CN1897115A - 制造磁头浮动块的方法和磁头浮动块 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了具有飞行表面保护膜的磁头浮动块，所述飞行表面保护膜具有极好的耐蚀性和耐磨性而不管其非常小的厚度。制造磁头浮动块的方法包含以下步骤：在浮动块的飞行表面上，形成飞行表面保护膜(100)，其为非晶硅膜(102)和硬非晶碳膜(101)的叠层；通过用关于飞行表面的法线倾斜的离子束照射，从硬非晶碳膜(101)去除表面区域；以及在其上已形成了飞行表面保护膜(100)的飞行表面中形成轨。硬非晶碳膜(101)中金刚石成分的量必须不小于45％，并且希望地在60％到85％的范围内。在去除部分的飞行表面保护膜(101)的步骤中，当照射离子束的角度从磁头浮动块的飞行表面的法线不小于60度时，并且当用于离子束的加速电压不高于300V时，获得高密度和覆盖性能。
Description
技术领域
本发明涉及制造装备有巨磁阻效应或隧道磁阻效应的类型的磁阻元件的磁头浮动块的方法，以及所述磁头浮动块。更加具体地，本发明涉及形成以极好的耐蚀性和耐磨性为特征的用于保护飞行表面的膜的方法。
背景技术
现代的磁盘记录/再现装置正在迅速地增加它们的记录密度，以应对将要处理的信息量的增加，然而伴随着不可避免的下述技术问题：降低作为磁头和磁盘之间的距离的磁间隔。然而，磁头浮动量的降低导致磁头浮动块与以高速旋转的磁盘表面的接触或碰撞的机会增加。因此，磁头浮动块的飞行表面上形成的飞行表面保护膜除了又薄又硬之外还必须具有高度的耐磨性。另一方面，构成磁头浮动块的磁头元件包括磁记录元件和磁阻元件，它们都由易于腐蚀的磁性材料制成。因此，飞行表面保护膜还必须起到防止磁性材料腐蚀的作用。为了满足这些需要，希望提供这样的薄膜，其在浮动时不允许灰尘和污物留下，其以极好的耐磨性为特征，其具有高原子密度并且高度致密，并且其进一步保持化学稳定。目前，已使用了非晶碳膜和非晶硅膜的叠层作为飞行表面保护膜，因为它在某种程度上满足了上述需要。依靠化学气相沉积(CVD)方法、离子束蒸发方法、激光磨损蒸发方法或过滤阴极真空电弧(FCVA)方法形成飞行表面保护膜中的碳层。非晶碳膜由金刚石成分和石墨成分构成。这里，通过使用上述方法形成的非晶碳膜包含相对大量的金刚石成分，并且因此展示了极好的耐蚀性和耐磨性。
已知的是，进一步降低飞行表面保护膜的厚度的尝试遇到了以下问题。亦即，必须先于在浮动块的飞行表面上形成飞行表面保护膜之前机械抛光(研磨)浮动块的飞行表面。在机械抛光中，通过在研磨机上按压滑动(press-slide)浮动块的飞行表面，在所述研磨机中金刚石颗粒被掩埋，来控制磁元件的高度。然而，浮动块的飞行表面由若干种材料构成，亦即基片、绝缘膜、磁头元件、保护膜以及具有不同机械强度的类似物，这留下了下述问题：在机械抛光之后，在由这些材料构成的部分之中形成了台阶。当台阶在浮动块的飞行表面上的磁头元件附近很大时，机械抛光之后形成的飞行表面保护膜的涂敷性能恶化，使得难以制造具有令人满意的耐蚀性的磁头。
在非专利文件1中已报导，通过CVD方法、离子束蒸发方法、激光磨损蒸发方法或FCVA方法形成的硬非晶碳膜，与更深的区域中相比，在距离膜表面大约0.5nm到大约1.5nm的深度的区域中，包含较少的金刚石成分并且具有较低的原子密度(在下文中被称作表面石墨层)。当飞行表面保护膜的厚度小于3.0nm时，表面石墨层占据了整个膜的增加的比例，结果造成耐蚀性降低。
专利文件1披露了解决部分上述问题的技术。亦即，专利文件1披露了制造磁头浮动块的方法，所述方法包含：在磁头浮动块的飞行表面上形成硬非晶碳膜的步骤；以及通过以下形成保护膜的步骤：通过机械抛光或者通过用气体等离子体照射，从硬非晶碳膜去除具有低耐磨性的表面区域。根据这种制造磁头浮动块的方法，能够提供这样的磁头，其装备有通过仅使用致密内部区域而具有极好耐磨性的非常薄的飞行表面保护膜。
【非专利文件】
H.U.Jager et al.，“ta-C淀积模拟：膜特性及膜形成的时间分辨动力学(ta-C deposition simulations：Film properties and time-resolveddynamics of film formation)”(物理评论B(Physical Review B)68，2003，pp.024201)
