专利名称：用于为垂直磁记录磁极提供侧屏蔽体的方法和系统的制作方法
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图I是示出用于制作常规的垂直磁记录(PMR)换能器的常规方法10的流程图。为了简单起见，省略ー些步骤。常规方法10用于在氧化铝层中提供PMR磁极。经由步骤12在氧化铝层中形成沟槽。沟槽的顶部比沟槽底部宽。因此，在其中形成的PMR磁极的顶表面将比其底部宽。因此，PMR磁极的侧壁将具有反向角。沟槽的底部也可以是倾斜的，从而提供前缘斜面。经由步骤14沉积钌(Ru)间隙层。Ru间隙层用于形成侧间隙。步骤14通常包括使用化学气相沉积(CVD)沉积Ru间隙层。经由步骤16镀常规PMR磁极材料。步骤 16可以包括镀铁磁磁极材料以及晶种层和/或(多个)其他层。然后可以经由步骤18执行化学机械抛光(CMP)，从而去除过量的(多种)磁极材料。然后经由步骤20可以形成顶部或者后缘斜面。经由步骤22沉积写入间隙。经由步骤24使用常规的光刻法形成常规的光致抗蚀剂屏蔽掩摸。然后经由步骤26沉积环绕屏蔽体。图2和3分别示出使用常规方法10形成的常规PMR换能器50的一部分的侧视图和空气轴承表面(ABS)视图。图2中示出形成期间的常规换能器50。常规换能器50包括中间层52。中间层52是在其上形成有磁极的层。还示出了表示磁极的前缘斜面的所使用的斜面53。还示出了光致抗蚀剂屏蔽掩模82。用于形成掩模82的图案的光的方向由图2中的直线箭头示出。图3示出在制作完成后的常规PMR换能器。还示出了 Ru间隙层54，其沉积在沟槽(未示出)中。还示出了常规磁极60、写入间隙70和顶部屏蔽体80。因此，使用常规方法10可以形成磁极60。尽管常规方法10可以提供常规PMR换能器50，但是可能存在缺点。如图2所示，光致抗蚀剂掩膜82可以显示出凹ロ 84。抗蚀凹ロ 84接近光致抗蚀剂掩膜82的基底。因此，步骤26中镀的屏蔽体可以具有不期望的轮廓。进ー步地，凹ロ 84可以是不可控的，尤其是在高容量エ艺中。因此，可能不利地影响常规PMR换能器50的产量和/或性能。进ー步地，如图3中能够看出，可以存在来自光致抗蚀剂掩膜82的抗蚀残留82’和82”。(例如顶部比底部宽的)常规磁极60和关联结构的反向角可以导致不能从接近常规磁极60的底部的阴影区域除去部分抗蚀掩模82。因此，典型的有机抗蚀残留82’和82”可以存在于最后的器件中。这种抗蚀残留82’和82”占据期望成为环绕屏蔽体80的一部分的区域。因此，性能和/或产量可以再次降低。因此，所需要的是用于制作PMR换能器的改进的方法。
发明内容
本发明描述了用于制作具有非磁性的中间层的磁性换能器的方法。在中间层上提供有磁极。该磁极具有侧面、底部、比底部更宽的顶部和紧邻ABS位置的顶部斜面。侧间隙被提供为至少邻近磁极的侧面。底部抗反射涂层(BARC)提供在中间层上。通过使用液体蚀刻剂可去除BARC层，并且该BARC层邻近至少一部分侧间隙。掩模层被提供在BARC层上。图案经光刻传递到掩模层中，形成屏蔽掩摸。BARC层的一部分暴露于液体蚀刻剂，以便磁极的多个侧面和侧间隙脱离BARC层。提供了至少ー个侧屏蔽体。该侧屏蔽体是磁性的。
图I是示出了用于制作PMR换能器的常规方法的流程图。图2是示出了常规PMR换能器的侧视图的图示。图3是示出了常规PMR换能器的ABS视图的图示。图4是示出了用于制作PMR换能器的方法的一个示例性实施例的流程图。图5是示出了在制作期间PMR换能器的一个示例性实施例的侧视图的图示。图6是示出了 PMR换能器的一个示例性实施例的侧视图和ABS视图的图示。
图7是示出了用于制作PMR换能器的方法的另ー个示例性实施例的流程图。图8-13是示出了在制作期间磁记录换能器的一个示例性实施例的图示。
