专利名称：使金属层构成图案的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于盒式视频记录器的薄膜磁头，且，更特殊地，涉及一种通过采用一个掩模层来形成一个下磁极的改进方法。
众所周知，薄膜磁头被广泛用于读取、记录和/或擦除在一个磁带或盘上的信号。
图1所示为一个典型薄膜磁头100的一个示意横剖面图。薄膜磁头100包括一个形成在基底110上的一个第一磁层124，形成在第一磁层124顶部和基座110的上表面的一部分上的一个第二磁层126，沉积在第二磁层126的一部分上面的一个第一绝缘层134，由金属导体制成并形成在第一绝缘层134上面的一个有图案的线圈层140，覆盖有图案的线圈层140和第一绝缘层134的一个第二绝缘层138以及形成在第二绝缘层138上面的一个上磁极136，而上磁极还覆盖第二磁层126的部分以及第一绝缘层134中未被第二绝缘层138覆盖的部分，其中下磁极125由第一和第二磁层124，126组成。进一步，由于第二磁层126在第一磁层124上具有一个台阶，以后形成在它们上面的每一层也具有一个台阶，造成一个台阶区域142。
在图2A至2F中，所提供的示意横剖面图说明了一种在图1所示的基底110上面形成下磁极125的一种典型的现有技术的方法。
构成下磁极125和过程是从一个播种层(Seed layer)112的构成开始的，该层由金属制成，通过采用如溅射这样的技术形成在基底110上面。一个第一光刻胶层，如一种正型(positive type)光刻胶，通过采用，如一种旋涂方法，被沉积到第二播种层112的上面，然后，经过预先确定的方案在其中构成图案部分116，118，由此如图2A所示，使播种层112的部分暴露出来。
在下一个步骤中，图案部分116中的一部分122由一束光曝光，如图2B所示。如图2C所示，在播种层112上已暴露出来的部分上电镀上了一个第一磁层124，且如图2D所示，通过采用适当的显影剂去除图案部分116中被曝光的部分122。
下一步，如图2E所示，一个第二磁层126被电镀到第一磁层124和播种层112位于被曝光部分122下面的那部分的上面。如图2F所示，有图案部分118和120被去除，然后，所有不需要的第一和第二磁层和播种层从基底110上去除。
如下一步而言，如图1所示，第一绝缘层134被沉积到下磁极125和基底110不被下磁极125所覆盖的部分的上面。第一绝缘层134所起的作用是作为下、上磁极125、136之间的间隔，其中第一绝缘层134的厚度在薄膜磁头的性能中起到一个关键的作用，因为一个较窄的间隔将磁场限制到磁带上一个较小的部分，从而允许更多的磁信号被记录在一个给定的磁带长度上。
上述方法的主要缺定之一就是要均匀并且细薄地在下磁极125上形成第一绝缘层134是困难的，这是因为存在一个陡的台阶150，在图2F中用虚线圆圈来表示。
因此，本发明的一个主要目的是提供一种可在其上沉积一层薄绝缘层的下磁极，且该绝缘层在整个范围上具有均匀的厚度。
根据本发明的一个方面，所提供的方法是从一个金属层来形成一个下磁极，该下磁极所具有的形状使一层薄而且均匀的绝缘层能在其上面方便地形成，该方法包括下列步骤(a)在金属层上沉积一个掩模(Mask)层；(b)在掩模层的上面形成一个光刻胶层；(c)将该光刻胶层的一部分曝光；(d)显影该曝光部分；(e)蚀刻掩模层并由此提供一个底面和一个相对于掩模层上的底面具有一个倾角θ的倾斜壁(wall)；以及(f)使该金属层形成图案成为下磁极，包括通过采用被蚀刻的掩模层的一个平坦底面，由此获得一个相对于金属层上的平坦底面具有一个倾角φ的倾斜壁，其中角度φ由下式确定tanφ＝Rtanθ其中R表示掩模层和金属层的蚀刻率之比。
