專利名稱：使用層疊掩模制造用于垂直寫極的環(huán)繞屏蔽件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垂直磁記錄，更特別地，涉及新穎的尾磁屏蔽件(trailingmagnetic shield)設計以及制造這樣的屏蔽件設計的方法。
背景技術(shù)：
計算機長期存儲器的核心是稱為磁盤驅(qū)動器的組件。磁盤驅(qū)動器包括旋轉(zhuǎn)磁盤、通過懸臂被懸置地與旋轉(zhuǎn)磁盤的表面相鄰的寫和讀頭、以及轉(zhuǎn)動懸臂從而將讀和寫頭置于旋轉(zhuǎn)盤上選定環(huán)形道(track)之上的致動器。讀和寫頭直接位于具有氣墊面(ABS)的滑塊上。懸臂偏置滑塊朝向盤的表面，當盤旋轉(zhuǎn)時，鄰近盤的空氣與盤表面一起移動?；瑝K在該移動空氣的墊上飛行于盤表面之上。當滑塊騎在氣墊上時，采用寫和讀頭來寫磁轉(zhuǎn)變到旋轉(zhuǎn)盤且從旋轉(zhuǎn)盤讀取磁轉(zhuǎn)變。讀和寫頭連接到根據(jù)計算機程序運行的處理電路以實現(xiàn)寫和讀功能。
寫頭傳統(tǒng)上包括嵌在第一、第二和第三絕緣層(絕緣堆疊)中的線圈層，絕緣堆疊夾在第一和第二極片層(pole piece layer)之間。在寫頭的氣墊面(ABS)處間隙(gap)通過間隙層形成在第一和第二極片層之間，極片層在背間隙(back gap)處連接。傳導到線圈層的電流在極片中感應磁通，其導致磁場在ABS處在寫間隙彌散出來，用于在移動介質(zhì)上在道中寫上述磁轉(zhuǎn)變，例如在上述旋轉(zhuǎn)盤上在環(huán)形道中。
在近來的讀頭設計中，自旋閥傳感器，也稱為巨磁致電阻(GMR)傳感器，已經(jīng)被用于檢測來自旋轉(zhuǎn)磁盤的磁場。該傳感器包括下文中稱為間隔層(spacer layer)的非磁導電層，其被夾在下文中稱為被釘扎層和自由層的第一和第二鐵磁層之間。第一和第二引線(lead)連接到自旋閥傳感器以傳導通過那里的檢測電流。被釘扎層的磁化被釘扎為垂直于氣墊面(ABS)，自由層的磁矩平行于ABS但可以響應于外磁場自由旋轉(zhuǎn)。被釘扎層的磁化通常通過與反鐵磁層的交換耦合而被釘扎。
間隔層的厚度被選擇為小于通過傳感器的傳導電子的平均自由程。采用此設置，部分傳導電子被間隔層與被釘扎層和自由層每個的界面所散射。當被釘扎層和自由層的磁化彼此平行時，散射最小，當被釘扎層和自由層的磁化反平行時，散射最大。散射的變化與cosθ成比例地改變自旋閥傳感器的電阻，其中θ是被釘扎層與自由層的磁化之間的角度。在讀模式中，自旋閥傳感器的電阻與來自旋轉(zhuǎn)盤的磁場的大小成比例地改變。當檢測電流傳導通過自旋閥傳感器時，電阻變化導致電勢變化，其被檢測到并作為重放信號(playback signal)處理。
當自旋閥傳感器采用單被釘扎層時其被稱為簡單自旋閥。當自旋閥采用反平行(AP)被釘扎層時其被稱為AP被釘扎自旋閥。AP自旋閥包括由薄的非磁耦合層例如Ru分隔開的第一和第二磁層。選擇間隔層的厚度從而反平行耦合被釘扎層的鐵磁層的磁化。根據(jù)釘扎層在頂部(在自由層之后形成)還是在底部(在自由層之前)，自旋閥還被稱為頂型或底型自旋閥。
自旋閥傳感器位于第一和第二非磁電絕緣讀間隙層之間，第一和第二讀間隙層位于鐵磁的第一和第二屏蔽層之間。在合并式(merged)磁頭中，單個鐵磁層作為讀頭的第二屏蔽層且作為寫頭的第一極片層。在背負式(piggyback)頭中，第二屏蔽層和第一極片層是分開的層。
被釘扎層的磁化通常通過將鐵磁層之一(AP1)與反鐵磁材料例如PtMn的層交換耦合來被固定。雖然反鐵磁(AFM)材料例如PtMn本身自然地沒有磁化，但是當與磁材料交換耦合時，它可以強烈地釘扎鐵磁層的磁化。
為了滿足日益增長的對改善的數(shù)據(jù)速率和數(shù)據(jù)容量的需求，研究者近來已經(jīng)將他們的努力集中到垂直記錄系統(tǒng)的開發(fā)。傳統(tǒng)縱向記錄系統(tǒng)，例如包括上述寫頭的系統(tǒng)，存儲數(shù)據(jù)為沿磁盤表面平面中的道縱向取向的磁位。該縱向數(shù)據(jù)位通過形成在由寫間隙分隔開的磁極對之間的彌散場(fringingfield)記錄。
