专利名称：制造磁记录头的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造磁记录头的方法，该方法通过形成由热塑性树 脂制成并且其中形成有磁记录头的主磁极形状的孔的抗蚀剂层，热烘烤 该抗蚀剂层以暂时使该抗蚀剂层流动化(fluid),并随后使用构成主磁极的材料填充该抗蚀剂层中的该孔，来形成磁记录头的主磁极。
技术背景专利文献1公开了一种制造磁记录头的传统方法。在图5A到图5F 中示意性地示出了专利文献1中公开的制造用于垂直磁记录的磁记录头 的传统方法中的步骤。图5A到5F是当从磁记录头的气承(air bearing) 表面侧看时，在制造期间磁记录头的主磁极的前端的周边部分的剖面图。图5A示出了其中已淀积了绝缘层26、已在绝缘层26的表面上淀积 了粘合层12、并已随后淀积了挥发性金属(volatile metal)层11的状态。 设置粘合层12以使挥发性金属层11紧密地粘附到绝缘层26的表面。粘 合层12是通过溅射或汽相淀积由Ti、 Ta、 Cr、 Nb等形成的。使用Ru (钌)作为用于形成挥发性金属层11的材料。挥发性金属 层11是通过溅射或汽相淀积由钌金属形成的。使用挥发性金属层11作 为电镀晶禾中层(plating seed layer)。图5B示出了其中已在挥发性金属层11的表面上形成了抗蚀剂层30 的状态。工件的表面涂敷有抗蚀剂，并且根据其中要形成主磁极的图案 对抗蚀剂进行曝光和显影，以形成具有主磁极形状的孔的凹部30a。将凹 部30a形成为使得与主磁极的前端相对应的部分的横截面被成形为倒梯 形。在凹部30a的内底面曝露出由钌制成的挥发性金属层11。在形成抗蚀剂层30后，对抗蚀剂进行亲水性处理。图5C示出了其 中对抗蚀剂进行02等离子体处理作为亲水性处理的状态。当对抗蚀剂进行02等离子体处理时，抗蚀剂层30的表面从疏水性变为亲水性，并且在形成有凹部30a的部分，在凹部30a的底面曝露的 挥发性金属层11的钌被氧化变成RuO4。该RuO4被蒸发并附着在凹部30a 的内表面30b作为挥发物(volatile) lla。在对抗蚀剂层30进行亲水性处理后，使用挥发性金属层11作为电 镀晶种层进行电镀，以在凹部30a的内部构成磁膜(高饱和磁通量密度 膜)32。图5D示出了其中通过电镀形成了磁膜32的状态。图5E示出了在形成磁膜32之后去除了抗蚀剂层30的状态。可以通 过化学溶解(chemical dissolution)来去除该抗蚀剂图案30。当去除了抗 蚀剂图案30时，与抗蚀剂图案30 —起去除了附着在凹部30a的内表面 30b上的挥发物(Ru04)。在去除抗蚀剂图案30之后，进行离子铣，以去除在绝缘层26被曝 露到表面的位置处的挥发性金属层11和粘合层12。图5F示出了其中已 去除了挥发性金属层11和粘合层12 二者的不必要部分并且已在绝缘层 26上形成了由磁膜32构成的主磁极(前端10a)的状态。尽管专利文献1中没有公开，但是随后通过铣削(milling)来修整 磁膜32的外表面，整个磁膜32覆盖有氧化铝层，并且将氧化铝层和磁 膜的上表面研磨平滑以完成主磁极。在用于垂直磁记录的磁记录头中，主磁极的前端10a的横截面被成 形为倒梯形，以防止所谓的"侧轨擦除"。即，如果曝露到气承表面的主 磁极的前端10a的端面没有被成形为倒梯形而是矩形，则根据相对于磁 盘(磁记录介质)上的轨道方向的倾斜角度，存在侧轨在主磁极的前端 的端面的角部处被擦除的情况(该现象被称为"侧轨擦除")。而且，尽管在专利文献1中没有公幵，但是存在使用对抗蚀剂进行 热烘烤的技术来使上述抗蚀剂图案32中的磁膜32(其成为主磁极的前端 10a)的横截面形状成为如图5F中示出的倒梯形的情况。现在将参照图 6A到6D描述该处理。首先，如图6A和6B中所示，对由热塑性材料(热塑性树脂)制成 的光致抗蚀剂层30进行曝光并显影，以形成以主磁极的形状切出的凹部30a (这与图5B的处理相对应)。