專利名稱：制造與活動磁媒體一起運作的轉換器滑塊上襯墊的方法
技術領域：
本發明涉及與活動磁性媒體一起使用的磁轉換器(磁頭)領域，更具體地說，涉及制造面對數據存儲系統活動媒體的轉換器的、包括空氣軸承表面在內的滑塊表面上襯墊的方法。
背景技術：
圖1中繪制的是用現有方法制造的典型的磁頭與磁盤系統。在運行中，磁轉換器20在磁盤16上方掃描時為懸架13所支承。通常被稱為磁頭或滑塊的這種磁轉換器包括完成記錄磁轉換(記錄頭23)和讀出磁轉換(讀出頭12)任務的組件。進出讀出頭12和記錄頭23的電信號經安裝于或嵌入懸架13的傳導分支(引線)14傳輸。一般有兩對電接觸片(未顯示)，分別用于讀出頭12和記錄頭23。電線或引線14連接于這兩對電接觸片并布于懸架內通到懸臂電子設備(未顯示)。磁盤16安裝于主軸18上，所述主軸為主軸馬達24所驅動，從而使磁盤16旋轉。磁盤16包括基底26，在其上沉積多層薄膜。薄膜21包含鐵磁材料，寫出頭23把包括編碼信息的磁轉換記錄于此鐵磁材料中。讀出頭12當磁盤在磁頭20的空氣軸承表面下旋轉時讀取轉變來的磁轉換。在典型的制造薄膜磁轉換器的過程中，在一個晶片上形成許多轉換器。在基本結構完成后，把晶片切分為四分之一或多行，再研磨并以現行平面蝕刻法制成盤結構。最后再把各行切分為各個轉換器。
磁轉換器20的空氣軸承表面按常規制成軌條形，從滑塊體向媒體延伸，決定氣動力學，并且在轉換器與旋轉的或靜止的磁盤接觸時起接觸區的作用。為了減少軌條形件與靜止的表面接觸時的靜態阻力，在條形件上和空氣軸承表面的其他區域制出沉積的襯墊29或凸塊。為了說明起見只顯示了幾個這樣的襯墊，然而，在軌條形件上及其附近可以有成百上千的這種極小的襯墊。按照常規這些極小的襯墊是用激光點加熱的方法制于軌條形件表面的，但是也可以用光刻法制出多層襯墊層結構。下面要說明的本發明是使用光刻法制造這種襯墊的方法。用光刻法制造這種襯墊，其方法就是制造光致抗蝕圖案時把這些襯墊的地方制成空白。然后把制造這種襯墊的材料沉積到包括光致抗蝕劑在內的整個表面上。除去光致抗蝕劑后沉積于光致抗蝕材料上的制造這種襯墊的材料也被除去，留下光致抗蝕劑空白處的這種襯墊。去除光致抗蝕劑的典型辦法是運用溶液刷洗。現有光刻法的一個問題是這種襯墊趨向于在外邊沿出現隆起或圍欄狀結構，因為制造這種襯墊的材料沉積于圍繞這種襯墊的光致抗蝕劑側壁上。這種圍欄狀結構的材料可能損壞磁盤并可能破裂成可損壞磁盤和驅動器內的其他部件的碎片。
授予漢等人的發明名稱為《空氣軸承滑塊的堅固的沉積的襯墊》的美國專利第6,236,543號提到了這種襯墊破裂的問題，隨之而來的是要使用應力更高的硬材料。據說解決這個問題的辦法包括用一種極硬的四面體非晶碳材料制造這種襯墊和以插入至少一層諸如硅、碳化硅、二氧化硅或四碳化三硅之類的減應力材料的辦法減少應力。建議使用旋轉斜角沉積法使四面體非晶硅沉積，從而使這種襯墊的頂部變圓，這樣做可以把邊角修平滑。
發明內容
本發明的目的是提供圍欄狀結構最小而又堅固的滑塊的襯墊制造方法。