相反，垂直記錄系統(tǒng)記錄數(shù)據(jù)為垂直于磁盤的平面取向的磁化。該磁盤具有由薄的硬磁頂層覆蓋的軟磁襯層。垂直寫頭具有橫截面很小的寫極和橫截面大得多的返回極。強的、高度集中的磁場沿垂直于磁盤表面的方向從該寫極發(fā)出，磁化該硬磁頂層。所得磁通然后通過軟磁襯層行進，返回到返回極，在返回極處其充分散開且是微弱的從而當其在回到返回極的途中經(jīng)過硬磁頂層時將不擦除由寫極記錄的信號。
垂直記錄系統(tǒng)的特征之一在于磁介質(zhì)的高矯頑力頂層具有高翻轉(zhuǎn)場。這意味著當寫數(shù)據(jù)的磁位時需要強磁場來翻轉(zhuǎn)介質(zhì)的磁矩。為了降低翻轉(zhuǎn)場和提高記錄速度，已經(jīng)嘗試使從寫極發(fā)出的寫場成角或“傾斜”。使寫場相對于介質(zhì)的法線以一角度傾斜通過減小翻轉(zhuǎn)場而使介質(zhì)的磁矩易于翻轉(zhuǎn)。模擬顯示，根據(jù)用于單個顆粒的Stoner-Wohlfarth模型，如果有效通量場成角的話，垂直記錄系統(tǒng)中單極寫頭可以表現(xiàn)出改善的轉(zhuǎn)變銳度(transitionsharpness)(即更好的場梯度和分辨率)，實現(xiàn)更好的介質(zhì)信噪比，且允許用于更高面密度磁記錄的更高矯頑場介質(zhì)。已經(jīng)研究了一種方法來傾斜磁場，該方法提供了與寫頭相鄰的尾磁屏蔽件以磁吸引來自寫極的場。
尾屏蔽件可以是浮置設計，其中磁尾屏蔽件不直接與寫頭的其他結(jié)構(gòu)磁連接。來自寫極的磁場在屏蔽件中產(chǎn)生通量，其基本穿過磁介質(zhì)行進回到寫頭的返回極。屏蔽件的各種尺寸對于浮置尾屏蔽件正確操作是重要的。例如，當寫極到尾屏蔽件分隔(間隙)約等于頭到軟磁襯層間隔(HUS)且尾屏蔽件喉高(throat height)大致等于寫極的道寬的一半時，有效通量場的有效成角或傾斜被優(yōu)化。此設計以有效通量場為代價改善了寫場梯度。為了最小化損失到尾屏蔽件的有效通量場且仍實現(xiàn)所期望的效果，調(diào)節(jié)間隙和屏蔽件厚度以分別最小化在屏蔽件處的飽和及損失到屏蔽件的有效通量場。為了使尾屏蔽件適當?shù)剡\行，尾屏蔽件間隙的厚度必須嚴格控制。因此，需要一種裝置或方法以在制造期間精確控制這樣的尾間隙厚度。
另外，寫極的道寬度和形狀必須嚴格控制。寫極優(yōu)選地構(gòu)造有梯形形狀且優(yōu)選地具有直平尾邊緣。寫極可以通過以一角度或角度的組合離子研磨磁材料來形成，從而形成具有所需梯形形狀的寫極。制造這樣的良好定義的極結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)在于離子研磨期間使用的掩模必須厚且耐用以經(jīng)受強離子研磨且形成具有良好控制的道寬度和平的、直的尾邊緣的寫極。這樣的掩模結(jié)構(gòu)不適用于尾屏蔽件間隙，因為離子研磨之后，殘留的掩模不平坦且沒有所需的小的、良好控制的厚度以用作尾屏蔽件間隙。
因此，需要一種用于制造垂直寫頭的方法，其能夠產(chǎn)生具有良好控制的道寬和平坦尾邊緣的寫極，同時仍產(chǎn)生尾環(huán)繞屏蔽件，其具有有良好控制的厚度和形狀的尾間隙。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制造用于垂直記錄的具有環(huán)繞尾屏蔽件的磁寫頭的方法。該方法包括沉積磁寫極材料在襯底上且然后形成掩模結(jié)構(gòu)在該磁寫極材料上。該掩模結(jié)構(gòu)包括硬掩模層和終點檢測層。進行離子研磨以去除未被該掩模結(jié)構(gòu)覆蓋的磁寫極材料從而形成所述寫極。然后非磁材料被沉積且進行另一離子研磨以去除該非磁材料直到到達該終點檢測層。然后該終點檢測層通過反應離子蝕刻(RIE)被去除且沉積磁材料以形成尾環(huán)繞屏蔽件。
可以形成該掩模結(jié)構(gòu)使得該終點檢測層位于可以是氧化鋁的該硬掩模上。該硬掩模具有被選擇來提供所需尾屏蔽件間隙厚度的厚度。在去除該終點檢測層且沉積該磁屏蔽件材料之后，該硬掩模層用作尾間隙。