【专利文件】
JP-A-2000-90423
发明内容
然而，根据所述专利文件制造的磁头浮动块伴随有这样的问题：当在去除硬非晶碳膜的表面区域的步骤中使用机械抛光方法时，产出降低，因为难以控制抛光的量，并且涂敷性能由于研磨期间形成的划痕而降低，造成耐蚀性降低。
进一步，当在去除硬非晶碳膜的表面区域的步骤中使用气体等离子体时，硬非晶碳膜被破坏，并且其密度在除了要被去除的表面区域之外的内部区域中降低。进一步，表面被粗糙化，恶化了涂敷性能。结果，耐蚀性和耐磨性降低。
本发明被完成以便解决上述问题，并且具有下述目的：提供具有飞行表面保护膜的磁头浮动块，所述飞行表面保护膜以极好的耐蚀性和耐磨性为特征而不管其非常小的厚度。
当气体等离子体用作去除部分的飞行表面保护膜的手段时，仍然存在的问题在于，硬非晶碳膜被破坏，并且其密度在除了要被去除的表面区域之外的内部区域中降低，此外，涂敷性能由于粗糙化的表面而降低，如上所述。通过本发明人实施的研究发现，上述问题是由气体等离子体中的下述离子造成的，所述离子具有不小于大约100eV的能量，并且垂直地撞击到将要处理的基片上。
首先，下面说明气体等离子体造成的保护膜的密度降低。当在上述条件下离子降落在硬非晶碳膜上时，入射离子渗入到距离表面大约1nm到大约2nm的深度中，其中硬非晶碳膜中的金刚石成分由于热能的扩散而经受相变成为石墨成分，结果造成非晶碳膜的密度降低。下一步，下面说明粗糙化表面的原因。当离子的照射与正交于将要处理的基片的方向平行时，与突出的部分相比，归因于离子照射的能量集中在凹陷部分中，造成溅射的发生。因此，凹陷部分被进一步研磨，所以表面粗糙度进一步增加。
在本发明中，确认了通过以下能够解决上述问题：通过使用关于正交于将要处理的基片的表面的方向倾斜的离子束，来去除硬非晶碳膜的表面区域。当关于将要处理的基片的表面倾斜到足够角度照射离子束时，首先，离子束在硬非晶碳膜中渗入的深度降低，并且防止了金刚石成分经受相变而成为石墨成分。进一步，关于表面粗糙度，表面上的突出部分被优先研磨，并且表面粗糙度在处理之后降低。
本发明是基于上述发现完成的。亦即，为了解决上述问题，本发明的制造磁头浮动块的方法包含：在浮动块的飞行表面上形成飞行表面保护膜的步骤；以及去除部分的飞行表面保护膜的步骤，其中，通过使用关于飞行表面的法线倾斜的离子束，来实施去除部分的飞行表面保护膜的所述步骤。
本发明的飞行表面保护膜是硬非晶碳的单层膜或硬非晶碳膜和包含硅的紧密粘附膜的叠层。为了获得具有极好耐蚀性和耐磨性的飞行表面保护膜，硬非晶碳膜中金刚石成分的量必须不小于45％，并且希望地在60到85％的范围内。
在去除部分的飞行表面保护膜的步骤中，当离子束的照射角度从磁头浮动块的飞行表面的法线不小于45度但是小于90度时，并且当离子束的加速电压不高于300V时，获得了高密度和高覆盖性能。
当在形成飞行表面保护膜的步骤中在浮动块的飞行表面上形成的飞行表面保护膜具有比飞行表面保护膜的预期厚度大不小于0.5nm的厚度时，本发明的飞行表面保护膜展示了特别高的密度和覆盖性能。
通过使用电弧放电，飞行表面保护膜中的硬非晶碳膜变得能够包含特别大量的金刚石成分。
在去除部分的飞行表面保护膜的步骤中，在照射离子束的同时，观测去除飞行表面保护膜的厚度的量，使得可以形成维持良好精度的预期厚度的飞行表面保护膜，并因而制造了维持高产出的磁头。具体而言，这通过以下实现：用光照射膜形成装置中的样品架上的磁浮动块附近放置的用于测量膜厚度的样品，并且利用根据反射光的偏振状态分析膜厚度的椭圆偏振计来实时测量膜厚度。
将要去除的膜的厚度不仅能够通过椭圆偏振计测量，而且还能够利用测量正在照射的离子束中的离子束电流的装置来测量。
根据本发明，能够形成具有良好覆盖性能的致密的飞行表面保护膜。进一步，能够提供具有飞行表面保护膜的磁头，所述飞行表面保护膜以极好的耐蚀性和耐磨性为特征而不管其非常小的厚度。
附图说明
图1是显示根据实施例1的制造磁头浮动块的方法的工艺流程图；
图2是显示根据实施例2的制造磁头浮动块的方法的工艺流程图；
图3是显示根据实施例4的制造磁头浮动块的方法的工艺流程图；
图4是显示用于形成实施例1的飞行表面保护膜的工艺流程的示图；
图5是显示用于形成比较例1的飞行表面保护膜的工艺流程的示图；
图6是显示用于形成比较例2和3的飞行表面保护膜的工艺流程的示图；
图7是本发明被施加于其的磁头浮动块的透视图；
