专利名称：在磁头表面形成浅槽的方法
技术领域：
本发明涉及一种磁头加工方法，更具体地涉及一种在磁头表面形成浅槽(Recess)的方法。
背景技术：
磁盘驱动器是一种常见的信息存储设备。在进行数据读写操作时，磁盘驱动器内的磁盘高速旋转，使得置于磁盘上方的磁性读写头(磁头)面向磁盘一侧的表面与磁盘之间形成空气垫，这种空气垫将磁头动态地悬浮于磁盘上方，并使得磁头维持一定的飞行高度。磁头面向磁盘一侧的表面通常称为空气承载面，该空气承载面上形成有若干浅槽，当磁盘旋转时，在浅槽与磁盘之间产生空气动力学接触，并在磁头与磁盘之间维持预定的飞行高度。
上述空气承载面上的浅槽通常借助光刻工艺加工形成。图1展示了传统的利用光刻工艺在空气承载面上形成浅槽的流程。如图1所示，首先将感光物质涂设到磁头上；其次以200mj/cm2的曝光强度对感光物质进行选择性曝光，使感光物质上形成预定的曝光区域；接着对涂设于磁头表面上的感光物质烘烤120秒；然后对上述曝光区域进行显影，使感光区域的感光物质被除去，并将磁头表面暴露于感光区域，显影时间为70秒；接着蚀刻暴露于曝光区域的磁头表面，使磁头表面上形成浅槽；最后将残留在磁头表面的感光物质除去。
在上述浅槽加工过程中，由于曝光强度不够(仅仅为200mj/cm2)，同时对感光物质的烘烤时间过短(仅仅烘烤120秒)，使得曝光区域的感光物质在曝光及烘烤过程中无法充分地发生聚合反应，进而导致在其后的显影过程中曝光区域的感光物质无法彻底被显影液清洗掉，而是残留在曝光区域内形成堆积区。图4A展示了这种堆积区，如图所示，磁头12、感光层16及感光区域162相交的地方形成较大的堆积区13。这种堆积区在随后的蚀刻工序中导致堆积区附近的蚀刻速度与远离堆积区的蚀刻速度不同，进而导致磁头表面被蚀刻的深度不同，即蚀刻后的浅槽无法获得较垂直的侧壁。图5A展示了利用传统光刻工艺在磁头表面形成的浅槽。如图所示。磁头12上的浅槽15的侧壁152相对于与磁头表面垂直的方向具有较大的倾角，通常这种倾角可达到85度。侧壁倾角越大，浅槽的形状越偏离理想状态(理想情况下侧壁应当垂直于磁头表面)，进而使得磁头飞行时的飞行高度越偏离设计值，甚至超出设计允许的误差范围，从而使得磁头无法获得精确的飞行高度，最终影响磁头的数据读写性能。同时，对感光物质烘烤的时间过短也导致感光物质与磁头表面之间的粘附力不强，使得由感光物质形成的感光层容易变形甚至从磁头表面脱落，进而导致光刻工艺失败。另外，传统浅槽形成工艺中的显影时间太长(70秒)，容易导致过显影，即将曝光区域周围的未曝光部分同时局部地清洗掉，使得曝光区域的形状发生改变，进而导致加工形成的浅槽具有较粗糙的侧壁，并在浅槽底部形成较高的篱笆状突起(fencing)，其高度通常为2nm，宽度为2.5nm。这种粗糙的侧壁上聚集大量颗粒，在磁盘运转时，颗粒容易脱落刮伤磁盘表面，篱笆状突起在磁盘运行时也容易刮伤磁盘表面，导致磁盘及/或磁头损坏。
因此有必要提供一种改良的浅槽形成方法，以克服现有技术的不足。
发明内容
本发明一方面提供一种在磁头表面形成浅槽的方法，通过适当调整曝光强度、烘烤时间及显影时间，使得加工形成的浅槽可以获得垂直的侧壁，从而提高磁头的飞行稳定性。
本发明另一方面提供一种在磁头表面形成浅槽的方法，通过适当调整曝光强度、烘烤时间及显影时间，使得加工形成的浅槽具有光滑的侧壁及底部，从而避免了磁头/磁盘刮伤。
本发明另一方面提供一种在磁头表面形成浅槽的方法，通过适当延长烘烤时间，确保浅槽形成过程中感光层牢牢地黏附在磁头表面，不会变形，更不会从磁头上脱落。
为达到上述目的，本发明的在磁头表面形成浅槽的方法，包括如下步骤将感光物质涂设到磁头上；以255-265mj/cm2的曝光强度对感光物质进行选择性曝光，使感光物质上形成曝光区域；将感光物质烘烤350-370秒；对曝光区域进行显影，使感光区域的感光物质被除去，并将磁头表面暴露于感光区域，显影时间为45-55秒；蚀刻暴露于曝光区域的磁头表面，使磁头表面上形成浅槽；最后除去磁头表面的剩余感光物质。