供選地，該掩模結(jié)構(gòu)可以形成為具有直接位于所述磁極材料上的終點檢測層且硬掩模層可以形成在該終點檢測層上。在離子掩模暴露了該終點檢測層之后，沉積一層非磁尾屏蔽件間隙材料且沉積磁材料從而形成環(huán)繞尾屏蔽件。該非磁尾屏蔽件間隙材料可以是導電的，在該情況下它可以用作用于電鍍該屏蔽件的籽層。供選地，該非磁尾屏蔽件間隙層可以是電絕緣材料，在該情況下可以在沉積磁屏蔽件材料之前沉積導電籽層。
根據(jù)本發(fā)明的一種方法允許寫極構(gòu)造有良好定義的道寬和平坦的、直的尾邊緣。該方法還允許該尾屏蔽件形成有良好控制的尾間隙厚度。
通過結(jié)合附圖閱讀下面對優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的這些和其他特征和優(yōu)點將變得明顯，附圖中相似的附圖標記始終表示相似的元件。


為了充分理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點，以及優(yōu)選使用模式，應結(jié)合附圖參考下面的詳細描述，附圖未按照比例繪制。
圖1是其中可實現(xiàn)本發(fā)明的盤驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖；圖2是從圖1的線2-2取得的滑塊的ABS視圖，示出其上磁頭的位置；圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的磁頭的剖視圖，從圖2的線3-3取得且逆時針旋轉(zhuǎn)90度；圖4是從圖3的線4-4取得的寫頭的ABS視圖；圖5是寫極和周圍結(jié)構(gòu)的放大視圖；圖6-15是與圖4和5類似的ABS視圖，示出在制造的各中間狀態(tài)的磁頭且示出根據(jù)本發(fā)明一實施例制造磁頭的方法；以及圖16-20是在制造的各中間狀態(tài)的磁寫頭的視圖，示出根據(jù)本發(fā)明一供選實施例制造寫頭的方法。
具體實施例方式
下面的描述是關(guān)于目前構(gòu)思的用于實施本發(fā)明的優(yōu)選實施例。進行該說明以示出本發(fā)明的基本原理，而不是限制這里要求保護的發(fā)明概念。
現(xiàn)在參照圖1，示出了實施本發(fā)明的盤驅(qū)動器100。如圖1所示，至少一個可旋轉(zhuǎn)磁盤112支承在心軸(spindle)114上且通過盤驅(qū)動器馬達118被旋轉(zhuǎn)。每個盤上的磁記錄是磁盤112上的同心數(shù)據(jù)道(未示出)的環(huán)形圖案形式。
至少一個滑塊113位于磁盤112附近，每個滑塊113支持一個或更多磁頭組件121。當磁盤旋轉(zhuǎn)時，滑塊113在磁盤表面122之上徑向進出移動，從而磁頭組件121可以存取磁盤的寫有所需數(shù)據(jù)的不同道。每個滑塊113借助懸臂(suspension)115連到致動器臂119。懸臂115提供輕微的彈力，其偏置滑塊113倚著磁盤表面122。每個致動器臂119連到致動器裝置127。如圖1所示的致動器裝置127可以是音圈馬達(VCM)。該VCM包括在固定磁場中可移動的線圈，該線圈移動的方向和速度被由控制器129提供的馬達電流信號所控制。
盤存儲系統(tǒng)運行期間，磁盤112的旋轉(zhuǎn)在滑塊113和盤表面122之間產(chǎn)生對滑塊施加向上的力或舉力的氣墊(air bearing)。于是在正常運行期間該氣墊平衡懸臂115的輕微的彈力，并且支承滑塊113離開盤表面并且以小的基本恒定的距離稍微位于磁盤表面之上。
盤存儲系統(tǒng)的各種組元在運行中由控制單元129產(chǎn)生的控制信號來控制，例如存取控制信號和內(nèi)部時鐘信號。通常，控制單元129包括邏輯控制電路，存儲裝置和微處理器?？刂茊卧?29產(chǎn)生控制信號從而控制各種系統(tǒng)操作，例如線123上的驅(qū)動馬達控制信號以及線128上的頭定位和尋道控制信號。線128上的控制信號提供所需的電流分布(current profile)，從而優(yōu)化地移動并定位滑塊113到盤112上的所需數(shù)據(jù)道。寫和讀信號借助記錄通道125傳達到和讀出自寫頭和讀頭121。
