專利名稱：在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器讀頭中形成極尖的方法以及讀/寫頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及下述美國專利中介紹的技術(shù)No.5,485,334“帶有改進的Barkhausen噪聲消除的磁阻器件和方法”；No.5,532,892“帶有使用共面永久磁鐵薄膜穩(wěn)定的天然磁通閉合設(shè)計的軟鄰接層偏壓磁阻器件”；No.5,573,809“形成磁阻器件的工序”；No.5,608,593“定型自轉(zhuǎn)閥形磁阻轉(zhuǎn)換器以及制造具有域穩(wěn)定技術(shù)的這種磁阻轉(zhuǎn)換器的方法”；No.5,634,260“制造帶有改進的Barkhausen噪聲消除的磁阻器件的方法”；No.5,637,235“定型自轉(zhuǎn)閥形磁阻轉(zhuǎn)換器以及制造具有域穩(wěn)定技術(shù)的這種磁阻轉(zhuǎn)換器的方法”；No.5,639,509“形成磁通增強磁鐵數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器的工序”；No.5,654,854“帶有凹形反應(yīng)區(qū)以通過獲得基本單磁性域狀態(tài)來減少Barkhausen噪聲的縱向偏壓磁阻轉(zhuǎn)換器”；No.5,658,469“形成用于薄膜器件處理和制造的凹光致抗蝕劑發(fā)射輪廓”；和No.5,668,688“平面垂直自轉(zhuǎn)閥型磁阻轉(zhuǎn)換器”。這里引用它們作為參考。
本發(fā)明涉及磁阻(“MR”，magnetoresistive)和巨型磁阻(“GMR”，giantmagnetoresistive)讀/寫頭，更具體地說，本發(fā)明涉及磁阻讀寫頭處理過程中用于頂極尖寬度控制的頂表面成像技術(shù)。
目前，在用于讀/寫頭的寫轉(zhuǎn)換器部分的頂極尖的成形及其臨界尺寸(“CD”)控制方面的主要變化在于薄膜“MR”和“GMR”頭處理。隨著對增加磁盤驅(qū)動器存儲容量要求的日益增強，使得面積記錄密度需要增加到20,000到35,000軌/英寸(“TPI”)或更大，未來一代的讀寫頭的軌寬度將明顯減小，同時還要保持高的軌高度，以滿足操作要求。
因此，這些約束意味著讀寫頭的頂極尖的臨界尺寸必須在0.3-0.8微米(μm)的亞微米范圍之內(nèi)。然而，使用目前的光刻技術(shù)和分檔器，很難構(gòu)圖成這么窄的極尖寬度并提供高外形比和垂直輪廓，同時，還要保持由于厚度為6.0-10.0μm的傳統(tǒng)厚光致抗蝕劑圖案的分辯率的原因而引起的高臨界尺寸控制。雖然傳統(tǒng)的工序可以和一滑塊水平極剪切一起使用，作為獲得亞微米寫軌寬度的一種方法，可是這種操作的成本明顯升高，并且有可能導(dǎo)致對相關(guān)MR和/或GMR讀傳感器的損壞。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)，介紹了一種用于頂極尖寬度控制的頂表面成像技術(shù)，其中，在獲得更一步改進的多維控制的工序過程中采用一多層結(jié)構(gòu)來形成厚光致抗蝕劑。為此，用進一步改進的分辯率來為相對厚的上光致抗蝕劑層構(gòu)圖，然后，用上光致抗蝕劑層作為反應(yīng)離子蝕劑(“RIE”)掩模來形成中間金屬或陶瓷層，接著，在第二RIE工序中，用中間層作為蝕刻掩模來形成最底下的厚光致抗蝕劑層。結(jié)果，可以獲得一進一步改進的亞微米極尖寬，它具有高的外形比和垂直輪廓，以及改進的臨界尺寸控制。
在操作過程中，本發(fā)明的技術(shù)允許擴展現(xiàn)有的分檔器和工序技術(shù)，以超越傳統(tǒng)的分辯率的限制，因為在傳統(tǒng)的技術(shù)中，它會將厚光致抗蝕劑形成中的困難有效地傳到相對薄的光致抗蝕劑的圖案形成中。使用RIE工序來形成最終的臨界尺寸?？傊?，本發(fā)明的技術(shù)提供了多種優(yōu)點，包括允許亞微米極尖具有高外形比和垂直輪廓；運用傳統(tǒng)的分檔器和改進的臨界尺寸控制。另外，在本發(fā)明的技術(shù)中，為了臨界圖案的形成采用相對薄的構(gòu)圖光致抗蝕劑層，接著進行反應(yīng)離子蝕刻操作，以準(zhǔn)確地通過中間層和下置厚光致抗蝕劑層將圖案從上表面?zhèn)魉停试S它通過僅暴露上面薄光致抗蝕劑層來有效地為厚光致抗蝕劑層構(gòu)圖。構(gòu)圖的薄光致抗蝕劑層和中間層以及下置厚光致抗蝕劑層一起提供了改進的音軌寬度控制，同時它還擴展了現(xiàn)有分檔器技術(shù)的使用壽命。本發(fā)明技術(shù)還提供了較大的讀頭設(shè)計靈活性，因為它不需要嚴(yán)的工序要求來獲得理想的音軌高度。