图8是以截面的方式示意性显示图7的磁头浮动块的部分的示图；
图9是显示由离子照射造成的对硬非晶碳膜的破坏以及离子能量和离子入射角之间的关系的曲线图；
图10是显示离子照射对硬非晶碳膜的表面粗糙度的影响以及离子能量和离子入射角之间的关系的曲线图；
图11是显示硬非晶碳膜的表面中的金刚石成分对通过离子束蚀刻的去除量的依赖性的曲线图；
图12是显示硬非晶碳膜的表面粗糙度对通过离子束蚀刻的去除量的依赖性的曲线图；
图13是以截面的方式示意性显示实施例2的磁头浮动块的部分的示图；
图14是以截面的方式示意性显示实施例3的磁头浮动块的部分的示图；
图15是示意性显示用于本发明的制造磁头浮动块的方法的离子束照射设备的示图；
图16是示意性显示用于本发明的制造磁头浮动块的方法的另一个离子束照射设备的示图；
图17是示意性显示用于本发明的制造磁头浮动块的方法的进一步的离子束照射设备的示图；以及
图18是显示实施例1到4中以及比较例1到3中执行的腐蚀测试结果的图表。
具体实施方式
现在参考附图来说明本发明的实施例。
实施例1
图1是显示根据本发明的实施例1的制造磁头浮动块的方法的工艺流程图。首先，氧化铝碳化钛的基片上形成的磁头被切割为短条形式的磁头窗板(louver)150。在这之后，例如通过使用其中金刚石颗粒被掩埋的转台，机械抛光磁头窗板150的工作面(其变为飞行表面)151，以便磁头元件呈现预期尺寸。
在通过机械抛光的步骤确定磁头元件的尺寸之后，将磁头窗板150引入到用于形成飞行表面保护膜的真空容器中。在所述真空容器中，磁头窗板150放置在旋转样品板上旋转并且经受下述处理。亦即，磁头窗板150被传送到用于用离子束蚀刻处理的基片位置上，并且它的飞行表面通过离子束蚀刻清洁。这个步骤可以通过以下实施：通过使用气体等离子体来溅射蚀刻。
下一步，将磁头窗板150传送到用于形成层102的基片位置上，所述层102用于紧密粘附飞行表面保护膜。在面对用于形成紧密粘附飞行表面保护膜的层102的基片位置处，布置能够向其施加偏压的硅靶。这里，在向硅靶施加偏压的同时，将氩气引入到真空容器中，从而形成0.5nm的非晶硅，作为用于紧密粘附飞行表面保护膜的层102。构成用于紧密粘附飞行表面保护膜的层102的材料并不限于非晶硅膜，而是可以是包含例如硅、钨、铬或钛中的任何一种的膜，或者可以是上述膜中的任何一种的氮化物、氧化物或氮氧化物。进一步，膜不仅可以通过溅射方法形成，而且还可以通过热真空蒸发方法或CVD方法形成。
在这之后，将磁头窗板150传送到用于形成飞行表面保护膜的最上层101的基片。这里，依靠阴极真空电弧方法形成2.5nm的包含硬非晶碳膜的飞行表面保护膜的最上层101。硬非晶碳膜能够通过CVD方法、离子束方法或激光磨损蒸发方法形成。
下一步，再次将磁头窗板150传送到用于离子束蚀刻处理的基片位置上，以通过离子束蚀刻执行处理。这里，离子束能量为100eV(电子伏特)，并且离子的入射角为75度。离子的种类为氩。离子束能量表示束中离子所拥有的平均能量。进一步，离子的入射角是离子束关于磁头浮动块的飞行表面的法线的入射角。在这个步骤中，硬非晶碳膜被去除1.5nm。
通过上述步骤完成了飞行表面保护膜100的形成。下一步，在磁头窗板150的工作面151中形成飞行表面轨。在这个步骤中，磁头窗板150的工作面151通过离子研磨选择性地加工，从而形成构成飞行表面的第一表面003、第二表面004和第三表面005。
最后，将磁头窗板150机械切割成单独的磁头以完成磁头浮动块001。
保护膜能够在任何条件下用离子束通过照射部分地去除，而不限于上述条件，只要不破坏硬非晶碳膜。尽管在这个实施例中使用了氩(Ar)的离子，但是在不破坏硬非晶碳膜的条件下，能够使用诸如氖(Ne)、氦(He)、氪(Kr)或氙(Xe)之类的任何稀有气体以获得同样的效果。除了上述稀有气体之外，进一步，能够使用包括氧、氮、氟或氯的活性分子以获得相同的效果。在这个实施例中的去除部分的飞行表面保护膜100的步骤中，去除的膜的厚度散布通过照射离子束同时使用椭圆偏振计来观测膜厚度来抑制。用于控制膜厚度的装置并不限于椭圆偏振计，而是可以是用于测量离子束电流的仪器。当膜厚度能够被控制到足够的程度时，可以不使用上述用于控制膜厚度的装置。