參照圖2，滑塊113中磁頭121的取向可以更詳細地被觀察。圖2是滑塊113的ABS視圖，可以看出包括感應寫頭和讀傳感器的磁頭位于滑塊的尾邊緣(trailing edge)。一般磁盤存儲系統(tǒng)的上述描述以及圖1的附圖僅用于示例。應顯然地，盤存儲系統(tǒng)可包括多個盤和致動器，每個致動器可支持多個滑塊。
現(xiàn)在參照圖3，示出用于在垂直磁記錄系統(tǒng)中使用的磁頭221。頭221包括寫元件302和讀元件304，讀元件304包括磁致電阻傳感器305。讀元件305優(yōu)選是巨磁致電阻(GMR)傳感器且優(yōu)選是電流垂直平面(CPP)GMR傳感器。CPP GMR傳感器尤其適合于在垂直記錄系統(tǒng)中使用。然而，傳感器305可以是其他類型的傳感器，例如面內(nèi)電流(CIP)GMR傳感器或隧道結(jié)傳感器(TMR)或者某些其他類型的傳感器。傳感器305位于第一和第二磁屏蔽件306、308之間并與它們絕緣，且嵌在電介質(zhì)材料307中。可以由例如CoFe或NiFe構(gòu)成的磁屏蔽件吸收磁場，例如來自上道(uptrack)或下道數(shù)據(jù)信號的磁場，確保讀傳感器304僅檢測位于屏蔽件306、308之間的所需數(shù)據(jù)道。非磁電絕緣間隙層309可設置在屏蔽件308和寫頭302之間。
繼續(xù)參照圖3，寫元件302包括寫極310，其與磁成形層312磁連接且嵌入在絕緣材料311中。寫極310在氣墊面具有小橫截面且由具有高飽和矩的材料例如NiFe或CoFe構(gòu)成。成形層312由諸如CoFe或NiFe的磁材料構(gòu)成。
寫元件302還具有返回極314，其優(yōu)選具有暴露在ABS的表面且具有遠大于寫極310的平行于ABS表面的橫截面。這可以參照圖4看得更清楚，圖4示出從氣墊面(ABS)觀察時的頭221。返回極314通過背間隙部分316與成形層312磁連接。返回極314和背間隙316可以由例如NiFe、CoFe或某些其他磁材料構(gòu)成。
如圖3中的橫截面所示，導電寫線圈317在成形層312和返回極314之間穿過寫元件302。寫線圈317被電絕緣材料320圍繞，電絕緣材料320將線圈317的匝彼此電絕緣且將線圈317與周圍磁結(jié)構(gòu)310、312、316、314電隔離。當電流經(jīng)過線圈317時，所得磁場導致磁通流過返回極314、背間隙316、成形層312和寫極310。該磁通導致寫場朝向相鄰磁介質(zhì)(圖3和4未示出)發(fā)射。成形層312也被絕緣層321圍繞，其將成形層312與ABS分隔開。絕緣層320、321、311可以全部由相同材料例如氧化鋁(Al2O3)構(gòu)成，或者由不同的電絕緣材料構(gòu)成。
寫頭元件302還包括尾屏蔽件322。參照圖4，尾屏蔽件322環(huán)繞寫極310從而提供對雜散磁場的側(cè)屏蔽和尾屏蔽。這些雜散磁場可以來自寫極302本身的部分，或者還可以來自相鄰道信號或來自外部源的磁場。
現(xiàn)在參照圖5，放大且更詳細地示出寫極310和周圍的尾屏蔽件322部分的構(gòu)造。寫極310具有尾邊緣402和前邊緣(leading edge)404。術(shù)語尾和前是寫頭302處于使用中時相對于沿數(shù)據(jù)道行進的方向而言。寫極310還優(yōu)選具有第一和第二橫向相對側(cè)面406、408，其構(gòu)造來在前邊緣404定義一寬度，其窄于在尾邊緣402的寬度，形成具有梯形形狀的寫極310。當頭302位于盤上極外或內(nèi)位置處時該梯形形狀在防止由于寫頭302的歪斜引起的相鄰道寫入方面是有用的，但是，寫頭310的該梯形形狀對于實踐本發(fā)明不是必須的。
繼續(xù)參照圖5，磁尾屏蔽件322通過側(cè)間隙410與寫極310的每個側(cè)面406、408分隔開。尾屏蔽件322還通過尾間隙412與尾邊緣分隔開。側(cè)間隙410的每個的厚度優(yōu)選為尾間隙412的厚度的約1.5至2.5或約2倍。定義和填充側(cè)和尾間隙410、412的材料優(yōu)選是非磁材料且可以是相同材料或者可以是不同材料。優(yōu)選地，側(cè)間隙包括非磁層414，其可以是例如氧化鋁。尾屏蔽件間隙412可以由非磁材料416構(gòu)成，其優(yōu)選是氧化鋁。
