本發明之電漿後處理裝置之剖面；圖5是本發明的一個實施例之部份的流程圖；圖6是本發明之磁頭的圖形；圖7是依據本發明藉由三層光阻蝕刻所形成的上磁極之圖形；本紙浪尺度適用中國國家標準·（ CNS ) A4規格（210X297公釐） -12 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 472311 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五.、發明説明（1Q) 圖8是依據本發明藉由垂直處理所形成之N i F e製成的種子層，A 1 2 〇 3製成的間隙層，及n i F e製成的遮蔽下層之圖形；圖9是依據本發明之電漿後處理所得到的效果之圖形 ;及圖1 0比較本發明與習知技術之間的優點。主要元件符號說明： 1 :蝕刻處理單元 2 :真空運輸單元 3 :負載鎖定室 4 :卸載鎖定室 5 大氣運輸單元 7 :大氣負載器 8 :卡匣 9 :卡匣台 1 0 :石英鐘瓶 1 1 :飩刻處理室 1 2 :樣品台 1 3 :處理氣體入口部份 1 4 :真空排氣部份 1 5 :感應線圈 1 8 :物品 1 9 :分光儀本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐）； I I . - ; . 訂 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 311 47. .經濟部智慧財產局員工消費合作— A7 B7五、發明説明（11 ) 2 0 :電漿後處理單元 2 1 :玻璃光纖 3 0 _·上遮蔽 3 1 :磁頭 3 2 :寫入頭 3 3 :讀取頭 3 4 :.上磁極 3 5 :線圈 3 6 :上遮蔽 3 7 : G M R讀取頭 3 8 :下磁極 3 9 :下遮蔽 4 0 :疊合膜 4 1 :上光阻層 4 2 :硬罩層 4 3 :下光阻層 4 4 :種子層 4 5 :深溝 4 7 :間隙層 4 8 :遮蔽層 4 9 :中間磁極 5 0 :上磁極 5 1 :後處理室 5 2 :樣品台 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210 X 297公釐） 472311 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（12) 5 3 :處理氣體入口部份 5 4 :真空排氣部份 5 5 :感應線圈 5 8 :物品較佳實施例之敘述：參見附圖，將詳細敘述本發明之較佳實施例。圖1指出本發明的一個實施例之構造，且圖2指出圖 1之構造在真空中的部份。這些圖形中的樣品處理裝置包含：一蝕刻處理單元1 ; 一真空運輸單元2 ;—負載鎖定室3 ; —卸載鎖定室4 ; 一大氣運輸單元5 ; —後電漿處理單元2 0 ; —大氣負載器7 ;及一卡匣8。作爲飩刻處理單元1 ，使用以減壓下的高密·度電漿藉由鈾刻用於處理樣品之裝置。例如，可使用感應耦合.電m 蝕刻裝置，螺旋型電漿蝕刻置，三頻激勵平行平面型電漿蝕刻裝置，微波電漿蝕刻裝置等等。一後處理氣體以一預定流速被導入後電漿處理單元 2 0之處理室，且一部份的後處理氣體從後處理室被排出，藉以確保處理室的壓力被調整在預定的後處理壓力。然後，藉由例如微波或感應耦合高頻之作用，在高頻電場之下，由出現於處理室中的後處理氣體產生電漿。在蝕刻處理之後放置於樣品台（未示）上之樣品使用電漿受到後處理。在已被蝕刻之後，於完成樣品之後處理時，後處理氣體之導入及從後處理氣體產生電漿被停止。 I---^-------¾衣-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本1) 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -15- 311 2 7 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 _____B7 五、發明説明（13) 蝕刻處理單元1與電漿後處理單元2 〇之構造的例子分別表示於圖3與圖4中。