从下面给出的结合附图对优选实施方案的描述中，本发明的上述及其他目的和特征将变得显而易见，其中图1所示为一个常规的薄膜磁头的一个示意横剖图；图2A至2F所提出的示意横剖图说明了一种在图1所示的薄膜磁头中形成一个下磁极的典型现有技术方法；及图3A至3F所提供的示意横剖图说明了一种根据本发明的一个优选实施方案加工一个下磁极的方法。
优选实施方案的详细描述参见图3A至3F，所示的示意横剖图说明了加工用于根据本发明的一个薄膜磁头的一个下磁极所涉及的步骤。
如图3A所示，加工下磁极的过程从制造一个具有一个上表面的基底210开始，该基底由一种非磁材料制成，比如SiO2或Al2O3，在其上面，通过一种方法，比如一种蒸发方法或者一种溅射方法形成一个播种层212。播种层由一个底层和一个顶层组成，分别具有厚度150-250埃和650-750埃，底层由铬(Cr)制成，而顶层由坡莫合金(permalloy)，比如镍铁Ni-Fe制成。然后，一个具有厚度8-10微米(μm)且由坡莫合金-例如镍-铁制成的磁层214被电镀到播种层212的上面。一个由SiO2制成的掩模层216被沉积到磁层214的上面。优选地，掩模层216的厚度比磁层214的厚度大。通过采用一种方法，比如一种旋涂方法，一个光刻胶层218形成在掩模层216的上面，且光刻胶层218的一部分220由一束光曝光，从而定义下磁极的一个尺寸。聚酰亚胺也可被用来起到与光刻胶层的功能一样的功能。
在下一个步骤中，光刻胶层218的一部分220通过采用一种显影剂被去除，然后掩模层216通过采用一种蚀刻剂来蚀刻直到位于部分220下面的掩模层216的一半被去除，由此获得一个倾斜壁223，如图3B所示。光刻胶层218的剩余部分中的一部分222由一束光曝光，从而定义了下磁极的一个端部(tip)区域。在下一个步骤中，部分222通过采用一种显影剂被去除，然后，掩模层216通过采用蚀刻剂来蚀刻直到磁层214的上表面被暴露出来，从而获得一个有图案的掩模层224，如图3C所示，其中有图案的掩模层224包括一个底面227和一个第二倾斜壁225。图3B中的符号θ表示在掩模层224的底面227与有图案的掩模层224的第二倾斜壁225之间形成的角度。根据本发明的优选实施方案，由于掩模层216是由SiO2制成的，蚀刻剂的制备是通过将氟化铵(NH4F)与氟化氢(HF)混合来进行的，通过改变NH4对HF的组合比率可以改变角度θ。然后，如图3D所示，在有图案的掩模层224上面的光刻胶层218被剥离，其中有图案的掩模层224在磁层214形成图案的过程中起到一个掩模的作用。
然后，磁层214通过采用一种干性蚀刻方法，比如一种离子磨削(ionmilling)，形成图案且成为下磁极226，其中的下磁极226包括一个倾斜壁229和一个底面，如图3E所示。图3E中的符号φ表示在下磁极226的底面和倾斜壁229之间的角度。
角φ由下式确定tanφ＝Rtanθ公式(1)其中R表示掩模层216的蚀刻率与磁层214的蚀刻率之比，而θ表示在第二倾斜壁225与有图案的掩模层224的底面227之间的角度。因为θ是前面的步骤中已经确定的，角度φ的大小只是通过控制R来确定。因此，通过选择一种R小于1的蚀刻剂，有可能使获得的φ小于θ。
在下一个步骤中，一个由一种非磁材料，比如SiO2或Al2O3，制成的一个绝缘层228被沉积到下磁极226和基底210中不被下磁极226所覆盖的一部分的上面，如图3F中所示。绝缘层228具有的典型厚度为0.1-0.3μm。
与用于在一个薄膜磁头中形成一个下磁极125的现有技术方法相比，本发明的方法能提供一个具有一个台阶的下磁极226，通过选择和使用一种合适的蚀刻剂，该台阶具有较小的陡度，所产生的掩模层蚀刻率与磁层214的蚀刻率之比小于1，即较小的陡度，而这一点又允许在其上面方便地形成一个薄的绝缘层228。
