Brevet FR2533039A1 — publié le 19840316

La présente invention concerne les procédés de dépôt permettant de produire des particularités voulues sur des substrats et, plus spécialement, mais non exclusivement, des pro- cédés de dépôt utilisant des techniques de placage additif pour former des têtes d'enregistrement magnétique en pellicules minces. L'invention peut être particulièrement utile pour le dépôt de pastilles complètes, au lieu de petites Iles portant des configu- rations particulières Le dépôt de pastilles complètes est parti- culièrement avantageux, parce que l'on commande plus aisément la densité, la composition et la vitesse de placage dans le dépôt d'une pastille complète que dans le dépôt d"Iles isolées de configurations. Jusqu'ici, les procédés de dépôt permettant la for- mation de têtes d'enregistrement magnétique en pellicules minces ont utilisé le placage additif des diverses couches de la tête en pellicules minces, en association avec l'incision et l'enlève- ment chimique de toutes les particularités non voulues, de façon à laisser les particularités voulues Ordinairement, pendant l'inci- sion chimique des particularités non souhaitables, il est employé un masque, ou un autre type d'écran, pour protéger de l'agent d'incision les particularités voulues Toutefois, si le masque ne protège pas de manière convenable les particularités voulues, l'agent d'incision peut attaquer les particularités voulues en produisant des traces dites de "morsures de rat" ou d'autres défauts dans les particularités voulues De-plus, un durcissement non approprié du capot ou du masque avant le processus d'incision peut provoquer des défauts dans le capot ou le masque et faire que les particularités voulues soient alors soumises à l'attaque pen- dant le processus d'incision. Des procédés de dépôt connus sont décrits dans les brevets des Etats-Unis d'Amérique N O 4 224 361, 4 238 559 et 4 256 816, et dans IBM Technical Bulletin, "Masking Process for Mag-etid Head Manufacture", Decker et Erez, volume 22, N O 9, page 4167. L'invention vise à produire un procédé de dépôt permettant de former une particularité voulue sur un substrat, dans lequel on enlève par soulèvement les particularités non voulues par un processus de décollement ne faisant pas appel à un agent d'incision chimique. Alors que l'invention vise principalement toute nouvelle entité ou opération, ou combiiaison d'entités ou d'opéra- tions, présentement décrites et: ou bien, représentées sur les des- sins annexés, néanmoins, selon un aspect particulier de l'inventiori auquel, toutefois,-l'invention n'est pas limitée, il est proposé un procédé de dépôt permettant de produire une particularité voulue sur un substrat qui comprend les opérations suivantes: former une couche d'inhibiteur d'adhésion sur une partie de la surface d'un substrat suivant une configuration dont les bords sont adjacents aux limites de la particularité à produire; déposer une première couche de matière de dépôt sur la couche d'inhibiteur d'adhésion et les parties découvertes dudit substrat; former une configuration de vernis photosensible sur ladite premiere couche de matière de dép Ut au voisinage desdits bords de ladite couche d'inhibiteur d'adhésion, ladite configuration définissant les limites de ladite particularité à produire; déposer une deuxième couche de matière de dépôt sur les parties découvertes de ladite première couche de matière de dépôt; retirer ladite configuration de vernis photo- sensible; et enlever ladite couche d'inhibiteur d'adhésion, la partie de ladite deuxième couehe de matière de dépôt qui ne fait pas partie de la particularité à produire, et la partie de ladite première couche de matière de dépôt qui se trouve au-dessus de ladite couche d'inhibiteur d'adhésion, au moins lesdites parties desdites première et deuxième couches de matière de dépbt étant enlevées par décollement et cassure ou découpage de ladite deuxième couche de matière de dépôt au voisinage desdits bords de ladite couche d'inhibiteur d'adhésion. Dans un premier mode de réalisation, on choisit ledit inhibiteur