參照圖5可以看出，尾屏蔽件322可以構(gòu)造有在寫極310兩側(cè)的切口(notch)418。切口可以描述為側(cè)間隙410的延伸，其沿尾方向延伸得稍微超過尾邊緣間隙412。切口418是一工藝的制品，用于通過下面將描述的工藝構(gòu)造尾屏蔽件322，但是也可以用來改善寫元件302的磁性能。尾屏蔽件322可以由諸如NiFe的磁材料構(gòu)成。
現(xiàn)在參照圖6至15，描述根據(jù)一實施例構(gòu)造寫極和環(huán)繞尾屏蔽件(wraparound trailing shield)的方法。特別參照圖6，提供襯底層600。襯底600可包括非磁填充層321和成形層312，其上將形成寫極310(圖3)。寫極材料602的一個或更多層沉積在襯底600之上。寫極層602優(yōu)選是諸如CoFe的磁層的疊層，非磁材料的薄層夾在磁層之間。
多個掩模層604沉積在寫極層(疊層)602之上。掩模層包括第一和第二硬掩模層606、610，離子研磨終點檢測層608夾在硬掩模層606、610之間。第一和第二硬掩模層606、610優(yōu)選由氧化鋁構(gòu)成。離子研磨終點檢測層608優(yōu)選由在離子研磨期間能被容易地檢測的材料構(gòu)成。材料608還優(yōu)選耐受通過離子研磨的去除，可通過反應離子蝕刻(RIE)被去除且與構(gòu)成硬掩模層606、610的材料相比具有高質(zhì)量(原子質(zhì)量)。因此，在層608中使用的合適的材料包括Ta2O5、Ta、SiO2等。第一硬掩模層606可以是5-30nm厚或約20nm厚。在下面將會看出，第一硬掩模層的厚度可以被選擇來提供所需的尾間隙厚度。離子研磨終點檢測層608可以為2-30nm厚或約15nm厚，第二硬掩模層610可以是約5-45nm厚或約25nm厚。
繼續(xù)參照圖6，掩模層還包括第一圖像轉(zhuǎn)移層612，其可以是可溶聚酰亞胺層例如DURIMIDE。第一圖像轉(zhuǎn)移層可以是例如1000至1400nm或約1200nm。另一硬掩模層614例如二氧化硅(SiO2)可以沉積在第一圖像轉(zhuǎn)移層上，較薄的第二圖像轉(zhuǎn)移層616，其也可以是可溶聚酰亞胺層例如DURIMIDE，可以形成在頂硬掩模614之上。頂硬掩模614可以為60至150nm厚或約90nm厚。第二或頂圖像轉(zhuǎn)移層616可以是100至130nm厚或約115nm厚。一層抗蝕劑材料例如光致抗蝕劑或e束抗蝕劑618沉積在掩模層604頂部。
現(xiàn)在參照圖7，抗蝕劑層被光刻地構(gòu)圖，例如通過光學光刻或電子束(e束)光刻。曝光之后，光層在適當?shù)娘@影液中顯影。光層618被構(gòu)圖從而具有一寬度以定義所需的寫極道寬，如下面將進一步描述的那樣。
現(xiàn)在參照圖8，進行反應離子蝕刻(RIE)802從而通過去除層的未被光掩模802覆蓋的部分將光致抗蝕劑掩模618的圖像轉(zhuǎn)移到下面的圖像轉(zhuǎn)移層612、618和頂硬掩模616上。RIE 802可以用氟化學劑進行，例如CF4或CHF3化學劑。然后，參照圖9，進行反應離子研磨902以將上面的掩模層612、614、616和618的圖像轉(zhuǎn)移到第一和第二硬掩模層606、610和離子研磨終點檢測層608上。離子研磨902可以根據(jù)硬掩模層606、610和終點檢測層608中使用的材料用基于Ar或CHF3的工藝進行。但是，上述材料去除工藝僅是示例性的。選擇使用哪一種材料去除工藝來將光層618的圖像轉(zhuǎn)移到下面的掩模層606-616上將取決于這些層606-616所使用的材料。
現(xiàn)在參照圖10，進行離子研磨1002以去除寫極材料602從而形成寫極602。該離子研磨優(yōu)選相對于法線以一角度(或各種角度)進行以構(gòu)造具有期望的梯形形狀的寫極602。然而，這不是實踐本發(fā)明所必需的?？梢钥闯觯谛纬蓪憳O602的工藝中離子研磨1002去除了光層618、頂圖像轉(zhuǎn)移層616、頂硬掩模614、以及至少一部分圖像轉(zhuǎn)移層612。然后，參照圖11，例如通過基于氫氧化四甲銨(tetramethylammonium hydroxide，TMAH)的蝕刻工藝接著是N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidinone，NMP)光致抗蝕劑剝離來去除余下的圖像轉(zhuǎn)移層612。這留下第二硬掩模層610被暴露。