參見圖3 ’蝕刻處理單元1包含：蝕刻處理室1 1 ，由鋁土陶瓷或石英鐘瓶1 0組成；樣品台i 2 ;處理氣體導入部份1 3 ;真空排氣部份1 4 ;及感應線圏1 5 (例如1 3 Μ H z ’ 2 K W )，其中樣品台1 2被用來安裝欲被處理的物品_ 1 8，例如將敘述於後之上磁極材料。此外，樣品台1 2被連接至一高頻單元1 6 (例如8 0 0 kHz > 2 0 0 W )。使用約0 · l-2Pa之低壓氣體 0 參見圖4，電漿後處理單元2 0包含：後處理室51 ，由一石英鐘瓶1 0組成；樣品台5 2 ;處理氣體入口部份5 3 真空排氣部份5 4 ;及感應線圈（例如1. 3 Μ H z ，2 K W ) 5 5，其中例如將敘述於後之上磁極材料之欲被處理的物品5 8 ，被安裝在台5 2上，以受到後處理。此外，樣品台5 2設計成允許其溫度被調整爲5 〇至2 0 〇 °C，使得樣品可被保持在低於2 0 〇 t之預定溫度。欲被使用之氣體包括H2〇，CH3〇H，NH3等等，其在減壓下蒸發，連同例如氧氣之額外氣體被使用。在後處理之情形中，氣體壓力被設定在5 0 — 2 0 0 P a之非常高的壓力。這是因爲前述的壓力是最佳的，可產生氫原子而非藉由電漿排出之電漿。在用離子溶入或低密度電漿之情形中，相對於一罩之選擇比變低。例如，當經由一罩使用高密度電漿用於蝕刻本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） I-------"衣----Ml— -------\ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 472311 A7 B7 五、發明説明（14) A 1 2 ◦ 3時，與當使用低密度電漿時之0 . 2 — 1 · 〇的選擇比相比’可得到局如1 . 〇 - 1 0 . 0之選擇比。這是因爲低密度電漿中的入射離子能量變成高如5 ο 3 K V，藉以非選擇性及物理地蝕刻欲被蝕刻的材料及其罩材料。在高密度電漿之情形中，除了用於產生高密度電發之主要高頻電源之外，提供一能夠直接供給電力至台的第二高頻電源，使得藉著調整來自第二電源的輸出，而可控制被施加在樣品上之離子能量。此外，除了選擇5 0至 5 Ο Ο V之入射離子能量之外，當飩刻鋁土時藉著選擇氣體例如選擇B C 1 3，且當蝕刻N 1 F e合金時選擇氯氣，可得到較大的選擇比。真空運輸單元2具有一功能，運輸在鈾刻處理單元1 中已被處理的樣品於蝕刻處理單元的處理站（未示）與負載鎖定室3或卸載鎖定室4之間。大氣運輸單元5具有一功能’運輸己被處理的樣品於負載鎖定室3或卸載鎖定室 4與電漿後處理單元2 0之間。以下的任意習知機構可被使用作爲樣品運輸裝置，其在周圍具有一'臂被機械地，電氣地或磁力地致動，且此臂具有杓子，抓取器或吸收器，以從底部固定樣品，或著藉由於電磁或真空吸取而產生的吸力，或任何其它的機構，例如一皮帶運送器，具有一驅動齒輪及一跟隨齒輪，以一無端皮帶捲繞在兩個齒輪上，及一藉由空氣吹風器運輸樣品之吹風運輸裝置。如果蝕刻處理單元1是使用真空中之電漿用於蝕刻樣品，真空運輸 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) - 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） -17 - 472311 A7. B7 五、發明説明（15) 單元2被提供，以允許已被蝕刻之樣品被運輸於一減壓的空間中而不會暴露至大氣。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此外，大氣運輸單元5被提供用於從卸載鎖定室4將樣品運輸至收集樣品之卡匣8 ，且卡匣8被安裝在一卡匣台9上。在真空中使用電漿處理樣品的蝕刻處理單元1之情形中，在蝕刻之前被運輸至蝕刻處理單元1之減壓空間，與在蝕刻之後欲自其被運輸的減壓空間，被擺設成彼此相通且在其間被關閉。此外，電漿後處理單元2 0之後處理大氣，在蝕刻之後樣品被運輸經過的空間，及在後處理之後樣品被運輸經過的空間，被擺設成彼此相通且在其間被關閉。在蝕刻處理單元1之處理大氣中提供一處理站。在真空中使用電漿用於樣品之蝕刻處理單元1的情形中，.其處理站是由樣品台1 2來表示。一個或以上的樣品可被安裝在台1 2上。