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【発明の名称】 不透明膜の膜厚測定方法及びこれを用いた成膜製品の製造方法
【発明者】 【氏名】近藤 道雄
【要約】 【課題】不透明膜の膜厚を少ない工程数で容易且つ精度良く測定できる不透明膜の膜厚測定方法、及びこれを用いた磁気ヘッド等の成膜製品の製造方法を提供する。

【解決手段】ウェハ２の表面上において無機硬質膜(不透明膜)１０を成膜する工程と、上記硬質膜１０内にこれを貫通する凹部９を形成する工程と、上記凹部９内及び硬質膜１０の上に透明膜１６を成膜する工程と、上記硬質膜１０上の透明膜１６を除去する工程と、上記凹部９内に充填された透明膜１９に対して光Ｌ１，Ｌ２を照射する工程と、上記透明膜１９からの反射光Ｌ１，Ｌ２を基に隣接する硬質膜１０の膜厚を測定する工程と、を含む、不透明膜の膜厚測定方法。
【特許請求の範囲】
【請求項１】ウェハの表面上において不透明膜を成膜する工程と、上記不透明膜内にこれを貫通する凹部を形成する工程と、上記凹部内及び不透明膜の上に透明膜を成膜する工程と、上記不透明膜上の透明膜を除去する工程と、上記凹部内に充填された透明膜に対して光を照射する工程と、上記透明膜からの反射光を基に隣接する不透明膜の膜厚を測定する工程と、を含む、ことを特徴とする不透明膜の膜厚測定方法。
【請求項２】前記光の照射及び反射光の測定を、分光器又は斜入射顕微鏡により行う、ことを特徴とする請求項１に記載の不透明膜の膜厚測定方法。
【請求項３】ウェハの表面上において不透明膜を成膜する工程と、上記不透明膜内にこれを貫通する凹部を形成する工程と、上記凹部内及び不透明膜の上に透明膜を成膜する工程と、上記不透明膜上の透明膜を除去する工程と、上記凹部内に充填された透明膜に対して光を照射する工程と、上記透明膜からの反射光により測定された膜厚値を基準にして上記不透明膜の表面を研磨する工程と、を含む、ことを特徴とする成膜製品の製造方法。
【請求項４】前記光の照射及び反射光の測定を、分光器又は斜入射顕微鏡により行う、ことを特徴とする請求項３に記載の成膜製品の膜厚測定方法。
【請求項５】前記不透明膜が、追って磁気ヘッドの本体の底面上に突出する磁気ポールを形成する金属又は合金、或いは磁気ポールの周囲を包囲する無機硬質膜である、ことを特徴とする請求項３又は４に記載の成膜製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、不透明膜の膜厚測定方法及びこれを用いた磁気ヘッド等の成膜製品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気ヘッド等の成膜製品の製造工程では、不透明膜の膜厚を測定する種々の方法が行われている。例えば、図５(Ａ)に示すように、追って多数の磁気ヘッドを得るため、吸着治具３０の表面に真空吸着されたウェハ３２の上には、リリース層３３を介して複数のアルミナ製薄膜層からなる絶縁層３４が成膜されている。また、上記絶縁層３４の表面には、予め絶縁層３４内にＦｅ−Ｎｉ系合金からなる断面略Ｃ字形のコア３５が埋設され、その両端から延びた一対の磁極３６が互いに接近しつつ平行に立設されている。更に、磁極３６,３６間の狭い隙間には、硬質Ｓｉ等からなる磁気ギャップ材３８が挟持されている。
【０００３】次に、絶縁層３４、磁極３６,３６、及びギャップ材３８の上には、ダイヤモンド・ライク・カーボン(以下、ＤＬＣと称する)の硬質膜４０が成膜される。更に、図示しないレジストを被覆して露光し且つエッチングした後、係るレジストを除去してから硬質膜４０の表面を研磨する。その結果、図５(Ａ)に示すように、研磨された表面４１及び磁極３６,３６、ギャップ材３８の上端が露出すると共に、硬質膜４０内にこれを貫通する円柱状の凹部４２が形成される。係る表面４１を有する硬質膜４０の膜厚が適正か否かは、追って個別の磁気ヘッドにした際、一対の磁極３６とギャップ材３８を底面に有する磁気接触パットの厚みに影響する。
