在磁頭表面形成淺槽的方法
2023-11-08 20:33:52
專利名稱：在磁頭表面形成淺槽的方法
技術領域：
本發明涉及一種磁頭加工方法，更具體地涉及一種在磁頭表面形成淺槽(Recess)的方法。
背景技術：
磁碟驅動器是一種常見的信息存儲設備。在進行數據讀寫操作時，磁碟驅動器內的磁碟高速旋轉，使得置於磁碟上方的磁性讀寫頭(磁頭)面向磁碟一側的表面與磁碟之間形成空氣墊，這種空氣墊將磁頭動態地懸浮於磁碟上方，並使得磁頭維持一定的飛行高度。磁頭面向磁碟一側的表面通常稱為空氣承載面，該空氣承載面上形成有若干淺槽，當磁碟旋轉時，在淺槽與磁碟之間產生空氣動力學接觸，並在磁頭與磁碟之間維持預定的飛行高度。
上述空氣承載面上的淺槽通常藉助光刻工藝加工形成。圖1展示了傳統的利用光刻工藝在空氣承載面上形成淺槽的流程。如圖1所示，首先將感光物質塗設到磁頭上；其次以200mj/cm2的曝光強度對感光物質進行選擇性曝光，使感光物質上形成預定的曝光區域；接著對塗設於磁頭表面上的感光物質烘烤120秒；然後對上述曝光區域進行顯影，使感光區域的感光物質被除去，並將磁頭表面暴露於感光區域，顯影時間為70秒；接著蝕刻暴露於曝光區域的磁頭表面，使磁頭表面上形成淺槽；最後將殘留在磁頭表面的感光物質除去。
在上述淺槽加工過程中，由於曝光強度不夠(僅僅為200mj/cm2)，同時對感光物質的烘烤時間過短(僅僅烘烤120秒)，使得曝光區域的感光物質在曝光及烘烤過程中無法充分地發生聚合反應，進而導致在其後的顯影過程中曝光區域的感光物質無法徹底被顯影液清洗掉，而是殘留在曝光區域內形成堆積區。圖4A展示了這種堆積區，如圖所示，磁頭12、感光層16及感光區域162相交的地方形成較大的堆積區13。這種堆積區在隨後的蝕刻工序中導致堆積區附近的蝕刻速度與遠離堆積區的蝕刻速度不同，進而導致磁頭表面被蝕刻的深度不同，即蝕刻後的淺槽無法獲得較垂直的側壁。圖5A展示了利用傳統光刻工藝在磁頭表面形成的淺槽。如圖所示。磁頭12上的淺槽15的側壁152相對於與磁頭表面垂直的方向具有較大的傾角，通常這種傾角可達到85度。側壁傾角越大，淺槽的形狀越偏離理想狀態(理想情況下側壁應當垂直於磁頭表面)，進而使得磁頭飛行時的飛行高度越偏離設計值，甚至超出設計允許的誤差範圍，從而使得磁頭無法獲得精確的飛行高度，最終影響磁頭的數據讀寫性能。同時，對感光物質烘烤的時間過短也導致感光物質與磁頭表面之間的粘附力不強，使得由感光物質形成的感光層容易變形甚至從磁頭表面脫落，進而導致光刻工藝失敗。另外，傳統淺槽形成工藝中的顯影時間太長(70秒)，容易導致過顯影，即將曝光區域周圍的未曝光部分同時局部地清洗掉，使得曝光區域的形狀發生改變，進而導致加工形成的淺槽具有較粗糙的側壁，並在淺槽底部形成較高的籬笆狀突起(fencing)，其高度通常為2nm，寬度為2.5nm。這種粗糙的側壁上聚集大量顆粒，在磁碟運轉時，顆粒容易脫落刮傷磁碟表面，籬笆狀突起在磁碟運行時也容易刮傷磁碟表面，導致磁碟及/或磁頭損壞。
因此有必要提供一種改良的淺槽形成方法，以克服現有技術的不足。
發明內容
本發明一方面提供一種在磁頭表面形成淺槽的方法，通過適當調整曝光強度、烘烤時間及顯影時間，使得加工形成的淺槽可以獲得垂直的側壁，從而提高磁頭的飛行穩定性。
本發明另一方面提供一種在磁頭表面形成淺槽的方法，通過適當調整曝光強度、烘烤時間及顯影時間，使得加工形成的淺槽具有光滑的側壁及底部，從而避免了磁頭/磁碟刮傷。
本發明另一方面提供一種在磁頭表面形成淺槽的方法，通過適當延長烘烤時間，確保淺槽形成過程中感光層牢牢地黏附在磁頭表面，不會變形，更不會從磁頭上脫落。
為達到上述目的，本發明的在磁頭表面形成淺槽的方法，包括如下步驟將感光物質塗設到磁頭上；以255-265mj/cm2的曝光強度對感光物質進行選擇性曝光，使感光物質上形成曝光區域；將感光物質烘烤350-370秒；對曝光區域進行顯影，使感光區域的感光物質被除去，並將磁頭表面暴露於感光區域，顯影時間為45-55秒；蝕刻暴露於曝光區域的磁頭表面，使磁頭表面上形成淺槽；最後除去磁頭表面的剩餘感光物質。