具體地說，這里提供了用于形成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器寫頭的方法，和用該工序制造的讀/寫頭的上極，該方法包括提供一基底；在上述基底上形成一第一光致抗蝕劑層；在上述第一光致抗蝕劑層上形成一中間層；在上述中間層上形成一第二光致抗蝕劑層，上述第二光致抗蝕劑層比上述第一光致抗蝕劑層?。粸樯鲜龅诙庵驴刮g劑層構(gòu)圖，以在其中形成一開口；用上述開口作為掩模，蝕刻上述中間層；用上述中間層作為另一掩模，通過上述開口進一步蝕刻上述第一光致抗蝕劑層；在上述第一光致抗蝕劑層中蝕刻的上述開口中形成上述極尖；和去除上述第一和第二光致抗蝕劑層和上述中間層，以暴露上述極尖。
另外，本發(fā)明還介紹了一種用于計算機海量存儲器的讀/寫頭，其中，上極是通過下面步驟制成的；為上述第二相對薄的光致抗蝕劑層構(gòu)圖，以在其中提供一通向上述中間層的開口；在上述通向上述間隙層的開口內(nèi)，蝕刻上述中間層和上述第一相對厚的光致抗蝕劑；在上述第一相對厚的光致抗蝕劑層內(nèi)的上述開口中形成上述上極；去除上述第一相對厚的和第二相對薄的光致抗蝕劑層和中間層。
下面將參考附圖，對本發(fā)明優(yōu)選實施例進行詳細描述。本發(fā)明的上述和其它特征和目標(biāo)以及實現(xiàn)它們的方式將會更加明顯，而且可以更好地理解本發(fā)明，其中；

圖1A是一MR或GMR工序基底部分的簡化側(cè)面立剖圖，基底上沉積有1000-2000厚度的籽層；圖1B是圖1A所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了應(yīng)用第一光致抗蝕劑層在NIFE籽層上覆蓋相當(dāng)厚的涂層(約為8.0μm-10.0μm)；圖1C是圖1B所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了在第一光致抗蝕劑層沉積厚度約為0.5μm-2.0μm的中間金屬或陶瓷層；圖1D是圖1C所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了在中間金屬層上沉積厚度約為0.25μm-1.0μm的第一光致抗蝕劑層；圖1E是圖1D所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了在第二光致抗蝕劑層初始構(gòu)圖中產(chǎn)生開口的過程；圖1F是圖1E所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了穿過形成于構(gòu)圖的第二光致抗蝕劑層和下置中間金屬或陶瓷層的開口的第一反應(yīng)離子蝕刻步驟；圖1G是圖1F所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了穿過形成于中間金屬或陶瓷層和下置第一光致抗蝕劑層的開口的第二反應(yīng)離子蝕刻步驟；圖1H是圖1G所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了對在第二光致抗蝕劑層，下置中間金屬或陶瓷層和下置第一光致抗蝕劑層中形成的開口的頂極電鍍NiFe材料。
圖1I是圖1H所示結(jié)構(gòu)的最終樣品剖視圖，顯示了去掉第一和第二光致抗蝕劑層和中間金屬或陶瓷層之后形成的最終的頂極；圖2是一簡單局部俯視圖，示出了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)生產(chǎn)的讀頭構(gòu)成一個可能的計算機海量存儲設(shè)備的傳統(tǒng)的磁盤驅(qū)動器。
參考圖1A，示出了MR或GMR寫頭基底10部分的側(cè)面立剖圖?；?0可包括，例如，氧化鋁(Al2O3)或其它覆蓋在寫頭(未顯出)的底板上的適合的寫頭間隙層材料(厚度約為4000)或在上述美國專利中描述的各種類型的MR或GMR讀頭下面的共享屏蔽；一籽層12，例如鎳鐵(NiFe)或類似的磁極材料，沉積厚度在1000-2000之間。在另一實施例中，籽層12可包含，例如，相當(dāng)高的磁動量材料，如鐵氮化物(FeN)或鈷鎳鐵(CoNiFe)。
