Brevet FR2495192A1 — publié le 19820604

La présente invention concerne un procédé de for- mation de dessins métalliques en couches minces par attaque chimique,notamment pour têtes d'enregistrement magnétique. Lors de la fabrication des pièces polaires de têtes d'enregistrement magnétique en couches minces ou d'autres éléments devant respecter des tolérances serrées, on utilise de nouvelles techniques d'électrodéposition et d'attaque chimique de matières en feuilles dont la com- position et la structure doivent être réglées avec préci- sion afin que les caractéristiques obtenues soient unifor- mes, ces techniques ayant été récemment mises au point. Le brevet des Etats-Unis d'Amérique no 3 853 715 indique que les techniques classiques d'utilisation de caches ne sont pas du tout efficaces pour la fabrication de tels éléments. Le procédé utilisé de façon classique pour le dépôt d'un alliage tel que le "Permalloy" qui est mélange de nickel et de fer, comprend le revêtement de l'alliage sous forme d'une feuille, puis l'attaque de la feuille suivant les dessins voulus. Cependant, lorsqu'on dépose les films ou couches par électrodéposition, on doit utiliser une couche adhésive entre l'alliage et le substrat destiné à porter le dessin. Comme on ne peut pas assurer une élec- trodéposition sur certaines couches adhésives, il est par- fois nécessaire de déposer une mince couche d'un métal relativement précieux tel que l'or, le platine, le palla- dium, le cuivre, le nickel, etc., sur la couche d'adhérence. Malheureusement, de nombreuses couches de base de dépôt et adhésives qui sont compatibles avec l'alliage magnétique dans le substrat deviennent cathodiques par rapport à l'alliage au cours de l'attaque chimique, et provoquent ainsi un affouillement important. Par exemple, on fait adhérer un alliage nickel-fer à du verre ou du sili- cium par interposition d'une mince couche de chrome ou de titane entre l'alliage de fer et de nickel et le substrat associé. Le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique no 3 853 715 indique que, lorsque plusieurs couches de 2 495192 ce type sont attaquées chimiquement, on observe un affouil- lement important dans la matière attaquée. Cet affouille- ment est dû à plusieurs effets séparés qui apparaissent pendant l'attaque chimique et l'affouillement n'est ni reproductible ni réglable. L'affouillement est dû au fait que l'attaque chimique est une forme accélérée de la cor- rosion. La corrosion est en principe isotrope; elle doit s'effectuer à des vitesses égales à la fois perpendiculai- rement à l'épaisseur du métal attaqué et parallèlement à cette épaisseur. Ce phénomène provoque un affouillement uniforme du métal. Cependant, étant donné les épaisseurs extrêmement faibles des couches et les dimensions des des- sins, on ne peut pas ignorer les dimensions des grains et des cristallites métalliques. Les limites des grains et ceux-ci sont attaqués à des vitesses différentes si bien qu'il apparaît des bords déchiquetés. Pendant la fin de l'attaque chimique, lorsque les couches d'adhésif et/ou de métal de base du dépôt sont exposées, les métaux différents forment une pile qui provo- que une attaque chimique extrêmement rapide du métal ano- dique. Dans le cas du titane et du chrome, chacun de ces métaux se passive très rapidement et devient cathodique vis-à-vis du nickel, d'un alliage nickel-fer et des métaux du groupe du fer. Lorsque des métaux tels que le platine, le palladium, l'or ou le cuivre sont présents dans l'ensem- ble feuilleté avec les métaux du groupe du fer, ils agissent cathodiquement et l'attaque chimique du nickel, de l'alliage nickel-fer, etc., ne peut pas être maîtrisée. Cet affouillement est nuisible dans la fabrication des arrangements réalisés par lots, tels que les pièces po- laires des têtes magnétiques en couches minces. Le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n' 3 853 715 reconnaît les difficultées précitées et indique une solution. Ce brevet indique qu'on peut obtenir une attaque chimique uniforme de métaux électrodéposés suivant plusieurs couches et sans affouillement par disposition d'une très mince marge de réserve photographique sur la 249519 2 couche de métal cathodique adhésif avant l'électrodéposition du métal anodique. La marge étroite se referme sur elle- même afin qu'elle constitue un cadre alors qu'une seconde couche de réserve photographique est déposée et développée afin qu'elle soit présente uniquement au-dessus de la ma- tière anodique qui doit être conservée après l'attaque chimique.La seconde réserve photographique recouvre la première afin que la couche anodique soit totalement enrobée. Le brevet indique que l'attaque chimique ultérieure du surplus