優選地，所述曝光強度為260mj/cm2，對感光物質的烘烤時間為360秒；顯影時間為50秒。
通過以下的描述並結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用於解釋本發明的實施例。
圖1為傳統的在磁頭表面上形成淺槽的方法的流程圖。
圖2為本發明一個實施例提供的在磁頭表面形成淺槽的方法流程圖。
圖3A-3E為與圖2所示方法流程圖相對應的一系列圖，展示了本發明一個實施例所述的淺槽形成的工序。
圖4A展示了傳統淺槽形成方法導致的由殘留感光物質形成的較大堆積區。
圖4B為圖3D所示結構C部分的局部放大圖，展示了本發明淺槽形成方法形成的較小的堆積區。
圖5A展示了利用傳統淺槽形成方法加工形成的具有明顯傾斜側壁的淺槽。
圖5B為圖3E所示結構D部分的局部放大圖，展示了利用本發明一個實施例所述淺槽形成方法加工形成的具有垂直側壁的淺槽。
圖6為通過納米顯微鏡觀察到的本發明方法形成的淺槽的立體圖。
圖7為圖6所示淺槽從側面觀察的視圖。
圖8為圖6所示淺槽從頂面觀察的視圖。
具體實施例方式
現在參考附圖描述本發明的實施例。如上所述，本發明提供一種在磁頭的表面上形成淺槽的方法。通過合理調整淺槽形成過程中的工藝條件，具體地，通過適當提高曝光過程中的曝光強度，增加曝光後對感光物質的烘烤時間及縮短顯影時間，使得加工形成的淺槽具有垂直及光滑的側壁，同時淺槽的底部上不會形成籬笆狀突起。這樣使得加工形成的淺槽具有較高的尺寸精度，從而確保磁頭在飛行時更加接近於理想的飛行高度，比如使得磁頭在寫隙口(write gap)及讀隙口(read gap)的飛行高度接近於其設計值，進而提高了磁頭的飛行性能。其次，淺槽的光滑側壁及底部確保磁頭飛行時不會刮傷磁碟及/或磁頭。另外，通過增加曝光後對感光物質的烘烤時間，使得塗設在磁頭表面的感光物質層不易變形或從磁頭表面脫落，進而不會影響整體工序的進行。
現在描述本發明的實施例。圖2、圖3A-3E、圖4B、圖5B及圖6-圖8展示了本發明的一個實施例。圖2為本發明一個實施例提供的在磁頭表面形成淺槽的方法流程圖，圖3A-3E為與圖2所示方法流程圖相對應的一系列圖，展示了本發明一個實施例所述的淺槽形成的工序。參考圖2，當加工流程開始後(步驟31)，首先將感光物質塗設到磁頭上(步驟32)，參考圖3A，感光物質可以以溶液的形式通過噴嘴20噴灑到高速旋轉的磁頭22的表面24(用於形成空氣承載面的表面)上，藉助磁頭22的高速旋轉使得感光溶液均勻地塗設在表面24上，並形成感光層(photosensitive layer)26。接著，以255-265mj/cm2的曝光強度對感光物質進行選擇性曝光，使感光物質上形成曝光區域(圖2中的步驟33)。具體地，參考圖3B，將具有若干開孔282的光罩(reticle)28設置於感光層26上方，將曝光強度為255-265mj/cm2的適當光源21照射開孔282，使得光線穿過上述開孔282而照射到感光層26上，並在所述感光層26上形成與開孔282形狀及位置對應的曝光區域262。接下來是步驟34，將感光物質烘烤350-370秒(同時參考圖3C)。然後，對曝光區域進行顯影，使感光區域的感光物質被除去，並將磁頭表面暴露於感光區域，顯影時間為45-55秒(圖2中的步驟35)。具體地，如圖3D所示，利用顯影液(圖未示)清洗曝光區域262，使得其內的感光物質被溶解掉，從而將磁頭22的表面24暴露於被清洗後的曝光區域262中。接下來，蝕刻暴露於曝光區域的磁頭表面，使磁頭表面上形成淺槽(圖2中的步驟36)。參考圖3E，通過對暴露於曝光區域262的磁頭22的表面24進行蝕刻加工，從而在表面24上形成淺槽25。然後除去磁頭表面的剩餘感光物質(圖2中的步驟37)，最後結束整體加工過程(圖2中的步驟38)。
