專利名稱：使金屬層構成圖案的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于盒式視頻記錄器的薄膜磁頭，且，更特殊地，涉及一種通過采用一個掩模層來形成一個下磁極的改進方法。
眾所周知，薄膜磁頭被廣泛用于讀取、記錄和/或擦除在一個磁帶或盤上的信號。

圖1所示為一個典型薄膜磁頭100的一個示意橫剖面圖。薄膜磁頭100包括一個形成在基底110上的一個第一磁層124，形成在第一磁層124頂部和基座110的上表面的一部分上的一個第二磁層126，沉積在第二磁層126的一部分上面的一個第一絕緣層134，由金屬導體制成并形成在第一絕緣層134上面的一個有圖案的線圈層140，覆蓋有圖案的線圈層140和第一絕緣層134的一個第二絕緣層138以及形成在第二絕緣層138上面的一個上磁極136，而上磁極還覆蓋第二磁層126的部分以及第一絕緣層134中未被第二絕緣層138覆蓋的部分，其中下磁極125由第一和第二磁層124，126組成。進一步，由于第二磁層126在第一磁層124上具有一個臺階，以后形成在它們上面的每一層也具有一個臺階，造成一個臺階區(qū)域142。
在圖2A至2F中，所提供的示意橫剖面圖說明了一種在圖1所示的基底110上面形成下磁極125的一種典型的現(xiàn)有技術的方法。
構成下磁極125和過程是從一個播種層(Seed layer)112的構成開始的，該層由金屬制成，通過采用如濺射這樣的技術形成在基底110上面。一個第一光刻膠層，如一種正型(positive type)光刻膠，通過采用，如一種旋涂方法，被沉積到第二播種層112的上面，然后，經(jīng)過預先確定的方案在其中構成圖案部分116，118，由此如圖2A所示，使播種層112的部分暴露出來。
在下一個步驟中，圖案部分116中的一部分122由一束光曝光，如圖2B所示。如圖2C所示，在播種層112上已暴露出來的部分上電鍍上了一個第一磁層124，且如圖2D所示，通過采用適當?shù)娘@影劑去除圖案部分116中被曝光的部分122。
下一步，如圖2E所示，一個第二磁層126被電鍍到第一磁層124和播種層112位于被曝光部分122下面的那部分的上面。如圖2F所示，有圖案部分118和120被去除，然后，所有不需要的第一和第二磁層和播種層從基底110上去除。
如下一步而言，如圖1所示，第一絕緣層134被沉積到下磁極125和基底110不被下磁極125所覆蓋的部分的上面。第一絕緣層134所起的作用是作為下、上磁極125、136之間的間隔，其中第一絕緣層134的厚度在薄膜磁頭的性能中起到一個關鍵的作用，因為一個較窄的間隔將磁場限制到磁帶上一個較小的部分，從而允許更多的磁信號被記錄在一個給定的磁帶長度上。
上述方法的主要缺定之一就是要均勻并且細薄地在下磁極125上形成第一絕緣層134是困難的，這是因為存在一個陡的臺階150，在圖2F中用虛線圓圈來表示。
因此，本發(fā)明的一個主要目的是提供一種可在其上沉積一層薄絕緣層的下磁極，且該絕緣層在整個范圍上具有均勻的厚度。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所提供的方法是從一個金屬層來形成一個下磁極，該下磁極所具有的形狀使一層薄而且均勻的絕緣層能在其上面方便地形成，該方法包括下列步驟(a)在金屬層上沉積一個掩模(Mask)層；(b)在掩模層的上面形成一個光刻膠層；(c)將該光刻膠層的一部分曝光；(d)顯影該曝光部分；(e)蝕刻掩模層并由此提供一個底面和一個相對于掩模層上的底面具有一個傾角θ的傾斜壁(wall)；以及(f)使該金屬層形成圖案成為下磁極，包括通過采用被蝕刻的掩模層的一個平坦底面，由此獲得一個相對于金屬層上的平坦底面具有一個傾角φ的傾斜壁，其中角度φ由下式確定tanφ＝Rtanθ其中R表示掩模層和金屬層的蝕刻率之比。
