CN101887730B - 磁头滑块的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种磁头滑块的制造方法：在磁头滑块的空气承载面上形成第一保护膜，其包括在空气承载面上依次层积第一硅膜和第一类金刚石碳膜，磁头滑块形成有写入元件和读取元件中的至少任意一个（步骤S3）；在形成了第一保护膜的空气承载面上形成用于控制磁头滑块的飞行特性的凹凸部，第一保护膜在形成凹凸部的部位被破坏（步骤S4）；从形成了凹凸部的空气承载面开始将第一保护膜的一部分厚度除去使该第一保护膜变薄，其包括将第一类金刚石碳膜全部除去，再将第一硅膜的一部分厚度除去，从而使第一硅膜的厚度小于1nm（步骤S5）；在变薄后的第一保护膜上形成第二保护膜（步骤S6）。该磁头滑块的制造方法可形成抑制膜厚度并且耐腐蚀性优异的保护膜。

Description

磁头滑块的制造方法

技术领域

本发明涉及磁头滑块的制造方法，尤其涉及空气承载面上的保护膜的形成方法。

背景技术

在硬盘装置中，磁头滑块（以下称为滑块。）相对于记录媒体（硬盘或磁盘）以微小的空间飞行，读取来自记录媒体的数据，以及向记录媒体写入数据。

对于进行从记录媒体读取数据以及向记录媒体写入数据的磁头，必须在各种环境下防止磁头的腐蚀，并且对磁头与记录媒体的冲撞进行保护。因此，在滑块面向记录媒体的一面，即空气承载面上形成由类金刚石碳膜（DLC）等构成的保护膜。

但是，近年来随着记录媒体高记录密度化的进步，需要进一步减小滑块与记录媒体的距离。更准确地，意味着减小读取元件和写入元件与记录媒体的距离。因此，减小保护膜的膜厚度是有效的。但是由于保护膜形成在由研磨（lapping）所产生的凹凸的滑块表面上，因此其膜厚度容易受到凸凹的影响。在膜厚度小的部位，保护膜上容易产生小孔（pinhole），这种小孔是造成位于其下方的读取元件和写入元件受腐蚀的原因。因此，为了减小滑块与写入元件的距离而单纯地减小保护膜的厚度是困难的。

鉴于以上课题，专利文献1中公开了滑块的保护膜的形成方法。根据此方法，在滑块的空气承载面上依次层积硅（Si）膜和DLC膜。接着，以该状态进行飞行面的加工，之后先完全除去硅膜和DLC膜。飞行面的加工是指，在空气承载面上形成凹凸部，该凹凸部用于在驱动记录媒体时通过控制进入滑块和记录媒体之间的气流的流动来控制滑块的飞行特性。之后重新形成保护膜，并通过从倾斜方向照射离子束（ion beam）来除去保护膜的一部分。

可是，即使使用这种方法仍然无法形成耐腐蚀性优异的保护膜。据推测，这是因为虽然只想对硅膜和DLC膜进行蚀刻（etching），但是无论怎样都会在位于硅膜和DLC膜下方的写入元件和读取元件上留下蚀刻损伤，对元件的可靠性有影响。特别是今后为了进一步高记录密度化，需要更加降低写入元件和读取元件与记录媒体的距离，为了提高耐腐蚀性而增加保护膜厚度度的方式是困难的。

专利文献1：日本特开2007-26506号公报

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁头滑块的制造方法，该方法可形成抑制膜厚度并且耐腐蚀性优异的保护膜。

根据本发明，磁头滑块的制造方法包括：在磁头滑块的空气承载面上形成第一保护膜，所述磁头滑块形成有写入元件和读取元件中的至少任意一个；在形成了第一保护膜的磁头滑块的空气承载面上形成用于控制磁头滑块的飞行特性的凹凸部，所述第一保护膜在形成所述凹凸部的部位被破坏；从形成了凹凸部的磁头滑块的空气承载面开始将第一保护膜的一部分厚度除去使第一保护膜变薄；以及在变薄后的第一保护膜上形成第二保护膜；其中，形成所述第一保护膜包括，在所述空气承载面上依次层积第一硅膜和第一类金刚石碳膜，将所述第一保护膜的一部分厚度除去使所述第一保护膜变薄的步骤包括，将所述第一类金刚石碳膜全部除去，再将所述第一硅膜的一部分厚度除去，从而使所述第一硅膜的厚度小于1nm。

