專利名稱：用于在磁頭襯底上形成空氣承載表面的過程中防止形成柵突的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁頭制造方法，尤其涉及一種在磁頭襯底上形成空氣承載 表面的過程中防止形成柵欄體突起的方法。
背景技術(shù)：
一種已知類型的信息存儲(chǔ)裝置為磁盤驅(qū)動(dòng)裝置，其利用磁性介質(zhì)來存儲(chǔ)數(shù) 將數(shù)據(jù)寫入介質(zhì)中。
圖la展示了典型的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置2。磁盤201安裝在主軸馬達(dá)202上，用 于旋轉(zhuǎn)磁盤201。音圈馬達(dá)臂204承載著磁頭折片組合200，其包括其上結(jié)合有 讀/寫頭的磁頭203及用于承載203的懸臂件213。提供一種音圈馬達(dá)209，用于 控制馬達(dá)臂204的運(yùn)動(dòng)，并且依次控制磁頭203，使其穿越磁頭201的表面而在 磁道之間移動(dòng)。此外，磁頭203與旋轉(zhuǎn)的磁盤201之間的空氣動(dòng)力接觸產(chǎn)生了 升力，從而使音圈馬達(dá)臂204在磁盤201的表面上方維持預(yù)定的飛行高度。
圖lb展示了圖la所示磁頭的透視圖。如圖所示，磁頭203包括構(gòu)成了磁 頭主體的襯底219?？諝獬休d面(air-bearing surface, ABS)217界定于襯底219的 一個(gè)表面上。此外，讀/寫頭216形成于ABS17上并且靠近襯底219的一個(gè)邊緣。 在業(yè)界，ABS17是通過光刻工藝與蝕刻工藝形成的，并且這些工藝將在下文描 述。
參考圖2a，首先，通過涂膠機(jī)20將一層光致蝕刻層26涂設(shè)在襯底219的 頂面240上。然后，覆蓋于襯底219上的光致蝕刻層26通過光罩28的ABS圖 樣孔282而暴露于光束21中，從而使ABS圖樣精確地傳輸?shù)焦庵挛g刻層26上(形成于光致蝕刻層26上的暴露區(qū)域262集合起來構(gòu)成了 ABS圖樣)，如圖2b 所示。接下來，如圖2c所示，將襯底219連同光致蝕刻層烘焙一段時(shí)間，以便 充分地發(fā)生聚合反應(yīng)。此后，執(zhí)行顯影程序，以便將暴露的區(qū)域從光致蝕刻層 26除去，進(jìn)而在光致蝕刻層26內(nèi)界定了溝渠270,并且襯底219在頂面240處 的局部材料從這些溝渠270暴露在外面，如圖2d所示。最后，如圖2e所示， 執(zhí)行離子銑或反應(yīng)性離子蝕刻工藝，從而將襯底219在頂面240處從這些溝渠 270暴露在外面的局部材料除去，因此在襯底219的頂面240上形成凹槽25。 這些凹槽25共同在村底219上界定了 ABS。最后，殘余的光致蝕刻層26從頂 面240上剝離，因此完成了整個(gè)ABS形成工藝。
在上述磁頭ABS形成工藝中，出現(xiàn)了一些問題。更具體地，由于技術(shù)的局 限性，磁頭襯底頂面的光滑度大體上偏低。結(jié)果，在光致蝕刻層曝光之后并且 在溝渠形成于其內(nèi)之后，與襯底頂面鄰接的溝渠的邊緣將不會(huì)是嚴(yán)格的平直； 相反地，它們將變成不規(guī)則形狀。比如，如圖3a-3b所示，在靠近襯底219處的 位置上產(chǎn)生了不規(guī)則的邊緣266,例如光致蝕刻層26的溝渠的側(cè)壁262的Z字 形邊緣。
