(57)【要約】【課題】  帯電量評価素子、その変形方法、及び、帯電量評価方法に関し、高い感度を持つ過大電流を検出する検出素子を安定して製造するとともに、検査工程を大幅に短縮する。【解決手段】  基板１上に一対の電極３，４と、一対の電極３，４間を接続する導電体５と、導電体５上に設けた少なくとも一部が形状記憶効果を持つ材料からなる形状変化部材６とを備えた帯電量評価要素を設ける。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けた一対の電極と、前記一対の電極間を接続する導電体と、前記導電体上に設けた少なくとも一部が形状記憶効果を持つ材料からなる形状変化部材とを備えた帯電量評価要素を設けたことを特徴とする帯電量評価素子。
【請求項２】
前記形状変化部材は、記憶形状と異なる変形状態となっていることを特徴とする請求項１記載の帯電量評価素子。
【請求項３】
前記帯電量評価要素を前記基板上に整列して配置するとともに、少なくとも隣接する前記帯電量評価要素間の変形状態が一様であることを特徴とする請求項２記載の帯電量評価素子。
【請求項４】
請求項１記載の帯電量評価素子に設けられた帯電量評価要素を構成する形状変化部材を変形させる工程において、前記形状変化部材に凸部を保有する治具を圧接して、前記形状変化部材を記憶形状と異なる変形状態に変形することを特徴とする帯電量評価素子の変形方法。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の帯電量評価素子に対して、評価対象装置内への投入の前後に光照射による反射光を測定し、測定した反射光量の差異もしくは光量分布を形状変化量として検出することを特徴とする帯電量評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は帯電量評価素子、その変形方法、及び、帯電量評価方法に関するものであり、特に、磁気ディスクヘッドの製造工程で発生する静電気や電気的ストレスを高感度で評価するとともに、検査工程を大幅に短縮するための構成に特徴のある帯電量評価素子、その変形方法、及び、帯電量評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高密度化が進む磁気ディスクヘッドの製造工程では、静電気や電気的ストレスによって磁気ヘッドそのものが損傷を受け、このことが磁気ヘッドの小型化に伴って歩留まり低下の主要因の一つとなっている。
【０００３】
こういった課題に対し、半導体装置の製造過程で発生する帯電量をヒューズ形状を用いたチャージ量評価基板構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また本発明者も、磁気ディスクの磁気ヘッド素子の製造過程において発生する、磁気ヘッド素子の損傷の原因である帯電の発生を検出するための帯電量評価素子を提案している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
これにより、実素子で起きている現象を捉えることによりウェハ工程において静電気や電気的ストレスに起因する素子の損傷を定量的に評価し、磁気抵抗効果素子ヘッドを高歩留まりで生産するための指針を得ることを可能としてきた。
【特許文献１】特開２００６−０１３１４１号公報
【特許文献２】特開２００７−１１４１２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の従来の方法でも数ｍＡ程度のパルス電流検出が可能であるが、高密度化に伴い素子の微細化が進み、より高感度な電流検出が要求される工程がある。
このようなさらなる高感度化の要請に応えるためには、ヒューズ構造のさらなる微細化が必要となる。
【０００７】
しかし、これを実現するためには非常に高価な製造装置を用いる必要があったり、安定した性能を得ることが難しいなど、現実的ではないという問題がある。
【０００８】