現(xiàn)在參照圖12，沉積一層非磁側(cè)間隙材料1202。側(cè)間隙材料1202優(yōu)選是氧化鋁，雖然其他非磁材料也可以使用。該層1202優(yōu)選通過共形沉積方法例如原子層沉積、化學氣相沉積等來沉積。雖然各種材料和沉積方法可以用于層1202，但是這里該層被稱為ALD層1202。
然后，參照圖13，進行材料去除工藝1302以去除部分ALD層1202和第二硬掩模層610直到到達離子研磨終點檢測層608。該材料去除工藝優(yōu)選是離子研磨，在Ar化學劑中進行并具有終點檢測(EPD)。EPD可以基于二次離子質(zhì)量譜(SIMS)或光學譜。該離子研磨優(yōu)選以一角度進行，選擇該角度以高的蝕刻速率去除材料從而形成層1202、608的盡可能平坦的上表面。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，用于此目的的較佳離子研磨角為相對于法線約45至65度或約55度。當已經(jīng)到達終點檢測層608時，其存在可以在離子研磨設備中容易地被檢測，表明離子研磨1302可以終止。
然后，參照圖14，進行反應離子蝕刻(RIE)1402以去除終點檢測層608，留下第一硬掩模層606被暴露，具有直平表面。可以在氟基化學劑中進行的RIE 1402優(yōu)選地去除終點檢測層608，從而如果有的話也是非常少的第一硬掩模層606被去除。這導致不僅層606中具有直平表面，而且層606中具有良好控制的厚度，該厚度可以在層606的沉積時控制。現(xiàn)在參照圖15，環(huán)繞尾屏蔽件1502可以通過首先沉積導電磁籽層且然后電鍍沉積磁材料來形成。該籽層和磁材料可以都是例如NiFe。
圖16-20示出構(gòu)造所描述的環(huán)繞尾磁屏蔽件的供選方法。如圖16所示，掩模結(jié)構(gòu)1602形成在磁寫極材料層602之上且具有直接位于磁極材料層602頂上的終點檢測層608。如前面所述的實施例，終點檢測層608可由諸如Ta2O5、Ta、SiO2等的材料構(gòu)成，且可以具有2至30nm或約15nm的厚度。硬掩模層610形成在終點檢測層608之上。如前所述，硬掩模層可以是氧化鋁且可以具有5-75nm或約40nm的厚度。掩模結(jié)構(gòu)1602還包括形成在硬掩模層之上的圖像轉(zhuǎn)移層612且可包括第二或頂硬掩模層614、以及第二圖像轉(zhuǎn)移層616。如前所述，第一和第二圖像轉(zhuǎn)移層612、616可由可溶聚酰亞胺例如DURAMIDE構(gòu)成，頂硬掩模614可由SiO2或某些其他合適材料構(gòu)成。第一圖像轉(zhuǎn)移層612可具有1000至1400nm或約1200nm的厚度。頂硬掩?？删哂?00至130nm或約115nm的厚度，頂或第二圖像轉(zhuǎn)移層616可具有60至150或約90nm的厚度。在掩模結(jié)構(gòu)1602頂部的光掩模618定義掩模結(jié)構(gòu)1602的寬度。如在前面的實施例中描述的那樣，可以進行離子研磨工藝以形成寫極602且非磁材料(ALD層)1202例如氧化鋁的層可以通過共形沉積方法被沉積，如前面參照圖12和13所描述的那樣。然后，參照圖17，進行離子研磨1302以去除部分ALD層1202和全部硬掩模608(圖16)，暴露終點檢測層606。離子研磨1302是采用EPD進行的Ar離子研磨，且優(yōu)選地相對于法線以50-60或約55度角進行，如前所述。
然后，參照圖18，進行反應離子蝕刻1802以去除殘留的終點檢測層606，暴露寫極602。然后，參照圖19，非磁材料例如氧化鋁1902的層被沉積。層1902沉積至一厚度從而定義所需的尾間隙厚度。然后，參照圖20，環(huán)繞尾屏蔽件2002通過沉積導電的、優(yōu)選磁的籽層且然后優(yōu)選通過電鍍沉積諸如NiFe的磁材料來形成。