下一步，参考图4来说明根据这个实施例的飞行表面保护膜100的形成。这里不再说明重复图1的步骤的部分。在通过使用硬非晶碳膜形成飞行表面保护层的最上层101中，如图4(3)所示，不致密的表面石墨层104形成在表面附近直到大约1.0nm的深度。参考图4(4)，在通过离子束部分地去除飞行表面保护层100之后，表面石墨层104被去除，并且飞行表面保护膜的最上层101在变致密。基于X射线光电子光谱学(XPS)的测量显示了距离表面2nm深度的区域中的大约60％的金刚石成分的存在。进一步，基于AFM的测量显示表面粗糙度Rmax大约为0.8nm。Rmax是从截面曲线切掉参考长度的部分的最大高度。
这里，参考图7和8来说明根据这个实施例制造的磁头浮动块。图7中显示的磁头浮动块001的基础材料(浮动块)由氧化铝碳化钛制成，并且在氧化铝保护膜006中形成磁头元件002。然而，磁头浮动块001的基础材料和包裹磁头元件002的保护膜006的材料并不仅限于此。磁头浮动块001的基础材料可以是硅，并且保护膜006的材料可以是氧化硅。磁头元件002提供在第一表面003上，其最接近面对磁头浮动块飞行表面的磁介质。然而，突出的表面可以形成在第一表面003上以更接近磁盘，以便在磁头元件在磁盘上暂停并且与之接触的情况下降低粘着力(sticking force)。
在实施例1中，第一表面003到第三表面005基本上是平行的，从第一表面003到第二表面004的深度为150nm，并且从第二表面004到第三表面005的深度为850nm。然而，这并不适用于从第一表面003到第二表面004的深度或者从第二表面004到第三表面005的深度。进一步，在这个实施例中，飞行表面通过具有3种不同高度的表面构成，尽管对表面的数目没有限制。
图8是示意性显示磁头浮动块001的部分的截面图。侧壁031是构成第一表面003和第二表面004之间的台阶的表面，并且侧壁032是构成第二表面004和第三表面005之间的台阶的表面。在这个实施例中，仅在第一表面003上形成飞行表面保护膜100。
下一步，下面详细地说明图4(4)中显示的用于去除部分的飞行表面保护膜100的离子束照射步骤以及离子束照射的条件。图9是显示离子束的入射角和由离子束能量引起的对硬非晶碳膜的破坏的曲线图，而图10则是显示离子束的入射角和离子束能量对硬非晶碳膜的表面粗糙度的影响的曲线图。
在图9中，×表示对硬非晶碳膜给予破坏的条件，亦即降低金刚石成分并增加石墨成分的条件，而○则表示没有给予破坏的条件。这里，通过X射线光电子光谱学(XPS)测量金刚石成分。XPS使得可以从碳行程轨迹的光电子光谱中测量碳膜中金刚石成分和石墨成分的比率。在这个实施例中，在与通过阴极真空电弧方法形成的硬非晶碳膜的表面相距2nm的深度处，金刚石成分的含量大约为45％。在图9中，○表示在已用离子束照射之后不小于45％的金刚石成分的含量，而×则表示小于45％的金刚石成分的含量。如显示的那样，可以知道，随着离子束能量的增加或者随着离子入射角的降低，硬非晶碳膜更多地受到破坏。已确认的是，当其中的金刚石成分的含量由于用离子束照射而降低时，硬非晶碳膜展示了降低的耐蚀性。因此希望在用附图中○表示的条件下照射离子束。亦即，增加浮动块的飞行表面上形成的硬非晶碳膜中金刚石成分的量的条件，是在离子能量不大于300eV并且离子的入射角不小于50度的范围内。
参考图10，可以确认的是，表面粗糙度随着离子束能量的增加或者随着离子入射角的降低而增加。通过在用离子束照射硬非晶碳膜的表面之前和之后使用原子力显微镜(AFM)来测量表面粗糙度。用离子束照射之前的表面粗糙度Rmax大约为1.5nm。参考图10，在用离子束照射之后，通过相同的测量方法再次测量表面，其中×表示表面粗糙度增加的条件，而○则表示表面粗糙度降低的条件。结果，降低浮动块的飞行表面上形成的硬非晶碳膜的表面粗糙度(Rmax)的条件，希望地位于离子能量不大于500eV并且离子的入射角不小于60度的区域中。
如上所述，为了获得满足预期特性和几何形状的硬非晶碳膜，从图9和10的结果中可以预期的是，离子能量不小于25eV但是不大于300eV，并且离子的入射角不小于60度但是小于90度。具体地，当离子能量为100eV并且离子的入射角为75度时，能够提供具有极好耐蚀性的飞行表面保护膜100。离子能量的下限被设置为这样的值，在所述值处能够溅射硬非晶碳膜。
