小闪光场、零偏置和非反应离子研磨的集成制造技术

本发明专利技术提供一种制造磁写头的方法，其提供改善的极临界尺寸控制例如改善的道宽控制（改善的西格玛）和改善的展开点控制。该方法包括几种工艺改进的结合，例如使用零印偏置光刻构图Ｐ２极尖定义光致抗蚀剂框架以及还使用小闪光场。该方法还包括非反应离子蚀刻的使用从而利用第二极（Ｐ２）作为掩模对第一极（Ｐ１）开切口。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于在磁数据记录系统中使用的窄道宽(track width)写头的制造，尤其涉及允许临界尺寸公差控制的制造方法。
技术介绍
计算机的核心是称为磁盘驱动器的组件。磁盘驱动器包括旋转磁盘、被与旋转磁盘的表面相邻的悬臂悬吊的写和读头、以及转动悬臂从而将读和写头置于旋转盘上选定环形磁道(track)之上的致动器。读和写头直接位于具有气垫面(ABS)的滑块上。当盘不旋转时，悬臂偏置滑块接触盘表面，但是当盘旋转时，空气被旋转盘旋动。当滑块骑在气垫上时，采用写和读头来写磁印(magnetic impression)到旋转盘且从旋转盘读取磁印。读和写头连接到根据计算机程序运行的处理电路以实现写和读功能。写头包括嵌在第一、第二和第三绝缘层(绝缘堆叠)中的线圈层，绝缘堆叠夹在第一和第二极片层(pole piece layer)之间。在写头的气垫面(ABS)处间隙(gap)通过间隙层形成在第一和第二极片层之间，极片层在背间隙(back gap)处连接。传导到线圈层的电流在极片中感应磁通，其导致磁场在ABS处在写间隙弥散出来，用于在移动介质上磁道中写上述磁印，例如在上述旋转盘上环形磁道中。在近来的读头设计中，自旋阀传感器，也称为巨磁致电阻(GMR)传感器，已经被用于检测来自旋转磁盘的磁场。该传感器包括下文中称为间隔层(spacer layer)的非磁导电层，其被夹在下文中称为被钉扎层和自由层的第一和第二铁磁层之间。第一和第二引线(lead)连接到自旋阀传感器以传导通过那里的检测电流。被钉扎层的磁化被钉扎为垂直于气垫面(ABS)，自由层的磁矩位于平行于ABS但可以响应于外磁场而自由旋转。被钉扎层的磁化通常通过与反铁磁层的交换耦合来被钉扎。间隔层的厚度被选择为小于通过传感器的传导电子的平均自由程。采用此设置，部分传导电子被间隔层与被钉扎层和自由层每个的界面所散射。当被钉扎层和自由层的磁化相对于彼此平行时，散射最小，当被钉扎层和自由层的磁化反平行时，散射最大。散射的变化与cosθ成比例地改变自旋阀传感器的电阻，其中θ是被钉扎层与自由层的磁化之间的角度。在读模式中，自旋阀传感器的电阻与来自旋转盘的磁场的大小成比例地改变。当检测电流传导通过自旋阀传感器时，电阻变化导致电势变化，其被检测到并作为重放信号(playback signal)处理。当自旋阀传感器采用单个被钉扎层时其被称为简单自旋阀。当自旋阀采用反平行(AP)被钉扎层时其被称为AP被钉扎自旋阀。AP自旋阀包括由薄的非磁耦合层例如Ru分隔的第一和第二磁层。选择该间隔层的厚度从而反平行耦合被钉扎层的铁磁层的磁化。根据钉扎层在顶部(在自由层之后形成)或在底部(在自由层之前)，自旋阀还被称为顶型或底型自旋阀。自旋阀传感器位于第一和第二非磁电绝缘读间隙层之间，第一和第二读间隙层位于铁磁的第一和第二屏蔽层之间。在合并式(merged)磁头中，单个铁磁层作为读头的第二屏蔽层和写头的第一极片层。在背负式(piggyback )头中，第二屏蔽层和第一极片层是分开的层。被钉扎层的磁化通常通过将铁磁层之一(AP1)与反铁磁材料例如PtMn的层交换耦合来被固定。