再次參照圖19，在本發(fā)明的另一可行實施例中，尾間隙定義層1902可以是用作尾間隙的非磁導電層以及用于環(huán)繞尾屏蔽件2002(圖20)的電鍍沉積的籽層。
雖然描述了各實施例，但是應理解，他們是以示例而不是限制的方式給出。落入本發(fā)明的范圍內(nèi)的其他實施例也會對本領(lǐng)域技術(shù)人員變得顯然。因此，本發(fā)明的廣度和范圍不應局限于任何上述示例性實施例，而應僅根據(jù)所附權(quán)利要求及其等價物來定義。
權(quán)利要求
1.一種制造用于垂直磁記錄的寫頭的方法，該方法包括提供襯底；沉積磁寫極材料；在該磁寫極材料之上形成掩模結(jié)構(gòu)，該掩模結(jié)構(gòu)包括硬掩模層和終點檢測層；進行第一離子研磨以形成寫極；沉積非磁材料；進行第二離子研磨以去除部分所述非磁材料層且當達到所述終點檢測層時終止該離子研磨；進行反應離子蝕刻RIE從而去除所述終點檢測層；以及沉積磁材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該硬掩模層包括氧化鋁且該終點檢測層包括選自Ta2O5、Ta和SiO2構(gòu)成的組的材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第二離子研磨在Ar氣氛中進行。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第二離子研磨相對于法線以一角度進行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第二離子研磨相對于法線以45至65度角進行。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該第二離子研磨相對于法線以45至65度角在Ar氣氛中采用終點檢測進行。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該終點檢測層包括具有比所述硬掩模層的材料的原子質(zhì)量更高的原子質(zhì)量的材料。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該硬掩模層具有5至30nm的厚度。
9.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該終點檢測層具有2-30nm的厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中該硬掩模層具有5至30nm的厚度且該終點檢測層具有2至30nm的厚度。
11.一種制造用于垂直記錄的磁寫頭的方法，該方法包括提供襯底；沉積磁寫極材料在該襯底之上；形成掩模結(jié)構(gòu)在該寫極材料之上，該掩模結(jié)構(gòu)包括沉積在該寫極材料上的一層氧化鋁掩模層和沉積在該氧化鋁掩模層之上的終點檢測層；進行第一離子研磨以去除未被該掩模結(jié)構(gòu)覆蓋的部分所述磁極材料從而形成寫極結(jié)構(gòu)；沉積一層共形沉積的氧化鋁即ALD層；進行第二離子研磨以去除部分所述ALD層，當?shù)竭_該終點檢測層時終止該離子研磨；進行反應離子蝕刻RIE以去除該終點檢測層，留下暴露的所述氧化鋁掩模層；以及沉積磁材料從而形成環(huán)繞尾屏蔽件。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該第二離子研磨相對于法線以50至60度角進行。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該第二離子研磨在Ar氣氛中進行。
14.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該第二離子研磨相對于法線以45至65度角在Ar氣氛中采用終點檢測進行。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該終點檢測層包括選自Ta2O5、Ta和SiO2構(gòu)成的組的材料。
16.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該終點檢測層包括具有一原子質(zhì)量的元素，該原子質(zhì)量不同于所述第一硬掩模層中的元素的原子質(zhì)量。