d'adhésion, la matière de dépôt de ladite première couche et ledit substrat de façon que ledit inhibiteur d'adhésion adhère mieux à ladite première couche de matière de dépôt qu'audit substrat, et on-enlève dudit substrat ledit inhibiteur d'adhésion par décol- lement en même temps que lesdites parties desdites première et deuxième couches de matière de dép Ot. Dans un autre mode de réalisation, on choisit ledit inhibiteur d'adhésion, la matière de dépôt de ladite première couche et ledit substrat de façon que ladite première couche de matière de dépôt adhère mieux audit substrat qu'adit inhibiteur d'adhésion, et on enlève dudit inhibiteur d'adhésion par décollement lesdites parties desdites première et deuxième couches de matière déposées après quoi on enlève ledit inhibiteur d'adhésion. Le procédé peut comporter les opérations consistant a former une deuxième couche d'inhibiteur d'adhésion au-dessus des parties découvertes dudit substrat, à déposer une troisième couche de matière de dépôt au-dessus des parties découvertes desdites première et deuxième couches de matière de dépôt et de ladite deuxième couche d'inhibiteur d'adhésions et à enlever ladite deuxième couche d'inhibiteur d'adhésion et la partie de ladite troisième couche de matière de dépôt qui se trouve au-dessus de la- dite couche d'inhibiteur, au moins ladite partie de ladite troisième couche de matière de dépôt étant enlevée par décollement et cassure ou découpage de ladite troisième couche de matière de dépôt au voisinage de ladite particularité à produire. La description suivante, conçue à titre d'illustra- tion de l'invention, vise a donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: les figures IA à IF illustrent les opérations d'un procédé de dépôt classique; les figures 2 A à 2 E illustrent les opérations d'un procédé de dépôt selon l'invention; et les figures 3 A à 3 D illustrent une variante du procédé de dépôt illustrée sur les figures 2 A a 2 E. On se reporte d'abord aux figures IA à IF Elles représentent les opérations d'un procédé de dépôt classique Ce procédé est sensiblement celui décrit dans 1 e b r e v e t des Etats-Unis d'Amérique N O 4 224 361 ci-dessus mentionné t Un substrat 10, constitué d'une matière isolante ou non conductrice appropriée, porte une couche d$amorce 12 destinée à assurer une base adhérente convenable pour la matière restant encore à déposer. On forme un masque 14 en vernis photosensible à la surface de la couche d'amorce 12, puis on l'expose et on l'enlève par lavage de la manière usuelle pour laisser une configuraticn appropriée de vernis photosensible (figure l B) On dépose une couche 6 de matière de dépôt sur les faces découvertes de la couche d'amorce 12. Par exemple, pour la formation d'un article magnétique, par exemple une tête en pellicules minces destinée à être utilisée dans l'équi- pement de traitement de données, la couche d'amorce 12 et la couche 16 sont des matériaux ferromagnétiques appropriés, par exemple un alliage fer-nickel Une fois achevée l'opération de dépôt de la couche 16, on expose les parties restantes du masque 14 en vernis photosensible et on les enlève par lavage, de façon à laisser des ouvertures 18 dans la couche 16 (figure 1 C) Ensuite, on retire les parties découvertes de la couche d'amorce dans les ouvertures 18 par incision par pulvérisation ou bien par usinage ionique au travers de la couche d'amorce 12 et sur une courte distance à l'intérieur du substrat 10, comme cela est indiqué par le numéro de référence 20 Ensuite, on applique un capot en vernis photosensible convenable 22 sur une région 24 de la couche 16 et dans les ouvertures 18 (figure 1 D On incise ensuite chimiquement les parties découvertes de la couche 16 et de la couche d'amorce 12, par exemple au moyen de chlorure ferriaue acide, puis on expose le vernis photosensible 22 et on le retire, de façon à laisser le produit représenté sur la figure l E. La plupart des métaux n'adhèrentpas bien aux substrats isolants Par exemple, il est difficile d'obtenir une bonne liaison du cuivre sur des substrats de céramique ou de