尽管本发明仅就薄膜磁头和优选实施方案进行了描述，对本领域熟悉者来讲，显然，上述磁层形成方案可以应用于任何其他薄膜的加工方法中；且，进一步，在不偏离在所附的权利要求中所定义的本发明的精神和范围的基础上，还可以进行其他修正和变动。
权利要求
1.使一个形成在一个基底上的金属层构成图案的方法，该方法包括以下步骤(a)在金属层上形成一个掩模层，该掩模层包括一个底面和与底面具有一个倾角θ的一个倾斜壁；又(b)使该金属层构成图案成为一个预先确定的结构，该结构包括通过采用掩模层的一个平坦的底面，与该平坦的底面具有一个倾角φ的一个倾斜壁。
2.如权利要求1的方法，其中，角φ由下式确定tanφ＝Rtanθ其中R为掩模层的蚀刻率与金属层的蚀剂率之比。
3.如权利要求2的方法，其中，R小于1。
4.如权利要求1的方法，其中，步骤(a)包括下列步骤(a1)在金属层上沉积掩模层；(a2)在掩模层上形成一个光刻胶层；(a3)将光刻胶层的一部分由一束光曝光；(a4)显影该部分；且(a5)采用一种蚀刻剂蚀刻该掩模层，由此给出该掩模层的底面和与该底面具有一个倾角θ的倾斜壁。
5.如权利要求4的方法，其中，步骤(a)进一步包括介于步骤(a4)和(a5)之间的一个步骤制备能够改变掩模层蚀刻率的蚀刻剂，由此控制介于底面与掩模层倾斜壁之间的角度θ。
6.如权利要求4的方法，其中，光刻胶层由聚酰亚胺制成。
7.如权利要求1的方法，其中，金属层由磁性材料制成。
8.如权利要求7的方法，其中，磁性材料由坡莫合金制成。
9.如权利要求7的方法，其中，磁层具有8-10μm的厚度。
10.如权利要求4的方法，其中，掩模层由二氧化硅(SiO2)制成。
11.如权利要求10的方法，其中，该掩模层由一种蚀刻剂来蚀刻，该蚀刻剂由氟化铵(NH4F)和氟化氢(HF)制成。
12.如权利要求11的方法，其中，角θ是通过改变蚀刻剂中氟化铵(NH4F)和氟化氢(HF)的比例来控制。
13.如权利要求10的方法，其中，掩模层具有16-20μm的厚度。
14.如权利要求1的方法，其中，金属层采用一种离子磨削方法来构成的图案。
15.在一个薄膜磁头中从一个磁层形成一个下磁极的方法，该下磁极具有一个形状，该形状允许在其上方便地形成一个薄且均匀的绝缘层，该方法包括下列步骤(a)制备一个在其上面形成有磁层的基底；(b)在磁层上面形成一个包括一个或多个倾斜壁的掩模层，倾斜壁中的每一个分别相对于底面以一个预先确定的第一角度倾斜；且(c)使该磁层构成图案成为包括一个平坦底面的下磁极，由此获得一个或多个倾斜壁，倾斜壁中的每一个分别相对于该平坦底面以一个预先确定的第二角度倾斜，其中预先确定的第二角度通过改变掩模层的蚀刻率与磁层的蚀刻率之间的比率来控制。
16.如权利要求15的方法，其中，基底由氧化铝(Al2O3)制成。
17.如权利要求15的方法，其中，薄且均匀的绝缘层是由氧化铝(Al2O3)制成的。
18.如权利要求15的方法，其中，掩模层是由二氧化硅制成的。
全文摘要
在一个薄膜磁头中形成一个下磁极的方法，该方法降低了其台阶的陡度。该方法从制备掩模层开始，包括在磁层上面的一个底面和一个与底面具有一个倾角θ的倾斜壁。然后，使磁层构成图案成为下磁极，包括一个平坦的底面和一个倾斜壁，该倾斜壁具有一个与掩模层的倾斜壁相比已减小了的陡度。倾斜壁陡度的减小是通过控制掩模层的蚀刻率与磁层的蚀刻率之间的比率来进行的。
文档编号C23F1/02GK1153372SQ96109619
公开日1997年7月2日 申请日期1996年8月27日 优先权日1996年8月27日
发明者卢载遇 申请人:大宇电子株式会社