接下来，通过加热正在制造的磁记录头对抗蚀剂层30进行热烘烤 (烘烤处理)。通过这样做，由热塑性材料(热塑性树脂)制成的抗蚀剂 层30变得流动化，并且由于表面张力，横截面形状变为圆形，如图6C 中所示，并且凹部30a的内表面30b变为锥形，以从底部朝向开口逐渐 变宽。此后，如图6D中所示，通过使用挥发性金属层11作为馈电层(power feed layer)进行电镀来填充凹部30a，以形成构成主磁极的磁膜32。通过这样做，可以使主磁极的前端10a的横截面形状大致为倒梯形。 专利文献1日本特开专利公报No. 2006-322054(参见图2和第0012到0019段)。 发明内容在其中通过热烘烤抗蚀剂层30而将抗蚀剂层30的与主磁极的前端 相对应的部分(即，凹部30a)形成为倒梯形的传统方法，当在烘烤处理 期间对抗蚀剂层30进行加热以使抗蚀剂层30流动化时，抗蚀剂层30的 形状也会变形。即，当使抗蚀剂层30流动化时，抗蚀剂层30中的主磁 极形状的孔(即，凹部30a)的角部也变形为圆形，结果，通过填充该孔 而形成的主磁极的形状也会变形。因此，如图6D中所示，主磁极的前端10a (磁膜32)的两个侧面 10b没有形成为直线(straight),而是变为圆形。由于如上所述对主磁极 进行修整处理，所以存在这样的问题主磁极的前端10a的芯(core)宽 度和两个侧面的角度在修整后变得不稳定(即，波动)。而且，如图7所示(其中，沿层压方向从上方观察主磁极)，作为主 磁极10的前端10a和轭部10c之间的边界的颈部10d也变形为圆形，并 且在主磁极的颈部高度(即，前端10a的长度，或换句话说，从颈部10d 到气承表面的距离)方面存在波动，导致记录性能的不稳定。提出本发明以解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种制造 磁记录头的方法，该方法能够形成主磁极而没有变形，因此可以稳定地形成主磁极，而在前端的芯宽度和两个侧面的角度方面没有波动，或者 在主磁极的颈部高度方面没有波动。为实现所述目的，根据本发明的制造磁记录头的方法包括抗蚀剂 图案形成步骤，用于形成抗蚀剂层，该抗蚀剂层由热塑性材料形成并且 其中以磁记录头的主磁极的形状形成有孔；硬化处理步骤，用于使抗蚀 剂层的表面硬化；烘烤步骤，用于在硬化处理步骤之后对抗蚀剂层进行 热烘烤，以暂时使抗蚀剂层流动化；以及主磁极形成步骤，用于通过使 用主磁极的材料填充抗蚀剂层中的孔来形成主磁极。通过这样做，由于抗蚀剂层的表面被硬化，所以在烘烤处理期间仅 除了所述表面以外的抗蚀剂层的中间变得流动化，使得与传统方法相比， 抗蚀剂层的角部的形状变得难以变形，从而可以抑制主磁极的形状的变 形。结果，由于可以将主磁极的前端的横截面的两个侧面形成为线性表 面，所以可以稳定地形成主磁极的前端，而在芯宽度和两个侧面的角度 方面存在很小波动。由于还可以抑制颈部的形状的变形，所以可以稳定 地形成主磁极，而在颈部高度方面存在很小波动。此外，硬化处理步骤可以通过使用等离子体照射抗蚀剂层来使抗蚀 剂层的表面硬化。在等离子体照射期间的气压可以在0.5到50帕斯卡的范围内，包括 0.5和50帕斯卡。此外，等离子体的偏压功率可以在5到50W的范围内，包括5和 50W。通过这样做，可以有利地使抗蚀剂层的表面硬化。硬化处理步骤可以通过使用uv线照射抗蚀剂层来使抗蚀剂层的表面硬化。通过这样做，可以有利地使抗蚀剂层的表面硬化。根据本发明的制造磁记录头的方法，通过使得可以形成主磁极而没 有变形，可以形成主磁极的前端而在芯宽度和两个侧面的角度方面具有 很小波动，并且可以形成主磁极而在颈部高度方面具有很小波动。因此， 可以制造具有稳定记录性能的磁记录头。