現在說明制造具有邊緣無圍欄狀結構的沉積的襯墊的轉換器制造法。這種襯墊的形狀和位置由用現有方法在軌條形結構表面上或其附近形成的光致抗蝕劑圖案中的空白處限定。優選方案是使用垂直束法沉積襯墊結構的初始層，用作粘結層或種子層。下一層是襯墊層，根據現有方法，因為襯墊構形的限定，優選方案是以非垂直(傾斜)法沉積這一層。最后一層即掩膜層垂直沉積于襯墊層上，在后面的灰化步驟中提供各向異性保護。垂直沉積加工使掩膜層和種子層材料在光致抗蝕劑空白處側壁上的沉積減少到最低限度。因此，通過垂直沉積，圍欄狀結構上的掩膜層和種子層材料比結構的平面部分薄得多。襯墊層表面上的掩膜層的厚度應該足以在以后的氧等離子體灰化中保護襯墊層，但襯墊層圍欄狀結構上側壁處掩膜材料的厚度應該薄到足以使圍欄狀結構在灰化中得不到保護。掩膜層的材料應該是能形成阻止以后氧等離子體穿透的鈍化氧化物的一種材料。襯墊的各材料層沉積完畢后，優選方案是以包括機械研磨(例如，噴蘇打或溶劑擦洗)在內的方法除去光致抗蝕劑。除去光致抗蝕劑后，以含氧等離子體對結構進行灰化。在灰化過程中除去襯墊層上的圍欄狀結構，因為掩膜層對圍欄狀結構提供的保護小于對襯墊層主體提供的保護。機械研磨由于引發圍欄狀結構上的掩膜材料薄碎片遭破壞，增加了除去圍欄狀結構的把握。在灰化期間掩膜層的大部分可望轉變為氧化物，而這種氧化物在結構上也是間斷的并且是不自承的。剩下的掩膜材料以及氧化物材料以濺射浸蝕除去，使襯墊層暴露出來并且沒有圍欄狀結構。
圖1表示的是現有技術，顯示磁頭與位于磁盤驅動器內的相關部件的關系。
圖2表示的是現有技術的滑塊的空氣軸承表面上沉積的襯墊結構。
圖3表示的是根據本發明的、在滑塊襯墊結構上垂直沉積掩膜層。
圖4表示的是根據本發明的經過垂直沉積工序后的襯墊結構。
圖5表示的是根據本發明的一道工序中光致抗蝕劑去除后制造襯墊結構的狀況。
圖6表示的是圖5中標記E1的區域的放大圖。
圖7表示的是圖6中標記E1的區域在根據本發明經氧等離子體灰化和機械研磨后的放大圖。
圖8繪制的是圖7中標記E1的區域根據本發明經噴射蝕刻后的放大圖。
具體實施例方式
用上面說明的現行方法沉積根據本發明的粘結層和襯墊層導致沉積在側壁上的材料在去除光致抗蝕劑時產生圍欄狀結構。本發明在消除襯墊層的圍欄狀結構方面使用基本為零度(從與基底平面垂直的方向)的入射角沉積掩膜層。使用高度定向手段，例如，離子束或濺射(優選地用基底偏壓)沉積掩膜層時，與離子束垂直的平面上的沉積速率顯著高于與離子束平行的平面。這種比率一般可能大約為7比1。也就是說，基本從垂直方向(與法面成零度夾角)沉積，沿圍欄狀結構側壁(平行于離子束)的掩膜層厚度大約為襯墊層表面(垂直于離子束)上掩膜層厚度的7分之1。
這意味著有一個“操作范圍”，這時掩膜層的厚度厚到足以防止下面的襯墊層氧化而圍欄狀結構的掩膜層厚度不足以保護圍欄狀結構的“主要部分”不為氧等離子體所侵蝕。掩膜層的操作厚度的確切限度是可以變動的，決定于沉積設備的性能、所使用的材料和諸如氧等離子區壓力之類的參數。掩膜層厚度范圍預期大約在5-50埃米之間。根據本發明沉積掩膜層和種子層時，在圍欄狀結構上，該兩層就會是間斷的。來自光致抗蝕劑的機械摩擦進一步削弱側壁上的掩膜層，但不削弱襯墊表面的掩膜層，因為襯墊表面上的掩膜層比較厚，由于圍欄狀結構的幾何形狀使之在機械力作用下易于發生大側向偏轉對襯墊表面上的掩膜層的削弱程度也比較小。暴露于氧等離子體(灰化)和機械研磨導致側壁上的材料變為非自承的、松軟多孔的氧化物(例如氧化硅)的部分。