參見圖5 ，樣品運輸裝置例如真空運輸裝置2及大氣運輸單元5 ，被提供於蝕刻處理單元1 ，電漿後處理單元經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2 0與用於運輸樣品的大氣負載器7之間。真空運輸單元 2設有包括一真空運輸機械臂（未示）的真空運輸室。以下將敘述被使用作爲樣品之磁頭的磁極之例子。使用於磁頭的一個典型的例子表示於圖6中。磁頭 3 1包含一寫入頭3 2及一再生（讀取）頭3 3 ，其中寫入頭3 2包括一上磁極3 4 ’ 一線圈3 5.及一上遮蔽3 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -1 ^ _ !311 7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4* A7 _ B7五、發明説明（16) ，其中讀取頭3 3包括一 G M R讀取頭3 7，一下磁極 3 8及一下遮蔽3 9 ’且其中上與下磁極3 4與3 8是以以下之方式被製造。藉由例子，圖6中之箭頭表示碟之滑動方向。本發明之實施例最好應用於具有疊合構造之裝置的製造，其包括一層的F e N i合金（不含A 1 )。以下將敘述用於處理一疊合層的方法及裝置，藉著在疊合膜蝕刻處理室1 1中使用包含例如氯之氣體電漿，此疊合層包括至少一層F e N i合金’及如果需要的話一光阻層作爲其罩〇參見圖7 ，指出藉由三層光阻鈾刻而形成上磁極之步驟。疊合膜40之樣品包含：0 · 5 - 1 . ΟμίΏ厚之上光阻層（？尺）；由1000-4000埃厚之31〇2或鋁土（ S i 〇2表示於圖7中）製成的硬罩層4 2 ; — 2 -6〇μιη厚之下光阻層43 ;及一1〇〇〇 - 3000埃厚之N i F e合金製成的種子層44 (表示爲N i F e膜製成的下層）。在圖7的步驟S1中’藉PR層41之暴露而形成罩圖案。然後，在步驟S 2中，S i 0 2膜4 2受到蝕刻。在此例子中將蝕刻之寬度設定爲例如0 . 4 μ m。是例如4 μ m厚之P R層受到步驟S 3中的垂直蝕刻。藉以形成一光阻深溝蝕刻電鍍框。亦即，在下光阻層中，以硬罩層作爲其罩，使用含有氯之氣體，藉由電漿處理而本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） Γ19 - ~ I------^---衣----ΓΙ—-ΙΤ;--------\ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 472311 A7 B7 經濟部智慧財產局貞工消費合作社印製五、發明説明（17) 形成一深溝4 5，使得一部份的種子層4 4被暴露在深溝的底部。在步驟S 4中，抗腐蝕處理被施加至此深溝的底部及N 1 F e的暴露部份。使用含有Η 2 0或甲醇之氣體電獎，藉著電獎後處理而進行此抗腐触處理。藉電漿後處理，移除沈積在深溝的底部暴露的種子層 4 4之部份上的殘餘氯化合物。完成偵測步驟S 2中蝕刻的結束，如圖3所示，藉著感測電漿射出經過附著至鈾刻處理單元1之玻璃纖維2 1 ，將感測的信號送至分光儀1 9 ，並取出例如S i F之分光儀發射線。亦即’當其蝕刻到達其結束點’ S i F之發射位準下降，其可被偵測且可決定蝕刻之結束。以相同的方式，如果C0或N2氣體被加至其蝕刻氣體，可藉著CN 之發射線而決定偵測步驟S 3之結束。隨後，N i F e合金藉電鍍，C V D或濺射方法被嵌入深溝（圖形中指出藉電鍍形成N i F e層4 6之例子），與種子層4 4接觸以形成上磁極。此外，在圖8中指出用於垂直處理種子層4 4，間隙層4 7與遮蔽層4 8之垂直處理方法。圖8所示之例子使用一種子N i F e層作爲其種子層，一間隙A 1 2 0 3層作爲其間隙層’及一下層N 1 F e遮蔽層作爲其遮蔽層。圖8中，由NiFe合金製成的種子層44 ’與種子層4 4緊密接觸之由N i F e合金製成的上磁極5 〇，與種子層4 4緊密接觸之由氧化物膜製成的間隙層4 7 ，及與間隙層4 7緊密接觸由N i F e合金製成的遮蔽層4 8 本紙張尺度適用中國國家標窣（CNS ) A4规格（210X297公釐〉 -20 - ' I------^----裝------訂---------^ t (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 472311 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明説明（18) ，構成一疊合膜5 1。