形成凹凸部时需要保护写入元件和读取元件，因此形成第一保护膜。通过凹凸部的形成工序使第一保护膜受到了损伤因此先将其除去，但不是全部除去，而是只残留一部分。因此，可防止除去第一保护膜时有可能对写入元件和读取元件造成的损伤。残留的第一保护膜为变薄后的状态，但通过再次形成第二保护膜的工序，可形成可靠性高的保护膜。此外，由于先除去第一保护膜的一部分，因此能够容易地抑制最后的保护膜的膜厚度的增加。

因此，根据本发明，可以提供一种磁头滑块的制造方法，该方法可形成抑制膜厚度并且耐腐蚀性优异的保护膜。

附图说明

图1是表示本发明一个实施方式所涉及的滑块的立体图。

图2是表示图1所示的滑块沿图1中2-2线的剖视图。

图3是表示本发明的滑块的制造方法的流程图。

图4是表示晶圆的切断方法和长形条（row-bar）的研磨（lapping）方法的概念图。

图5是滑块的保护膜附近的局部截面图。

具体实施方式

首先，参照附图对作为本发明的对象的滑块进行说明。图1表示用本发明所制造的滑块的一个实施例的立体图。附图中，受到旋转驱动的圆盘状记录媒体（未图示）位于滑块21的上方。滑块21包括基板27和薄膜磁头部28。滑块21大致呈六面体形状，使六面中的一面与记录媒体相对。这一面称为空气承载面ABS。在滑块21的空气承载面ABS上形成用于控制滑块21的飞行特性的凹凸部13（飞行面），凸部包括：读写部（read-write）24、具有段差的导轨部（rail）25a、25b，其余部分为凹部26，其中，读写部24设置有薄膜磁头部28的写入元件11和读取元件12（参照图2）。

如果记录媒体旋转，则由流过记录媒体和滑块21之间的空气流对滑块21产生y方向朝下的升力。通过该升力使滑块21从记录媒体的表面飞行。x方向为记录媒体的磁轨（track）横截方向，z方向为记录媒体的圆周方向。沿z方向形成整个导轨部25a，在滑块21的空气流出侧的端部（图中，左下方的端部）侧形成有薄膜磁头部28。空气从导轨部25b和记录媒体之间的微小间隙进入，经两侧导轨部25a整流并到达读写部24，再从读写部24和记录媒体之间的间隙流出，通过这样，滑块21从记录媒体的表面飞行。因此，当薄膜磁头元件部28在记录媒体上进行读取或写入时，通过空气承载面ABS的凹凸部13，滑块21可以相对于记录媒体飞行。

图2是表示图1所示的滑块沿图1中2-2线的剖视图。图2中，记录媒体M位于图2中空气承载面ABS的上侧，沿垂直于附图的方向扩展。薄膜磁头部28包括：从记录媒体M读取磁记录的读取元件11、以及在记录媒体M上写入磁记录的、含有诱导型磁转换元件（磁気変換素子）的记录元件12，但也可以只包括其中任意一个。写入元件12可以采用下列方式中的任意一种：在记录媒体M的面内方向上进行写入的水平记录方式、以及在记录媒体M的面外方向进行写入的垂直记录方式。

薄膜磁头部28具有以下结构：在图中右侧的含有氧化铝-碳化钛复合物（Al₂O₃·TiC）等陶瓷材料的基板27上，向左依次层积各层。在基板27上（图中为左侧，下同。），经过绝缘层，形成例如含有坡莫合金（NiFe）的屏蔽层（shield）31。在屏蔽层31上，面向空气承载面ABS设置读取元件11。作为读取元件11，可以使用各向异性磁阻效应（AMR，Anisotropic Magneto-Resistance）元件、巨磁阻效应（GMR，Giant magneto-resistive）元件、或者隧道磁阻效应（TMR，Tunneling magneto-resistive effect）元件等利用显示磁阻效应的磁感应膜（magnetic sensing film）的元件。读取元件11上连接了提供感应电流的一对读取层（未图示）。

在读取元件11的上方形成写入元件12。写入元件12包括如下所述的下部磁极层33、写入间隙层（gap）34、上部磁极层35、线圈（coil）37a、37b、连接部36、绝缘层38、39、40等。以下对这些要素进行具体说明。