dioxyde de silicium. D'autres métaux adhèrent bien aux substrats isolants Par exemple, le nickel, le fer et les alliages fer-nickel adhèrent bien aux substrats de céramique et de dioxyde de silicium Alors que les raisons de ce phénomène ne sont pas complètement comprises, on peut admettre, en théorie, que certains métaux (nickel et fer par exemple) réagissent avec l'oxygène contenu dans le substrat au niveau de leur interface en formant une mince couche ( 5 nm par exemple) d'oxyde métallique qui se lie bien au substrat Ensuite, un métal pur ou un alliage métallique se lie bien à l'oxyde métal- lique Par conséquent, lors du dépôt de la couche d'amorce 12 par le procédé classique de dépôt, l'alliage fer-nickel forme en réalité une mince couche d'oxyde ferreux et d'oxyde de nickel, à laquelle le reste de l'alliage est lié Un problème est toutefois que, lorsque l'on incise la couche 16 (lors du passage de la figure 1 D à la figure l E), l'agent d'incision n'enlève pas l'oxyde métallique se trouvant à la surface du substrat,-ce qui laisse un résidu 26. Il est donc nécessaire d'enlever le résidu 26 par un nettoyage mécanique, par exemple usinage ionique, pulvérisation, brossage au bicarbonate de soude et autres procédés anisotropes convenables, Le produit terminé est présenté sur la figure 1 F. Parmi les problèmes accompagnant le procédé de dépôt classique illustré sur les figures l A à 1 F, il y a la formation de traces du type 'mndrsures de rat", qui sont des fractures, cassures ou ruptures o es dans le produit fini par l'agent d'incision chimique attaquant les parties voulues de la couche 16 ou de la couche d'amorce 12 en raison de l'inaptitude du capot en vernis photosensible 22 à protéger de manière appropriée les particularités voulues du produit De plus, les abrasifs employés lors du processus de nettoyage peuvent provoquer des ruptures dans la couche d'amorce 12 ou la couche 16, ou bien (ce qui est encore pire) des résidus d'abrasif peuvent subsister et contaminer le produit fini Le procédé de dépôt classique demande également une post-cuisson du capot en vernis photosensible 22 avant-incision de la couche 16 pour éviter son enlèvement pendant l'incision des parties non voulues de la couche 16 et de la couche d'amorce 12. Un durcissement ou une cuisson-non appropriés du capot en vernis photosensible conduit à une rupture de celui-ci, permettant ainsi à l'agent d'incision d'attaquer les particularités voulues du pro- duit C'est pourquoi un durcissement inadéquat du capot en vernis photosensible 22 conduit à la formation de "morsures de rat". comme ci-dessus indiqué L'incision par pulvérisation appliquée à la couche d'amorce, de la manière présentée sur la figure 1 C, tend également à enlever par incision une quantité analogue de particularités voulues. Le mode de réalisation suivant de l'invention élimine les inconvénients ci-dessus mentionnés du procédé de dépôt classique en supprimant la nécessité de devoir inciser la couche d'amorce, en supprimant la nécessité de l'opération de nettoyage mécanique, et en supprimant la nécessité de la post- cuisson du capot en vernis photosensible pendant l'incision chi- mique De plus, la formation d'oxydes métalliques non voulus dans les régions extérieures au produit formé est éliminée. Les figures 2 A à 2 E illustrent un mode de réali- sation d'un procédé de dépôt selon l'invention Comme indiqué sur la figure 2, on forme un masque en vernis photosensible 30, possédant des particularités voulues, à la surface dtur substrat 32. Le substrat 32 est fait d'une matière non magnétique non conductrice appropriée, par exemple une céramique ou du dioxyde de silicium. Une manière commode de former le masque consiste à revêtir toute la surface du substrat 32 au moyen d'un vernis photosensible positif, puis à exposer, développer et dissoudre les parties des couches de vernis photosensible qui ne sont pas voulues, de manière à laisser le masque 30 représenté sur la figure 2 A Ensuite, on expose, mais on ne dissout pas, le masque restant, lequel entoure au moins la configuration du produit final