下一步，下面说明去除飞行表面保护膜100的量。图11显示了去除飞行表面保护膜100的量对硬非晶碳膜的表面中的金刚石成分的影响。进一步，图12显示了去除飞行表面保护膜100的量对飞行表面保护膜的表面粗糙度Rmax的影响。这些曲线图中显示的数据是在75度的离子入射角和100eV的离子束能量的条件下照射离子束时的数据。伴随着去除的量的增加，如显示的那样，金刚石成分在表面中增加，并且表面粗糙度Rmax降低。特别地，直到0.5nm的去除量才观测到大的变化。从这些结果中可以知道，当去除飞行表面保护膜100不小于0.5nm的量时，获得特别好的性质。
现在来说明这个实施例中使用的离子束蚀刻设备。图15是显示离子束蚀刻设备的构造的示图。通过排气口201排空真空容器200的内部，并且在用离子束照射的时候，通过气体引入口202将气体引入到等离子体形成室203中。等离子体形成室203由线圈204包围。一旦从RF电源205向线圈204施加高频电压，就能够在等离子体形成室203中形成等离子体。在等离子体形成室203和样品机械加工室206之间提供3块电极。从等离子体形成室203一侧提供第一电极210、第二电极211和第三电极212。一旦向这些电极施加适当的电压，就发射离子束207。将要处理的磁头窗板221放置在样品架220上。能够关于离子束207的入射方向倾斜样品架220。离子束207以离子照射角度223入射在将要处理的样品上。离子照射角度223由离子束207的入射方向和样品架的表面法线222包夹形成。当用离子束照射时，样品架220以其中心作为轴在平面上转动。图15显示了能够用离子束执行处理的真空容器。然而，真空容器可以包括用于实施任何其他过程的并且用于形成碳膜或硅膜的装置。
下一步参考图16来说明另一种离子束蚀刻设备。这里使用的离子束蚀刻设备是这样的离子束照射设备，其装备有椭圆偏振计，以便当用离子束照射时测量蚀刻量。用于测量膜厚度的样品244提供在样品架220的中心，以监视膜的厚度。从光源240发射的光243通过窗口242进入真空容器200，被用于测量膜厚度的样品244的表面反射而改变其方向，通过窗口242从真空容器200离开，并且被光检测器241检测。可以使用用于转动样品架220的机构，以便能够用离子束均匀地照射大面积。在这种情况下，能够通过以下改善测量精度：将用于测量膜厚度的样品244附于样品架220的中心，以便位置不会通过转动而改变。用于测量膜厚度的样品244的厚度由计算机连续计算，并且反馈到RF电源205、第一电极210、第二电极211和第三电极212的输出。如上所述，离子束照射设备的使用使得可以改善形成的飞行表面保护膜的厚度的精度。
下一步参考图17来说明进一步的离子束蚀刻设备。这里使用的离子束蚀刻设备是这样的离子束照射设备，其能够测量离子束电流的量，以便当用离子束照射时测量蚀刻量。在样品架220附近提供用于测量离子束电流的装置250。当用离子束照射时，离子束207部分地与用于测量离子束电流的装置250相撞，并且碰撞产生的电荷流过导线251并由电流表252测量。用于测量离子束电流的装置250布置在用离子束207照射的范围内。用于测量离子束电流的装置250的电流和正在处理的样品221的蚀刻量之间的相互关系事先已被发现。这里，尽管用于测量离子束电流的装置250布置在样品架220附近，但是它可以存在于样品架220上。电流表252测量的电流的量由计算机累计，并且其结果被反馈到RF电源205、第一电极210、第二电极211和第三电极212。离子束照射设备的使用使得可以改善形成的飞行表面保护膜的厚度的精度。
比较例1
与上面的例子1的制造磁头浮动块的方法相比，下面参考图5说明比较例1的制造磁头浮动块的方法。重复实施例1那些的部分被省略。根据比较例1，对被引入到用于形成飞行表面保护膜100的真空容器中的磁头窗板150的飞行表面，用离子束进行蚀刻。下一步，形成0.5nm的非晶硅膜，作为用于紧密粘附飞行表面保护膜的层102。最后，通过阴极真空电弧方法形成1.0nm的硬非晶碳膜，作为飞行表面保护层的最上层101。飞行表面保护膜100在其表面上具有石墨层104。金刚石成分的量通过XPS测量大约为45％。进一步，通过AFM的测量揭示表面粗糙度Rmax为1.5nm。进一步，飞行表面保护膜中包含的诸如He、Ne、Ar、Kr和Xe之类的稀有气体的量，通过使用XPS测量，在从表面相距1nm深度的区域中不大于2atomic％。
比较例2