相反，如果把離子束沉積或濺射流置于45度方向，或者使用任何其他非定向沉積方法，襯墊表面和圍欄狀結構表面上的掩膜層厚度都會差不多一樣，掩蔽效果也差不多一樣。如果側壁和平面上的掩蔽物質厚度差不多，就不會有各向異化效應，就不會優先把圍欄狀結構的物質灰化掉。結果就會是操作范圍顯著縮小或者為零。
現在參照圖3說明本發明。圖3繪制的是封裝于滑塊內的轉換器，該滑塊具有根據本發明結構的襯墊。圖3顯示轉換器20的一部分。轉換器20包含多個以現有工藝制造的磁轉換器。沉積的光致抗蝕劑41之間的空白也是以現有工藝制成的。光致抗蝕材料41形成于制造滑塊體的材料層43上。粘結層44沉積于光致抗蝕劑和空白處之上。與碳素的襯墊材料一起使用的粘結層44可以是諸如鈦或硅之類的可以形成碳化物的材料中的任一種，優選材料是硅。這些材料通常在灰化時氧化。與對于掩膜層46的原因類似，粘結層44優選地也是垂直沉積。粘結層44與其后沉積的功能層相比要薄一些，只需厚到足以起粘著作用，這意味著可能在不薄于大約10埃。鑒于在其內使用浮動體的存儲系統的結構要求已定，粘結層的厚度與其他層一樣應根據實驗確定。結構要求之一是包括粘結層在內的襯墊的整個厚度，因為這個厚度限制置于浮動體內的磁傳感器與磁記錄媒體之間的間隔。
襯墊層45要沉積到比粘結層44厚得多的厚度。襯墊層的厚度一般以現有技術的原則決定，例如，使靜摩擦和耐磨性最佳化。目前的結構使用的襯墊層厚度為大約150-600埃。制作襯墊的優選材料是金剛石類的碳。這種碳可以氫化或氮化和/或加有其他的功能攙雜質。只要在氧等離子區或其他等離子區內灰化時足以發生揮發(即形成氣態還原產物)也可以在本發明的范圍內使用其他耐久材料。
在圖3的沉積方法中示出了掩膜材料47。所述掩膜材料47的優選材料應是暴露于氧時會鈍化，形成濃密的粘附氧化物的材料。硅是優選材料。箭頭表示沉積受到限制，使得沉積角θ很小，即基本與表面垂直(垂直沉積)。使用垂直沉積是為了使沉積物在側壁上的沉積量最少。用現有技術的方法，例如離子束沉積或偏壓濺射，可得到垂直沉積。圖4顯示掩膜層46沉積完畢后空氣軸承表面的狀況。
圖5顯示光致抗蝕材料41去除后的結構。優選地用機械研磨，例如，噴蘇打或加溶液擦洗，來弱化或減少圍欄狀結構的方法除去光致抗蝕材料41。圖6顯示圖5中標記E1區域的放大圖，以便更清楚地顯示掩膜層46和襯墊層45的細部結構和邊緣的外形。襯墊的結構46F和45F是前面提到的不需要的圍欄狀結構。圖7顯示在氧等離子體中這種結構灰化的結果。氧使薄的圍欄狀結構中的碳灰化，并與去除光致抗蝕劑期間的機械磨蝕一起破壞圍欄狀結構的完整性，留下更圓一些的結構，這種結構對于襯墊層45的邊緣是優選的。因為保護襯墊的掩膜層更厚并產生鈍化氧化物，能對襯墊層45提供持續的覆蓋和保護。雖然所說明的實施例包含灰化步驟之前的去除保護層，但是可以預期去除保護層之前的灰化會獲得相同的結果。圖8顯示以濺射侵蝕去除掩膜材料47使襯墊層邊緣變為圓形的結果。也可以在襯墊和滑塊上沉積更多的外保護層。