虽然反铁磁(AFM)材料例如PtMn本身自然地没有磁化，但是当与磁性材料交换耦合时，它可以强烈地钉扎铁磁层的磁化。为了满足日益增长的对改善的数据速率和数据容量的需求，研究者努力寻求制造具有更小尺寸的传感器和写头的方法。例如，增加可设置到磁介质的给定区域上的数据道的数目要求降低写头的道宽。为了降低写头的道宽，必须减小写极的宽度。随着写头尺寸减小，用于构图和构造这些写极的传统光刻技术的分辨率限制表现出对尺寸进一步减小的限制。因此，需要一种用于构造写头的方法，其克服以前使用的光刻技术表现出的局限。这样的方法将优选利用现行的制造技术从而避免向制造工艺增加显著的额外成本。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于构造具有改善的尺寸控制(减小的西格玛(sigma))的写头的方法。该方法包括首先提供晶片。在所述晶片上沉积第一磁材料，接着是非磁写间隙材料、导电P2籽层，然后是光敏层。然后使用配置来利用零印偏置(zero print bias)和小闪光场(flash field)构图该光敏层的设备光刻构图所述光敏层。然后第二层可镀进形成在光敏层中的开口中。然后光敏层可被顶离(lift off)且可以利用第二磁层作为掩模进行非反应离子研磨从而在第一磁层上开切口。该光敏层可以是例如光致抗蚀剂，并可以通过光学顶离工艺被顶离。该非磁间隙层可以是例如氧化铝，且可以足够薄使得第一磁层P1开切口期间非反应离子研磨的使用不会去除显著量的第二磁材料层(P2)。所述小闪光场可通过使用具有透镜和掩模的步进器光设备来产生，所述掩模具有一有效图案面积，该有效图案面积具有小于所述透镜的面积的25％的面积。例如，所述掩模可具有所述透镜面积的10-30％的有效图案面积。通过配置步进器光设备(photo tool)可实施零偏置点，使得在所述掩模上构图的特征的尺寸与在光致抗蚀剂层上构图的相应特征的尺寸基本相同。例如，掩模上特征的尺寸可以是光致抗蚀剂层上相应特征的尺寸的90-110％。通过结合附图阅读下面优选实施例的详细描述，本专利技术的这些和其它特征及优点将变得明显，附图中相同的附图标记始终表示相同的元件。附图说明为了更充分理解本专利技术的本质和优点及其优选使用模式，应该参考下面参照附图的详细说明，附图不是按比例的，附图中图1是其中可实现本专利技术的盘驱动系统的示意图；图2是滑块的ABS视图，示出其上磁头的位置；图3是根据本专利技术一实施例的磁头从图2的环3截取并逆时针旋转90度的ABS视图；图4是从图3的线4-4截取的磁写头的横截面图；图5是从图4的线5-5截取的写头的顶视图；图6是在制造的中间阶段示出的写头的写极的顶视图；图7-9是写头在制造的各中间阶段的ABS视图；图10-12是示出根据本专利技术一实施例的写头的制造方法的示意图；以及图13是工艺流程图，示出根据本专利技术一实施例的写头的制造方法。具体实施例方式下面的说明是关于目前构思的用于执行本专利技术的最佳实施例。进行此说明是为了给出本专利技术的一般原理，而不是限制在此处所述的专利技术概念。现在参照图1，其示出实施本专利技术的盘驱动器100。如图1所示，至少一个可旋转磁盘112被支承在主轴114上，并通过盘驱动马达118被旋转。每个盘上的磁记录是在磁盘112上同心数据道(未显示)的环形图案形式在磁盘112附近设置至少一个滑块113，每个滑块113支持一个或多个磁头组件121。随着磁盘旋转，滑块113在盘表面122之上径向地进出移动，使得磁头组件121可以存取写入了所需数据的磁盘的不同磁道。