具体实施例方式图4是示出了用于制作换能器的方法100的示例性实施例的流程图。尽管其他换能器可以也这样制作，但在PMR换能器的背景中描述了方法100。为简单起见，可以省略、交插和/或组合一些步骤。所制作的PMR换能器可以是合并头部(merged head)的一部分,该合并头部也包括读取头(未示出)并且位于磁盘驱动器中的滑块(未示出)上。方法100也可以在PMR换能器的其他部分形成之后开始。还在提供单个PMR磁极及其在单个磁记录换能器中的关联结构的背景中描述方法100。然而，方法100可以用于基本同时地制作多个换能器。还在特定层的背景中描述方法100和系统。然而，在一些实施例中，这些层可以包括多个子层。在一个实施例中，方法100在PMR磁极位于其上的(多个)中间层形成之后开始。在一些实施例中，期望前缘屏蔽体。在这些实施例中，前缘屏蔽体可以是中间层的部分或者全部。前缘屏蔽体通常是软磁性的铁磁体，并且可以包括例如NiFe等材料。经由步骤102在中间层上提供磁极。磁极具有侧面、底部、比底部更宽的顶部和紧邻ABS位置的前斜面。ABS位置是例如换能器在磨光(lap)之后ABS将处于的位置。前斜面处于磁极的底部，并且允许位于ABS的磁极尖端的高度小于ABS远端的磁极的一部分。在一些实施例中，步骤102可以包括在中间层中形成斜面，或者在中间层上沉积并图案化子层，从而形成斜面。如这里所使用的，这种子层被认为是中间层的一部分。步骤102中提供的斜面可以具有至少十度并且不大于五十度的角度。在一些实施例中，所述斜面的角度是三十度，在エ艺容限内。步骤102中提供的磁极也可以是PMR磁极。因为磁极的顶部比底部更宽，侧壁具有反向角。在一些实施例中，磁极侧壁的反向角大于零度并且不大于二十度。在其他实施例中，反向角大约为七到九度。作为制作磁极的一部分，可以提供(多层)晶种层以及磁性层。步骤102可以包括例如通过镀或者溅射来沉积铁磁及其他材料。在一些实施例中，在提供磁极中也可以执行抛光,例如CMP。在其他实施例中,可以另ー种方式制作磁极。经由步骤104提供至少邻近磁极的侧面的非磁性侧间隙。在一些实施例中，侧间隙的一部分置于磁极下方。进ー步地，在一些实施例中，在步骤102中沉积磁极材料之前，可以在中间层中形成沟槽并且在步骤104中沉积侧间隙。经由步骤106，在中间层上提供底部抗反射涂层(BARC)。通过使用液体蚀刻剂可去除BARC层。因此，BARC层可通过使用适当的液体蚀刻剂液体蚀刻。BARC也邻近侧间隙的至少一部分。换句话说，ー些BARC层位于紧邻侧间隙所处的区域，并且在一些实施例中，邻接侧间隙所处的区域。在一些实施例中，BARC层是可显影的。换句话说，可使用显影剂去除BARC层。这种BARC层的ー个示例包括ARC DS-KlOl0如下所述，BARC层还配置为减少步骤108中使用的光的反射。更具体地，可以修整BARC层的厚度，使得反射离开紧接地低于BARC层的层的光经历破坏性干扰。因此，来自下层的反射可以被減少或基本去除。经由步骤108，在BARC层上提供掩模层。掩模层是感光的并且可以使用光刻法形成图案。例如，掩模层可以包括一些类型的光致抗蚀剂。经由步骤110，图案之后经光刻传递到掩模层中，形成屏蔽掩摸。步骤110可以包括将一部分光致抗蚀剂层暴露于光，然后将换能器暴露于显影剂，该显影剂去除暴露的光致抗蚀剂。在一些实施例中，能够液体蚀刻BARC层的相同的显影剂也用于使掩膜层光刻地形成图案。经由步骤112，一部分BARC层暴露于液体蚀刻剂，其去除BARC层。因此，BARC层的暴露部分被去除。更具体地说，BARC层邻近的磁极的侧面和侧间隙现在脱离BARC层。在 BARC可显影的实施例中，步骤112可以作为步骤110的一部分被执行。例如，用于步骤110的显影剂可以是BARC层能够用其液体蚀刻的显影剂。在这种实施例中，暴露的抗蚀剂的去除和可显影的BARC层的去除可以一起执行。经由步骤114，至少提供侧屏蔽体。在一些实施例中，在步骤114中提供全环绕屏蔽体。在这种实施例中，期望在制作环绕屏蔽体之前沉积顶部间隙。在其他实施例中，可以在分离的步骤中制作后屏蔽体(trailing shield)。在步骤114中提供的屏蔽体是磁性的。