首先，在读取元件11上形成例如含有坡莫合金、CoNiFe等磁性材料的下部磁极层33。下部磁极层33兼具作为写入元件12的下部磁极层的功能和作为读取元件11的上部屏蔽层的功能。

经过用于绝缘的写入间隙层34，在下部磁极层33上设置上部磁极层35。作为写入间隙层34的材料，例如可使用NiP等非磁性金属材料。作为上部磁极层35的材料，例如可以使用坡莫合金、CoNiFe等磁性材料。通过连接部36将下部磁极层33和上部磁极层35连接，整体形成一个U字形磁体。

在上部磁极层35和下部磁极层33之间，设置含有铜等导电性材料的两段堆积（2段積み）的线圈37a、37b。以连接部36为中心卷曲设置了线圈37a、37b，向上部磁极层35和下部磁极层33提供磁通量。绝缘层38包围线圈37a，绝缘层39、40包围线圈37b以使其与周围绝缘。两段堆积结构为线圈结构的一个例子，也可以是一段堆积或三段以上的多层堆积结构。线圈37b上连接有接收来自外部的电流信号的读取层（未图示）。最后，形成保护层41以覆盖上部磁极层35和写入层。保护层41的材料中，可以使用例如氧化铝等绝缘材料。

如果对照图1，则空气承载面ABS中，导轨部25a是相对于记录媒体最突出的部分，读写部24相对于记录媒体比导轨部25a后退了1～3nm。导轨部25a、25b的段差并不是必要结构。读写部24与凹部26的段差为1～5mm。滑块21上空气承载面ABS的背面43成为与支撑滑块21的挠性件（flexure）（未图示）接触的接触面。可通过采用后述方法形成的保护膜42来覆盖滑块21的空气承载面ABS。

然后，使用图3的流程图、图4和图5对以上说明的滑块的制造方法、特别是保护膜42的形成方法进行说明。

（步骤S1）首先，如图4（a）所示，通过薄膜工序在含有氧化铝-碳化钛复合物的晶圆71上层积多个薄膜磁头部28，如图4（b）所示，将晶圆71切断，形成磁头元件44排列成一列的、矩形的长形条72。也可以先将晶圆71切开成50条左右的长形条的块（block），然后为了研磨再切断成数条尺寸更小的块。为了控制研磨量，例如对于晶圆71和切断的长形条72，可在多个薄膜磁头部28的每一个上设置一个测定元件73。

（步骤S2）接着，如图4（c）所示，对磁头元件44应该面向记录媒体的一面进行研磨，在空气承载面ABS上形成第一面45。该研磨主要是为了使读取元件11的磁阻值达到所需的值而进行的，但同时也研磨写入元件12，将记录间隙层34的高度（与空气承载面ABS直交的方向的长度）调整至所需的值。之后，为了加工表面优选进行精研磨（fine lapping）。图4（c）为将图4（b）沿图中箭头的方向旋转90度的立体图。

（步骤S2）接着，通过溅射蚀刻（sputter etching）或离子束蚀刻（IBE，IonBeam Etching），进行第一面45的表面洗涤以及极尖沉降（PTR，Pole TipRecession）控制。当采用溅射蚀刻时，使溅射室中产生Ar的辉光等离子（glowplasma），进行第一面45的等离子清洗（plasma cleaning）。当采用IBE时，向第一面45照射Ar的离子束（ion beam），同样地进行清洗和PTR控制。另外，从本步骤开始到步骤S6为止的一系列工序优选在以下条件下进行：不接触空气、在一个容器（chamber）内进行、或者一边在真空中传送一边进行。这是因为如果与空气接触，则污染物（contamination）附着、引起氧化，不能良好地进行成膜，并且会使硬盘装置中产生不良情况。

（步骤S3）以下，参照图5，对在空气承载面上形成保护膜的步骤进行说明。图5为空气承载面附近的局部放大截面图，表示图2的A部的放大图。在图5中（a）～（c）图按工序的顺序进行了记载。本步骤中，如图5（a）所示，在空气承载面ABS（第一面45）上形成第一保护膜51。第一保护膜51优选包括第一硅膜52和第一类金刚石碳膜53（以下，称为第一DLC膜53。），以该顺序在空气承载面ABS上层积这些膜。所设置的第一硅膜52用于确保第一DLC膜53对作为衬底的第一面45的粘合性。