除了上面明文給出的材料、厚度值等等之外，前面本發明的實施例里的各層、結構及材料都可按照現有的工藝使用，并根據現有的工藝制造。
這里給出的各種成分在說明中都沒有考慮少量雜質的問題，而在實際的實施例中出現少量雜質是不可避免的，這一點本專業技術人員是很明白的。
雖然本發明的實施例是以一個具體的實施例說明的，但是這里說明的本發明并不限于實施例里的運用，本專業技術人員了解的各種改變和修改都在本發明的范圍之內。
權利要求
1.一種制造磁轉換器的滑塊上襯墊的方法，包括以下步驟形成包括磁轉換器的一個滑塊主體；形成在光致抗蝕劑中的空白處，以限定在滑塊主體上的襯墊的位置和形狀，所述空白處有側壁；在滑塊主體上沉積襯墊層，所述襯墊層在所述空白處的側壁上形成圍欄狀結構并具有一個表面；各向異性地沉積一個掩膜層，所述側壁上的圍欄狀結構上的掩膜層比襯墊層表面上的掩膜層薄；為了除掉所述空白處以外的襯墊層和掩膜層，除去所述光致抗蝕材料；通過灰化從襯墊層上除去圍欄狀結構；除去掩膜層。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于還包括在形成所述空白處之后和沉積所述襯墊層之前各向異性地沉積粘結層或種子層這一步驟，在所述空白處側壁上的粘結層或種子層比所述空白處底部表面上的粘結層或種子層薄。
3.根據權利要求2的方法，其特征是，所述粘結層或種子層是一種形成碳化物的材料。
4.根據權利要求2的方法，其特征是，所述粘結層或種子層是硅。
5.根據權利要求1的方法，其特征是，各向異性地沉積掩膜層這一步驟還包括用離子束在基本與所述襯墊層表面垂直的方向沉積所述掩膜層。
6.根據權利要求1的方法，其特征是，所述除去光致抗蝕材料這一步驟包括使用機械研磨。
7.根據權利要求1的方法，其特征是，所述除去光致抗蝕材料這一步包括噴蘇打。
8.根據權利要求1的方法，其特征是，所述除去光致抗蝕材料這一步驟包括溶液擦洗。
9.根據權利要求1的方法，其特征是，所述從襯墊層上除去圍欄狀結構這一步還包括把所述圍欄狀結構暴露于含氧等離子區。
10.根據權利要求1的方法。其特征是，所述襯墊層是金剛石類碳。
11.根據權利要求1的方法。其特征是，所述掩膜層是能形成鈍化氧化物的材料。
12.根據權利要求1的方法，其特征是，所述各向異性地沉積掩膜層這一步驟還包括使用偏壓濺射方法在基本與所述襯墊層表面垂直的方向上沉積所述掩膜層。
13.一種制造磁轉換器的滑塊上襯墊的方法，這種方法包括以下步驟形成包括磁轉換器的一個滑塊主體；在滑塊主體的表面上沉積光致抗蝕材料；在所述光致抗蝕劑內制出空白處，以限定襯墊的位置和形狀；在所述光致抗蝕劑和空白處上垂直沉積粘結層或種子層；在所述粘結層上沉積襯墊層，所述襯墊層包含暴露于氧等離子體時揮發的第一材料；垂直沉積掩膜層，所述掩膜層包含暴露于氧時能形成鈍化氧化物的第二材料；為了除掉所述空白處以外的粘結層、襯墊層和掩膜層，除去所述光致抗蝕材料；通過以含氧等離子體進行的灰化從襯墊層上除去圍欄狀結構材料；除去所述掩膜層。
14.根據權利要求13的方法，其特征是，所述粘結層是硅。
15.根據權利要求13的方法，其特征是，所述襯墊層是金剛石類碳。