【０００４】そこで、表面４１を有する硬質膜４０の膜厚を測定するため、絶縁層３４上に硬質膜４０等を形成したウェハ３２を先ず吸着治具３０から取り外した後、研磨砥粒を除去するため超音波洗浄を施す。次に、係るウェハ３２を図示しない触針式の段差計に固定し、図５(Ｂ)に示すように、凹部４２を含む硬質膜４０の表面に沿って触針４４を左右方向に走査する。この結果、図示のように触針４４の上下移動量を検出することにより、硬質膜４０の膜厚を測定することができる。しかしながら、図５(Ｃ)に示すように、前記治具３０から分離したウェハ３２における硬質膜４０の表面４１は、殆んどの場合において傾斜した状態となる。この結果、凹部４２の深さｄと本来の値との間に誤差が生じ易くなる。これを防ぐため、ウェハ３２(表面４１)を水平にし且つ触針４４の軸心と直交させるべく、レベリングを行うことが必要となる。これは、凹部４２を挟んだ硬質膜４０の各表面４１に触針４４を接触して行う。従って、係るレベリングを測定に先立って常に行うため、硬質膜４０の膜厚測定に長時間を要する、という問題がある。
【０００５】
【発明が解決すべき課題】また、測定終了後にウェハ３２を再度治具３０に真空吸着して、硬質膜４０の表面４１を所要の厚みだけ研磨するが、ウェハ３２と治具３０の間に微細な塵埃(油、水等)が進入するため、測定前のような真空吸着状態を再現することは困難である。この結果、測定後の研磨工程の精度が低下する、という問題もあった。本発明は、以上に説明した従来の技術における問題点を解決し、不透明膜の膜厚を少ない工程数で容易且つ精度良く測定できる不透明膜の膜厚測定方法、及びこれを用いた磁気ヘッド等の成膜製品の製造方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解決するため、不透明膜を有するウェハを吸着治具の上に真空吸着した状態で、上記不透明膜の膜厚を測定することに着想して成されたものである。即ち、本発明の不透明膜の膜厚測定方法は、ウェハの表面上において不透明膜を成膜する工程と、この不透明膜内にこれを貫通する凹部を形成する工程と、上記凹部内及び不透明膜の上に透明膜を成膜する工程と、上記不透明膜上の透明膜を除去する工程と、上記凹部内に充填された透明膜に対して光を照射する工程と、上記透明膜からの反射光を基に隣接する不透明膜の膜厚を測定する工程と、を含む、ことを特徴とする。
【０００７】これによれば、ウェハを治具上に真空吸着した状態でウェハ上に形成した不透明膜の膜厚測定を容易且つ精度良く行うことができる。即ち、従来のように研磨工程の途中で度々吸着治具からのウェハの取り外し、洗浄、及び、再吸着する等の工程を省略できると共に、従来のようにレベリングや触針の走査を行うことなく、凹部内の透明膜に光をスポット照射するのみで隣接する不透明膜の膜厚を精度良く測定できる。従って、少ない工数で短時間に不透明膜の膜厚を測定できる。尚、上記透明膜には、本発明の趣旨に合致し得る半透明膜も含まれる。
【０００８】また、前記光の照射及び反射光の測定を、分光器又は斜入射顕微鏡により行う、不透明膜の膜厚測定方法も含まれる。これによれば、凹部内に充填(残)された透明膜に光をスポット照射するだけで、例えば上記透明膜の表面と底面でそれぞれ反射した二つの光同士の干渉により特定の波長において当該波長が増加又は減少する現象、或いは、凹部を跨ぐ線状の光における反射位置の相違(透明膜底面の虚像と不透明膜表面の実像)により、当該透明膜及び隣接する不透明膜の膜厚を迅速且つ精度良く測定することができる。