種子層4 4作用爲上磁極之接觸層。使用例如鋁土或 S 1 0 2 / T a 0之氧化物膜形成間隙層4 7。在形成磁頭層之前一含C r之N i F e合金接觸層受到電漿蝕刻，藉著在步驟S 6中施加含有氯及例如氬之稀有氣體的氣體。在此情形中，使用上磁極5 0作爲其罩，一垂直触刻被施加至種子層.4 4。然後，在步驟S 7中使用含有Η 2 0或甲醇之氣體電漿執行電漿後處理，以移除在避免腐蝕的蝕刻之後餘留的殘餘蝕刻物與殘餘氯化合物。如果間隙層4 7是鋁土，在步驟S 8中使用B C 1 3 / C 1 2之氣體進行其電發蝕刻。在此情形中，使用上磁極 5 0作爲其罩執行間隙層4 7之垂直蝕刻。如果間隙層 4 7是S i 0 2，使用氟氣進行其電漿蝕刻。隨後，在步驟S 9中使用含有Η 2 0或甲醇之氣體電漿進行電漿後處理，以移除在避免腐蝕的蝕刻之後餘留的殘餘蝕刻物與殘餘氯化合物。然後，在步驟S 1 0中使用氯氣藉著電漿蝕刻而進行用於修整遮蔽層4 8之處理。在此情形中，使用上磁極 5 0作爲其罩垂直地蝕刻遮蔽層。藉著此修整，可形成具有與上磁極5 0相同的剖面之中間磁極4 9。 .隨後，在步驟S 1 1中施加使用含有^12〇或甲醇之氣體電漿的電漿後處理，以移除用於避免腐鈾之殘餘蝕刻物與殘餘氯化合物。依據本發明，在第一步驟的氣體電漿蝕刻之後，立即 .批衣— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂本紙張尺度適用中.國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -21 - 472311 A7 __B7 五、發明説明（19) 連續地執行使用含有Η 2 0或甲醇之氣體電漿的電漿後處理以避免腐蝕。除了氯氣之外，如上所述亦可使用含有B C 1 3，A r ，〇 2的其中之一或其組合，施加依據本發明之氣體電漿。在低於2 0 0 °C至室溫（如果需要的話可更低）之溫度下，進行依據本發明之氣體電獎蝕刻處理。本發明之樣品在處理室中受到氣體電漿蝕刻，除了 N i F e合金之外，包括以下的其中之一或更多： (A ) —光阻層， (B )—鋁土（ A 1 2 0 3 )層， (C ) 一较氧化物層， (D) — Cu 層，及 (E ) — T a 層。上述基體是一 A 1 2〇3/Τ i C基體，且在基體上形成由N i F e合金製成的疊合層，其在處理室中受到氣體電漿鈾刻。 ----------裝----Ί.--訂---------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 層 R P 成形著藉

6 F • 1 N\ 層 2 〇 •1 S 或 3 〇 2 IX A 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 m U, -—- 有具別分層子一一 mil 種金合極◦ 磁i Is 供刻 φ疋飽而氣 μ 用 F A i m Ν ο 由 1 刻 i 餓 1 漿爲

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C 和包 Ai 子離使定 A 界m 度 1 密 I 高 1± 流成要主之膜 6 F •1 N 成完體氣的。氯 )是度分密本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22 - 311 7 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7五、發明説明（2Q) 蝕刻。此情形中，相對於下層的鋁土，可得到大比例的蝕刻比（選擇比）。這是因爲使用主要含有氯之氣體化合物，很難蝕刻鋁土膜。相反地’當使用主要含有B C 1 3之氣體時，可完成蝕刻鋁土膜。這是因爲進行A 1 2 0 3 + 2BC 13 一 2A 1 C i3+B2〇3 及 A 1 C 13 與 B2〇3 在真空中蒸發之反應，藉以加速蝕刻處理。