图1是示出用于垂直磁记录的薄膜磁头的构造的剖面图； 图2A到21是示出在根据本发明的制造磁记录头的方法形成主磁极 时的处理的图；图3A到3H是在制造过程中抗蚀剂层和主磁极的SEM图像，其中 图3A到3D是在根据制造磁记录头的传统方法的制造过程中的图像；而 图3E到3H是在根据本发明实施方式的制造磁记录头的方法的制造过程 中的图像；图4A到4D是抗蚀剂层的SEM图像，其中已经根据本发明的制造 磁记录头的方法，使用与在硬化处理工艺期间的等离子体照射处理不同 的条件执行了直到烘烤处理的处理；图5A到5F是用于说明根据制造磁记录头的传统方法形成主磁极的 处理的图；图6A到6D是用于说明根据制造磁记录头的另一传统方法(该方法 包括烘烤处理)形成主磁极的处理的图；以及图7是用于说明通过制造磁记录头的传统方法形成的主磁极的形状 的图。
具体实施方式
现将描述根据本发明的制造磁记录头的方法的优选实施方式。 图1是示出用于垂直磁记录的薄膜磁头的构造的剖面图。 该薄膜磁头包括作为磁记录头的主磁极10、尾屏蔽(trailing shield)13、旁轭(returnyoke) 14、以及记录线圈16，以及作为磁再现头的MR元件20、上屏蔽22、和下屏蔽24。由氧化铝制成的绝缘层26设置在上屏蔽22和主磁极10之间。由氧化铝等制成的绝缘层还设置在主磁极10和记录线圈16之间、记录线圈16和旁轭14之间，以及MR元件20与上屏蔽22和下屏蔽24之间。 通过在Al203-TiC基板上连续层压多个膜(例如屏蔽层22、 24、 MR元件20、主磁极10、记录线圈16和旁轭14)，并且将这些膜构图为预定图案来形成薄膜磁头。在用于垂直磁记录的磁记录头中，主磁极10的面向磁介质的前端 10a的端面被形成为倒梯形的形状，使得磁再现头侧窄而旁轭侧宽。图2A到21是用于说明形成磁记录头的主磁极10的处理的图。在这 些图中，从磁头的端面侧观察图1中标记为"A"的部分。注意到，图2中示出的电镀晶种层15与在背景技术部分中描述的图 5A到5F中的挥发性金属层11相对应。注意，对于本发明，电镀晶种层 15不必由挥发性金属层形成。因为电镀晶种层15下面的各层的构造和制 造方法与图5A中示出的绝缘层26和粘合层12的相同，所以省略对其的 描述。抗蚀剂图案形成处理如图2A、 2B中所示，由热塑性树脂(即，热塑性材料)制成的抗 蚀剂层30形成在电镀晶种层15的表面上。更具体地说，工件的表面涂 敷有光致抗蚀剂，并且根据用于形成主磁极的图案对抗蚀剂进行曝光并 随后进行显影(即，执行光刻)，以形成与主磁极的形状相对应的凹部30a。硬化处理接下来，执行使抗蚀剂层30的表面硬化的硬化处理。 在本实施方式的硬化处理中，使用等离子体照射抗蚀剂层30，以使 抗蚀剂层30的表面30c硬化(参见图2C)。可以使用02或CF4作为用于等离子体照射的气体。另选的是，可以使用惰性气体，例如N2、 Ar、 Ne或Xe。作为示例，可以通过电容耦合、 频率激励电容耦合、ICP (电感耦合等离子体)、ECR (电子回旋谐振)、 RIE、磁激励电容耦合或任意方法来产生等离子体。等离子照射期间的气压应当优选地在0.5到50帕斯卡的范围内，温 度在18到4CTC的范围内，并且偏压功率在5到50W的范围内。通过使用02等离子体进行试验，本发明人确认如果气压和/或偏压 功率超过上面给出的范围，则尤其是抗蚀剂层30的上表面将被氧自由基 (oxygen radical)硬化，并且抗蚀剂层30的凹部30a的内表面30b与上表面相比将难以硬化。另一方面，本发明人还确认通过将气压和偏压功率抑制到上面给出的范围，抗蚀剂层30的上表面和凹部30a的内表面 30b可以被相对均匀地硬化。注意，在硬化处理期间，可以使用能够使抗蚀剂层30的表面硬化的 手段，并且本发明不特别限于等离子体照射。例如，除了等离子体照射以外，可以通过使用UV线照射抗蚀剂层 30来使抗蚀剂层30的表面硬化。在这种情况，所发射的UV线的波长应 当优选地被设置在193到436nm的范围内。烘烤处理在硬化处理后，进行烘烤处理，其中对抗蚀剂层30进行热烘烤以使 抗蚀剂层30暂时流动化。在该烘烤处理中，通过对正在制造的磁记录头进行加热来热烘烤抗 蚀剂层30。