當(dāng)執(zhí)行隨后的離子銑/反應(yīng)性離子蝕刻工藝時(shí)，不規(guī)則邊緣266將導(dǎo)致襯底 材料在接近邊緣266處的襯底上的再積淀。換句話說，在接近邊緣266的位置 上的襯底材料將不會(huì)如希望的那樣被蝕刻掉，相反地，其將再次積淀于那個(gè)位 置上，并且作為不良結(jié)果，在蝕刻工藝完成之后，產(chǎn)生了比襯底頂面高的柵欄 體突起(再積淀)。如圖4a-4b所示，在蝕刻過程中形成了高于磁頭203頂面240 并且靠近凹槽(圖未示)的側(cè)壁222的柵欄體區(qū)域224。柵欄體結(jié)構(gòu)消極地影響了 整個(gè)^f茲盤驅(qū)動(dòng)單元的性能。比如，進(jìn)一步減小磁頭的飛行高度以獲得更大的數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)能力將變得困難。此外，柵欄體結(jié)構(gòu)將不可避免地增加磁頭及/或磁盤劃 傷的可能性，并且在一些極端情況下，這將引起嚴(yán)重的磁盤碰撞。
另一方面，在上述光致蝕刻層曝光工藝中，因?yàn)橐恍┕馐赡軓囊r底的頂 面反射并散射回光致蝕刻層內(nèi)，聚合反應(yīng)速度從光致蝕刻層頂部到底部將逐漸 減小，因此光致蝕刻層底部發(fā)生了不充分的聚合反應(yīng)。結(jié)果，當(dāng)光致蝕刻層顯影之后，溝渠的側(cè)壁不垂直，也稱為"足部現(xiàn)象"(比如展示于圖3a-3b中的足 部現(xiàn)象區(qū)域264)。結(jié)果，隨后傳輸?shù)揭r底內(nèi)且位于光致蝕刻層內(nèi)的ABS圖樣不 是所需要的圖樣，而是將會(huì)具有由光致蝕刻層足部現(xiàn)象引起的錯(cuò)誤。比如，如 圖4a-4b所示，由于上述原因，磁頭203的側(cè)壁222不垂直。這將導(dǎo)致如此形成 的ABS的尺寸精度變差，進(jìn)而惡化了磁頭的飛行性能。 因此，需要一種改進(jìn)的設(shè)計(jì)來克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個(gè)方面是提供一種方法，用于在磁頭襯底上形成ABS的過程中 防止形成柵欄體突起，進(jìn)而防止了柵欄體結(jié)構(gòu)的形成，同時(shí)能夠進(jìn)一步減小i茲 頭的飛行高度并且改善磁盤驅(qū)動(dòng)單元的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力。此外，同時(shí)減小了磁頭 與磁盤之間的劃傷危險(xiǎn)。
本發(fā)明的另一個(gè)方面是提供一種方法，用于在磁頭村底上形成ABS的過程 中防止形成柵欄體突起，其可以在光致蝕刻層曝光和顯影工藝中減小或者甚至 徹底消除足部現(xiàn)象結(jié)構(gòu)，進(jìn)而進(jìn)一步改善> 茲頭ABS的尺寸精度。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供一種方法，用于在磁頭襯底上形成ABS的過程中 防止形成柵欄體突起，該方法包括如下步驟(a)提供其上覆蓋光致蝕刻層的磁 頭襯底，光致蝕刻層具有多個(gè)形成于其上的溝渠，該多個(gè)溝渠共同界定了空氣 承載表面圖樣，該多個(gè)溝渠中的每一個(gè)具有至少一個(gè)非垂直的側(cè)壁，至少一個(gè) 非垂直側(cè)壁包括與磁頭村底鄰接的Z字形邊緣；(b)借助氧離子而蝕刻光致蝕刻 層，從而將Z字形邊緣修整為平直邊緣，并且將至少一個(gè)非垂直側(cè)壁修整為垂 直側(cè)壁；及(c)對(duì)從溝渠中暴露出來的磁頭襯底進(jìn)行蝕刻，從而使磁頭襯底上形 成沒有柵欄體突起的空氣承載面。
優(yōu)選地，步驟(b)中使用的氧離子具有大于400v的蝕刻電壓和大于 0.005mA/mm2的電流強(qiáng)度。這些參數(shù)選擇可更加有效地協(xié)助將Z字形邊緣修整 為平直邊緣，此外，它們有助于形成更加垂直的側(cè)壁。氧離子的入射角為0度，即氧離子垂直于光致蝕刻層表面而入射，以便加
快其蝕刻速度。此外，氧離子可以通過將氧氣離子化而產(chǎn)生。