したがって、本発明は、高い感度を持つ過大電流を検出する検出素子を安定して製造するとともに、検査工程を大幅に短縮することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
なお、左図は概略的断面図であり、また、右図は、概略的平面図である。
図１参照
上記の課題を解決するために、本発明は、帯電量評価素子において、基板１上に一対の電極３，４と、一対の電極３，４間を接続する導電体５と、導電体５上に設けた少なくとも一部が形状記憶効果を持つ材料からなる形状変化部材６とを備えた帯電量評価要素を設けたことを特徴とする。
【００１０】
このように、形状変化部材６を用いることによって、帯電に基づく微弱な電流が一対の電極３，４間を接続する導電体５を流れる際に発生するジュール熱によって容易に初期形状である記憶形状に戻るため、この形状変化を観察することによって帯電量を高感度に評価することができる。
例えば、従来のアルミヒューズに対して同様のディメンジョンで作製した場合、１／１０程度の電流で反応する高感度素子を実現できる。
【００１１】
また、この場合の形状変化部材６或いは導電体５のサイズは、従来のヒューズ構造より微細化を要しないので、安定な性能を得ることが可能であるとともに、製造に高価な製造装置を必要とすることがない。
【００１２】
また、評価に際しては、形状変化部材６の形状変化を一括して観察するだけであり、従来のヒューズ構造のようにヒューズ構造の溶断を一つずつ確認する必要がないので、検査工程が大幅に短縮される。
【００１３】
この場合、基板１が導電性を有している場合には、一対の電極３，４を絶縁膜２を介して基板１上に設けるとともに、一対の電極３，４の一方を基板１に導電的に接続し、且つ、一対の電極３，４の他方にアンテナの機能を持たせる構造にすることが望ましい。
【００１４】
この場合の形状変化部材６の形状としては、一端が一方の電極３側において導電体５に固着されており、且つ、形状変化部材６の他端が固着されていない片持ち梁構造であることが典型的な形状である。
また、形状変化部材６は、評価時には記憶形状と異なる変形状態となっている必要はある。
【００１５】
この様な帯電量評価要素は基板１上に整列して配置するとともに、少なくとも隣接する帯電量評価要素間の変形状態が一様になるようにすることが望ましく、それによって、帯電量のウェーハ面内分布を精度良く評価することが可能になる。
【００１６】
この場合、基板１上に整列して配置された帯電量評価要素の少なくとも一部の帯電量評価要素を構成するアンテナ機能を有する他方の電極４の大きさが、他の帯電量評価要素を構成するアンテナ機能を有する他方の電極４の大きさと異なるようにすることが望ましく、それによって、帯電量をアンテナ機能を有する他方の電極４の大きさの単位でより精細に評価することができる。
【００１７】
また、基板１上に整列して配置された帯電量評価要素の少なくとも一部の帯電量評価要素を構成する導電体５の幅、厚さ、或いは、長さの少なくとも一方が、他の帯電量評価要素を構成する導電体５の幅、厚さ、或いは、長さと異なるようにしても良く、それによって、帯電量を導電体５の幅、厚さ、或いは、長さの単位でより精細に評価することができる。
【００１８】
また、上述の帯電量評価素子に設けられた帯電量評価要素を構成する形状変化部材６を変形させる工程において、形状変化部材６に凸部を保有する治具を圧接して、形状変化部材６を記憶形状と異なる変形状態に変形することが望ましく、それによって、複数の帯電量評価要素を構成する形状変化部材６を一様に変形させることができる。
【００１９】
また、上述の帯電量評価素子に対して、評価対象装置内への投入の前後に光照射による反射光を測定し、測定した反射光量の差異もしくは光量分布を形状変化量として検出することが望ましく、それによって、従来のヒューズ構造のようにヒューズ構造の溶断を一つずつ確認する必要がないので、検査工程が大幅に短縮される。
【００２０】