通过这样做，由热塑性材料(这里，热塑性树脂)制成的抗 蚀剂层30的中心变得流动化，但是已经被硬化的抗蚀剂层30的表面30c 不变得流动化。结果，如图2D中所示，凹部30a的内表面30b变为锥形， 以从底部朝向凹部30a的开口逐渐变宽，而保持它们的形状为平坦表面 (即，在剖面上保持线性)。即，可以防止在现有技术中出现的变形为圆 形。注意，在烘烤处理期间抗蚀剂层30的加热温度将取决于抗蚀剂层 30的材料，但是应当优选地设置在大约12(TC到16(TC的范围内。 主磁极形成处理接下来，通过使用主磁极的材料填充抗蚀剂层30中的凹部30a(即， 孔)形成主磁极。更具体地说，使用电镀晶种层15作为馈电层来执行电镀，以在凹部 30a的内部构造磁膜(高饱和磁通量密度膜)32。图2E示出了已经通过 电镀形成了磁膜32的状态。接下来，如图2F所示去除抗蚀剂层30，去除电镀晶种层15以曝露 出绝缘层26，并且如图2G中所示，通过铣削来修整磁膜32的外表面。 整个磁膜32然后被覆盖有氧化铝层34，如图2H中所示，并且如图21中所示，将氧化铝层和磁膜32的上表面研磨得平滑，以完成主磁极。图3A到3H是沿层压方向从上方观察的在制造过程中的抗蚀剂层30 和主磁极10的SEM图像，其中图3A到3D是在根据传统的制造磁记录 头的方法的制造过程中的图像，而图3E到3H是在根据按照本实施方式 进行制造的方法的制造过程中的图像。注意，在图3A到3H的示例中，使用化学放大(chemically-amplified) 抗蚀剂作为抗蚀剂层30。以153。C的加热温度执行烘烤处理180秒钟。通过传统的方法，如图3B中所示，可以看到，抗蚀剂层30的凹部 30a的内表面30b由于烘烤处理而变圆。内表面还变得从底部朝向开口较 宽地开口，使得它们甚至更加变形和变圆。此后，执行02等离子体照射作为亲水性处理(参见图3C)。作为亲 水性处理执行的02等离子体照射以100帕斯卡的气压、100W的偏压功 率和25'C的温度执行二十秒钟。接下来，执行电镀以形成主磁极IO (参见图3D)。另一方面，通过根据本实施方式的制造磁记录头的方法，在执行烘 烤处理之前，首先执行硬化处理(参见图3F)。作为该硬化处理执行的 02等离子体处理以20帕斯卡的气压、10W的偏压功率以及25。C的温度 执行20秒钟。接下来，在烘烤处理期间，由于抗蚀剂层30的表面已经 被硬化，所以如图3G和图2D中所示，凹部30a的内表面30b变为锥形， 以从底部朝向开口逐渐变宽，同时保持它们的形状为平坦表面(即，在 剖面上保持线性)。即，可以防止在传统技术中出现的变形为圆形。此后，通过电镀来形成主磁极IO (参见图3H)。可以看到，在通过根据本实施方式的制造磁记录头的方法形成的主 磁极10中，与通过传统方法形成的主磁极10 (参见图3D)相比，颈部 10d变形较小，并且具有更尖锐(sharper)的形状(参见图3H)。即，利 用根据本实施方式的制造磁记录头的方法，由于可以抑制主磁极的形状 的变形，所以可以稳定地以很小的波动形成主磁极的颈部高度。而且，以相同方式，将凹部30a的内表面30b形成为锥形，以从底部朝向开口逐渐变宽，同时保持它们的形状为平坦表面(即，在剖面上保持线性)(参见图3G和图2D)。因此，可以避免如传统技术那样主磁 极10 (磁膜32)的前端10a的两个侧面10b变形为圆形，并且前端10a 的两个侧面10b可以形成为平坦表面(即，在剖面上为线性)。这意味着 当执行上述修整处理时，在执行修整处理之后在前端10a的芯宽度和侧 面10b的角度方面存在很小的波动。注意，专利文献1公开了对抗蚀剂图案执行02等离子体处理(参见 专利文献1的第0015段)。然而，由于在专利文献1中仅作为用于电镀 的亲水形处理来执行02等离子体处理，所以在用于形成主磁极的抗蚀剂 层的一部分的剖面已被形成为倒梯形(参见专利文献l的第0014段)的 状态下，刚好在主磁极的电镀处理之前执行该02等离子体处理(参见专 利文献1的第0017段)。