磁頭村底可以借助離子銑或反應(yīng)性離子蝕刻手段或其它適當(dāng)蝕刻手段而蝕 刻。并且，這些蝕刻離子可以通過惰性氣體比如氬氣而產(chǎn)生。或者，發(fā)明方法 也可以包括額外的光致蝕刻層剝離步驟，該步驟在^f茲頭襯底完全蝕刻之后進(jìn)行。 與傳統(tǒng)方法比較，由于在實(shí)際蝕刻磁頭襯底之前，執(zhí)行了高能量氧離子蝕 刻工藝，通過顯影而界定于光致蝕刻層內(nèi)的溝渠側(cè)壁的不規(guī)則比如z字形邊緣 有效地纟皮修整為規(guī)則，即更加平直的邊緣，并且減小或者甚至徹底消除了側(cè)壁 的足部現(xiàn)象。結(jié)果，在磁頭襯底最終蝕刻之后，將容易地形成具有更加垂直側(cè)
壁并且沒有柵欄體突起的ABS。
為了使發(fā)明更容易被理解，現(xiàn)在將參考附圖而描述發(fā)明的多個(gè)特定實(shí)施例。
圖la為傳統(tǒng)磁盤驅(qū)動(dòng)裝置的透視圖。
圖lb為圖la所示磁盤驅(qū)動(dòng)裝置磁頭的透視圖。
圖2a-2e展示了一系列視圖，用于解釋傳統(tǒng)的光刻與蝕刻工藝，用于在磁頭 襯底上形成ABS。
圖3a展示了由掃描電子顯微鏡(SEM)攝取的相片，用于解釋由圖2a-2e所示 傳統(tǒng)磁頭ABS形成工藝導(dǎo)致的邊緣不規(guī)則形與足部現(xiàn)象結(jié)構(gòu)。
圖3b展示了光致蝕刻層邊緣部位的示意圖，用于解釋由圖2a-2e所示傳統(tǒng) 磁頭ABS形成工藝導(dǎo)致的邊緣不規(guī)則形與足部現(xiàn)象結(jié)構(gòu)。
圖4a展示了由SEM攝取的磁頭一部分的相片，用于解釋形成于磁頭ABS 上并且圖2a-2e所示傳統(tǒng)磁頭ABS形成工藝導(dǎo)致的足部現(xiàn)象結(jié)構(gòu)。
圖4b展示了圖4a所示磁頭的側(cè)面輪廓，用于展示高于磁頭ABS的足部現(xiàn) 象結(jié)構(gòu)。
圖5展示了根據(jù)發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的方法流程圖，該方法用于在磁頭襯底上 形成ABS的過程中防止柵欄體突起。
7圖6展示了由SEM獲得的相片，用于展示根據(jù)圖5所示方法的光致蝕刻層 側(cè)壁的平直(規(guī)則)邊緣。
圖7a展示了由SEM獲得的磁頭局部的相片，用于解釋由圖5所示方法形 成的無柵欄體突起的磁頭ABS。
圖7b展示了圖7a所示磁頭的磁頭輪廓，用于解釋由圖5所示方法形成的 無柵欄體突起的磁頭ABS。
圖8展示了表示發(fā)明方法應(yīng)用前后柵欄體高度變化的圖。
具體實(shí)施例方式
如下文將要討論的那樣，發(fā)明提供一種方法，用于在磁頭襯底上形成ABS 的過程中有效地防止柵欄體結(jié)構(gòu)。根據(jù)本方法，在實(shí)際蝕刻磁頭襯底之前，執(zhí) 行了高能量氧離子蝕刻工藝，以便將通過顯影而界定于光致蝕刻層內(nèi)的溝渠側(cè) 壁的不規(guī)則邊緣修正為規(guī)則邊緣(更加平直的邊緣)，并且減小甚至徹底消除側(cè)壁 的足部現(xiàn)象。結(jié)果，在磁頭襯底最終蝕刻之后，將容易地形成具有更加垂直側(cè) 壁且沒有柵欄體突起的ABS。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，如圖5所示，方法包括如下步驟首先，提供其上覆蓋 光致蝕刻層的磁頭襯底，光致蝕刻層具有多個(gè)形成于其上的溝渠，該多個(gè)溝渠 共同界定了空氣承載表面圖樣，該多個(gè)溝渠中的每一個(gè)具有至少一個(gè)非垂直的 側(cè)壁，至少一個(gè)非垂直側(cè)壁包括與磁頭襯底鄰接的Z字形邊緣(步驟301);然后， 借助氧離子而蝕刻光致蝕刻層，從而將Z字形邊緣修整為平直邊緣，并且將至 少一個(gè)非垂直側(cè)壁修整為垂直側(cè)壁(步驟302);最后，對(duì)從溝渠中暴露出來的磁 頭襯底進(jìn)行蝕刻，從而使磁頭襯底上形成沒有柵欄體突起的空氣承載面(步驟 303)。