与上面的实施例1的制造磁头浮动块的方法相比，下一步参考图6在下面说明比较例2的制造磁头浮动块的方法。重复实施例1那些的部分被省略。根据比较例2，用离子束蚀刻飞行表面。下一步，形成0.5nm的非晶硅膜，作为用于紧密粘附飞行表面保护膜的层102，并且在这之后，形成2.5nm的硬非晶碳膜，作为飞行表面保护层的最上层101。在对飞行表面保护膜已形成最上层101之后，氩气被引入到真空容器中并且被如此控制，以致于容器中的真空度大约为10毫托。下一步，向样品板施加30W的射频电压，在所述样品板上已放置了磁头窗板150，以生成气体等离子体，从而去除1.5nm的飞行表面保护膜100。在这种情况下，用于样品板的DC偏压大约为-150V。
比较例2中形成的飞行表面保护膜100具有由气体等离子体中的氩离子与飞行表面的法线方向平行地降落而引起的其表面上形成的受损层105。金刚石成分的量通过XPS测量为大约30到大约35％。进一步，通过AFM的测量显示表面粗糙度Rmax为1.8nm。
比较例3
下一步参考图6在下面说明比较例3的制造磁头浮动块的方法。在比较例3中，与比较例2不同，通过机械抛光而不是使用气体等离子体来部分地去除飞行表面保护膜100。在已形成飞行表面保护膜的最上层101之后，磁头窗板150被从真空容器取出，并且安装在用于机械抛光的夹具上。通过使用转台，在所述转台中金刚石颗粒已被掩埋，磁头窗板150的飞行表面保护膜100被去除1.5nm。比较例3中形成的飞行表面保护膜100由于转台上的金刚石颗粒而在其表面上被刮擦。金刚石成分的量通过XPS测量为大约30到大约35％。进一步，通过AFM的测量显示表面粗糙度Rmax为2.8nm。
实施例2
下面参考图2说明实施例2的制造磁头浮动块的方法。重复实施例1的制造磁头浮动块的方法的部分被省略。与实施例1相比，实施例2具有的特征在于，保护膜在制造磁头浮动块的步骤中被形成两次。台阶保护膜110形成在机械抛光后的磁头窗板150上。台阶保护膜110是这样的一种，其用于防止磁头元件在形成浮动块轨的步骤中被腐蚀。在这个实施例中，在形成浮动块轨之后并且在去除台阶保护膜110之后形成飞行表面保护膜100。
参考图2来详细地说明实施例2。在已机械抛光磁头之后，机械加工过的表面151首先在真空设备中通过用离子束蚀刻而被清洁。下一步，通过以下形成台阶保护膜110：形成2.0nm厚的用于紧密粘附台阶保护膜的硅层，并且在这之后，通过阴极真空电弧方法形成10.0nm厚的硬非晶碳膜。台阶保护膜110并不限于紧密粘附层和硬非晶碳膜的叠层，而是可以是硅、其氮化物、其氧化物或者其氮氧化合物的单层膜。
在已形成台阶保护膜110之后，从真空容器取出磁头窗板150，并且形成飞行表面轨。在已形成飞行表面轨之后，将磁头窗板150引入到用于形成飞行表面保护膜100的真空容器中。
在用于形成保护膜的真空容器中，首先，剥离台阶保护膜110。通过以下剥离台阶保护膜110：首先，用氧离子去除硬非晶碳膜，然后，用氩离子去除非晶硅膜。这里，使用具有12.0nm厚度的台阶保护膜，但是去除的量设置为14.0nm。在去除的步骤中，台阶保护膜110可以被去除任何的量，只要膜能够被去除足够的量。关于去除的方法，不需要限制在上面说明的一种，只要台阶保护膜110能够被去除足够的量。
在去除台阶保护膜110之后，形成飞行表面保护膜100，如图4所示。首先，形成用于紧密粘附飞行表面保护膜的0.5nm厚的层102。用于紧密粘附飞行表面保护膜的层102形成在所有的三个表面上，亦即形成浮动块轨的步骤中形成的第一表面003、第二表面004和第三表面005，并且形成在侧壁031上和侧壁032上。
下一步，依靠阴极真空电弧方法形成维持2.5nm厚度的飞行表面保护膜的最上层101。和用于紧密粘附飞行表面保护膜的层102一样，飞行表面保护层的最上层101也形成在所有三个表面上，亦即形成浮动块轨的步骤中形成的第一表面003、第二表面004和第三表面005，并且形成在侧壁031上和侧壁032上。这里，和实施例1中一样，不致密的表面石墨层104也同时形成在飞行表面的最上层101中。
在这之后，以70度的离子入射角用具有100eV的离子能量的离子束照射磁头窗板的机械加工过的表面151。使用氩离子。持续用离子束照射，直到飞行表面保护膜100在第一表面003上呈现1.5nm的厚度为止。这里，离子的入射角在第一表面003、第二表面004和第三表面005上为70度，但是在侧壁031上和在侧壁032上为20度。因此，离子被大量注入并停留在侧壁031上的和侧壁032上的飞行表面保护膜100中。
