CN1932977A - 磁头及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
减小由线圈电流和静态温度引起的垂直写磁头的TPR。具有低热膨胀系数和高加工性的SiO2被用作线圈绝缘体13。SiO2被布置在离开磁头的空气支承面的位置，以及该空气支承面由氧化铝制成，使浮动块处理容易。
Description
技术领域
本发明涉及一种安装在磁盘驱动器等中用于记录和再现的薄膜磁头，以及涉及一种用于制造该薄膜磁头的方法，特别涉及一种用于制造写磁头的方法。
背景技术
如由装备有硬盘驱动器的视频记录器和硬盘驱动器内置的TV看到，在硬盘驱动器中存储图像和音乐的需要迅速地增长。随着图像数据的容量扩大，磁盘驱动器需要更高的面记录密度。当前，当在薄膜磁头中使位长较小时，发生介质的磁化中的热波动，由此使之不可能增加面记录密度。因此，为了实现100Gbit/英寸2以上的面记录密度，迅速地着手从当前的纵向记录至垂直磁记录的技术改变，垂直磁记录很少受热波动影响。
对于垂直记录写磁头，由于由磁道宽度如高面记录密度的减小引起的减小磁场强度，需要低浮动。妨碍磁头的低浮动的主要因素是所谓的“热突起现象”(下面将称为“TPR问题”)，用于形成装置的磁头材料由线圈的热量或静态温度加温并朝介质方向凸出。为了处理该TPR，JP-A号2004-134039公开了使用有机绝缘体和无机绝缘体的双层作为线圈绝缘层和与线圈的无机绝缘体接触的下半部和上半部具有辐射由线圈产生的热量的改进性能。
[专利文献1] JP-A 2004-134039
发明内容
如上所述，由于磁头温度和静态温度的上升导致的装置凸出和与介质接触的TPR问题是严重的。该问题的原因是(1)通过施加电流到线圈产生的热量引起的磁头温度上升(由线圈引起)和(2)由静态温度引起的磁头的温度上升。对于由线圈电流引起的TRP，磁头电阻的减小是有效的。为了减小磁头的电阻，增加线圈的截面积。亦即，为了减小线圈电阻，必须形成具有高的高宽比的线圈。因为对于高速传输，短磁路是有效的，因此必须在有限的距离中形成具有高的高宽比的线圈。但是，当前使用框架电镀技术来形成线圈，以及为了实现窄间距，抗蚀剂框架的高度必须被减小。由于根据当前线圈导体的阻抗值，该线圈的薄膜厚度必须是至少1.5μm，抗蚀剂的最小需要的厚度变为2.0以上，包括电镀薄膜厚度分配。因此，通过当前形成技术减小抗蚀剂框架的高度是困难的。
对于由静态温度引起的TPR，由于由静态温度引起的磁头温度上升，磁性材料朝介质的方向凸出，与由线圈引起的TPR一样没有绝对的对策。仅仅据说，根据计算，在磁头中布置具有低热膨胀系数的材料是有效的。但是，需要减小由环境引起的该TPR。因此希望磁头的改进实现更低的浮动。
鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种薄膜磁头，允许形成具有高的高宽比和低电阻的线圈，这对于抑制由静态温度引起的TPR和由线圈引起的TPR是有效的，以及提供一种制造该薄膜磁头方法。
为了实现上述目的，使用具有低热膨胀系数的SiO2、Si氮化物或Si氧化物作为用于使该线圈绝缘的绝缘体。该线圈绝缘体被布置在离开空气支承面的位置处，以及从线圈绝缘体至空气支承面提供氧化铝。
推荐用于形成线圈绝缘体的区域应该与该线圈的区域相同或大于该线圈的区域。还推荐在该线圈绝缘体和该线圈绝缘体的下面和上面形成的氧化铝之间形成粘附层。这是用于防止由后续步骤中的热处理导致氧化铝和线圈绝缘体之间的分离。Cu、Cr、Ta和Si氧化物作为粘合剂有效。