【０００９】一方、本発明の成膜製品の製造方法は、ウェハの表面上において不透明膜を成膜する工程と、この不透明膜内にこれを貫通する凹部を形成する工程と、上記凹部内及び不透明膜の上に透明膜を成膜する工程と、上記不透明膜上の透明膜を除去する工程と、上記凹部内に充填された透明膜に対して光を照射する工程と、上記透明膜からの反射光により測定された膜厚値を基準にして上記不透明膜の表面を研磨する工程と、を含む、ことを特徴とする。これによれば、研磨工程の途中で度々行う吸着治具からのウェハの取り外し、超音波洗浄、及び、再吸着等の工程を省略して、不透明膜の膜厚を容易且つ精度良く測定でき、連続して迅速に上記膜厚値を基準にして不透明膜の表面を適正な膜厚になるよう研磨することができる。従って、磁気ヘッドや多層印刷回路基板等の成膜製品における不透明膜の表面を、少ない工数で容易且つ精度良く研磨することができるため、成膜製品の生産性を高めることにも寄与し得る。
【００１０】また、前記光の照射及び反射光の測定を、分光器又は斜入射顕微鏡により行う、成膜製品の製造方法方法も含まれる。これによれば、凹部内に充填(残留)された透明膜に光をスポット照射するだけで、前記同様に透明膜及び隣接する不透明膜の膜厚を迅速且つ精度良く測定することができる。更に、前記不透明膜が、追って磁気ヘッドの本体の底面上に突出する磁気ポールを形成する金属又は合金、或いは磁気ポールの周囲を包囲する無機硬質膜である、成膜製品の製造方法も含まれる。これによれば、ヘッド本体の底面から突出する磁気ポールやこれを包囲する無機硬質膜の膜厚精度を高精度で安定させ得るので、接触型の磁気ヘッドを少ない工程で安定して提供することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下において本発明の実施に好適な形態を図面と共に説明する。図１(Ａ)は、吸着治具１の表面に真空吸着されたウェハ２と、その上にリリース層３を介して複数のアルミナ製薄膜層から成膜された多数の磁気ヘッドを得るための絶縁層４を示す。図１(Ｂ)に拡大して示すように、絶縁層４の表面には、一対の磁極６が互いに接近して平行に高さ約６μｍで立設されている。この磁極６は、予め絶縁層４内に埋設されＦｅ−Ｎｉ系合金からなる断面略Ｃ字形のコア５の両端から垂直に突設したものである。また、磁極６,６間の狭い隙間には、硬質Ｓｉ等からなる磁気ギャップ材８が挟持されている。
【００１２】尚、絶縁層４内には、上記コア５に巻付けた図示しない一対のコイル、リリース層３側に露出する電極パット、及び、配線等が、絶縁層４を成膜する過程で公知のフォトリソグラフィー技術により予め形成されている。先ず、絶縁層４、磁極６,６及びギャップ材８の上に、膜密着性を高め且つ反射膜となる厚さ０.１μｍ以下の図示しないＳｉ膜を成膜する。次に、このＳｉ膜を含む上記絶縁層４及び磁極６等の上に、図１(Ｃ)に示すように、厚さ約７μｍのＤＬＣからなる無機硬質膜(不透明膜)１０を被覆する。この際、磁極６等の真上には凸部１１が形成される。
【００１３】更に、図１(Ｄ)に示すように、硬質膜１０の上に樹脂のレジスト１２を被覆する。この際、磁極６等や凸部１１の上方には凸部１３が形成される。図示しないマスクを介してレジスト１２に所定パターンの露光をした後、エッチングする。この結果、図１(Ｄ)に示すように、レジスト１２内にこれを貫通する直径約数１０μｍの凹部１４が形成される。係る状態でＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）等でエッチング加工した後、レジスト１２を所定の溶液によって剥離する。この結果、図２(Ａ)に示すように、レジスト１２が除去されると共に、硬質膜１０内における上記凹部１４の真下の位置には、無機硬質膜１０を貫通する直径が約数１０μｍの凹部９が形成される。
【００１４】更に、図２(Ｂ)に示すように、凹部９内及び硬質膜１０の上に珪酸(ＳｉＯ2)やアルミナ(Ａl2Ｏ3)等からなる厚さ約１０数μｍの透明膜１６をスパッタリングで成膜する。この際、凸部１１の上方には凸部１７が形成されると共に、凹部９内に透明膜１６の一部が進入し、且つその上方には同様の凹み１８が形成される。次いで、凸部１７と凹み１８を含む透明膜１６の表面を、ダイヤモンド砥粒のラッピングにより研磨して硬質膜１０上の透明膜１６を除去すると共に、更に、硬質膜１０の表層も研磨する。この結果、図２(Ｃ)に示すように、磁極６等の上端が露出する新たな表面１０ａを有する硬質膜１０と、凹部９内に充填された円柱状の透明膜１９とが形成される。透明膜１９の表面は上記表面１０ａと面一であり、且つ透明膜１９の底面は絶縁層４の表面(Ｓｉ膜)と面一である。即ち、透明膜１９の膜厚は、これに隣接する硬質膜(不透明膜)１０の膜厚と同一である。