この場合、反射光を測定する工程において、基板１上に設けた複数の帯電量評価要素を所定のブロック領域毎に一括して光を照射し照射領域を移動させながら基板全面を測定しても良いし、或いは、ラインビームを用いてスキャンしながら基板全面を測定しても良い。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、高感度且つ性能の安定した評価素子を提供することができるとともに、検査工程を大幅に縮小でき、ひいては、運用コストの低減も可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の帯電量評価素子は、シリコン或いはＡｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ等の導電性を有する基板上に、ＳｉＯ2 膜等の絶縁膜を介して一方は基板と電気的に接続し、他方はアンテナの機能を有する一対の電極パッドを設け、この一対の電極パッド間に発熱体となる導電体、例えば、Ｗ，Ｔａ，ＮｉＣｒ等の比較的抵抗の大きな導電体を設け、この導電体上に形状記憶効果を持つ材料、例えば、Ｔｉ−Ｎｉ、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｐｄ、Ｔｉ−Ｐｄ、Ｃｕ系材料、Ｆｅ系材料、或いは、ポリマー系の形状記憶材料からなる形状変化部材、典型的には片持ち梁構造の形状変化部材を設け、この形状変化部材に対して形状記憶をさせたのち、形状変化部材を、例えば、凹部を有する治具で押圧することによって変形状態にするものである。
【００２３】
また、本発明の帯電量評価方法は、上述の帯電量評価素子の形状変化部材を変形状態にした後、帯電量評価対象装置内への挿入の前後に、所定のブロック領域毎に一括して光を照射し照射領域を移動させながら基板全面を測定するか、或いは、ラインビームを用いてスキャンしながら基板全面を測定して、測定した反射光量の差異もしくは光量分布を形状変化量として検出するものである。
【実施例１】
【００２４】
次に、図２乃至図６を参照して、本発明の実施例１の帯電量評価素子を説明するが、まず、図２乃至図４を参照して本発明の実施例１の帯電量評価素子の製造工程を説明する。
なお、図においては一つの帯電量評価要素のみを図示しているが、実際には、多数の帯電量評価要素が二次元マトリクス状に配置されるものである。
例えば、４インチウェーハの場合、１ｍｍ程度のピッチで１０００〜２０００個配置する。
また、各図における左図は概略的断面図であり、また、右図は、概略的平面図である。
【００２５】
図２参照  
まず、厚さが、例えば、５００ｎｍの導電性シリコン基板１１上に熱酸化によりＳｉＯ2 膜１２を形成したのち、レジストを用いてホールパターン（図示は省略）を形成し、バッファフッ酸を用いてＳｉＯ2 膜１２の露出部をエッチング除去することで、例えば、１００μｍ角程度のコンタクトホール１３を形成する。
【００２６】
次いで、厚さが、例えば、１０ｎｍのＴｉ膜１４を形成したのち、電極パッド材料となる厚さが、例えば、３００ｎｍのＡｕ膜１５を、真空蒸着法により堆積させたのち、レジストを用いてパッドパターン（図示は省略）を形成後、王水を用いてＡｕ膜１５、さらにはフッ硝酸系エッチャントを用いてＴｉ膜１４を順次エッチング除去することで幅Ｈが例えば、３００μｍで、長さＬが２００μｍ〜１ｍｍの電極パッド１６，１７を形成する。  この場合、導電性シリコン基板１１に接続されていない電極パッド１７が電荷を収集するアンテナとなる。
【００２７】
次いで、導通パターンを形成するためのリフトオフ用レジストパターン１８を形成し、例えば、Ｔａ膜１９を真空蒸着法により２０ｎｍ堆積させる。
【００２８】
図３参照  
次いで、リフトオフ用レジスト１８を除去することによって、最細部の幅が例えば１μｍのＴａ導通パターン２０を形成する。
次いで、犠牲層２２とリフトオフ用パターン２３とからなる２層型のレジストパターン構造２１を形成する。
【００２９】
次いで、スパッタ法を用いて全面に形状記憶構造となる厚さが、例えば、１００ｎｍのＴｉ−Ｎｉ材料２４を成膜する。
【００３０】
図４参照  