優(yōu)選地，步驟(302)中使用的氧離子具有大于400v的蝕刻電壓和大于 0.005mA/mm2的電流強(qiáng)度。這些參數(shù)選擇可更加有效地協(xié)助將Z字形邊緣修整 為平直邊緣，此外，它們有助于形成更加垂直的側(cè)壁。
8優(yōu)選地，在步驟302中，氧離子通過將氧氣離子化而產(chǎn)生。此外，為了增 強(qiáng)氧離子的蝕刻速度，氧離子的入射角可以設(shè)定為0度，即氧離子垂直于光致 蝕刻層表面而入射。此外，在步驟303中，蝕刻工藝可以為離子銑或反應(yīng)性離 子蝕刻。在步驟203中使用的蝕刻離子優(yōu)選地通過惰性氣體比如氬氣而產(chǎn)生。 同時(shí)優(yōu)選地，可以增加將保留于磁頭襯底上的殘余光致蝕刻層剝離的步驟，該 步驟在磁頭襯底在步驟3中徹底蝕刻之后進(jìn)行。
在氧離子蝕刻工藝中(步驟302),暴露在氧離子中的少量光致蝕刻層的材料 被蝕刻掉。因?yàn)楣庵挛g刻層的Z字形邊纟彖遠(yuǎn)遠(yuǎn)薄于光致蝕刻層的剩余部位，氧 離子蝕刻將對(duì)邊緣產(chǎn)生比對(duì)光致蝕刻層剩余部位更大的影響。即，不規(guī)則邊緣 部位被充分地蝕刻，從而變成規(guī)則邊緣(更加平直的邊緣線)，而光致蝕刻層的剩 余部位則被蝕刻掉很少的材料。換句話il,光致蝕刻層的剩余部位將具有^f艮少 的地形變化，從而維持了其原始尺寸特性。
圖6展示了在方法步驟302中借助氧離子而對(duì)光致蝕刻層蝕刻之后由掃描 電子顯微鏡獲得的相片。如圖所示，光致蝕刻層404的側(cè)壁401的邊緣406與 ^磁頭襯底402鄰接。這是顯然的當(dāng)與由傳統(tǒng)的^f茲頭ABS形成方法所導(dǎo)致的不 規(guī)則邊緣266(如圖3a-3b所示)比較時(shí)，發(fā)明的邊緣406變得比邊緣266更加規(guī) 則(更加平直)。結(jié)果，當(dāng)磁頭襯底402被離子蝕刻以便在其上形成ABS的時(shí)候， 沒有發(fā)生再積淀(柵欄體突起)，因此，最終處理的磁頭襯底將沒有柵欄體結(jié)構(gòu)。 比如，如圖7a-7b所示，磁頭403的村底表面420與側(cè)壁422(ABS的一部分)之 間不存在柵欄體結(jié)構(gòu)。
參考圖8，曲線435表示相對(duì)于時(shí)間(單位周)的最大柵欄體高度(單位毫 米)，而曲線436表示相對(duì)于時(shí)間的平均柵欄體高度。垂線432表示臨界時(shí)間點(diǎn)(在 第19周)，并且本發(fā)明方法從該周開始應(yīng)用。從圖中觀察到兩個(gè)曲線都變得大 致平坦，并且從線432到線432的右端，曲線靠近O。即。當(dāng)使用本發(fā)明的方法 時(shí)，棚-欄體高度大大減小。
在一個(gè)實(shí)施例中，根據(jù)發(fā)明的平均柵欄體高度為0.2納米，而傳統(tǒng)方法導(dǎo)致 的平均柵欄體高度則大約為3納米，證明了本發(fā)明方法有效地減小了不需要的柵欄體高度。至于磁盤驅(qū)動(dòng)裝置的介質(zhì)消耗率(media consumption rate),結(jié)合有 根據(jù)本發(fā)明方法制成的磁頭的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置僅僅產(chǎn)生了 0.1%的MCR,而結(jié)合有 根據(jù)傳統(tǒng)方法制成的磁頭的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置則產(chǎn)生了大至5%的MCR,意味著傳 統(tǒng)的磁盤驅(qū)動(dòng)裝置導(dǎo)致了較大的介質(zhì)消耗率。較小的MCR能延長磁盤驅(qū)動(dòng)裝置 的壽命，因此，本發(fā)明方法同時(shí)延長了磁頭驅(qū)動(dòng)裝置的壽命，因?yàn)镸CR值很小。