为了减小线圈电阻，增加线圈的截面积是有效的。为此，必须形成具有高的高宽比的线圈。为了形成用于线圈的沟槽，推荐在线圈绝缘膜上构图有机或无机掩模，并使用物理刻蚀如反应离子刻蚀。通过使用干法刻蚀，可以形成具有高的高宽比和高垂直度的线圈沟槽。在形成的线圈沟槽中形成由Cu/Cr或Cu/Ta制成的电镀籽层，以通过电镀镶嵌Cu制造线圈。镶嵌Cu电镀是有效的，因为它具有极其高的填充性能。通过CMP抛光在整个表面上形成的Cu电镀膜直至线圈的顶部。此后，通过离子碾磨或CMP除去该电镀籽层。
根据本发明。由于使用具有低热膨胀系数和高加工性的材料如SiO2作为线圈绝缘体，围绕线圈的磁头磁性材料的凸出可以被阻止，由此使之可以抑制由静态温度引起的TPR。由于使用物理刻蚀如干法刻蚀来形成线圈框架(coil frame)，因此可以形成具有高的高宽比的线圈，因此可以形成低电阻线圈，结果可以抑制由线圈电流引起的TPR。
附图说明
图1示出了用于环境TPR的计算的模型，其中在线圈层中使用SiO2。
图2示出了用于计算的每种材料的参数。
图3示出了环境TPR的计算结果。
图4是磁记录和再现设备的示意图。
图5示出了垂直磁头和磁盘以及垂直记录之间的关系。
图6示出了垂直写磁头中的线圈绝缘体的位置关系。
图7(1)示出了根据本发明的垂直写磁头的制造的工艺流程图。
图7(2)示出了根据本发明的垂直写磁头的制造的工艺流程图。
图7(3)示出了根据本发明的垂直写磁头的制造的工艺流程图。
图7(4)示出了根据本发明的垂直写磁头的制造的工艺流程图。
图8示出了抗蚀剂图案区。
图9示出了每种材料的CMP选择比。
图10示出了本发明的工艺流程的另一例子。
图11是通过离子碾磨除去电镀籽层而制造的垂直写磁头的剖面图。
图12是通过剥离方法形成后间隙的连接部分时的剖面图。
图13是本发明的磁头的另一例子的剖面图。
图14示出了粘附层的位置。
图15是本发明应用于纵向写磁头时的磁头的剖面图。
具体实施方式
下面参考附图描述本发明的优选实施例。在下面的附图中，类似的功能部分给出相同的参考标记。
低膨胀系数SiO2被用作线圈绝缘体，以通过有限元素法数字地分析由静态温度的上升引起的TPR。图1示出了磁头附近的分析模型。该图是其中围绕通常由氧化铝或抗蚀剂制成的线圈掩埋SiO2的模型。在图1中，未示出磁头附近的氧化铝，以便可以容易看到内部结构。在该分析的例子中，线圈的厚度是4μm，在磁道宽度的方向上SiO2区的尺寸是180μm，在浮动高度方向上是190μm。SiO2区比围绕线圈的普通绝缘体更宽。
图2示出了用于分析的每种材料的物理特性值。图3示出了当前氧化铝和SiO2的TPR分析结果。水平轴示出距尾随边缘的距离和垂直轴示出TPR形变(当施加了30℃升温)。从计算结果理解，SiO2掩埋结构的TPR最大值从当前氧化铝掩埋结构的TPR最大值减小约20％。这是因为由于使用具有低热膨胀系数的绝缘体作为线圈绝缘体，即使在静态温度上升时，从该绝缘体也可以预料到阻止效应。
在上述分析的例子中，为了简化，SiO2被暴露于空气支承面。即使在SiO2形成在氧化铝内部中和不暴露于空气支承面的结构中，也获得几乎相同的TPR减小效果。在此情况下，因为在空气支承面和线圈绝缘体之间形成氧化铝，所以不发生由浮动块处理引起的麻烦。此外，由于通过物理刻蚀如干法刻蚀形成SiO2框架和通过使用下面将描述的镶嵌技术形成线圈，可以形成与由当前框架电镀形成的线圈相比具有更高的高宽比的线圈。因此，可以获得具有非常低电阻的线圈，这在抑制由线圈产生的热量和由线圈产生的热量引起的TPR中是有效的。
图4(a)和4(b)是磁记录和再现设备的示意图，其中图4(a)是示意性平面图和图4(b)是示意性剖面图。在该磁记录和再现设备中，固定到臂2的端部的磁头3在由电机驱动的磁盘1上读出和写入磁化的信号4。图5示出了垂直记录磁头和磁盘之间的关系示意图。磁头3包括写磁头和读磁头。写磁头产生用于在磁盘1的记录层9上记录的磁场，并且其是单磁极磁头，包括主磁极5、返回磁极6和横过由主磁极5和返回磁极6形成的磁路的薄膜线圈8。读磁头读取磁盘1的记录层上写入的信息，其包括夹在一对写屏蔽36和37之间的写装置38如GMR(巨磁电阻)、TMR(隧道磁阻)或CPP(垂直于面的电流)。从写磁头的主磁极5产生的磁场形成磁路，该磁路穿过磁盘1的记录层9和软磁衬层10并进入返回磁极6，以在记录层上记录磁化信号4。