cherché On dépose une mince couche 34 d'inhibiteur d'adhésion, par exemple monoxyde de silicium (Si O), au moyen d'un procédé de dépôt sous forme vapeur par exemple sur la surface découverte du substrat 32 et sur la surface supérieure du masque 30 Il est important de noter que l'on ne dépom pas la couche 34 sur les côtés du masque 30, si bien qu'on utilise, pour déposer la couche 34, d'une source de dépôt du type à pointes d'épingle ou écoulements parallèles Sinon, il faut construire le masque 30 de manière à épargner à ses bords latéraux l'exposition à l'inhibiteur d'adhésion qui est déposé. Ensuite, on dissout le masque 30 > de manière à enlever l'inhibiteur d'adhésion qui a été déposé sur sa surface supérieure On dépose ensuite, par exemple au moyen d'un processus de dépôt par pulve- risation sous vide, une couche d'amorce 36, faite d'une matière ferromagnétique appropriée, par exemple un alliage fer-nickel, sur la surface supérieure de la couche 34 et sur les parties découvertes du substrat 32, conme cela est indiqué sur la figure 2 B. Typiquement, la couche d'amorce sera plus épaisse que la couche 34; Ainsi, la couche d'amorce 36 a une épaisseur de l'ordre de 40 à nm, tandis que celle de la couche 34 est de l'ordre de 30 à nm On forme un deuxième masque en vernis photosensible 38 à la surface de la couche d'amorce 36 en juxtaposition avec les bords de la couche 34 formée par le masque en vernis photosensible 30 dans l'opération illustrée sur la figure 2 A -Le masque 38 définit avec précision la taille et la forme du produit à obtenir On dépose ou on plaque une couche ferromagnétique 40 sur les parties découvertes de la c-ouche d'amorce 36, comme cela est illustré sur la figure 2 C La couche 40, qui peut être un alliage fer-nickel, peut être déposée jusqu'à une épaisseur de 2 à 4 microns, selon ce que l'on souhaite, et elle formera finalement une pièce polaire de la tête magnétique en pellicules minces O On enlève alors le masque 38 de la manière usuelle par exposition et action d'un sol- vant à l'acétone, puis on peut enlever les parties de la couche 40 et de la couche d'amorce 36 se trouvant au-dessus de la couche 34 d'une manière mécanique, comme cela est illustré sur la figure 2 D. Par exemple, on peut simplement enlever par pelage, de la couche d'inhibiteur 34, la couche d'amorce 36 en excès, en même temps que la couche 40 en excès qui lui est liée Commodément, on peut utiliser un ruban adhésif, une agitation par ultrasons, des jets de fluide ou une autre technique mécanique pour aider à l'enlèvement de la couche d'amorce 36 en excès et de la couche 40 en excès On brise la couche d'amorce 36 de la manière illustrée par le numéro de référence 42 au voisinage des bords de la couche 34. La couche d'amorce 36, qui est faite d'un alliage fer-nickel, se lie naturellement bien au substrat 32 dans la région voisine des particularités voulues de la couche 40 Ceci est pro- bablement un résultat dû à la formation d'une mince couche de métal oxydé au niveau de l'interface, comme cela a été expliqué ci-dessus, De plus, la couche 34, qui est faite de monoxyde de silicium, se lie bien au substrat, qui est fait de dioxyde de silicium ou de céramique Toutefois, le monoxyde de silicium ne fournit pas aisément des atomes d'oxygène au métal adjacent dans la couche d'amorce 36. Ainsi, la couche 34 forme une barrière vis-à-vis de la migration de l'oxygène du substrat à la couche d'amorce, et elle ne se lie pas bien à la couche 36 Ainsi, on peut facilement séparer là -8 couche d'amorce 36 de la couche 34 par pela ge, comme cela est représenté En outre, puisque la couche d'amorce 36 est relative- ment mince ( 40 à 100 nm), n'est pas soutenue par l'épaisseur cde la couche 40 dans les ouvertures laissées apres l'enlèvement du vernis photosensible 38, et est bien liée au substrat, la couche d'amorce se casse en 42 au voisinage des bords de la couche 34, puisque c'est la région de plus faible résistance de la couche d'amorce. Dans la pratique réelle, il est possible de fabriquer simultanément, à partir d'une seule pastille, plusieurs têtes en