通常，采用溅射法形成第一硅膜52，但也可以采用离子束淀积（IBD，IonBeam Deposition）法、化学蒸气淀积（CVD，Chemical Vapor Deposition）法成膜。第一DLC膜53的成膜中，采用CVD法、IBD法、过滤阴极真空电弧淀积沉（FCVA，Filtered Cathodic Vacuum Arc）法等。CVD法是一种导入ECR（ElectronCyclotron Resonance:电子回旋共振）等高频率，产生等离子（plasma），从而分解有机气体进行成膜的方法。为了形成高硬度的膜，可以在基板上施加偏压（bias）。作为有机气体，优选使用甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、乙烯、乙炔等在定压下为气态的气体。FCVA法是一种在石墨棒（graphite rod）产生电弧放电，利用该热量使碳蒸发，再使其离子成膜的方法。由于可形成不含氢的碳膜，因此可形成高硬度的薄膜。

（步骤S4）然后，在形成了第一保护膜51的滑块的空气承载面ABS上形成凹凸部13。如上所述，凹凸部13包括读写部24、导轨部25a、25b、以及凹部26。为了形成凹凸部13，首先，将光刻胶（photoresist）涂布、曝光、显影制成光刻胶的掩模（mask）。然后，通过反应性离子蚀刻、离子铣削（ion milling）形成读写部24、导轨部25a、25b、以及凹部26，最后，通过使用光刻胶（resist）消除剂的刷涂（brushing）等除去光刻胶。除使用等离子的蚀刻之外，反应性离子蚀刻在通过反应性气体的化学反应而进行蚀刻方面也与离子铣削不同。

（步骤S5）接着，如图5（b）所示，使用离子束蚀刻、离子铣削等方法，从形成了凹凸部13的滑块的空气承载面ABS除去第一保护膜51的一部分。具体来说，将第一DLC膜53全部除去，再除去第一硅膜52的一部分，使第一硅膜52变薄。至少只要对薄膜磁头部分28进行本步骤就够了。即，可以在薄膜磁头部分28以外的部分涂布光刻胶，并进行曝光、显影，只除去薄膜磁头部分28的第一保护膜51的一部分。但是，为了减少工时，优选对整个空气承载面ABS进行本步骤。另外，离子束蚀刻和离子铣削为使用等离子的蚀刻，是大致相同的方法。除去第一保护膜51的一部分时，可以使用酸浸渍、溅射蚀刻等。

（步骤S6）接着，如图5（c）所示，在变薄的第一保护膜51（第一硅膜52）上形成第二保护膜54。第二保护膜54包括第二硅（Si）膜55和第二类金刚石碳膜56（以下称为第二DLC膜56。），在第一保护膜51上层积这些膜。第二硅膜55和第二DLC膜56可以分别采用与第一硅膜52和第二DLC膜53同样的方法成膜。层积第二硅膜55后，在层积第二DLC膜56之前，可以除去第二硅膜55的一部分而使第二硅膜55变薄。由此形成的第一硅膜52的一部分、第二硅膜55、第二DLC膜56构成上述保护膜42。另外，如上述说明所示，空气承载面ABS的一部分形成这种膜结构的保护膜42，例如由于在凹部26第一保护膜51被完全除去，因此只形成了第二保护膜54。

（步骤S7）然后，切断长形条，经过洗涤、检查等与以往相同的工序完成滑块。

（实施例1～5）

准备形成了TMR磁头的长形条，将各TMR磁头研磨至形成所需磁阻（resistance）。并且，为了确保表面的圆滑度进行精研磨。实施例和比较例均在有效直径350mmf的洗涤装置中，通过在Ar气体环境、外加电压300V下的IBE进行洗涤。然后，通过溅射法形成第一硅膜，再通过使用岛津制作所制MR3的FCVA法形成第一DLC膜，从而形成第一保护膜。接着，对空气承载面的飞行面（凹凸部）进行加工，形成凹凸形状。之后，以75V外加电压照射Ar气体离子，对第一保护膜进行蚀刻。在比较例中，通过蚀刻将第一保护膜全部除去，在实施例中，将第一DLC膜的全部和第一硅膜的一部分除去，使除去后的第一硅膜的残留厚度如表1的值所示。然后，形成由第二硅膜和第二DLC膜构成的第二保护膜。最后所形成的硅膜的厚度为第一硅膜的膜厚度与第二硅膜的膜厚度的总和，所有的实施例中都为1.0nm。之后，采用与第一DLC膜相同的方法形成第二DLC膜。采用光电子能谱法（ESCA，Electron Spectroscopy for ChemicalAnalysis）计算第一、第二保护膜的厚度。