在上述實施例中，所述感光物質可以為任何適當的感光材料。並且所述感光物質可以藉助其它適當的方式塗設到磁頭表面。所述光源可以為由高壓汞燈產生的波長為365nm的紫外線(UV)光源，也可以為波長為248nm的深紫外線(DUV)光源，甚至可以為X射線、電子束及由準分子雷射器產生的光源。所述顯影液可以為任何適當的顯影液，比如氫氧化鈉溶液。所述蝕刻過程可以藉助反應離子蝕刻(RIE)等技術進行。
在上述實施例中，將曝光強度提高到255-265mj/cm2，同時將烘烤時間設置為350-370秒，可以保證曝光區域的感光物質充分地發生聚合反應，使得在其後的顯影過程中，該曝光區域的感光物質可以徹底地被清洗掉。圖4B為圖3D所示步驟(圖2中的步驟35)結束後在磁頭表面的C位置的局部放大圖。如圖所示，相對於圖4A所示的傳統技術，磁頭22、感光層26及曝光區域262之間形成非常微小的堆積區23，該微小的堆積區23對其後的蝕刻工序影響很小，可以忽略不計。圖5B為圖3E所示步驟(圖2中的步驟36)結束後在磁頭表面的D位置的局部放大圖。如圖所示，相對於圖5A所示的傳統技術，在磁頭22上形成的淺槽25具有非常垂直的側壁252。同時較長的烘烤時間確保感光層牢牢地黏附在磁頭表面，不會變形，更不會從磁頭上脫落。另外，將顯影時間調整為45-55秒，可以避免過顯影，使得加工形成的淺槽側壁更加光滑，淺槽底部上不會形成籬笆狀突起，從而確保磁頭飛行時不會刮傷磁碟及/或磁頭。圖6為通過納米顯微鏡觀察到的本發明方法形成的淺槽的立體圖。圖7、圖8分別為圖6所示淺槽從側面及頂面觀察的視圖。由圖可知，本發明提供的磁頭淺槽形成方法可以獲得具有非常垂直的側壁252的淺槽，同時淺槽的側壁及底部非常光滑。
磁頭表面上的淺槽的垂直側壁有助於提高磁頭的飛行性能。下表為現有技術與本發明的磁頭飛行實驗數據對照情況。其中飛行參數包括寫隙口處的飛行高度及讀隙口處的飛行高度，數據包括飛行高度最大值、最小值、平均值、標準偏差及被測試的磁頭數量。
從該表可以看出，本發明在磁頭的寫隙口及讀隙口處的飛行高度標準偏差均比現有技術減小了0.1以上，即本發明獲得的磁頭飛行性能更加穩定可靠。
以上結合最佳實施例對本發明進行了描述，但本發明並不局限於以上揭示的實施例，而應當涵蓋各種根據本發明的本質進行的等效組合。
權利要求
1.一種在磁頭表面形成淺槽的方法，包括如下步驟(1)將感光物質塗設到磁頭上；(2)以255-265mj/cm2的曝光強度對感光物質進行選擇性曝光，使感光物質上形成曝光區域；(3)將感光物質烘烤350-370秒；(4)對曝光區域進行顯影，使感光區域的感光物質被除去，並將磁頭表面暴露於感光區域，顯影時間為45-55秒；(5)蝕刻暴露於曝光區域的磁頭表面，使磁頭表面形成淺槽；及(6)除去磁頭表面的剩餘感光物質。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述步驟(2)中的選擇性曝光是藉助光源照射具有開孔的光罩實現的。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述光源為由高壓汞燈產生的波長為365nm的紫外線(UV)光源。
4.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於所述光源為由高壓汞燈產生的波長為248nm的深紫外線(DUV)光源或X射線、電子束及由準分子雷射器產生的光源。
5.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於所述曝光強度為260mj/cm2，對感光物質的烘烤時間為360秒；顯影時間為50秒。
全文摘要
一種在磁頭表面形成淺槽的方法，包括如下步驟將感光物質塗設到磁頭上；以255－265mj/cm
文檔編號G11B5/127GK101030040SQ200610059918
公開日2007年9月5日 申請日期2006年2月27日 優先權日2006年2月27日
發明者黃仕軍, 李家豪 申請人:新科實業有限公司