pellicules minces, car, avec l'invention, on peut enlever par décollement, en une seule opération, la couche d'amorce en excès et la couche 40 en excès de toutes les configurations de la pastille De plus, dans la pratique réelle, et bien que ceci ne soit pas indiqué sur le dessin, il est possible d'enlever avec la couche d'amorce 36 en excès une petite quantité d'inhibiteur d'adhésion venant de la couche 34 Bien qu'il puisse etre souhai- table d'utiliser pour la couche 34 un inhibiteur d'adhésion qui se lie bien à la couche d'amorce, mais non au substrat, de sorte que l'on puisse enlever par décollement, avec la couche d'amorce en excès la couche d'inhibiteur, il n'y a en réalité que peu d'intérêt économique à le faire, puisque le produit achevé doit être nettoyés On peut utiliser, à cet égard, une couche d'inhibi- teur d'adhésion de cuivre en vue de la liaison à la couche d'amorce et l'enlever du substrat avec la couche d'amorce mais les résultats obtenus avec utilisation de couches d'inhibiteur de cuivre ne sont pas aussi bons que ceux obtenus à l'aide du procédé décrit et les considérations économiques désignent l'uti- lisation d'un inhibiteur d'adhésion de monoxyde de silicium comme étant l'approche la plus souhaitable. I 1 est possible d'enlever, à l'aide d'un procédé approprié de rétropulvérisation ou d'usinage ionique, la couche d'amorce 36 en excès, depuis le bord laissé par le découpage ou la rupture en 42, et l'inhibiteur d'adhésion non voulu Puisque la couche 34 est plus mince que la couche d'amorce 36 et puisque toutes deux ont des taux d'usinage analogues, on peut retirer la 9. couche d'amorce en excès en même temps que la couche 34 pour former le produit fini présenté sur la figure 2 E. Les figures 3 A à 3 D illustrent une technique per- mettant d'appliquer une autre couche sur la couche 40 dans le produit fini Par exemple, le procédé de dépôt illustré sur les figures 3 A à 3 D est utile pour former une matière d'entrefer appropriée a la surface de la couche 40 représentée sur la fi- gure 2 E A partir du produit représenté sur la figure 2 E, on forme un capot en vernis photorésistant 44 sur les parties essen- tielles du produit et on forme une deuxième couche 46 d'inhibiteur d'adhésion (par exemple monoxyde de silicium), comme cela est décrit en liaison avec la figure 2 A On enlève ensuite le capot en vernis photosensible, de manière à mettre à nu la couche 40 (figure 3 B) On dépose une couche 48 d'une matière pour entrefer non magnétique, par exemple par un processus de dép 8 t sous vide, au-dessus des parties découvertes de la couche 40, de la couche d'amorce 36, du substrat 32 et de la couche 46 La couche 48 peut être une couche d'oxyde d'aluminium (A 1203) d'une épaisseur d'envi- ron 500 à 800 nm On enlève ensuite mécaniquement les parties non voulues de la couche 48 en décollant la couche 48 comme cela est décrit en liaison avec la figure 2 D (figure 3 C) On peut ensuite donner mécaniquement un fini au produit comme cela est décrit en relation avec la figure 2 afin de former le produit achevé repré- senté sur la figure 3 D. L'invention donne donc un procédé de formation de configurations métalliques en pellicules minces sur des substrats isolants ne nécessitant pas d'enlever par incision les parties non voulues Alors que -le procédé est décrit en relation avec des alliages fer-nickel, lesquels sont utiles pour la formation de têtes d'enregistrement en pellicules minces pour traitement de données, l'invention est également applicable à des procédés utilisant d'autres métaux De plus, alors que l'invention a été décrite comme utilisant des métaux qui se lient bien aux substats isolants, le procédé de l'invention est également applicable au dépôt de métaux qui ne se lient pas bien à des substrats isolants. Par exemple, au lieu d'alliage fer-nickel, on peut souhaiter faire déposer du cuivre, la couche d'amorce 36 devant inclure une sous- couche de titane et, ou bien, de chrome faisant interface avec le 4 substrat, une surcouche de cuivre étant déposée au-dessus. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir des procédés dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention il REVENDICATIONS 1 Procédé de dépôt permettant de produire une partie cularité voulue sur un substrats caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: former une couche ( 34) d'inhibiteur d'adhésion sur une partie de la surface d'un substrat ( 32) suivant une configuration dont les bords sont adjacents aux limites de la particularité à produire; déposer une première couche ( 36) de matière de dépôt sur la couche ( 34) d'inhibiteur d'adhésion et sur les parties découvertes dudit substrat; former une configura- tion ( 38) de vernis photosensible sur ladite première couche ( 36) de matière de dépôt au voisinage desdits bords de ladite couche d'inhibiteur d'adhésion, ladite configuration définissant les limites de la particularité à produire; déposer une deuxième couche ( 40) de matière de dépôt sur les parties découvertes de ladite première couche ( 36) de matière de dépôt; enlever ladite configu- ration ( 38) de vernis photosensible; et enlever ladite couche ( 34) d'inhibiteur d'adhésion, la partie de ladite deuxième couche ( 40) de matière de dépôt qui ne fait pas partie de la particularité à produire et la partie de ladite première couche ( 36) de matière de dépôt qui se trouve sur ladite couche ( 34) d'inhibiteur d'adhé- sion, au moins lesdites parties desdites première et deuxième couches ( 36, 40) de matière de dépôt étant enlevées par décollement et cassure ou découpage de ladite deuxième couche de matière de dépôt au voisinage desdits bords de ladite couche ( 34) d'inhibiteur d'adhésion. 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on choisit ledit inhibiteur d'adhésion, la matière de dépôt de ladite première couche ( 36) et ledit substrat ( 34) de façon que l'inhibiteur d'adhésion adhère mieux à la première couche ( 36) de matière de dépôt qu'au substrat ( 32), et on enlève l'inhibiteur d'adhésion du substrat par décollement en même temps que lesdites parties desdites première et deuxième couches ( 36, 40) de matière de dépôt. 3 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on choisit ledit inhibiteur d'adhésion, la matière de dépôt de ladite première couche ( 36) et ledit substrat ( 32) de façon que la première couche ( 36) de matière de dépôt adhère mieux au substrat ( 32) qu'à l'inhibiteur d'adhésion, et on retire lesdites parties desdites première et deuxième couches ( 36, 40) de matière de dépbt en les décollant dudit inhibiteur d'adhésion, après quoi on retire ledit inhibiteur d'adhésion. 4 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte les opérations consistant à former une deuxième couche ( 46) d'inhibiteur d'adhésion au-dessus des parties découvertes dudit substrat ( 32), à déposer une troisième couche ( 48) de matière de dépôt sur les parties découvertes desdites première et deuxième couches ( 36, 40) de matière de dépôt et de ladite deuxième couche ( 46) d'inhibiteur d'adhésion, et à retirer ladite deuxième couche ( 46) d'inhibiteur d'adhésion et la partie de ladite troisième couche ( 48) de matière de dépôt se trouvant sur ladite couche d'inhibiteur, au moins ladite partie de ladite troisième couche ( 48) de matière de dépôt étant retirée par décol- lement et cassure ou découpage de ladite troisième couche ( 48) de matière de dépôt au voisinage de ladite particularité à produire. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite troisième couche de matière de dépôt est A 203. 6 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit substrat ( 32) est une matière isolante, et lesdites première et deuxième couches ( 36, 40) de matière de dépôt sont des métaux identiques. 7 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdites première et deuxième couches ( 36, 40) de matière de dépôt sont faites d'alliages fer-nickel, et ledit inhibiteur d'adhésion est fait d'oxyde de silicium. 8 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit substrat ( 32) est fait d'une matière isolante, et lesdites première et deuxième couches ( 36, 40) de matières de dépôt sont des métaux non identiques.