從下面給出的結合附圖對優(yōu)選實施方案的描述中，本發(fā)明的上述及其他目的和特征將變得顯而易見，其中圖1所示為一個常規(guī)的薄膜磁頭的一個示意橫剖圖；圖2A至2F所提出的示意橫剖圖說明了一種在圖1所示的薄膜磁頭中形成一個下磁極的典型現(xiàn)有技術方法；及圖3A至3F所提供的示意橫剖圖說明了一種根據(jù)本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案加工一個下磁極的方法。
優(yōu)選實施方案的詳細描述參見圖3A至3F，所示的示意橫剖圖說明了加工用于根據(jù)本發(fā)明的一個薄膜磁頭的一個下磁極所涉及的步驟。
如圖3A所示，加工下磁極的過程從制造一個具有一個上表面的基底210開始，該基底由一種非磁材料制成，比如SiO2或Al2O3，在其上面，通過一種方法，比如一種蒸發(fā)方法或者一種濺射方法形成一個播種層212。播種層由一個底層和一個頂層組成，分別具有厚度150-250埃和650-750埃，底層由鉻(Cr)制成，而頂層由坡莫合金(permalloy)，比如鎳鐵Ni-Fe制成。然后，一個具有厚度8-10微米(μm)且由坡莫合金-例如鎳-鐵制成的磁層214被電鍍到播種層212的上面。一個由SiO2制成的掩模層216被沉積到磁層214的上面。優(yōu)選地，掩模層216的厚度比磁層214的厚度大。通過采用一種方法，比如一種旋涂方法，一個光刻膠層218形成在掩模層216的上面，且光刻膠層218的一部分220由一束光曝光，從而定義下磁極的一個尺寸。聚酰亞胺也可被用來起到與光刻膠層的功能一樣的功能。
在下一個步驟中，光刻膠層218的一部分220通過采用一種顯影劑被去除，然后掩模層216通過采用一種蝕刻劑來蝕刻直到位于部分220下面的掩模層216的一半被去除，由此獲得一個傾斜壁223，如圖3B所示。光刻膠層218的剩余部分中的一部分222由一束光曝光，從而定義了下磁極的一個端部(tip)區(qū)域。在下一個步驟中，部分222通過采用一種顯影劑被去除，然后，掩模層216通過采用蝕刻劑來蝕刻直到磁層214的上表面被暴露出來，從而獲得一個有圖案的掩模層224，如圖3C所示，其中有圖案的掩模層224包括一個底面227和一個第二傾斜壁225。圖3B中的符號θ表示在掩模層224的底面227與有圖案的掩模層224的第二傾斜壁225之間形成的角度。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施方案，由于掩模層216是由SiO2制成的，蝕刻劑的制備是通過將氟化銨(NH4F)與氟化氫(HF)混合來進行的，通過改變NH4對HF的組合比率可以改變角度θ。然后，如圖3D所示，在有圖案的掩模層224上面的光刻膠層218被剝離，其中有圖案的掩模層224在磁層214形成圖案的過程中起到一個掩模的作用。
然后，磁層214通過采用一種干性蝕刻方法，比如一種離子磨削(ionmilling)，形成圖案且成為下磁極226，其中的下磁極226包括一個傾斜壁229和一個底面，如圖3E所示。圖3E中的符號φ表示在下磁極226的底面和傾斜壁229之間的角度。
角φ由下式確定tanφ＝Rtanθ公式(1)其中R表示掩模層216的蝕刻率與磁層214的蝕刻率之比，而θ表示在第二傾斜壁225與有圖案的掩模層224的底面227之間的角度。因為θ是前面的步驟中已經(jīng)確定的，角度φ的大小只是通過控制R來確定。因此，通過選擇一種R小于1的蝕刻劑，有可能使獲得的φ小于θ。
在下一個步驟中，一個由一種非磁材料，比如SiO2或Al2O3，制成的一個絕緣層228被沉積到下磁極226和基底210中不被下磁極226所覆蓋的一部分的上面，如圖3F中所示。絕緣層228具有的典型厚度為0.1-0.3μm。