在此時，使用 B C 1 3氣體，其對於N i F e膜之蝕刻速率很低，所以相對於罩N i F e或下層N i F e膜，可得到高的選擇比。在氬離子溶入方法中，此型之化學論量的蝕刻機構不會發生，藉以在蝕刻N 1 F e與鋁土之情形中抑制至低選擇比〇以如下之方式執行圖8之各別步驟中蝕刻的結束點之偵測。在步驟S 6中的N i F e層之蝕刻處理中，F e之發射線被監視。在步驟S 1 0中之N i F e層之修整處理中，根據事先測量的蝕刻速率，預估並控制蝕刻周期之時間。因爲N i F e層使用於依據本發明之層，且因爲採用高密度及低能量照射離子方法，蝕刻所產生且餘留成爲殘餘物之一形式的氯，被考慮成爲暴露合金之表面上的氯之物理/化學吸收。圖9指出本發明之電漿後處理的作用及其效果。如圖形中所指出，在蝕刻之後氯分子立即在N i F e合金之表面上被物理地/化學地吸收。當暴露至大氣時，大氣中的水分子與氯分子之間進行化學反應以形成H C 1 ，此本紙浪尺度適用帽國家標準（CNS ) Α4%# ( 210X297公釐):23 - --- I I n I I- n •士 f I I - n I I T (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 311 7 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210 X 297公釐） ΑΊ ______ Β7 五.、發明説明（21) H C 1與F e作用以腐蝕合金之表面。相反地，依據本發明’吸收的氯分子藉著從5 0至2 0 0 P a之非常高壓而與許多相關的氫原子反應以形成H C 1分子。然而此 H C 1分子，與表面分開立即成爲蒸氣相，因而成功地移除氯分子。亦即，以此方式執行從表面取出氯分子。然而此反應隨著樣品的溫度增加而加速進行，甚至在不會破壞樣品之低於2 0 0 °c之溫度.，其實際上進行的夠快。因而沒有施加任何特定的後處理至殘餘飩刻產品，此殘餘蝕刻產品是由移除殘餘氯化合物之電漿後處理以外的高密度氣體電漿蝕刻而得來，可以有效地避免腐蝕。圖1 0比較電漿鈾刻與離子溶入方法之間的上磁極之尺寸控制特性。當使用離子溶入或低密度電漿方法時，相對於其罩只能得到低選擇比。例如，雖然當使用低密度電漿以N 1 F e製成的罩材料時，可得只有〇 . 2 - 1 . 〇之選擇比，當使用高密度電漿時，可得到高如1 . 0至 1 0 . 0之選擇比。這是因爲在低密度電漿的情形中，樣品上之入射離子能量容易變成高如5 Ο Ο V至3 KV，因而毫無辨識，非選擇性地且實際地蝕刻欲被鈾刻的材料及罩材料。

在高密度電漿蝕刻之情形中，如圖3所指出，通常除了被提供用於產生高密度電漿之第一高頻電源外，提供可直接施加電力至樣品台之第二高頻電源，且擺設成使得藉著控制來自第二電源之輸出，適當地控制樣品上之入射離子能量。藉著將其入射離子能量設定在從5 0至5 Ο Ο V ----- ---------裝-----ΓΙ— 訂·-------\ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 472311 ΑΊ B7 五、發明説明（22 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 之低位準，且同時視材料而定選擇適當的氣體，例如在鋁土蝕刻中爲B C 1 3氣體，或在n i F e合金蝕刻中爲氯氣，可得到較大的選擇比。在上述的溶入或低密度蝕刻方法中，由於低選擇比，上磁極必須在溶入或蝕刻開始時具有較大的長度。亦即，上磁極之蝕刻量會不可避免地變大。因而當形成上磁極時很難確定其尺寸控制。此外.，當蝕刻時因爲很難確保所得到的間隙層之垂直形狀（當一濺射物質沈積在其側壁上形成漸細），樣品必須受到傾斜溶入，如同在不同方向上傾斜，以得到垂直形狀。相反地，依據本發明之較佳實施例，用上磁極作爲罩只在垂直方向，藉著施加高密度電漿蝕刻之處理至種子層，間隙層及遮蔽層，然後施加避免腐鈾處理以移除沈積在材料之表面上的殘餘氯化合物，可得到圖1 〇所示之間隙層的垂直形狀。此外，可形成具有與上磁極相同剖面之中間磁極的垂直形狀。