次いで、２層型のレジストパターン構造２１を除去することによって、幅が例えば、５μｍで、長さが１０μｍのＴｉ−Ｎｉからなる片持ち梁構造の形状記憶構造部２５が形成される。
なお、図においては、形状記憶構造部２５を強調して示しているので、全体の寸法尺度は実際の比率を反映していない。
【００３１】
次いで、基板を例えば、４００℃程度で３０分程加熱処理することで、Ｔｉ−Ｎｉからなる形状記憶構造部２５に形状を記憶させる。
次いで、後述する変形用専用治具を上から押し当て、形状記憶構造部２５を変形させる。
この時の変形形状は各々の帯電量評価要素で均一である必要は必ずしもなく、各々の帯電量評価要素は不均一に変形した状態でもなんら問題は無い。
【００３２】
図５参照  
図５は、形状記憶構造部の変形工程の説明図であり、変形用治具３０は例えば、単結晶シリコン基板３１をＫＯＨなどのアルカリ性異方性エッチング液を用いてエッチング加工することで凸部３２を形成したものを用いる。
【００３３】
図に示すように、変形用治具３０に設けた凸部３２を各形状記憶構造部２５に押圧することによって、形状記憶構造部２５を変形させる。
【００３４】
次に、図６を参照して、本発明の実施例１における帯電量評価原理を説明する。
図６参照  
上図に示した形状記憶構造部２５を変形させ帯電量評価素子を製造装置に投入し、電極パッド上に過大電流が流入すると、アンテナの機能を有する右側の電極パッド１７からＴａ導通パターン２０を通して左側の電極パッド１６に流れ込み、導電性シリコン基板１１の裏面へと電流は流れる。
【００３５】
この時、抵抗成分を持つＴａ導通パターン２０において発熱が起こるが、Ｔａ導通パターン２０がある温度、例えば、９０℃を超えると、片持ち梁構造の形状記憶構造部２５は、形状記憶効果により下図に示す初期形状に変化する。
この場合、例えば、従来のアルミヒューズに対して同様のディメンジョンで作製した場合、アルミヒューズより１／１０程度の電流で反応する。
【００３６】
次に、図７を参照して、本発明の実施例１における具体的な帯電量評価方法を説明する。
図７参照  
まず、帯電量評価素子をプロセス装置投入前に、光源４１により照射光４２を帯電量評価素子の表面に所定角度で照射して、その反射光４３を受光手段４４で測定する。
【００３７】
次に、プロセス装置投入後において、光源４１により照射光４２を帯電量評価素子の表面に同じ所定角度で照射して、その反射光４３を受光手段４４で測定する。
この時、プロセスに起因して発生した帯電量の多い領域の形状記憶構造部２５が元の形状に戻ることによって照射光４２の入射角が変化するので、受光手段で測定される反射光強度が変化することになる。
【００３８】
このプロセス装置への投入の前後の反射光強度のウェーハ全面におけるデータを比較し差分を検出することで、反射率の変化、即ち、形状記憶構造部２５の形状変化を検出することで帯電量を評価する。
【００３９】
この場合、受光手段としてはカメラもしくは受光素子アレイを用い、ウェーハの寸法にもよるが、あるブロック領域毎に一括して光を照射し照射領域を移動させながらウェーハ全面を測定するか、光源４１としてラインビームを用いてスキャンしながらウェーハ全面を測定しても良い。
【００４０】
このように、本発明の実施例１においては、帯電量の評価を形状記憶構部によって行うので、従来のアルミヒューズに対して同様のディメンジョンで作製した場合、アルミヒューズより１／１０程度の高感度での評価が可能になる。
【００４１】
また、従来のアルミヒューズと異なり帯電量評価要素を個別に測定する必要が無く、光学的に一括測定が可能であるので、従来の方法に比べて非常に短時間で計測が完了する。
また、前後の反射率変化を検出できれば良いため、個々の帯電量評価要素の形状ばらつきが存在してもなんら問題はなく、素子製造にも高い精度を必要としない利点がある。
【実施例２】
【００４２】
次に、図８を参照して、本発明の実施例２の帯電量評価素子を説明する。
図８参照  
図８は、本発明の実施例２の帯電量評価素子の要部平面図であり、この実施例２においては、アンテナ及びＴａ導通パターンのサイズの異なる帯電量評価素子を混在させて形成した。