現(xiàn)在參考圖1B，顯示了圖1A所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了應(yīng)用第一光致抗蝕劑層在籽層12(為了清楚起見不再示出)上沉積相當(dāng)厚的涂層，籽層在本發(fā)明技術(shù)中起著底層的作用。第一光致抗蝕劑層14沉積到約6.0μm-10.0μm的厚度。覆蓋第一光致抗蝕劑層14后，在約為140℃-160℃適當(dāng)溫度下軟烘。用于第一光致抗蝕劑層14的光致抗蝕劑最好對反應(yīng)離子蝕刻(“RIE”)具有相當(dāng)高的蝕刻率，且在接下來的中間層沉積(下面會詳細描述)期間不會分解。
現(xiàn)在參考圖1C，顯示了圖1B所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了在第一光致抗蝕劑層14上的沉積中間金屬(或陶瓷)層16。在優(yōu)選實施例中，中間層16的沉積厚度約為0.1-2.0μm。為中間層16所選擇的材料，例如Al2O3和其它金屬層的材料，包括那些包含鈦(Ti)鎘(Cr)和類似物，最好在第一RIE蝕刻操作期間具有適當(dāng)?shù)奈g刻率以及在后續(xù)的第二RIE蝕刻操作(下面會有詳細描述)期間對光致抗蝕劑具有良好的選擇性。
現(xiàn)在參考圖1D，顯示了圖1C所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了在中間層16上沉積第二光致抗蝕劑層18。第二光致抗蝕劑層18的厚度小于第一光致抗蝕劑層14，一般地，約為0.25μm-1.0μm。第二光致抗蝕劑層18的優(yōu)選材料應(yīng)在后續(xù)第一RIE蝕刻操作期間對中間層16具有良好的選擇性。
現(xiàn)在參考圖1E，顯示了圖1D所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了在第二光致抗蝕劑層18初始構(gòu)圖中產(chǎn)生開口的過程。由于第二光致抗蝕劑層相對較薄，在構(gòu)圖操作中可實現(xiàn)良好的線寬控制。
現(xiàn)在參考圖1F，顯示了圖1E所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了穿過形成于構(gòu)圖的第二光致抗蝕劑層18的開口的第一反應(yīng)離子蝕刻(RIE)步驟。在第一RIE操作過程中，下置中間層16是用上面或第二光致抗蝕劑層18作為掩模層進行蝕刻的。第一RIE操作一直進行到第一光致抗蝕劑層14達到工序的終點。
現(xiàn)在參考圖1G，顯示了圖1F所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了形成于中間層16中的開口20的第二反應(yīng)離子蝕刻步驟。在該步驟中，下部或第一光致抗蝕劑層14是用中間層16作為掩模來進行蝕刻的。中間層16對下置第一光致抗蝕劑層14的選擇性必須是可以接受的，而在該過程中，第一光致抗蝕劑層14也必須有較高的蝕刻率。籽層12(未顯示)，是NiFe或其它合適材料制成，最好能提供一可接受的蝕刻終止，也就是說，在第二RIE處理步驟過程中，它必須具有較低的蝕刻率，以使它不被蝕刻。
現(xiàn)在參考圖1H，顯示了圖1G所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了對在第二光致抗蝕劑層18、下置中間層16和下置第一光致抗蝕劑層14中形成的開口中的頂極電鍍NiFe材料。
現(xiàn)在參考圖1I，顯示了圖1H所示結(jié)構(gòu)的樣品剖視圖，示出了在剝掉第一和第二光致抗蝕劑層14，18以及中間層16以后所得到的頂極22。在一優(yōu)選實施例中，頂極的高度大約為1.0μm-2.5μm。相應(yīng)的寬度約為0.35μm-1.2μm。
現(xiàn)在參考圖2，圖2是一簡單的局部俯視圖，示出了應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)生產(chǎn)的讀寫頭構(gòu)成一個可能的計算機磁盤驅(qū)動器30，磁盤驅(qū)動器30包括多個磁盤32，它們可以繞一個中心軸轉(zhuǎn)動；讀寫頭34，它可以用上述方法制造，它通過定位器36根據(jù)磁盤32表面38上的多個同心數(shù)據(jù)軌道來定位，以保證在其磁性硬表面178上被寫入或讀出數(shù)據(jù)。上面所介紹的讀寫頭34可以和磁盤驅(qū)動器以及其它計算機海量存儲器一起使用。