图6(a)和6(b)示出了本发明的垂直磁记录磁头的例子，其中在线圈绝缘层13中使用SiO2。图6(a)是从尾随侧看到的视图和图6(b)是从器件高度方向观看时磁头的剖面图。
该垂直磁记录头包括写磁头和读磁头。读磁头39由下磁屏蔽36、上磁屏蔽37以及磁性传感器38如它们之间形成的巨磁电阻(GMR)或隧道磁阻膜构成。写磁头由返回磁极6、后间隙14、轭7、主磁极5和在后间隙14周围缠绕的线圈8构成，所有元件形成在用于将写磁头与读磁头分开的分离层40上。
本发明涉及线圈和线圈绝缘层。在该实施例中，在线圈绝缘层13中使用SiO2。SiO2布置在离开空气支承面的位置如图6(a)所示，以及在空气支承面和SiO2之间布置氧化铝作为线圈绝缘层。这是用来防止当SiO2暴露于空气支承面时，在处理浮动块的时候(处理空气支承面)，SiO2被碎裂。本发明的特点是线圈绝缘层的材料不同于暴露于空气支承面的材料。SiO2可以被布置在浮动块的整个表面上，包括除图6(a)所示的线圈部分以外的线圈的绕组区。另外，可以被仅仅布置在线圈部分中。
接着参考图7(1)至7(4)所示的工艺流程，详细描述用于制造根据本发明的垂直磁记录磁头的方法。
图7(1)(a)示出了通过在返回磁极6上电镀同时形成基座11和后间隙14，以及在这些部分上形成氧化铝作为绝缘层15。当形成SiO2电镀框架时，该绝缘层15用作RIE(反应离子刻蚀)停止膜。由虚线示出的部分是ABS(空气支承面)，以及后间隙的深度方向中的部分未被示出。基座11和后间隙14由NiFe制成且厚度达3.5μm。
图7(1)(b)示出了通过光刻形成抗蚀剂图案16，直至基座14的后侧。图8示出当由尾部方向观看时该状态。在包括线圈部分和线圈引线区连接端子的整个表面上形成该抗蚀剂图案，如图8所示。抗蚀剂图案区可以依照要求改变。i-射线抗蚀剂或DUV抗蚀剂可以被用作抗蚀剂。抗蚀剂的厚度必须大于基座的薄膜厚度。在该实施例中形成多达4.0μm厚度的酚醛清漆基的正性抗蚀剂，以及通过使用Nikon公司的i-射线分档器以1,000mj/em2的剂量和0.5μm的焦距形成图案。
如图7(1)(c)所示，然后在抗蚀剂图案16上形成由第一氧化铝层17、CMP停止层18和第二氧化铝层19构成的三层结构。这是因为第一氧化铝层17的厚度必须被均匀地控制，以便它变得与线圈层的厚度相同。通过偏置溅射形成氧化铝层。CMP停止层18是在后续步骤中用于CMP的停止层。SiO2被用作CMP停止层18。第一氧化铝层17具有3.0μm的厚度，CMP停止层18具有0.2μm的厚度，以及第二氧化铝层19具有1.0μm的厚度。第二氧化铝层19用来填充不可避免地制成的凹部，以通过偏置溅射形成第一氧化铝层17，如由图7(a)(c)中的o所示。代替三层结构，可以使用氧化铝来形成这些层。
此后，通过CMP同时抛光第二氧化铝层19和抗蚀剂图案16。在该步骤中使用基于Alumna磨粒的浆料。图9示出了对浆料的氧化铝选择性进行实验的结果。至于抛光条件，在200g/cm2的负载下，用70rpm的载体回转、70rpm的压盘回转和100sccm的浆料流速的条件下，使用Speedfem Eyepeck有限公司的CMP设备进行抛光5分钟。Ta、SiO2和氧化铝被同时抛光，用作半导体中的停止膜的Ta被用作停止膜的材料，以及SiO2被用作硬材料和氧化铝被用作基准材料。结果，Ta的抛光率是极其高的以及不能获得高选择性。另一方面，SiO2具有9.6的氧化铝选择率。因此，当在上述条件下进行CMP时，如图7(1)(d)所示，抗蚀剂暴露于该表面。图7(1)(d)中的氧化铝的厚度d的精确度是3.0μm±2.0μm。由于使用停止膜，可以获得一定的厚度分布。CMP停止膜17可以照原样保持或可以被除去。