因此，步骤114可以包括镀或沉积铁磁性软磁材料，例如NiFe。图5-6是示出可以使用方法100形成的PMR换能器150的一部分的ー个示例性实施例的图示。为了清楚，图5-6不是按比例绘制的。图5示出了形成期间的换能器150。所示的换能器150的部分在磁极远端，侧屏蔽体可以在此处形成。因此，示出了中间层152，但是在图5中没有示出磁极。还示出了斜面153，其形成在中间层152中。BARC层154和掩模层159在步骤110执行之前覆盖斜面153。BARC层158的厚度可以不大于ー百纳米。在一些实施例中，BARC层158的厚度可以不大于四十纳米，在エ艺变化内。相反，掩模层159可以是厚的。例如，掩模层159可以是深UV光致抗蚀剂。在这种实施例中，掩模层159的厚度可以大约是I. 5微米。在执行了步骤110-112以后，自掩模层159形成掩模159’。进一歩，BARC层158’仅位于掩模159’的下面，因为剩余部分已经暴露于液体蚀刻剂。图6示出在执行步骤114以后的换能器150。除了中间层152以外，还示出了间隙层154。还示出了磁极156、额外的间隙层160和屏蔽体162。磁极156具有比其底部更宽的顶部和反向角Θ。在所示的实施例中，磁极156不仅包括相应于前斜面153的前斜面155,而且还包括可选的后斜面157。在一些实施例中，前斜面155的厚度是大约两百纳米，而磁极156的厚度是大约三百纳米。因此，斜面155和157可以占据磁极156的大部分高度。使用方法100，可以改进PMR换能器的制作。如在图5-6中能够看出的，掩模159’基本脱离凹ロ。BARC层158的存在可以允许减少自斜面153的反射。尽管未示出，但是由于过度去除BARC层158’，可以存在小的底切。然而，与掩膜159的高度相比，BARC层158是小的。进ー步，这种底切可以在高容量制造期间被监测和控制。进ー步，如在图6中能够看出的，基本不存在来自掩模层159或者来自BARC层158的残留。这是因为BARC层158可通过使用液体蚀刻剂去除。因此，屏蔽体162具有期望的轮廓。因此，可以改进换能器150的制造和性能。图7是示出用于制作PMR换能器的方法200的另ー个示例性实施例的流程图。为了简单起见，可以省略ー些步骤。图8-13是示出在制作期间PMR换能器250的一部分的示例性实施例的侧视图和ABS视图的图示。为了清楚，图8-13不是按比例绘制的。对于侧视图，图8-13中的磁极视图在形成磁极的中间位置获得，而斜面视图邻近磁极获得，在所述磁极处形成侧/环绕屏蔽体。进一歩，尽管图8-13示出了 ABS位置(将形成ABS的位置)和在磁极中的特定点处的ABS，但是其他实施例也可以具有其他ABS位置。參考图8-13，方法200在PMR换能器250的背景中描述。然而，方法200可以用于形成另ー种器件(未示出)。所制作的PMR换能器250可以是合并头部的一部分，该合并头部也包括读取头(在图8-13中未示出)并且置于磁盘驱动器中的滑块(未示出)上。所述方法200也可以在PMR换能器250的其他部分形成之后开始。所述方法200也在提供单个PMR换能器 250的背景中加以描述。然而，所述方法200可以用于基本同时地制作多个换能器。所述方法200和器件250还在特定层的背景中加以描述。然而，在一些实施例中，这些层可以包括多个子层。经由步骤202在中间层上提供PMR磁极。步骤202类似于方法100的步骤102。因此，步骤202可以包括形成前斜面以及沉积(多个)晶种层、(多个)磁性层和/或(多个)其他可选层。在一些实施例中，步骤202可以包括在中间层中形成斜面或者在中间层上沉积并图案化子层，从而形成斜面。步骤202可以包括例如经由镀或者溅射来沉积铁磁体及其他材料。在一些实施例中，在提供磁极中也可以执行抛光，例如CMP。在其他实施例中，可以另ー种方式制作磁极。也可以提供后缘斜面。经由步骤204沉积非磁性侧间隙。在一些实施例中，步骤204可以在提供PMR磁极之前执行。