优选地，所述曝光强度为260mj/cm2，对感光物质的烘烤时间为360秒；显影时间为50秒。
通过以下的描述并结合附图，本发明将变得更加清晰，这些附图用于解释本发明的实施例。
图1为传统的在磁头表面上形成浅槽的方法的流程图。
图2为本发明一个实施例提供的在磁头表面形成浅槽的方法流程图。
图3A-3E为与图2所示方法流程图相对应的一系列图，展示了本发明一个实施例所述的浅槽形成的工序。
图4A展示了传统浅槽形成方法导致的由残留感光物质形成的较大堆积区。
图4B为图3D所示结构C部分的局部放大图，展示了本发明浅槽形成方法形成的较小的堆积区。
图5A展示了利用传统浅槽形成方法加工形成的具有明显倾斜侧壁的浅槽。
图5B为图3E所示结构D部分的局部放大图，展示了利用本发明一个实施例所述浅槽形成方法加工形成的具有垂直侧壁的浅槽。
图6为通过纳米显微镜观察到的本发明方法形成的浅槽的立体图。
图7为图6所示浅槽从侧面观察的视图。
图8为图6所示浅槽从顶面观察的视图。
具体实施例方式
现在参考附图描述本发明的实施例。如上所述，本发明提供一种在磁头的表面上形成浅槽的方法。通过合理调整浅槽形成过程中的工艺条件，具体地，通过适当提高曝光过程中的曝光强度，增加曝光后对感光物质的烘烤时间及缩短显影时间，使得加工形成的浅槽具有垂直及光滑的侧壁，同时浅槽的底部上不会形成篱笆状突起。这样使得加工形成的浅槽具有较高的尺寸精度，从而确保磁头在飞行时更加接近于理想的飞行高度，比如使得磁头在写隙口(write gap)及读隙口(read gap)的飞行高度接近于其设计值，进而提高了磁头的飞行性能。其次，浅槽的光滑侧壁及底部确保磁头飞行时不会刮伤磁盘及/或磁头。另外，通过增加曝光后对感光物质的烘烤时间，使得涂设在磁头表面的感光物质层不易变形或从磁头表面脱落，进而不会影响整体工序的进行。
现在描述本发明的实施例。图2、图3A-3E、图4B、图5B及图6-图8展示了本发明的一个实施例。图2为本发明一个实施例提供的在磁头表面形成浅槽的方法流程图，图3A-3E为与图2所示方法流程图相对应的一系列图，展示了本发明一个实施例所述的浅槽形成的工序。参考图2，当加工流程开始后(步骤31)，首先将感光物质涂设到磁头上(步骤32)，参考图3A，感光物质可以以溶液的形式通过喷嘴20喷洒到高速旋转的磁头22的表面24(用于形成空气承载面的表面)上，借助磁头22的高速旋转使得感光溶液均匀地涂设在表面24上，并形成感光层(photosensitive layer)26。接着，以255-265mj/cm2的曝光强度对感光物质进行选择性曝光，使感光物质上形成曝光区域(图2中的步骤33)。具体地，参考图3B，将具有若干开孔282的光罩(reticle)28设置于感光层26上方，将曝光强度为255-265mj/cm2的适当光源21照射开孔282，使得光线穿过上述开孔282而照射到感光层26上，并在所述感光层26上形成与开孔282形状及位置对应的曝光区域262。接下来是步骤34，将感光物质烘烤350-370秒(同时参考图3C)。然后，对曝光区域进行显影，使感光区域的感光物质被除去，并将磁头表面暴露于感光区域，显影时间为45-55秒(图2中的步骤35)。具体地，如图3D所示，利用显影液(图未示)清洗曝光区域262，使得其内的感光物质被溶解掉，从而将磁头22的表面24暴露于被清洗后的曝光区域262中。接下来，蚀刻暴露于曝光区域的磁头表面，使磁头表面上形成浅槽(图2中的步骤36)。参考图3E，通过对暴露于曝光区域262的磁头22的表面24进行蚀刻加工，从而在表面24上形成浅槽25。然后除去磁头表面的剩余感光物质(图2中的步骤37)，最后结束整体加工过程(图2中的步骤38)。