当通过使用普通的碱性抗蚀剂去除液除去露出的抗蚀剂图案16时，获得如图7(2)(e)所示的模子形状。在模子中形成线圈绝缘层20。图7(2)(f)示出了线圈绝缘层20的形状。线圈绝缘层20由具有低热膨胀系数和优异加工性的SiO2制成。通过溅射形成多达4.0μm的厚度的SiO2层。CVD可以用来代替溅射形成SiO2层。
如图7(2)(g)所示，通过CMP除去SiO2层，直到氧化铝表面。在该步骤的CMP中，通过使用SiO2基的浆料在300g/cm2的载体回转、30rpm的压盘回转和抛光率是0.5μm/min的RPM条件下抛光SiO2。由于对于氧化铝，SiO2具有选择比，其抛光可以被停止在氧化铝表面。该步骤使之可以代替图7(1)(b)中所示的抗蚀剂图案区16中的SiO2。因此，通过图7(1)(a)至7(2)(g)中所示的步骤，在空气支承面上可以布置氧化铝以及在离开空气支承面的位置处可以布置SiO2。
在图10(a)至10(e)中示出了不同于使用上述抗蚀剂作为牺牲层代替SiO2的技术的技术。图10(a)对应于图7(1)(a)。由该状态，通过溅射形成作为线圈绝缘层20的SiO2层(图10(b))。在该SiO2层上形成抗蚀剂图案26，以及通过使用氟基气体如CF4或CHF3的干法刻蚀除去基座侧面上的SiO2(图10(c))。此后，如图10(d)所示，在整个表面上形成氧化铝层25，以及通过CMP同时抛光氧化铝、SiO2和NiFe，由此在图10(e)所示的空气支承面上可以布置氧化铝以及可以在离开空气支承面的位置布置SiO2。
接着描述线圈形成步骤。如图7(2)(h)所示，使用由上层抗蚀剂21和底层抗蚀剂22构成的双层抗蚀剂作为SiO2刻蚀掩模。上层抗蚀剂21是包含DUVSi的抗蚀剂以及底层抗蚀剂22是不包含光敏材料的有机树脂。上层抗蚀剂21是用于底层抗蚀剂22的刻蚀掩模。底层抗蚀剂22主要用作SiO2刻蚀掩模。上层抗蚀剂21的薄膜厚度是0.6μm，以及底层抗蚀剂22的薄膜厚度是2.5μm。首先，通过使用KrF准分子激光曝光设备，在上层抗蚀剂21上形成线圈图案。图7(2)(h)所示的线圈宽度X是0.75μm。此后，通过使用上层抗蚀剂21和高密度等离子体RIE设备进行刻蚀。通过使用O2作为刻蚀气体，在40sccm的流速、0.4Pa的压力和Rf＝200W/Rbias＝100W的条件下，非常垂直地刻蚀底层抗蚀剂。当在以上条件下进行刻蚀时，用于底层抗蚀剂22的上层抗蚀剂21的选择比是18。
通过使用该抗蚀剂线圈掩模和高密度等离子体刻蚀设备刻蚀SiO2。通过使用CHF3作为刻蚀气体，在40sccm的流速、1.6mTorr的压力和Rf＝400W/Rbias＝100W的条件下，非常垂直地刻蚀SiO2。如图7(3)(i)所示，可以获得具有4的高宽比的绝缘框架。因此，可以通过于法刻蚀技术形成具有高的高宽比的绝缘框架。
此后，在该SiO2绝缘框架上形成如图7(3)(j)所示的电镀籽层23。该电镀籽层优选由Cu/Cr或Cu/Ta制成。该电镀籽层23的厚度应该是100nm以上。这是用来防止由线圈沟槽引起的电镀籽层的断裂。在该步骤中，线圈籽层的厚度是200nm。
在电镀籽层23的形成之后，通过使用镶嵌Cu电镀形成Cu电镀层24，如图7(3)(k)所示。在图7(3)(k)中及以下等等，未示出在SiO2框架的两侧上的电镀籽层23。在该步骤中，Cu电镀层24多达约4.0μm的厚度。