在这些实施例中，一部分侧间隙低于PMR磁极。图8示出了执行步骤204以后的换能器250。示出了磁极256置于其上的中间层252。也示出了间隙254。在所示的实施例中，在中间层252上提供磁极。然而，在其他实施例中，磁极可以置于间隙层254的一部分上。磁极256具有侧面、底部、比底部更宽的顶部和紧邻ABS位置的前斜面255。尽管没有示出后斜面，但是在其他实施例中，可以包括这种斜面。在一些实施例中，侧壁的反向角大于零度并且不大于二十度。在其他实施例中，反向角大约为七至九度。斜面255可以具有至少十度且不大于五十度的角度。在一些这种实施例中，斜面255的角度是三十度，在エ艺容限内。换能器250可以包括前屏蔽体(未示出)。在这种实施例中，中间层252可以是前屏蔽体，并且间隙层254的一部分或者其他非磁性层将置于磁极256和中间层252之间。经由步骤206，底部抗反射涂层(BARC)在中间层上旋涂。BARC层可通过使用液体蚀刻剂去除。更具体地，在步骤206中喷涂的BARC层是可显影BARC，例如ARC DS-KlOl0BARC还邻近侧间隙的至少一部分。换句话说，ー些BARC层位于紧接侧间隙所处的区域，并且在ー些实施例中，所述ー些BARC层邻接侧间隙所处的区域。如下所述，BARC层还配置为減少步骤212中所使用的光的反射。经由步骤208，在BARC层上旋涂光致抗蚀剂掩膜层。光致抗蚀剂掩膜层是感光的并且可以通过使用光刻法形成图案。图9示出了执行步骤208以后的换能器。此外，示出了斜面和磁极两者的侧视图。因此，示出了可显影BARC(D-BARC)层260和光致抗蚀剂层262。尽管描述为具有类似的厚度，但是在一些实施例中，D-BARC层260可以比光致抗蚀剂262明显更薄。经由步骤210，部分掩模层暴露于适当频率的光，从而将图案传递到掩膜层。经由步骤212，换能器250暴露于用于光刻法的显影剂。显影剂去除光致抗蚀剂层262已经暴露于光的部分。此外，因为去除了部分光致抗蚀剂层262，所以下面的D-BARC层260也可以暴露于显影剂。因此，也去除D-BARC层260的这些部分。图10示出了执行步骤214以后的换能器250。已经去除了 D-BARC层260和光致抗蚀剂层262的一部分。因此，D-BARC260’和光致抗蚀剂262’的剰余部分形成屏蔽掩膜。如图10中能够看出的，暴露于显影剂去除了 D-BARC层260的任意部分，并且D-BARC层260的任意部分已经从PMR磁极256和侧间隙254的多个侧面去除。进ー步地，已经结合光刻地提供光致抗蚀剂掩膜262'而实施D-BARC 260的这种去除。经由步骤214，提供至少侧屏蔽体。在一些实施例中，在步骤214中提供全环绕屏 蔽体。在这些实施例中，期望在制作环绕屏蔽体之前沉积顶部间隙。在其他实施例中，可以在分离的步骤中制作后屏蔽体。步骤216可以包括镀或沉积铁磁性软磁材料，例如NiFe。图11示出执行步骤216以后的换能器250。因此，屏蔽体264已被沉积。如果仅提供侧屏蔽体，那么屏蔽体264在磁极256之上的部分可以被去除。如果屏蔽体264是环绕屏蔽体，那么非磁性间隙(未示出)将至少存在于磁极256的顶部和屏蔽体264之间。经由步骤216，至少在PMR磁极256上沉积非磁性间隙层。在一些实施例中，可以在步骤206之前执行步骤216。图12示出步骤216之后的换能器250。因此，写入间隙266在磁极256上示出。经由步骤220，磁性顶部屏蔽体可以选择性地被提供。图13示出执行步骤220之后的换能器250。因此，提供了后屏蔽体268。因此，屏蔽体264和268形成环绕屏蔽体。因此，通过使用方法200，可以制作PMR换能器250。PMR换能器250具有期望的几何形状。特别地，屏蔽体264/268具有期望的表面形状。此外，换能器可以脱离来自D-BARC260和光致抗蚀剂262的残留。因此，可以改进换能器250的制造和性能。
权利要求