至此，已根據(jù)具體的實施例和工藝流程對本發(fā)明的原理進行了介紹，必須要清楚地理解的是上面的描述僅是對本發(fā)明的實例的介紹，而不是作為對本發(fā)明的范疇的限制。更具體地說，對熟悉相關(guān)技術(shù)的人，可以根據(jù)上述技術(shù)對本發(fā)明進行修改，這種修改可能涉及廣為所知和用以替代現(xiàn)有特征的其它特征。盡管在權(quán)利要求書中對這些特征的組合進行了闡述，必須理解的是本發(fā)明的范疇還包括對那些熟悉相關(guān)技術(shù)的人顯而易見的任何新的特征或本文或多或少已介紹的各特征的新的組合或修改，不管它們是否與權(quán)利要求所規(guī)定的本發(fā)明有關(guān)，也不管它們是否使用與本發(fā)明相矛盾的技術(shù)。本申請保留在本發(fā)明申請過程中或進一步申請過程中對權(quán)利要求添加新的特征和/或新特征組合的權(quán)利。
權(quán)利要求
1.一種用以在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器讀頭中形成極尖的方法，包括提供一基底；在上述基底上形成一第一光致抗蝕劑層；在上述第一光致抗蝕劑層上形成一中間層；在上述中間層上形成一第二光致抗蝕劑層，上述第二光致抗蝕劑層比上述第一光致抗蝕劑層?。粸樯鲜龅诙庵驴刮g劑層構(gòu)圖，以在其中形成一開口；用上述開口作為掩模，蝕刻上述中間層；用上述中間層作為另一掩模，通過上述開口進一步蝕刻上述第一光致抗蝕劑層；在上述第一光致抗蝕劑層中蝕刻的上述開口中形成上述極尖；和去除上述第一和第二光致抗蝕劑層和上述中間層，以暴露上述極尖。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，上述提供上述基底這一步是通過提供一Al2O3間隙層來實現(xiàn)的。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在上述第一光致抗蝕劑下面的上述基底上沉積一籽層。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，沉積上述籽層這一步是通過沉積厚度約為1000-2000的NiFe來實現(xiàn)的。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供上述第一光致抗蝕劑層這一步是通過將光致抗蝕劑材料的厚度涂到6.0μm到10.0μm之間平實現(xiàn)的。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中，提供上述第一光致抗蝕劑層這一步還包括在約為140℃-160℃的溫度下烘烤上述光致抗蝕劑材料。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供上述中間層這一步包括在上述第一光致抗蝕劑層上沉積一金屬或陶瓷。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中，上述沉積步驟是通過沉積厚度約為0.1μm到2.0μm的Al2O3來實現(xiàn)的。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，提供上述第二光致抗蝕劑層這一步包括在上述中間層上涂厚度約為0.25μm到1.0μm之間的光致抗蝕劑材料。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，蝕刻上述中間層這一步是通過使上述中間層蝕刻直至第一光致抗蝕劑層來實現(xiàn)的。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，蝕刻上述第一光致抗蝕劑層是通過使上述第一光致抗蝕劑層蝕刻到上述基底來實現(xiàn)的。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，上述形成上述極尖的步驟是通過在上述第一光致抗蝕劑層中的上述開口上鍍上1.0μm到4.5μm厚的NiFe來實現(xiàn)的。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，上述剝除步驟是通過上述極尖周圍的上述第一和第二光致抗蝕劑層和上述中間層來實現(xiàn)的。