此外，該方法的氧離子蝕刻程序也帶來了好處，即讓光致蝕刻層獲得更垂 直的側(cè)壁。更具體地，氧離子蝕刻將對(duì)光致蝕刻層的側(cè)壁進(jìn)行修整，以便消除 產(chǎn)生于側(cè)壁上的足部現(xiàn)象。作為結(jié)果，在磁頭襯底徹底蝕刻之后，將獲得具有 更加垂直側(cè)壁的ABS。換句話說，將實(shí)現(xiàn)尺寸精度更高的ABS。這一定程度上 改善了磁頭的飛行性能。
以上結(jié)合最佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但本發(fā)明并不局限于以上揭示 的實(shí)施例，而應(yīng)當(dāng)涵蓋各種沖艮據(jù)本發(fā)明的本質(zhì)進(jìn)行的修改、等效組合。
權(quán)利要求
1.一種方法，用于在磁頭襯底上形成空氣承載面的過程中防止形成柵欄體突起，該方法包括如下步驟(a)提供其上覆蓋光致蝕刻層的磁頭襯底，光致蝕刻層具有多個(gè)形成于其上的溝渠，該多個(gè)溝渠共同界定了空氣承載表面圖樣，該多個(gè)溝渠中的每一個(gè)具有至少一個(gè)非垂直的側(cè)壁，至少一個(gè)非垂直側(cè)壁包括與磁頭襯底鄰接的Z字形邊緣；(b)借助氧離子而蝕刻光致蝕刻層，從而將Z字形邊緣修整為平直邊緣，并且將至少一個(gè)非垂直側(cè)壁修整為垂直側(cè)壁；及(c)對(duì)從溝渠中暴露出來的磁頭襯底進(jìn)行蝕刻，從而使磁頭襯底上形成沒有柵欄體突起的空氣承載面。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于步驟(b)中使用的氧離子具有 大于400v的蝕刻電壓和大于0.005mA7mm2的電流強(qiáng)度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于氧離子的入射角為O度。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法, 產(chǎn)生。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法, 性離子蝕刻手段而被蝕刻。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法, 過惰性氣體產(chǎn)生。其特征在于氧離子通過將氧氣離子化而其特征在于磁頭襯底借助離子銑或反應(yīng)其特征在于步驟(c)中使用的蝕刻離子通
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于步驟(C)中使用的蝕刻離子通 過氬氣產(chǎn)生。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于進(jìn)一步包括在步驟(c)之后進(jìn) 行的光致蝕刻層剝離步驟。
全文摘要
一種方法，用于在磁頭襯底上形成空氣承載面的過程中防止形成柵欄體突起，該方法包括如下步驟(a)提供其上覆蓋光致蝕刻層的磁頭襯底，光致蝕刻層具有多個(gè)形成于其上的溝渠，該多個(gè)溝渠共同界定了空氣承載表面圖樣，該多個(gè)溝渠中的每一個(gè)具有至少一個(gè)非垂直的側(cè)壁，至少一個(gè)非垂直側(cè)壁包括與磁頭襯底鄰接的Z字形邊緣；(b)借助氧離子而蝕刻光致蝕刻層，從而將Z字形邊緣修整為平直邊緣，并且將至少一個(gè)非垂直側(cè)壁修整為垂直側(cè)壁；及(c)對(duì)從溝渠中暴露出來的磁頭襯底進(jìn)行蝕刻，從而使磁頭襯底上形成沒有柵欄體突起的空氣承載面。
文檔編號(hào)G11B5/187GK101562017SQ200810093390
公開日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2008年4月16日 優(yōu)先權(quán)日2008年4月16日
發(fā)明者輝 尹, 楊擁平, 潘式鑅, 金則清 申請(qǐng)人:新科實(shí)業(yè)有限公司