1.一种用于制作具有中间层和空气轴承表面ABS的磁性换能器的方法，所述方法包括 在所述中间层上提供磁极，所述磁极具有多个侧面、底部、比所述底部更宽的顶部以及紧邻ABS位置的前斜面； 提供邻近所述磁极的至少多个侧面的侧间隙； 在所述中间层上提供底部抗反射涂层BARC，所述底部抗反射涂层可通过使用液体蚀刻剂去除并且邻近所述侧间隙的至少一部分； 在所述底部抗反射涂层上提供掩膜层； 光刻地传递图案到所述掩膜层中，形成屏蔽掩模； 将一部分所述底部抗反射涂层暴露于所述液体蚀刻剂，以便所述磁极的多个侧面和所述侧间隙脱离所述底部抗反射涂层； 至少提供侧屏蔽体，所述侧屏蔽体是磁性的。
2.根据权利要求I所述的方法，进一步包括 在至少所述磁极和所述侧间隙上沉积间隙层。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述至少提供侧屏蔽体的步骤包括 提供磁性顶部屏蔽体。
4.根据权利要求I所述的方法，其中所述底部抗反射涂层是可显影的。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述底部抗反射涂层包括ARCDS-K101。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述液体蚀刻剂是显影剂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述光刻地传递图案的步骤进一步包括 将所述掩膜层的一部分暴露于光；和 使用所述显影剂去除所述掩膜层的所述部分。
8.根据权利要求6所述的方法，其中所述将所述底部抗反射涂层暴露于所述液体蚀刻剂的步骤作为所述光刻地传递图案的步骤的一部分而执行。
9.根据权利要求2所述的方法，其中所述底部抗反射涂层的厚度不大于一百纳米。
10.根据权利要求I所述的方法，其中所述至少提供侧屏蔽体层的步骤进一步包括 镀至少一个屏蔽体层。
11.根据权利要求I所述的方法，其中所述磁极是垂直磁记录写入磁极。
12.根据权利要求I所述的方法，其中所述底部抗反射涂层暴露于所述液体蚀刻剂的部分未被所述屏蔽掩膜覆盖。
13.一种用于制作垂直磁记录PMR换能器的方法，所述PMR换能器具有中间层和空气轴承表面ABS,所述方法包括 在所述中间层上提供PMR磁极，所述PMR磁极具有多个侧面、底部、比所述底部更宽的顶部以及紧邻ABS位置的前斜面； 提供邻近所述磁极的至少多个侧面的侧间隙，所述侧间隙是非磁性的； 在所述中间层上旋涂可显影的底部抗反射涂层BARC，所述可显影的底部抗反射涂层可通过使用显影剂去除并且具有不大于一百纳米的厚度； 在所述底部抗反射涂层上旋涂掩膜层； 将所述掩膜层的一部分暴露于光；将所述换能器暴露于所述显影剂，所述掩膜层的所述部分和一部分所述底部抗反射涂层由所述显影剂去除，形成屏蔽掩模并且从所述PMR磁极的多个侧面以及所述侧间隙层去除所述底部抗反射涂层的任意部分； 提供磁性侧屏蔽体； 在至少所述PMR磁极和所述侧间隙上沉积非磁性间隙层；和 提供磁性顶部屏蔽体，所述非磁性间隙层置于所述PMR磁极和所述磁性顶部屏蔽体之间。全文摘要
本发明涉及用于为垂直磁记录磁极提供侧屏蔽体的方法和系统。公开了一种用于制作具有非磁性中间层的磁性换能器的方法。在中间层上提供了磁极。磁极具有侧面、底部、比底部更宽的顶部和紧邻ABS位置的前斜面。至少邻近磁极的侧面提供侧间隙。底部抗反射涂层(BARC)提供在中间层上。底部抗反射涂层可通过使用液体蚀刻剂去除，并且邻近至少一部分侧间隙。掩模层被提供在底部抗反射涂层上。光刻地传递图案到掩模层中，形成屏蔽掩模。部分底部抗反射涂层暴露于液体蚀刻剂，以便磁极的所述侧面和侧间隙脱离底部抗反射涂层。至少提供磁性侧屏蔽体。
文档编号G11B5/187GK102682784SQ20121007135
公开日2012年9月19日 申请日期2012年3月16日 优先权日2011年3月18日
发明者D·万, H·孙, H·袁, L·王, M·王, X·曾 申请人:西部数据(弗里蒙特)公司