即，在传统方法中，在抗蚀剂层的与主磁极的 前端相对应的部分的剖面形状已经被形成为倒梯形的状态下，刚好在主 磁极的电镀处理之前执行02等离子体处理(即，02等离子体处理在烘烤 处理之后执行)。另一方面，本发明执行硬化处理，例如02等离子体处理，其目的在 于在其中抗蚀剂层被形成为倒梯形的烘烤处理之前使抗蚀剂层的表面硬 化。由于目的上的这种差异，处理的顺序和等离子体的照射条件与现有 技术不同。更具体地说，作为亲水性处理执行的等离子体处理应当优选地通过 至少50帕斯卡的气压来执行，并且等离子体处理时间仅需要足够地长， 以在执行显影之后电镀之前去除剩余在图案中的残留物。另一方面，以0.5到50帕斯卡的低压来执行被执行用来使表面硬化 的等离子体处理，并且等离子体处理时间由硬化程度和由烘烤处理后的 倒梯形形状来确定。通过以低压执行该处理，可以使表面硬化到具有窄 芯宽度的抗蚀剂图案的底部，使得即使在烘烤后也可以保持线性形状。具体示例图4A到4D是抗蚀剂层的SEM图像，已经使用与在硬化处理期间 不同的等离子体照射条件对该抗蚀剂层执行了直到烘烤处理的处理。图4A表示02气压被设置为1帕斯卡、偏压功率为10W并且等离子 体照射时间为42秒的情况。以相同的方式，图4B表示02气压被设置为 1帕斯卡、偏压功率为20W并且等离子体照射时间为22秒的情况。图 4C表示02气压被设置为22帕斯卡、偏压功率为10W并且等离子体照射 时间为60秒的情况。图4D表示02气压被设置为22帕斯卡、偏压功率 为20W并且等离子体照射时间为13秒的情况。注意，在每种情况下，在烘烤处理期间的加热温度被设置为157°C， 并且处理时间被设置为180秒。而且，在每种情况下，使用化学放大正抗蚀剂作为抗蚀剂层。如可以从图4A到4D中看到的，通过根据本发明的制造磁记录头的 方法，凹部的内表面为锥形，以从底部朝向开口逐渐变宽，同时保持其 形状为平坦表面(即，在剖面上为线性)并且几乎不变圆。而且，如通过比较图4A到4D可以理解的，等离子体处理期间的气 压和偏压功率越高，内表面的倾斜角度的变化越大。应当根据主磁极的 期望形状适当地设置这些条件。
权利要求
1、一种制造磁记录头的方法，该方法包括抗蚀剂图案形成步骤，用于形成抗蚀剂层，该抗蚀剂层由热塑性材料制成，并且其中以磁记录头的主磁极的形状形成有孔；硬化处理步骤，用于使所述抗蚀剂层的表面硬化；烘烤步骤，用于在所述硬化处理步骤之后热烘烤所述抗蚀剂层，以暂时使所述抗蚀剂层流动化；以及主磁极形成步骤，用于通过使用主磁极的材料填充所述抗蚀剂层中的所述孔，来形成主磁极。
2、 根据权利要求1所述的制造磁记录头的方法，其中，所述硬化处 理步骤通过用等离子体照射所述抗蚀剂层来使所述抗蚀剂层的表面硬 化。
3、 根据权利要求2所述的制造磁记录头的方法，其中，等离子体照 射期间的气压在0.5帕斯卡到50帕斯卡的范围内，包括0.5帕斯卡和 50帕斯卡。
4、 根据权利要求2所述的制造磁记录头的方法，其中，所述等离子 体的偏压功率在5W到50W的范围内，包括5W和50W。
5、 根据权利要求3所述的制造磁记录头的方法，其中，等离子的偏 压功率在5W到50W的范围内，包括5W和50W。
6、 根据权利要求1所述的制造磁记录头的方法，其中，所述硬化处 理步骤通过使用紫外线照射所述抗蚀剂层来使所述抗蚀剂层的表面硬 化。
全文摘要
本发明涉及制造磁记录头的方法，该方法包括抗蚀剂图案形成步骤，用于形成抗蚀剂层，该抗蚀剂层由热塑性树脂制成，并且其中以磁记录头的主磁极的形状形成有孔；硬化处理步骤，用于使所述抗蚀剂层的表面硬化；烘烤步骤，用于在所述硬化处理步骤之后热烘烤所述抗蚀剂层，以暂时使所述抗蚀剂层流动化；以及主磁极形成步骤，用于通过使用主磁极的材料填充所述抗蚀剂层中的所述孔，来形成主磁极。
文档编号G11B5/127GK101251996SQ20081000943
公开日2008年8月27日 申请日期2008年2月1日 优先权日2007年2月19日
发明者今纯一, 犬饲和明 申请人:富士通株式会社