【００１５】そして、図２(Ｄ)に示すように、凹部９内の透明膜１９に対し、図示しない分光器から略垂直に所定の光をスポット照射する。図示のように、透明膜１９の表面を透過した光Ｌ１は、透明膜１９内を屈折しつつ進入し且つその底面でＳｉ膜により反射された後、外部に飛び出る。一方、光Ｌ２は透明膜１９の表面で反射された光を示す。反射された戻りの光Ｌ１,Ｌ２は互いに干渉し合い、係る干渉により特定の波長において当該波長が増加又は減少する。この現象を解析することにより、透明膜１９の膜厚を例えば数１０ｎｍの精度で測定できる。換言すれば、透明膜１９に隣接して表面１０ａを有する硬質膜１０の膜厚を、迅速に精度良く測定できる。
【００１６】上記膜厚値を基準にして、更に硬質膜１０の表面１０ａをラッピングにより研磨する。この結果、図３(Ａ)に示すように、厚さ約４μｍとした硬質膜１０及び磁極６,６、ギャップ材８が絶縁層４の上に形成される。その後、絶縁層４及び磁極６等の上に図示しないレジストを被覆した後、露光及びエッチング等を施す。この結果、図３(Ａ),(Ｂ)に示すように、平面視が長円形で厚さ約４μｍの磁気接触パット１０ｂが形成され、且つその中央付近には一対の磁極６及び磁気ギャップ材８の端面からなる磁気ポールＭＰが配置される。以上の膜厚測定及びこれを挟んだ無機硬質膜１０の各研磨工程は、絶縁層４等を有する前記ウェハ２を、前記図１(Ａ)で示した吸着治具１の表面上に真空吸着した状態のまま一貫して行われる。従って、無機硬質膜(不透明膜)１０の膜厚測定及び研磨工程を少ない工数で容易且つ精度良く行うことができる。
【００１７】最後に、前記ウェハ２を吸着治具１から分離し、リリース層３を溶出した後、絶縁層４をレーザー等にて多数に分割する。その結果、図３(Ｃ)に示すように、全体が台形状で板状の本体２０ａを有し、その底面２０ｂにおける短辺中央付近に、上記磁気ポールＭＰを有する磁気接触パット１０ｂと、長辺の両端付近に突設する一対の補助パット１０ｃとを有する接触型磁気ヘッド２０を得ることができる。尚、補助パット１０ｃも前記無機硬質膜１０の一部からなり、磁気接触パット１０ｂと平行して同時に形成される。
【００１８】以上のような本発明の不透明膜の膜厚測定方法と磁気ヘッド２０で例示した成膜製品の製造方法によれば、ウェハ２を治具１上に真空吸着したままでウェハ２上に形成した硬質膜(不透明膜)１０の研磨加工を容易且つ膜厚精度良く行える。このため、従来のように研磨工程の途中で度々行う吸着治具１からのウェハ２の取外しや再吸着、及び超音波洗浄等の工程を省略でき、レベリングや触針の走査を行うことなく透明膜１９に光をスポット照射するだけで隣接する硬質膜１０の膜厚を精度良く測定できる。従って、少ない工数で短時間に膜厚を測定することができ、且つこれに基づき硬質膜１０を膜厚精度良く研磨することができる。
【００１９】図４は、前記図１(Ａ),(Ｂ)に示した一対の磁極６自体を得るための各工程に関する。尚、図４において前記形態と同じ部分や要素には、共通する符号を用いる。図４(Ａ)は、コア５を埋設した絶縁層４の表面に予め磁気ギャップ材８を突設し、その周囲にＦｅ−Ｎｉ系合金からなる合金層(不透明膜)６ａをスパッタリング等で成膜した状態を示す。尚、合金層６ａと絶縁層４との間には、厚さ０.１μｍ以下の極く薄い反射膜(Ｓｉ膜等)が予め形成されている。図４(Ｂ)に示すように、上記ギャップ材８及び合金層６ａの上にレジスト２１を形成し且つ図示しないマスクで被覆し、露光及びエッチングを施すことにより、レジスト２１に凹部２２を形成する。この状態でエッチング加工した後、レジスト２１を所定の溶液で剥離する。その結果、図４(Ｃ)に示すように、合金層６ａ内における上記凹部２２の直下であった位置に凹部６ｂが形成される。