每个滑块113通过悬臂115连接到致动器臂119。悬臂115提供轻微的弹力，其偏置滑块113靠着盘表面122。每个致动器臂119连接到致动器装置127。如图1所示的致动器装置127可以是音圈马达(VCM)。VCM包括可在固定磁场内可移动的线圈，线圈移动的方向和速度由控制器129提供的马达电流信号来控制。在盘存储系统的操作期间，磁盘112的旋转在滑块113与盘表面122之间产生气垫，其对滑块施加向上的力或举力。由此气垫与悬臂115的轻微弹力平衡，在正常操作期间支承滑块113离开并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在晶片上制造磁写头的方法，包括：提供晶片；在所述晶片上沉积第一磁材料；在所述第一磁层上沉积非磁间隙层；在所述非磁间隙层上沉积光敏膜层；及光刻构图所述光敏膜，从而在所述光敏膜中形成所需图案，所述图案包括形成在所述光敏膜中的槽，所述光敏膜的光刻构图通过包括光源、掩模和透镜的设备进行，且其中：所述掩模构图为具有有效掩模区域从而在光步骤期间在所述晶片上定义小闪光场；且所述设备聚焦为以具有零印偏置的图案来构图所述晶片；沉积第二磁材料到形成在所述光敏膜中的所述槽中；去除所述光敏材料；及进行非反应离子研磨。

【技术特征摘要】
US 2005-12-7 11/297,2281.一种在晶片上制造磁写头的方法，包括提供晶片；在所述晶片上沉积第一磁材料；在所述第一磁层上沉积非磁间隙层；在所述非磁间隙层上沉积光敏膜层；及光刻构图所述光敏膜，从而在所述光敏膜中形成所需图案，所述图案包括形成在所述光敏膜中的槽，所述光敏膜的光刻构图通过包括光源、掩模和透镜的设备进行，且其中所述掩模构图为具有有效掩模区域从而在光步骤期间在所述晶片上定义小闪光场；且所述设备聚焦为以具有零印偏置的图案来构图所述晶片；沉积第二磁材料到形成在所述光敏膜中的所述槽中；去除所述光敏材料；及进行非反应离子研磨。2.如权利要求1的方法，其中所述透镜定义第一面积且所述掩模定义具有第二面积的有效掩模区域，且其中所述第二面积小于所述第一面积的25％。3.如权利要求1的方法，其中所述透镜定义第一面积且所述掩模定义具有第二面积的有效掩模区域，且其中所述第二面积为所述第一面积的10-30％。4.如权利要求1的方法，其中所述设备聚焦为使得所述掩模中定义的特征构图所述晶片上的相应特征，所述晶片上的相应特征为定义在所述掩模中的所述特征的尺寸的90-110％。5.如权利要求1的方法，其中所述设备聚焦为使得具有第一特征宽度的掩模特征构图所述晶片上的相应特征，所述晶片上的相应特征具有所述第一特征宽度的尺寸的90-110％的第二特征宽度。6.如权利要求1的方法，其中所述非反应离子研磨首光以几乎垂直于所述晶片的表面的角度进行，然后以相对于所述晶片的所述表面掠射的角度进行。7.如权利要求1的方法，其中所述非反应离子研磨首先相对于所述晶片的表面的法线以0-15度角度进行，然后相对于所述晶片的所述表面的法线以85-90度的角度进行。8.如权利要求1的方法，其中所述非反应离子研磨在包括Ar的气氛中进行。9.如权利要求1的方法，其中所述非反应离子研磨在Ar构成的气氛中进行。10.如权利要求1的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：哈米德巴拉马默，丹尼尔W比德尔，玛丽K格特伯利特，谢启诚，阿伦彭特科，郑义，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]