17.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中該第二離子研磨去除全部終點檢測層而不需要后面的RIE。
18.一種制造磁寫頭的方法，包括提供襯底；沉積磁寫極材料在該襯底之上；形成掩模結(jié)構(gòu)在該寫極材料之上，該掩模結(jié)構(gòu)包括與該寫極材料接觸的終點檢測層；進行第一離子研磨以去除未被所述掩模結(jié)構(gòu)覆蓋的寫極材料；沉積氧化鋁的層即ALD層；進行第二離子研磨以去除部分所述ALD層且當?shù)竭_所述終點檢測層時終止所述離子研磨；進行反應離子蝕刻RIE以去除所述終點檢測層，暴露所述寫極材料；沉積非磁層，該非磁層沉積至一厚度從而定義尾間隙；以及沉積磁材料從而形成環(huán)繞的尾屏蔽件。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中該第二離子研磨去除全部終點檢測層而不需要后面的RIE。
20.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中該非磁材料是導電籽層。
21.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中該非磁材料是電絕緣材料，且其中所述沉積磁材料以形成環(huán)繞的尾屏蔽件還包括沉積磁的導電籽層和電鍍磁材料。
22.一種制造用于垂直磁記錄的磁寫頭的方法，該方法包括提供襯底；沉積磁寫極材料在該襯底之上；沉積多個掩模層在該磁寫極材料之上，該掩模層包括第一氧化鋁層；形成在該第一氧化鋁層之上的終點檢測層；形成在該終點檢測層之上的第二氧化鋁層；形成在該第二氧化鋁層之上的第一圖像轉(zhuǎn)移層；形成在該第一圖像轉(zhuǎn)移層之上的SiO2層；形成在該SiO2層之上的第二圖像轉(zhuǎn)移層；以及沉積在該第二圖像轉(zhuǎn)移層之上的光掩模層；光刻構(gòu)圖和顯影該光掩模層從而形成具有配置來定義寫極道寬的寬度的光掩模；將該光掩模的圖像轉(zhuǎn)移到所述第一和第二氧化鋁層、終點檢測層、第一和第二圖像轉(zhuǎn)移層和SiO2層上；進行第一離子研磨以去除該磁寫極材料層的未被該掩模結(jié)構(gòu)保護的部分；剝離任何殘留的圖像轉(zhuǎn)移層；共形沉積氧化鋁層即ALD層；采用終點檢測進行Ar離子研磨直到所述終點檢測層被暴露；進行反應離子蝕刻RIE從而去除該終點檢測層；以及沉積磁材料從而形成環(huán)繞的尾屏蔽件。
23.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中該掩模結(jié)構(gòu)的該第一氧化鋁層沉積至一厚度從而定義尾間隙。
24.根據(jù)權(quán)利要求22的方法，其中所述將該光掩模的圖像轉(zhuǎn)移到所述第一和第二氧化鋁層、終點檢測層、第一和第二圖像轉(zhuǎn)移層和SiO2層上包括進行反應離子蝕刻RIE和進行反應離子研磨RIM。
全文摘要
本發(fā)明提供一種構(gòu)造用于在垂直磁記錄中使用的磁寫頭的方法，該寫頭具有寫極，該寫極具有環(huán)繞該寫極的尾屏蔽件。該方法允許尾屏蔽件構(gòu)造有很好控制的尾間隙厚度且還允許寫極構(gòu)造有良好控制的道寬和直的、平的尾邊緣。該方法包括沉積磁寫極在襯底上且形成研磨結(jié)構(gòu)在該寫極層上。該研磨結(jié)構(gòu)包括可以通過反應離子蝕刻被去除的終點檢測層。進行離子研磨以通過去除未被該掩模層覆蓋的磁寫極材料來形成寫極。非磁材料例如氧化鋁的層被沉積且被離子研磨從而暴露終點檢測層。然后該終點檢測層通過反應離子蝕刻被去除且沉積磁的環(huán)繞的尾屏蔽件。
文檔編號G11B5/187GK101064112SQ20071010186
公開日2007年10月31日 申請日期2007年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月25日
發(fā)明者阿倫·彭特克, 鄭義 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司