図においては、アンテナサイズを長さ方向のサイズが、２００μｍ、４００μｍ、６００μｍ、及び、１ｍｍの４種類のとし、Ｔａ導通パターンの最細部のサイズが０．５μｍ及び１μｍの２種類とし、合計８種類の帯電量評価素子５１1 ，５１2 ，５１3 ，５１4 ５２1 ，５２2 ，５２3 ，５２4 を１ブロックに形成している。
【００４３】
このように、本発明の実施例２においては、アンテナ及びＴａ導通パターンのサイズの異なる帯電量評価素子を混在させているので、感度を調整することができ、製造装置内でどの程度の反応が発生したのかをより詳細に知ることが可能になる。
【００４４】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、上記の各実施例においては、基板として、導電性シリコン基板を用いているが、導電性を有するアルチック（Ａｌ2 Ｏ3 −ＴｉＣ）基板等の他の導電性基板を用いても良いものである。
【００４５】
また、基板は必ずしも導電性である必要はなく、例えば、ガラス基板上に導電膜を形成してグランド電極とし、この導電膜上に絶縁膜を介して電極パッドを設けるとともに、電極パッドの一方をグランド電極に接続しても良いものである。
【００４６】
また、上記の各実施例においては、加熱用配線部材としてＴａを用いているが、Ｔａに限られるものではなく、Ｔａと同様に比較的抵抗の高いＷ或いはＮｉＣｒ等を用いても良いものである。
【００４７】
なお、このような加熱用配線部材は酸化により経時的に抵抗値が変化する恐れがあるので、加熱用配線部材として酸化ルテニウムや酸化イリジウム等の酸化物導電体を用いても良いものであり、それによって、経時的影響を受けることがない。
【００４８】
また、上記の各実施例においては、形状記憶材料としてＴｉ−Ｎｉを用いているが、Ｔｉ−Ｎｉに限られるものではなく、Ｔｉ−Ｎｉ−Ｐｄ、Ｔｉ−Ｐｄ、Ｃｕ系材料、Ｆｅ系材料を用いても良いものである。
さらには、形状記憶材料は金属材料に限られるものではなく、形状記憶プラスチック等のポリマー系の形状記憶材料を用いても良いものである。
【００４９】
図１および図２の形状記憶材料による構造は、片持ち梁形状に限らず、構造体の一部もしくは全部が熱により変形可能な形状であれば良く、２点支持構造や複数点支持による構造体でもなんら問題はない。
【００５０】
また、装置投入により評価を行った帯電量評価素子を、閾値温度以上まで加熱して全ての帯電量評価要素を初期形状に戻し、冷却後、図５に示した変形用治具３０で変形状態にすることで、繰り返して評価に用いることも可能である。
【００５１】
ここで、再び、図１を参照して本発明の詳細な特徴を説明する。
図１参照  
（付記１）  基板１上に一対の電極３，４と、前記一対の電極３，４の間を接続する導電体５と、前記導電体５上に設けた少なくとも一部が形状記憶効果を持つ材料からなる形状変化部材６とを備えた帯電量評価要素を設けたことを特徴とする帯電量評価素子。
（付記２）  前記基板１が導電性を有し、前記一対の電極３，４を絶縁膜２を介して基板１上に設けるとともに、前記一対の電極３，４の一方が前記基板１に導電的に接続され且つ前記一対の電極３，４の他方がアンテナの機能を有することを特徴とする付記１記載の帯電量評価素子。
（付記３）  前記形状変化部材６の一端が前記一方の電極３側において前記導電体５に固着されており、且つ、前記形状変化部材６の他端が固着されていない片持ち梁構造であることを特徴とする付記１または２に記載の帯電量評価素子。
（付記４）  前記形状変化部材６は、記憶形状と異なる変形状態となっていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載の帯電量評価素子。
（付記５）  前記帯電量評価要素を前記基板１上に整列して配置するとともに、少なくとも隣接する前記帯電量評価要素間の変形状態が一様であることを特徴とする付記４記載の帯電量評価素子。