de matière anodique qui n'est pas nécessaire dans le dessin final, laisse les parties voulues du dessin sans être attaquées, sans l'affouillement qui a lieu lorsque deux ou plusieurs métaux différents sont soumis à une ma- tière d'attaque commune. On constate selon l'invention que la solution connue au problème de l'affouillement ne donne pas parfai- tement satisfaction. Plus précisément, on détermine que, lorsque la matière anodique électrodéposée telle qu'un alliage Ni-Fe a été retirée par attaque chimique, la ma- tière d'attaque a alors accès aux couches adhésive et de métal cathodique et il apparait une attaque latérale au-dessous de la réserve photographique formant la marge. Lorsque ce phénomène commence à apparaître, l'adhésif qui maintient en place la réserve photographique perd sa cohé- rence et la réserve elle-même commence à se séparer du substrat et à accroître ainsi l'acuité du problème posé par l'affouillement. L'invention élimine pratiquement le problème de l'affouillement et concerne la disposition d'une marge ou frontière très étroite de réserve photographique des- tinée à délimiter la matière anodique électrodéposée ulté- rieurement, par exemple du "Permalloy". Bien que, dans la technique connue, plus précisément dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique no 3 853 715, une marge de réser- ve photographique soit aussi utilisée, l'invention en diffère en ce que la matière anodique est totalement enrobée par la réserve photographique qui est disposée jusqu'au substrat inerte. Comme dans la technique connue, l'invention con- cerne la disposition de la marge étroite de réserve photo- graphique sur la couche adhésive et de métal cathodique, dans une région formant une marge très étroite, sa largeur et ses dimensions étant telles qu'elle délimite le produit métallique final formé. Après la disposition de cette ré- serve, la matière anodique est déposée sur la sous-couche adhésive et de métal cathodique et la réserve est alors retirée afin qu'elle expose la sous-couche adhésive et de métal cathodique uniquement dans les régions précédemment recouvertes par la marge étroite et cohérente de réserve. La sous-couche adhésive et de métal cathodique est alors retirée dans ces régions exposées et la réserve est appli- quée à nouveau sur toute la profondeur jusqu'au support inerte si bien qu'elle recouvre et ainsi enrobe la matière anodique destinée à être présente dans le produit final. Lors de la mise en oeuvre de l'invention, la réserve photographique joue le rôle d'une barrière pratiquement imperméable à l'attaque latérale si bien qu'elle élimine pratiquement le problème de l'affouillement. L'attaque par corrosion peut progresser le long de -la sous-couche adhésive et de métal cathodique mais, lorsque la matière arrive contre la réserve photographique, elle rencontre une barrière qui interrompt le processus d'attaque chimique. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: les figures 1 et 2 représentent les étapes de traitement selon un procédé connu tel que décrit dans le brevet précité des Etats-Unis d'Amérique n0 3 853 715;et les figures 3 à 7 représentent les étapes succes- sives de traitement d'élimination de l'affouillement pendant une attaque chimique selon l'invention. La figure 1 représente une feuille ayant subi une électrodéposition et,en cours de traitement, un sub- strat 1 de silice, de verre ou d'une autre matière isolante cohérente analogue, porte une mince couche d'un métal 2 d'adhésivité tel que le chrome, le titane, le tantale, le tungstène, le niobium, le vanadium ou le zirconium. Un tel métal adhésif 2 est utilisé essentiellement afin qu'il assure l'adhérence au substrat du métal intéressant principal tel qu'un alliage Ni-Fe, appelé "métal anodique". Comme on ne peut pas réaliser facilement une électrodépo- sotion ou un dépôt chimique sur une telle couche d'adhé- rence, il est souhaitable que la couche 2 d'adhérence soit métallisée successivement à l'aide d'un métal 3 qui se dépose facilement tel que l'or, le platine, le palladium, le cuivre, le nickel, un alliage Ni-Fe ou un alliage métal- lique. Un telle couche 2 d'adhérence et une couche conduc- trice 3 peuvent être appliquées par pulvérisation, évapora- tion ou de toute autre manière. Selon la technique antérieure, à ce stade de la séquence d'opérations, la réserve photographique 7, 17 est déposée par les techniques lithographiques classiques et la matière anodique 6, par exemple du "Permalloy",est déposée. Après le dépôt de la couche 6 de "Permalloy", une autre couche 8 de réserve est appliquée par les tech- niques photolithographiques classiques, sur le métal ano- dique 6. La matière anodique en excès représentée dans les zones 