在上述实施例中，所述感光物质可以为任何适当的感光材料。并且所述感光物质可以借助其它适当的方式涂设到磁头表面。所述光源可以为由高压汞灯产生的波长为365nm的紫外线(UV)光源，也可以为波长为248nm的深紫外线(DUV)光源，甚至可以为X射线、电子束及由准分子激光器产生的光源。所述显影液可以为任何适当的显影液，比如氢氧化钠溶液。所述蚀刻过程可以借助反应离子蚀刻(RIE)等技术进行。
在上述实施例中，将曝光强度提高到255-265mj/cm2，同时将烘烤时间设置为350-370秒，可以保证曝光区域的感光物质充分地发生聚合反应，使得在其后的显影过程中，该曝光区域的感光物质可以彻底地被清洗掉。图4B为图3D所示步骤(图2中的步骤35)结束后在磁头表面的C位置的局部放大图。如图所示，相对于图4A所示的传统技术，磁头22、感光层26及曝光区域262之间形成非常微小的堆积区23，该微小的堆积区23对其后的蚀刻工序影响很小，可以忽略不计。图5B为图3E所示步骤(图2中的步骤36)结束后在磁头表面的D位置的局部放大图。如图所示，相对于图5A所示的传统技术，在磁头22上形成的浅槽25具有非常垂直的侧壁252。同时较长的烘烤时间确保感光层牢牢地黏附在磁头表面，不会变形，更不会从磁头上脱落。另外，将显影时间调整为45-55秒，可以避免过显影，使得加工形成的浅槽侧壁更加光滑，浅槽底部上不会形成篱笆状突起，从而确保磁头飞行时不会刮伤磁盘及/或磁头。图6为通过纳米显微镜观察到的本发明方法形成的浅槽的立体图。图7、图8分别为图6所示浅槽从侧面及顶面观察的视图。由图可知，本发明提供的磁头浅槽形成方法可以获得具有非常垂直的侧壁252的浅槽，同时浅槽的侧壁及底部非常光滑。
磁头表面上的浅槽的垂直侧壁有助于提高磁头的飞行性能。下表为现有技术与本发明的磁头飞行实验数据对照情况。其中飞行参数包括写隙口处的飞行高度及读隙口处的飞行高度，数据包括飞行高度最大值、最小值、平均值、标准偏差及被测试的磁头数量。
从该表可以看出，本发明在磁头的写隙口及读隙口处的飞行高度标准偏差均比现有技术减小了0.1以上，即本发明获得的磁头飞行性能更加稳定可靠。
以上结合最佳实施例对本发明进行了描述，但本发明并不局限于以上揭示的实施例，而应当涵盖各种根据本发明的本质进行的等效组合。
权利要求
1.一种在磁头表面形成浅槽的方法，包括如下步骤(1)将感光物质涂设到磁头上；(2)以255-265mj/cm2的曝光强度对感光物质进行选择性曝光，使感光物质上形成曝光区域；(3)将感光物质烘烤350-370秒；(4)对曝光区域进行显影，使感光区域的感光物质被除去，并将磁头表面暴露于感光区域，显影时间为45-55秒；(5)蚀刻暴露于曝光区域的磁头表面，使磁头表面形成浅槽；及(6)除去磁头表面的剩余感光物质。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中的选择性曝光是借助光源照射具有开孔的光罩实现的。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述光源为由高压汞灯产生的波长为365nm的紫外线(UV)光源。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述光源为由高压汞灯产生的波长为248nm的深紫外线(DUV)光源或X射线、电子束及由准分子激光器产生的光源。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述曝光强度为260mj/cm2，对感光物质的烘烤时间为360秒；显影时间为50秒。
全文摘要
一种在磁头表面形成浅槽的方法，包括如下步骤将感光物质涂设到磁头上；以255－265mj/cm
文档编号G11B5/127GK101030040SQ200610059918
公开日2007年9月5日 申请日期2006年2月27日 优先权日2006年2月27日
发明者黄仕军, 李家豪 申请人:新科实业有限公司