（付記６）  前記基板１上に整列して配置された帯電量評価要素の少なくとも一部の帯電量評価要素を構成する前記アンテナ機能を有する他方の電極４の大きさが、他の帯電量評価要素を構成する前記アンテナ機能を有する他方の電極４の大きさと異なっていることを特徴とする付記５記載の帯電量評価素子。
（付記７）  前記基板１上に整列して配置された帯電量評価要素の少なくとも一部の帯電量評価要素を構成する前記導電体５の幅、厚さ、或いは、長さの少なくとも一方が、他の帯電量評価要素を構成する前記導電体５の幅、厚さ、或いは、長さと異なっていることを特徴とする付記５または６に記載の帯電量評価素子。
（付記８）  付記１乃至３のいずれか１に記載の帯電量評価素子に設けられた帯電量評価要素を構成する形状変化部材６を変形させる工程において、前記形状変化部材６に凸部を保有する治具を圧接して、前記形状変化部材６を記憶形状と異なる変形状態に変形することを特徴とする帯電量評価素子の変形方法。
（付記９）  付記１乃至７のいずれか１に記載の帯電量評価素子に対して、評価対象装置内への投入の前後に光照射による反射光を測定し、測定した反射光量の差異もしくは光量分布を形状変化量として検出することを特徴とする帯電量評価方法。
（付記１０）  前記反射光を測定する工程において、前記基板１上に設けた複数の前記帯電量評価要素を所定のブロック領域毎に一括して光を照射し照射領域を移動させながら基板全面を測定することを特徴とする付記９記載の帯電量評価方法。
（付記１１）  前記反射光を測定する工程において、前記基板１上に設けた複数の前記帯電量評価要素をラインビームを用いてスキャンしながら基板全面を測定することを特徴とする付記９記載の帯電量評価方法。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明の活用例としては、磁気ディスクヘッドの製造工程で発生する静電気や電気的ストレスの評価が典型的なものであるが、磁気ディスクヘッドの製造工程に限られるものではなく、荷電粒子の発生が伴う半導体製造工程におけるプラズマ処理工程或いはイオン照射工程における帯電量の評価にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１の帯電量評価素子の途中までの製造工程の説明図である。
【図３】本発明の実施例１の帯電量評価素子の図２以降の途中までの製造工程の説明図である。
【図４】本発明の実施例１の帯電量評価素子の図３以降の製造工程の説明図である。
【図５】形状記憶構造部の変形工程の説明図である。
【図６】本発明の実施例１における帯電量評価原理の説明図である。
【図７】本発明の実施例１における具体的な帯電量評価方法の説明図である。
【図８】本発明の実施例２の帯電量評価素子の要部平面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  基板
２  絶縁膜
３，４  電極
５  導電体
６  形状変化部材
１１  導電性シリコン基板
１２  ＳｉＯ2 膜
１３  コンタクトホール
１４  Ｔｉ膜
１５  Ａｕ膜
１６，１７  電極パッド
１８  リフトオフ用レジストパターン
１９  Ｔａ膜
２０  Ｔａ導通パターン
２１  レジストパターン構造
２２  犠牲層
２３  リフトオフ用パターン
２４  Ｔｉ−Ｎｉ材料
２５  形状記憶構造部
３０  変形用治具
３１  単結晶シリコン基板
３２  凸部
４１  光源
４２  照射光
４３  反射光
４４  受光手段
５１1 〜５１4   帯電量評価素子
５２1 〜５２4   帯電量評価素子
【図１】
2009085675.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009085675.tif 000005
【図４】
2009085675.tif 000006
【図５】
2009085675.tif 000007
【図６】
2009085675.tif 000008
【図７】
2009085675.tif 000009
【図８】
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