然后，作为磁头的可靠性试验，进行以下两种试验。首先作为硫酸腐蚀试验，将形成了保护膜的长形条在pH3.6的硫酸水溶液中浸渍4小时，然后水洗，在200倍的显微镜下确认磁头有无腐蚀，求出其出现频率。硫酸浸渍试验中，检查膜中的小孔。接着，作为纯水浸渍（dip）试验，将形成了保护膜的长形条在2.95℃以上的纯水中浸渍4小时，然后刷洗后施加热应力（stress），同样在2000倍深紫外线型显微镜下观察保护膜的剥离状况，确认剥离的出现频率。表中所示的腐蚀试验一栏的数值表示了未腐蚀至剥离的出现频率，显示出良好的低值。

[表1]

如表1所示，在将第一硅膜全部除去的比较例中，尽管保护膜的最终膜结构与实施例1～5完全相同，但腐蚀和剥离出现频率高。其原因不明，但研究认为原因之一是如果将第一硅膜全部除去，则此时会对写入元件11和读取元件12造成直接损伤，并且使这些元件11、12的表面的平滑度恶化，因此容易产生小孔。另一方面，实施例1～5中，第一硅膜残留到最后并保护元件11、12，因此认为可以防止这种现象，并且可以形成可靠性更高的保护膜。另外，与未除去第一硅膜的实施例5相比，除去第一硅膜的一部分的实施例1～4中，腐蚀和剥离的出现频率更低。

（实施例6～8）

实施例6～8中，与第一实施例相同，将第一硅膜除去至只残留0.2nm，之后，形成膜厚度为1.0nm的第二硅膜，再将第二硅膜蚀刻至表1所记载的最终厚度。例如，在实施例6的情况下，将第一硅膜除去至只残留0.2nm，形成膜厚度为1.0nm的第二硅膜，之后只蚀刻0.2nm，使最终膜厚度达到1.0nm。然后，采用FCVA法，形成膜厚度为1.5nm的第二DLC膜。

如果比较实施例1和实施例6，则实施例6在耐腐蚀性方面得到更好的结果。在实施例6的情况下，由于对先成膜的第二硅膜进行蚀刻，因此容易受到损伤。但是，蚀刻时通过优先将凸部除去而使表面上微小的凹凸变平坦，并且也考虑到第二DLC膜的覆盖性提高，认为是后者的效果更具有支配性的原因之一。

符号说明

11  读取元件

12  写入元件

13  凹凸部

21  滑块

27  基板

28  薄膜磁头部

51  第一保护膜

52  第一硅膜

53  第一DLC膜

54  第二保护膜

55  第二硅膜

56  第二DLC膜

ABS 空气承载面

Claims (3)

1.一种磁头滑块的制造方法，该方法包括：

在磁头滑块的空气承载面上形成第一保护膜，所述磁头滑块形成有写入元件和读取元件中的至少任意一个；

在形成了所述第一保护膜的所述磁头滑块的所述空气承载面上形成用于控制该磁头滑块的飞行特性的凹凸部，所述第一保护膜在形成所述凹凸部的部位被破坏；

从形成了所述凹凸部的所述磁头滑块的所述空气承载面开始将所述第一保护膜的一部分厚度除去使该第一保护膜变薄；以及

在变薄后的所述第一保护膜上形成第二保护膜；

其中，形成所述第一保护膜包括，在所述空气承载面上依次层积第一硅膜和第一类金刚石碳膜；

将所述第一保护膜的一部分厚度除去使所述第一保护膜变薄的步骤包括，将所述第一类金刚石碳膜全部除去，再将所述第一硅膜的一部分厚度除去，从而使所述第一硅膜的厚度小于1nm。

2.权利要求1所述的磁头滑块的制造方法，其中：形成所述第二保护膜包括，在变薄后的所述第一硅膜上层积第二硅膜，再层积第二类金刚石碳膜。

3.权利要求2所述的磁头滑块的制造方法，其中包括：在层积所述第二硅膜之后、层积所述第二类金刚石碳膜之前，将所述第二硅膜的一部分除去使该第二硅膜变薄。

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