在通过用离子束照射去除部分的飞行表面保护膜100的步骤之后，磁头窗板150被从真空容器取出，清洗，并被切割以完成磁头窗板150。在这个实施例中，全部在相同的真空容器中去除台阶保护膜110和形成飞行表面保护膜100，然而，这可以通过使用多个真空容器来实施。
图13是以截面的方式示意性显示实施例2中制造的磁头浮动块的示图。重复实施例1的磁头浮动块的部分被省略。飞行表面保护膜100形成在第一表面003、第二表面004、第三表面005上以及侧壁031上和侧壁032上。这里，飞行表面保护膜100的厚度在第一表面003、第二表面004和第三表面005上为1.5nm，而飞行表面保护膜100的厚度在侧壁031上和侧壁032上则为1.0nm。
依靠俄歇电子光谱学(AES)对磁头浮动块的飞行表面的观测，显示了在侧壁031上的和侧壁032上的飞行表面保护膜中，直到从表面相距1.0nm深度的区域中的7atomic％量的氩的存在。可以进一步确认，在第一表面003、第二表面004和第三表面005上的飞行表面保护膜100中，氩存在大约2atomic％的量。这大概是由于去除部分的飞行表面保护膜100的步骤中使用了氩离子束。以下述方式照射离子：离子束的入射角关于飞行表面的法线为70度，由此入射角关于侧壁031和侧壁032的表面的法线为20度，允许氩离子被大量注入。
去除部分的飞行表面保护膜100的步骤中使用的离子的种类并不限于氩，而是可以是如氖、氦、氪或氙这样的元素。可以确认的是，在直到从侧壁031上的和侧壁032上的飞行表面保护膜100的表面相距1.0nm的深度的区域中，上面制造的磁头浮动块包含不小于5atomic％量的诸如氩、氖、氦、氪和氙之类的元素。
实施例3
现在来说明实施例3的制造磁头浮动块的方法。根据实施例3的制造磁头浮动块的方法具有的特征在于，和实施例2中说明的制造磁头浮动块的方法一样，保护膜在制造磁头浮动块的步骤中被形成两次。实施例3不同于实施例2仅仅在于形成飞行表面保护膜100的步骤中的通过用离子束照射来去除部分的飞行表面保护膜100的步骤。
以85度的离子入射角用具有100eV的离子束能量的离子束实施照射。持续用离子束照射，直到飞行表面保护膜100在第一表面003上呈现1.5nm的厚度为止。这里，离子的入射角关于第一表面003、第二表面004和第三表面005为85度，但是关于侧壁031和侧壁032为5度。通过离子束的蚀刻速率在侧壁031上和在侧壁032上快，但是在第一表面003上、在第二表面004上和在第三表面005上慢。在这个实施例中，在已用离子束照射之后，没有保护膜停留在侧壁031上或侧壁032上。
图14是以截面的方式示意性显示实施例3中制造的磁头浮动块的示图。飞行表面保护膜100形成在第一表面003、第二表面004和第三表面005上。飞行表面保护膜100的厚度在第一表面003、第二表面004和第三表面005上为1.5nm。然而，与实施例2中不同，飞行表面保护膜100既没有形成在侧壁032上，又没有形成在侧壁032上。
实施例4
现在参考图3来说明实施例4的制造磁头浮动块的方法。根据这个实施例4的制造磁头浮动块的方法，与上面的实施例1到3中说明的制造磁头浮动块的方法不同，磁头窗板150被切割成单个的磁头浮动块001，并且在这之后，形成浮动块轨。首先，磁头窗板150被切割，然后以磁头浮动块001的形式被机械抛光。在这之后，通过上面的实施例1中说明的形成保护膜的步骤和形成浮动块轨的步骤制造磁头浮动块001。
实施例中的和比较例中的如上所述获得的磁头浮动块被投入腐蚀测试以获得如图18所示的结果。在85度温度和85％湿度的环境中实施高温高湿测试100小时。当在高温高湿测试之后改变了磁阻元件的抵抗性的磁头浮动块少于被投入测试的磁头浮动块的5％时，能够这样判断：磁头浮动块在高温高湿环境下具有足够程度的耐蚀性。图18显示了在高温高湿环境下测试的磁头浮动块的结果。
如图18所示，本发明的实施例使得可以获得硬表面层，并因而可以提供在1.5nm厚的保护膜中具有足够程度的耐蚀性的磁头浮动块。另一方面，在比较例中，在其表面上形成石墨层或受损层的1.5nm厚的保护膜中没有获得足够程度的耐蚀性。