4 et 5 de la figure 1 est alors retirée par attaque chimique, une matière convenant à l'alliage Ni-Fe étant FeCl3, la réserve de la couche 8 et des marges 7, 17 enrobant la matière anodique. Le brevet précité indique que la réserve empêche l'attaque chimique du métal actif tel que l'alliage Ni-Fe, en présence d'un métal cathodique tel que le chrome, le titane, l'or, etc. Lorsque le métal activé 6 a été atta- qué par FeCl3, le brevet indique que le métal 3 de base et la couche 2 d'adhérence sont attaqués chimiquement par des produits chimiques convenables. Comme indiqué précé- demment, on constate cependant que les matières utilisées pour l'attaque des zones anodiques indésirables 4 et 5 et du métal 3 de base et de la couche 2 d'adhérence, provo- que une attaque latérale des couches 2 et 3 au-dessous des zones limites 7 et 17 de réserve si bien qu'il appa- ra t un affouillement important et une disparition de l'atta- que nette des bords comme indiqué par les références 9 et 10 sur la figure 2. Une fois que l'attaque latérale commence, les zones 7 et 17 de réserve n'adhèrent plus aux couches 2 et-3 de support si bien que le problème est encore aggravé. De plus, comme les potentiels élec- trochimiques de la couche 2 du métal d'adhérence tel que le titane et le métal anodique tel que l'alliage Ni-Fe sont différents, une pile se forme dès que la couche de métal adhésif est exposée à la matière d'attaque si bien que la vitesse d'attaque de l'alliage Ni-Fe augmente à un point tel que le réglage de l'attaque devient très dif- ficile sinon impossible. On se réfère maintenant aux figures 3 à 7 qui montrent comment remédier à ces difficultés. La figure 3 représente le traitement qui équivaut pratiquement à celui du procédé connu, en un point équivalent du cycle de traitement. Plus précisément, une très mince marge 15, 16 de réserve photographique a été appliquée sur une couche 2 d'un métal adhésif et une couche 3 d'un métal qui peut être déposé. La couche anodique est alors déposée sur la couche 3 sous forme d'un revêtement uniforme comme indiqué par les régions 4, 5 et 6. C'est la région 6 qui doit former le dessin intéressant dans le produit final, et sa configura- tion est délimitée par la marge cohérente très étroite formée par la réserve 15, 16. Contrairement à la technique antérieure, la marge 15, 16 de réserve n'est pas retirée par un procédé connu, si bien que la couche 2 de métaladhésif et la couche 3 du métal déposé sont exposées sélectivement dans les régions qui étaient délimitées par la très étroite marge cohérente de réserve photographique. Comme l'indique la figure 4, la couche 2 de métal adhésif et la couche 3 de métal déposé sont retirées sélectivement par une technique connue, par exemple par attaque par pulvérisation ou par bombardement d'ions afin qu'il se forme des cavités il et 12 se prolon- geant jusqu'à la base 1 comme indiqué par les références 13 et 14. Les cavités qui ont de préférence une largeur d'environ 2,5 à 5 om, délimitent le ou les dessins formés finalement par la matière anodique et devant constituer par exemple les pièces polaires des têtes magnétiques à couches minces. Les cavités 11 et 12 sont remplies d'une réserve 8 qui provoque un enrobage total de la matière anodique 6 de trois côtés, le quatrième côté de la région enrobée étant fermé par la base inerte 1. Comme l'indique la figure 5, la réserve photogra- phique 8 peut se prolonger légèrement au-delà des cavités 11 et 12. L'excès de matière anodique 4, 5 telle que du "Permalloy" électrodéposé, est alors retiré par attaque chimique, une matière qui convient dans le cas de l'alliage Fe-Ni étant FeCl3. Le métal 3 de base et la couche 2 d'adhé- rence peuvent être attaqués par toute matière chimique convenable. Comme la réserve 8 est en contact physique avec la base 1, l'attaque chimique des zones 4 et 5 ainsi que des couches 2 et 3 n'affecte absolument pas l'intégrité des bords nets des couches 2 et 3 de support ou du métal anodique, placées dans les limites délimitées par la réserve 8 (figure 6). La matière 8 de réserve est ensuite retirée par toute technique connue si bien qu'on obtient finalement un dessin à bords nets qui ne peut pas être obtenu par mise en oeuvre de la technique antérieure (figure 7). Les enseignements du brevet précité des Etats- Unis d'Amérique n' 3 853 715, portant sur les réserves photographiques ainsi que les matières d'attaque chimique, peuvent être utilisés dans le cadre de l'invention. Il est bien entendu que l'invention n'a été décrite et représentée qu'à titre d'exemple préférentiel et qu'on pourra apporter toute équivalence technique dans ses éléments constitutifs sans pour autant sortir de son cadre. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un dessin métallique sur un substrat, caractérisé en ce qu'il comprend a) le dépôt d'une première couche métallique mince (2, 3) sur un substrat inerte (1), b) le dépôt d'une marge cohérente très étroite, de hauteur donnée, formée d'une matière de réserve photo- graphique sur la couche métallique (2, 3), cette marge déli- mitant la configuration d'un dessin intéressant d'un second métal destiné à être déposé ultérieurement sur la couche métallique mince, ce second métal étant destiné à devenir anodique par rapport à la première couche métallique au cours de son attaque chimique, c) le dépôt du second métal (6) sur le premier, d) l'enlèvement de la marge cohérente de réserve photographique avec exposition de la première couche métalli- que mince (2, 3), e) l'enlèvement de la première couche métallique mince (2, 3) dans les régions exposées au cours de l'étape d), f) le dépôt de réserve photographique (8, 15, 16) afin qu'elle recouvre pratiquement le dessin intéres- sant et remplisse pratiquement les régions occupées anté- rieurement par la marge cohérente de réserve photographique, si bien que le second métal (6) compris dans le dessin in- téressant est totalement enrobé, et g) l'enlèvement par attaque chimique de toute la matière anodique (6) qui n'est pas enrobée. 2. Procédé de fabrication d'un dessin métallique sur un substrat, caractérisé en ce qu'il comprend a) le dépôt, sur un substrat inerte (1), d'une matière adhésive, d'une matière de base de dépôt ou de ces deux matières (2, 3), destinées à devenir cathodiques pendant une attaque chimique ultérieure, b) la disposition d'une marge cohérente très étroite de hauteur donnée d'une matière de réserve photographique sur la matière cathodique, la marge délimitant la configuration 2495 1 92 d'un dessin intéressant d'une matière anodique destinée à être déposée ultérieurement sur la matière cathodique, c) le dépôt d'une matière anodique (6) sur la matière cathodique (2, 3), d) l'enlèvement de la marge cohérente de réserve photographique avec exposition de la matière cathodique (2, 3), e) l'enlèvement de la matière cathodique dans les zones exposées dans l'étape d) f) le dépôt de réserve photographique (8, 15, 16) afin qu'elle recouvre pratiquement le dessin intéres- sant et remplisse totalement les régions occupées antérieu- rement par la marge cohérente de réserve, si bien que la matière anodique qui se trouve dans le dessin intéressant est totalement enrobée, et g) l'enlèvement par attaque chimique de toute la matière anodique (6) qui n'est pas enrobée. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière anodique (6) qui n'est pas enrobée est retirée par attaque chimique. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche métallique mince (2, 3) est retirée par attaque par pulvérisation cathodique dans les régions exposées par l'enlèvement de la marge cohérente de réserve photographique. 5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première couche métallique mince par enlèvement de la marge cohérente de réserve photogra- phique. 6. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la totalité pratiquement de la matière adhésive et de base de dépôt (2, 3) est retirée par attaque par pulvérisation cathodique dans les zones exposées par en- lèvement de la marge cohérente de réserve photographique. 7. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que pratiquement la totalité de la matière adhésive et de base de dépôt (2, 3) est retirée par bombardement ionique dans les zones exposées par enlèvement de la marge cohérente de réserve photographique. 8. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la matière anodique (6) est un alliage de nickel et de fer. 9. Pièce polaire destinée à une tête en couches minces, caractérisée en ce qu'elle est préparée par mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 et 2. 10. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second métal est électrodéposé sur le premier. 11. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière anodique (6) est électrodéposée sur la matière adhésive ou sur la matière de base de dépôt (2, 3). 12. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second métal (6) est déposé sur le premier métal (2, 3) sur une hauteur qui ne dépasse pas notablement la hauteur de la marge cohérente de réserve photographique. 13. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la matière anodique (6) est déposée sur la ma- tière cathodique (2, 3) sur une hauteur qui ne dépasse pas notablement celle de la marge cohérente de réserve photo- graphique. 14. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la région étroite a une largeur d'en- viron 2,5 à 5 Nom.