16.根據權利要求13的方法，其特征是，所述掩膜層是硅。
17.根據權利要求13的方法，其特征是所述粘結層是硅；所述襯墊層是金剛石類碳；所述掩膜層是硅。
18.根據權利要求13的方法，其特征是，除去掩膜層這一步驟還包括濺射侵蝕。
19.根據權利要求13的方法，其特征是，所述除去光致抗蝕材料這一步驟還包括機械研磨光致抗蝕材料。
20.根據權利要求13的方法，其特征是，所述除去光致抗蝕材料這一步驟還包括噴蘇打或溶液擦洗。
21.一種制造磁轉換器的滑塊上襯墊的方法，這種方法包括以下步驟形成包括磁轉換器的一個滑塊主體；在光致抗蝕劑內制出空白處，以限定襯墊在滑塊上的位置和形狀，所述空白處有側壁；在滑塊體上沉積襯墊層，所述襯墊層在所述空白處的側壁上形成圍欄狀結構并具有表面；各向異性地沉積掩膜層，所述側壁上的圍欄狀結構上的掩膜層比襯墊層表面上的掩膜層薄；通過灰化從襯墊層上除去圍欄狀結構；為了除去除了空白處以外的襯墊層和掩膜層，除去光致抗蝕材料；除去所述掩膜層。
22.根據權利要求21的方法，其特征在于還包括在制出所述空白處之后和沉積所述襯墊層之前各向異性地沉積粘結層或種子層這一步驟，在所述側壁上的粘結層或種子層比所述空白處底部表面上的粘結層或種子層薄。
23.根據權利要求22的方法，其特征是，所述粘結層或種子層是一種形成碳化物的材料。
24.根據權利要求22的方法，其特征是，所述粘結層或種子層是硅。
25.根據權利要求21的方法，其特征是，各向異性地沉積掩膜層這一步還包括用離子束在基本與所述襯墊層表面垂直的方向沉積所述掩膜層。
26.根據權利要求21的方法，其特征是，所述除去光致抗蝕材料這一步驟包括使用機械研磨。
27.根據權利要求21的方法，其特征是，所述以灰化方法從襯墊層除去圍欄狀結構這一步驟還包括把所述圍欄狀結構暴露于含氧等離子區。
28.根據權利要求21的方法，其特征是，所述掩膜層是形成氧化物的材料。
29.根據權利要求21的方法。其特征是，所述各向異性地沉積掩膜層這一步驟還包括使用偏壓濺射方法在基本與所述襯墊層表面垂直的方向上沉積所述掩膜層。
全文摘要
制造轉換器滑塊上襯墊的方法，轉換器具有邊緣沒有圍欄狀結構的沉積的襯墊。襯墊的形狀和位置由用現有方法在光致抗蝕劑內制出的空白處限定。優選方案是在空白處首先沉積粘結層再沉積襯墊層。再在襯墊層上垂直沉積掩膜層。襯墊層表面上的掩膜層的厚度應足以在以后的灰化步驟中保護襯墊層，但襯墊層圍欄狀結構側壁上的掩膜材料應薄到在灰化中不足以保護圍欄狀結構。為了在氧等離子區使襯墊與有腐蝕性的氧等離子體隔開保護下面的襯墊層，掩膜層應是一種能形成鈍化氧化物的材料。再以灰化輔以機械研磨除去襯墊層上的圍欄狀結構，灰化步驟可在除去光致抗蝕劑之前實施。剩下的掩膜層以濺射侵蝕法除去，使襯墊層暴露出來，并且沒有圍欄狀結構。
文檔編號G11B5/60GK1487505SQ0314749
公開日2004年4月7日 申請日期2003年7月15日 優先權日2002年7月15日
發明者德特勒夫·加多, 黃成一, 盧恩卿, 師寧, 德特勒夫 加多 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司