與用于在一個薄膜磁頭中形成一個下磁極125的現(xiàn)有技術方法相比，本發(fā)明的方法能提供一個具有一個臺階的下磁極226，通過選擇和使用一種合適的蝕刻劑，該臺階具有較小的陡度，所產(chǎn)生的掩模層蝕刻率與磁層214的蝕刻率之比小于1，即較小的陡度，而這一點又允許在其上面方便地形成一個薄的絕緣層228。
盡管本發(fā)明僅就薄膜磁頭和優(yōu)選實施方案進行了描述，對本領域熟悉者來講，顯然，上述磁層形成方案可以應用于任何其他薄膜的加工方法中；且，進一步，在不偏離在所附的權利要求中所定義的本發(fā)明的精神和范圍的基礎上，還可以進行其他修正和變動。
權利要求
1.使一個形成在一個基底上的金屬層構成圖案的方法，該方法包括以下步驟(a)在金屬層上形成一個掩模層，該掩模層包括一個底面和與底面具有一個傾角θ的一個傾斜壁；又(b)使該金屬層構成圖案成為一個預先確定的結構，該結構包括通過采用掩模層的一個平坦的底面，與該平坦的底面具有一個傾角φ的一個傾斜壁。
2.如權利要求1的方法，其中，角φ由下式確定tanφ＝Rtanθ其中R為掩模層的蝕刻率與金屬層的蝕劑率之比。
3.如權利要求2的方法，其中，R小于1。
4.如權利要求1的方法，其中，步驟(a)包括下列步驟(a1)在金屬層上沉積掩模層；(a2)在掩模層上形成一個光刻膠層；(a3)將光刻膠層的一部分由一束光曝光；(a4)顯影該部分；且(a5)采用一種蝕刻劑蝕刻該掩模層，由此給出該掩模層的底面和與該底面具有一個傾角θ的傾斜壁。
5.如權利要求4的方法，其中，步驟(a)進一步包括介于步驟(a4)和(a5)之間的一個步驟制備能夠改變掩模層蝕刻率的蝕刻劑，由此控制介于底面與掩模層傾斜壁之間的角度θ。
6.如權利要求4的方法，其中，光刻膠層由聚酰亞胺制成。
7.如權利要求1的方法，其中，金屬層由磁性材料制成。
8.如權利要求7的方法，其中，磁性材料由坡莫合金制成。
9.如權利要求7的方法，其中，磁層具有8-10μm的厚度。
10.如權利要求4的方法，其中，掩模層由二氧化硅(SiO2)制成。
11.如權利要求10的方法，其中，該掩模層由一種蝕刻劑來蝕刻，該蝕刻劑由氟化銨(NH4F)和氟化氫(HF)制成。
12.如權利要求11的方法，其中，角θ是通過改變蝕刻劑中氟化銨(NH4F)和氟化氫(HF)的比例來控制。
13.如權利要求10的方法，其中，掩模層具有16-20μm的厚度。
14.如權利要求1的方法，其中，金屬層采用一種離子磨削方法來構成的圖案。
15.在一個薄膜磁頭中從一個磁層形成一個下磁極的方法，該下磁極具有一個形狀，該形狀允許在其上方便地形成一個薄且均勻的絕緣層，該方法包括下列步驟(a)制備一個在其上面形成有磁層的基底；(b)在磁層上面形成一個包括一個或多個傾斜壁的掩模層，傾斜壁中的每一個分別相對于底面以一個預先確定的第一角度傾斜；且(c)使該磁層構成圖案成為包括一個平坦底面的下磁極，由此獲得一個或多個傾斜壁，傾斜壁中的每一個分別相對于該平坦底面以一個預先確定的第二角度傾斜，其中預先確定的第二角度通過改變掩模層的蝕刻率與磁層的蝕刻率之間的比率來控制。
16.如權利要求15的方法，其中，基底由氧化鋁(Al2O3)制成。
17.如權利要求15的方法，其中，薄且均勻的絕緣層是由氧化鋁(Al2O3)制成的。
18.如權利要求15的方法，其中，掩模層是由二氧化硅制成的。
全文摘要
在一個薄膜磁頭中形成一個下磁極的方法，該方法降低了其臺階的陡度。該方法從制備掩模層開始，包括在磁層上面的一個底面和一個與底面具有一個傾角θ的傾斜壁。然后，使磁層構成圖案成為下磁極，包括一個平坦的底面和一個傾斜壁，該傾斜壁具有一個與掩模層的傾斜壁相比已減小了的陡度。傾斜壁陡度的減小是通過控制掩模層的蝕刻率與磁層的蝕刻率之間的比率來進行的。
文檔編號C23F1/02GK1153372SQ96109619
公開日1997年7月2日 申請日期1996年8月27日 優(yōu)先權日1996年8月27日
發(fā)明者盧載遇 申請人:大宇電子株式會社