【００２０】次に、図４(Ｃ)に示すように、凹部６ｂ内及び合金層６ａの上にＳｉＯ2等からなる厚さ約１０数μｍの透明膜２４を成膜する。この際、凹部６ｂ内にも透明膜２４の一部が進入し、且つ凹部６ｂの上方には浅い凹み２６が形成される。更に、凹部６ｂ内を含む透明膜２４の表面をラッピングにより研磨し、合金層６ａ上の透明膜２４を除去すると共に、合金層６ａの表層も研磨する。この結果、図４(Ｄ)に示すように、ギャップ材８の上端が露出する新たな表面６ｃを有する合金層６ａと、凹部６ｂ内に充填された円柱状の透明膜２８とが形成される。
【００２１】この状態で、凹部内６ｂの透明膜２８に対し、図示しない分光器から略垂直に所定の光をスポット照射する。図２(Ｄ)に示すように、透明膜２８を透過した光Ｌ１は、透明膜２８内を屈折しつつ進入し且つその底面(Ｓｉ膜)で反射した後、外部に飛び出る。また、光Ｌ２は透明膜２８の表面で反射された光を示す。そして、前記と同様な方法にて透明膜１９の膜厚、即ちこれに隣接する合金層６ａの膜厚を測定した後、ギャップ材８の上端を含む合金層６ａの表面６ｃを所定の厚みで研磨し除去する。更に、前記同様にレジストの被覆、所定パターンの露光、及びエッチングを施す。この結果、前記図１(Ａ),(Ｂ)に示したように、絶縁層４の表面に突出する一対の磁極６とこれに挟まれた磁気ギャップ材８とを、所定の厚みで精度良く配設することができる。
【００２２】本発明は、以上において説明した各形態に限定されるものではない。例えば、前記不透明膜内にて透明膜を充填するための凹部は、当該不透明膜に対しレーザーを照射して一部を溶出することにより、形成することもできる。また、凹部内に充填された透明膜には、光がその底面で反射可能で、且つその表面で反射する光と共に解析可能であれば、種々の半透明膜も含まれ得る。更に、上記光の照射及び反射光の取り込みは、前記分光器の他に、斜入射顕微鏡によって行うことも可能である。この場合、凹部を跨ぐ線状のスポット光を照射して透明膜と隣接する不透明膜とにおける各反射光の反射位置同士の相違に基づいて、透明膜に隣接する不透明膜の膜厚を測定することができる。尚、本発明が対象とする成膜製品には、前述した製品の他、例えばＩＣチップや各種の半導体、或いはこれらを含むデバイス等も含まれる。
【００２３】
【発明の効果】以上において説明した本発明の不透明膜の膜厚測定方法によれば、ウェハを吸着治具上に真空吸着した研磨工程の途中で、ウェハ上に形成した不透明膜の膜厚測定を容易且つ精度良く行うことができる。このため、従来のように治具からのウェハの取り外し、超音波洗浄、及び、再吸着する等の工程を省略でき、且つレベリングや触針の走査を行うことなく、凹部内の透明膜に光をスポット照射するのみで隣接する不透明膜の膜厚を精度良く測定できる。従って、少ない工数で短時間に不透明膜の膜厚を測定することができる。また、本発明の成膜製品の製造方法によれば、吸着治具からのウェハの取り外し、洗浄、及び、再吸着等の工程を省略でき、不透明膜の膜厚を容易且つ精度良く測定できると共に、連続して迅速に膜厚値を基準にして不透明膜の表面を適正な膜厚になるよう研磨することができる。従って、磁気ヘッドや多層回路基板等の成膜製品における不透明膜の表面を、少ない工数で容易且つ精度良く研磨することができるため、成膜製品の生産性を高めることにも寄与し得る。
【出願人】 【識別番号】０００００３７１３
【氏名又は名称】大同特殊鋼株式会社
【出願日】 平成１２年１月５日（２０００．１．５）
【代理人】 【識別番号】１０００９８６１５
【弁理士】
【氏名又は名称】鈴木 学
【公開番号】 特開２００１−１９４１１７（Ｐ２００１−１９４１１７Ａ）
【公開日】 平成１３年７月１９日（２００１．７．１９）
【出願番号】 特願２０００−５２５４（Ｐ２０００−５２５４）