14.一種用于計算機海量存儲器的讀/寫頭，包括一讀傳感器和一相應(yīng)的寫轉(zhuǎn)換器，后者包括一帶有上置間隙層的下極和一上述寫轉(zhuǎn)換器的相應(yīng)上極，該上極由下面步驟制成在上述間隙層上沉積一籽層；在上述籽層上沉積一第一光致抗蝕劑層；在上述第一光致抗蝕劑層上沉積一中間層；在上述中間層上形成一第二光致抗蝕劑層，上述第二光致抗蝕劑層比上述第一光致抗蝕劑層薄；為上述第二光致抗蝕劑層構(gòu)圖，以在其中形成一開口；用上述開口作為掩模，蝕刻上述中間層；用上述中間層作為另一掩模，通過上述開口進一步蝕刻上述第一光致抗蝕劑層；在上述第一光致抗蝕劑層中蝕刻的上述開口中形成上述極尖；和去除上述第一和第二光致抗蝕劑層和上述中間層，以暴露上述極尖。
15.如權(quán)利要求14所述的讀/寫頭，其中，上述間隙層包括Al2O3。
16.如權(quán)利要求14所述的讀/寫頭，其中，上述籽層包括NiFe。
17.如權(quán)利要求14所述的讀/寫頭，其中，上述籽層的厚度大致為1000-2000。
18.如權(quán)利要求14所述的讀/寫頭，其中，上述第一光致抗蝕劑層的厚度大致為8.0μm到10.0μm。
19.如權(quán)利要求14所述的讀/寫頭，其中，上述中間層包括金屬或陶瓷。
20.如權(quán)利要求14所述的讀/寫頭，其中，上述中間層包括Al2O3，厚度為0.1μm到2.0μm。
21.如權(quán)利要求14所述的讀/寫頭，其中，上述第二光致抗蝕劑層的厚度大致為0.25μm到1.0μm。
22.如權(quán)利要求14所述的讀/寫頭，其中，上述極尖是鍍在上述第一光致抗蝕劑中蝕刻的開口內(nèi)的上述籽層上，其高度大致為1.0μm到4.5μm。
23.如權(quán)利要求14所述的讀/寫頭，還包括一磁頭盤組件；至少一磁性存儲介質(zhì)，可轉(zhuǎn)動地包含在數(shù)據(jù)譯碼器的上述磁頭盤組件中；至少一個定位器機構(gòu)，可移動地包含在上述磁頭盤組件中，用以根據(jù)上述存儲介質(zhì)來定位上述讀寫頭，以保證上述數(shù)據(jù)的選定部分的讀和/或?qū)憽?br> 24.一種用于計算機海量存儲器的讀寫頭，其中，上極是通過下面步驟制成的為上述第二相對薄的光致抗蝕劑層構(gòu)圖，以在其中提供一通向上述中間層的開口；在上述通向上述間隙層的開口內(nèi)，蝕刻上述中間層和上述第一相對厚的光致抗蝕劑；在上述第一相對厚的光致抗蝕劑層內(nèi)的上述開口中形成上述上極；剝掉上述第一相對厚的和第二相對薄的光致抗蝕劑層和中間層。
25.如權(quán)利要求24所述的讀/寫頭，其中，上述間隙層包括Al2O3。
26.如權(quán)利要求24所述的讀/寫頭，還包括一位于上述基底上面和上述第一相對厚的光致抗蝕劑層下面的籽層。
27.如權(quán)利要求24所述的讀/寫頭，其中，上述籽層包括厚度大致為1000-2000的NiFe。
28.如權(quán)利要求24所述的讀/寫頭，上述第一相對厚的光致抗蝕劑層的厚度大致為8.0μm到10.0μm。
29.如權(quán)利要求24所述的讀/寫頭，其中，上述中間層包括金屬或陶瓷。
30.如權(quán)利要求24所述的讀/寫頭，其中，上述中間層包括Al2O3，厚度為0.1μm到2.0μm。
31.如權(quán)利要求24所述的讀/寫頭，其中，上述第二相對薄的光致抗蝕劑層的厚度大致為0.25μm到1.0μm。
32.如權(quán)利要求24所述的讀/寫頭，其中，上述極尖是鍍在上述第一光致抗蝕劑中蝕刻的開口內(nèi)的上述籽層上，其高度大致為1.0μm到4.5μm。
33.如權(quán)利要求24所述的讀/寫頭，還包括一磁頭盤組件；至少一磁性存儲介質(zhì)，可轉(zhuǎn)動地包含在數(shù)據(jù)譯碼器的上述磁頭盤組件中；至少一個定位器機構(gòu)，可移動地包含在上述磁頭盤組件中，用以根據(jù)上述存儲介質(zhì)來定位上述讀寫頭，以保證上述數(shù)據(jù)的選定部分的讀和/或?qū)憽?br> 全文摘要
一種用于磁阻或巨型磁阻讀寫頭中頂極尖寬度控制的頂表面成像技術(shù),在改進的多維控制的工序中采用一多層結(jié)構(gòu)形成厚光致抗蝕劑。為此,用改進的分辨率來為相對厚的上光致抗蝕劑層構(gòu)圖,然后,用上光致抗蝕劑層作為反應(yīng)離子蝕劑掩模形成中間金屬或陶瓷層,接著,在第二RIE工序中,用中間層作為蝕刻掩模形成最底下的厚光致抗蝕劑層。結(jié)果,可獲得亞微米極尖寬,它具有高外形比和垂直輪廓,以及改進的臨界尺寸控制。
文檔編號G11B5/31GK1267053SQ9912315
公開日2000年9月20日 申請日期1999年10月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月23日
發(fā)明者邁克爾·J·詹尼森, 潘威 申請人:松下壽電子工業(yè)株式會社