經濟部智慧財產局員工消赀合作社印製如前所述，依據本發明，N i F e合金層形成於構成樣品之疊合膜中，且使用高密度氣體電漿此合金受到蝕刻處理，所以消除由於不同的離子化傾向所造成的殘餘蝕刻產品，然後在蝕刻處理之後使用含有H2O或甲醇之氣體藉著施加用於避免腐触之電發後處理，可避免樣品之腐触。所以，當樣品是上磁極時，可得到這些優點，上磁極垂直處理變得容易，且其垂直形狀在大氣中保持確定，因而可適當地確保軌道之規格的設計，其是決定磁頭的基本特性本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ~ 472311 A7 B7 五、發明説明（23的一個主要參數 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^26-

Claims

472311 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 1 · 一種樣品處理方法，包含以下步驟：一第一步驟，在一蝕刻室中，於低於2 0 _ 0 °C之樣品溫度，使用含有氯之氣體電漿，蝕刻形成在一基體上的疊合膜之樣品，該疊合膜包括至少一層N 1 F e合金或 NiFeCo合金；及. 一第二步驟，在5 0 P a或更大之壓力下，於低於 2 0 0 °C之樣品溫度，使用含有H2〇或甲醇之氣體電漿，移除沈積在由該第一步驟暴露的該疊合膜之表面上之殘餘氯化合物。 2 .如申請專利範圍第1項之樣品處理方法，其中使用選自c 1 2，B C 1-3 ’ A r與〇2的其中之一或其組合，.而產生該氣體電漿。 3 .如申請專利範圍第1項之樣品處理方法，其中該疊合膜進一步包括至少以下的其中之一，其在該處理室中欲藉氣體電漿蝕刻被處理： (A ) —光阻層， (B ) —鋁土（ A 1 2 0 3 )層， (C ) 一矽氧化物層， (D ) — C u 層， (E ) — .T a 層，及 (F ) — C r 層。 4 ·如申請專利範圍第1項之樣品處理方法，其中該基體是一由A 1 2 0 3及T i C組成的燒結基體’且一層的 N i F e合金形成於該基體上’其在處理室中受到氣體電本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -27 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 装· 、va 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 7 4 :311 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍獎蝕刻。 5 · —種磁頭之製造方法，此磁頭具有彼此相對的上磁極與下磁極’且具有包括該上磁極與下磁極之多層的光阻處理，該方法包含以下步驟：形成一疊合膜’其包括一上光阻層，一包含S i 〇2或鋁土之硬罩層，一下光阻層，及一包含N i F e合金或 NiFeCo合金之種子層；使用該上光阻層作爲其罩藉著電漿蝕刻而蝕刻該硬罩層；使用包括氯之氣體藉著電漿蝕刻該下光阻層，且使用該硬罩作爲其罩以暴露在該深溝之底部中的該種子層，而形成一深溝；使用含有Η 2 0或甲醇之氣體電漿藉著電漿後處理，移除沈積在被暴露的種子層之表面上之殘餘氯化合物；然後將N i F e合金嵌入該深溝中以與該種子層接觸而提供該上磁極。 6 . —種磁頭之製造方法，此磁頭具有彼此相對的上磁極與下磁極，包括處理磁頭的種子層之方法，該方法包含以下步驟：形成一疊合膜，其包括一由N i F e合金或 N 1 F e C 〇合金組成之種子層；一與該種子層緊密接觸由N i F e合金製成之上磁層；一與該種子層緊密接觸由氧化物膜製成之間隙層；及一與該間隙層緊密接觸由 N i F e合金製成之遮蔽層；私紙張尺度逋用中國國家標準< CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 28 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 - 472311 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍使用上磁極作爲其罩，以含有氯之氣體電漿，電漿蝕刻該種子層；然後 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 使用含有Η 2 0或甲醇之氣體電漿藉著電漿後處理，移除殘餘氯化合物。 