根据本发明的实施例的制造磁头浮动块的方法，通过形成飞行表面保护膜的步骤，以及通过用关于飞行表面的法线倾斜的离子束照射而去除部分的飞行表面保护膜的步骤，形成了具有良好覆盖性能的致密的飞行表面保护膜。因此，获得了具有改善的耐蚀性的磁头浮动块，而不管具有非常薄的膜。进一步，使得可以降低磁头浮动块的飞行表面保护膜的厚度，并因而可以降低磁头和磁盘之间的距离以增加记录密度，同时改善磁记录和再现的可靠性。
Claims (16)
1.一种制造磁头浮动块的方法，包括以下步骤：
在浮动块的飞行表面上形成飞行表面保护膜；
通过用相对于浮动块的飞行表面的法线倾斜的离子束照射去除部分的所述飞行表面保护膜；以及
在其上形成了所述飞行表面保护膜的浮动块的飞行表面中形成轨。
2.根据权利要求1所述的制造磁头浮动块的方法，其中，形成所述飞行表面保护膜的步骤包括形成硬非晶碳膜的步骤。
3.根据权利要求1所述的制造磁头浮动块的方法，其中，形成所述飞行表面保护膜的步骤包括形成非晶硅膜的步骤以及在所述非晶硅膜上层叠硬非晶碳膜的步骤。
4.根据权利要求1所述的制造磁头浮动块的方法，其中，所述离子束的离子能量不大于300eV但是不小于25eV。
5.根据权利要求1所述的制造磁头浮动块的方法，其中，所述离子束的倾斜角相对于所述浮动块的飞行表面的法线不小于60度但是小于90度。
6.根据权利要求1所述的制造磁头浮动块的方法，其中，在去除部分的所述飞行表面保护膜的步骤中，膜被去除不小于0.5nm的厚度。
7.根据权利要求2所述的制造磁头浮动块的方法，其中，在形成所述飞行表面保护膜的步骤中，通过使用电弧放电形成所述硬非晶碳膜。
8.根据权利要求3所述的制造磁头浮动块的方法，其中，在形成所述飞行表面保护膜的步骤中，通过溅射形成所述非晶硅膜，并且通过使用电弧放电形成所述硬非晶碳膜。
9.根据权利要求1所述的制造磁头浮动块的方法，其中，形成所述飞行表面保护膜的步骤以及去除部分的所述飞行表面保护膜的步骤，是以磁头窗板的状态执行的，并且在形成所述轨的步骤之后，进一步包括将所述磁头窗板分成单独的磁头浮动块的步骤。
10.根据权利要求1所述的制造磁头浮动块的方法，其中，在去除部分的所述飞行表面保护膜的步骤中，用于测量膜厚度的样品布置在所述浮动块的飞行表面附近并用光照射，并且在用离子束照射的同时执行椭圆偏振计测量，以从所述用于测量厚度的样品所反射的光的偏振状态中分析样品表面上的膜的厚度，从而控制将要去除的膜的厚度。
11.根据权利要求1所述的制造磁头浮动块的方法，其中，在去除部分的所述飞行表面保护膜的步骤中，通过使用布置在所述浮动块的飞行表面附近的离子束电流测量设备，在用离子束照射的同时测量离子束电流的量，从而控制将要去除的膜的厚度。
12.一种制造磁头浮动块的方法，包括以下步骤：
在浮动块的飞行表面上形成台阶保护膜；
在所述台阶保护膜已形成在其上的浮动块的飞行表面中形成轨；
去除所述台阶保护膜；
在所述台阶保护膜已被从其去除的浮动块的飞行表面上形成飞行表面保护膜；以及
通过用相对于浮动块的飞行表面的法线倾斜的离子束照射，去除部分的所述飞行表面保护膜。
13.根据权利要求12所述的制造磁头浮动块的方法，其中，所述台阶保护膜和所述飞行表面保护膜每个都是单层硬非晶碳膜或非晶硅膜和硬非晶碳膜的叠层。
14.一种磁头浮动块，其具有由多个平行平面形成的浮动块的飞行表面，其中，飞行表面保护膜形成在所述多个平行平面中的两个或更多之上，并且在构成所述飞行表面保护膜形成在其上的两个平面之间的台阶的侧壁上的飞行表面保护膜中的1nm深度的区域中，由Ar、He、Ne、Kr和Xe组成的组中的一种或多种元素以不少于5atomic％的量存在。
15.一种磁头浮动块，其具有由多个平行平面形成的浮动块的飞行表面，其中，飞行表面保护膜形成在所述多个平行平面中的两个或更多之上，并且在构成所述飞行表面保护膜形成在其上的两个平面之间的台阶的侧壁上，不存在飞行表面保护膜。
16.一种磁头浮动块，包含：浮动块，其具有轨提供在其中的飞行表面和在所述飞行表面上形成的飞行表面保护膜；以及磁头元件，其提供在空气通过其流入的所述浮动块的末端处，其中，所述飞行表面保护膜是单层硬非晶碳膜或非晶硅膜和硬非晶碳膜的叠层，金刚石成分的量在所述硬非晶碳膜中不小于45％，并且所述硬非晶碳膜的表面粗糙度Rmax不大于0.8nm。
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