7 . —種磁頭之製造方法，此磁頭具有彼此相對的上磁極與下磁極，包括形成該磁頭的間隙之方法，該方法包含以下步驟：形成一疊合膜，其包括一由Ν 1 F e合金或 N 1 F e C 〇合金組成之種子層；一與該種子層連接由 Ν 1 F e合金製成之上磁層；一與該種子層緊密接觸由氧化物膜製成之間隙層；及一與該間隙層緊密接觸由 Ni F e合金製成之遮蔽層；蝕刻處理種子層；以含有氯氣之氣體藉著電漿處理，且使用上磁極作爲其罩，蝕刻間隙層；及隨後使用含有Η 2 0或甲醇之氣體電漿藉著電漿後處理，移除殘餘氯化合物。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 . —種磁頭之製造方法，此磁頭具有彼此相對的上磁極與下磁極，包括修整磁頭之方法，該方法包含以下步驟：形成一疊合膜，其包括一由Ν 1 F e合金製成之種子層；一與該種子層連接由Ν 1 F e合金製成之上磁層；一與該種子層緊密接觸由氧化物膜製成之間隙層；及一與該間隙層緊密接觸由Ν 1 F e合金製成之遮蔽層；本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -29 - 7 4 311 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍蝕刻種子層；蝕刻間隙層； H II - n I n - - 1· - n I I__、1T (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 以含有氯之氣體藉著電漿處理，使用上磁極作爲一罩，修整-蝕刻遮蔽層；及隨後使用含有Η 2 0或甲醇之氣體電漿藉著電漿後處理，移除殘餘氯化合物。 9 . 一種磁頭之製造方法，此磁頭具有彼此相對的上磁極與下磁極，該方法包含以下步驟：形成一疊合膜，其包括一由N i F e合金製成之種子層；一與該種子層連接由N 1 F e合金製成之上磁層；一與該種子層緊密接觸由氧化物膜製成之間隙層；及一與該間隙層緊密接觸由N 1 F e合金製成之遮蔽層；使用該上磁極作爲一罩，使該種子層^該間隙層及該遮蔽層依序地受到電漿蝕刻；及使用含有Η 2 0或甲醇之氣體電漿藉著電漿後處理，移除沈積在暴露表面上之殘餘氯化合物。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 0 .如申請專利範圍第9項之磁頭之製造方法，其中該間隙層是以含有氯或氟氣之氣體電漿而被鈾刻，且其中該種子層與該遮蔽層是以含有氯與氬氣之氣體電槳而被蝕刻。 1 1 . 一種處理裝置，用於蝕刻疊合在一基體上之樣品，該裝置包含：一蝕刻處理單元，其被供給氣體且產生電漿，在蝕刻室中於低於2 0 0 °C之樣品溫度，使用含有氯氣之氣體電木紙張尺度逋用中國國家捸準（CNS ) A4規格（210X297公釐） _ 30 8 88 8 ABCD 472311 六、申請專利範圍漿，用於蝕刻包括形成在基體上的至少一層N 1 F e合金或NiFeCo合金之疊合膜；及一電漿後處理單元，在5 0 P a或以上之壓力下，於低於2 0 0 °C之樣品溫度，藉著含有Η 2〇或甲醇之氣體電漿，用於移除由於該蝕刻而暴露的該層Ν 1 F e合金之暴露表面上沈積的殘餘氯化合物。 1 2 .如申請專利範圍第1 1項之處理裝置，進一步包含：一大氣負載器；一真空運輸室，其中具有於一真空運輸機械臂；一卸載及負載鎖定室，其連接於該大氣負載器與該真空運輸室之間，且經此傳送樣品，其中該真空運輸室被連接至該蝕刻處理單元的一個蝕刻室；且該大氣負載器被連接至該電漿後處理單元之電漿後處 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 室彐二理 τ—Η 第圍利專請甲如裝彐二理處之項設中其經濟部智慧財產局員工消費合作社印製· 第室圍理 $ 處。室專漿理請電處申該刻如多蝕 · 許該 4 有多 1 設許中有其或裝理處之項本紙張尺度逋用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -31 -