如图7(3)(l)所示，然后通过CMP抛光通过电镀形成的Cu，直至绝缘框架的顶部。在该步骤中，通常用于半导体的Si基浆料被用作浆料。至于抛光条件，使用300g/cm2的负载、25rpm的载体回转、30rpm的压盘回转以及100sccm的浆料流速。由于该步骤中使用的浆料不刻蚀用于电镀籽层的粘合材料的Cr或Ta，它用作CMP停止膜。由于该籽层是导电层，可以使用用于抛光Cr或Ta的浆料的离子碾磨、反应离子刻蚀或利用浆料的抛光。
由于仅仅当使用离子碾磨时，同时物理地碾磨电镀的Cu，因此在SiO2线圈框架和Cu之间形成台阶。因此，当该部分的这些台阶被转移到轭7的下半部时，最后获得图11所示的磁头。
如图7(4)(m)所示，然后形成作为线圈上绝缘层25的氧化铝层。氧化铝层的厚度是0.3μm。如图7(4)(n)所示，在氧化铝层上形成抗蚀剂26，以及通过离子碾磨，除去后间隙上的氧化铝。如图7(4)(n)所示，可以通过使用抗蚀剂掩模的离子碾磨，除去后间隙上的氧化铝。另外，如图12所示，可以使用剥离掩模29形成氧化铝层，作为线圈上绝缘层25。
在形成轭7和在轭7上形成整平的氧化铝27之后，如图7(4)(o)所示，进行整平CMP，以形成主磁极。此后，如图7(4)(p)所示，在轭7上形成主磁极，以及进一步形成保护氧化铝28。该工序由该步骤结束。
上面已经描述了其中使用SiO2层作为线圈绝缘层的本发明的磁头结构。通过该结构抑制TPR，由此提供高度可靠的磁头。
图13是本发明磁头的另一例子的剖面图。该磁头的特点是在离开空气支承面的位置布置的SiO2线圈绝缘层13和氧化铝绝缘层15之间的界面，以及在SiO2线圈绝缘层13和整平氧化铝27之间的界面(尾随侧)形成粘附层35。当在该工序形成步骤过程中应用200℃以上的退火温度时，由于SiO2和氧化铝之间的热应力差异，在氧化铝上的SiO2上和在SiO2上的氧化铝上发生断裂，由此导致从磁头剥离SiO2和氧化铝的现象。为了防止这些，形成粘附层35。粘附层的材料希望是非磁性材料如Cu/Cr或Au/Cr或如Al2O3-SiO2的材料。粘附层的位置希望是在作为线圈绝缘层13的SiO2的两个尾随侧和引导侧上，如图13所示，但是可以是一侧上。粘附层的区域与图14(a)所示的线圈绝缘层13相同，或除图14(b)所示的线圈图案以外的整个区域。
本发明可以应用于纵向记录磁头。图15(a)和15(b)示出了其中本发明应用于包括双层线圈的纵向磁记录头的第一层线圈的实施例。图15(a)示出当从尾随侧观看时的磁头以及图15(b)是磁头的剖面图。在该实施例中，第一线圈绝缘层由SiO2制成。因此，本发明可以完全应用于纵向记录磁头。
当在不应用本发明的条件下不是氧化铝而是SiO2暴露于空气支承面时，在浮动块处理中，在空气支承面的处理过程中SiO2碎裂，由此引起问题。因此，本发明的实施例是最好的。
通过将使用低膨胀材料如SiO2和物理刻蚀如干法刻蚀制造的低电阻线圈安装到垂直记录磁头，由线圈电阻和静态温度引起的TRP量可以被同时抑制。
Claims (13)
1.一种磁头，包括：
读磁头，具有底层磁屏蔽、上层磁屏蔽以及所述底层磁屏蔽和所述上层磁屏蔽之间插入的磁阻效应装置；以及
写磁头，具有返回磁极、主磁极和横过所述返回磁极和所述主磁极形成的磁路的线圈，其中
用于使所述线圈绝缘的线圈绝缘体是SiO2、Si氮化物或Si氧化物，以及所述线圈绝缘体被布置在离开所述磁头的空气支承面的位置，以及所述空气支承面由氧化铝制成。
2.根据权利要求1的磁头，其中所述线圈绝缘体形成在线圈部分、线圈绕组区以及连接端子区中。
3.根据权利要求1的磁头，其中在所述线圈绕组区和所述连接端子区中形成的所述线圈绝缘体的下面和上面形成氧化铝层，以及在所述线圈绝缘体和所述氧化铝层之间形成粘附层。
4.根据权利要求3的磁头，其中所述粘附层由Cu/Cr、Ta或Al2O3-SiO2制成。
5.一种用于制造磁头的方法，包括以下步骤：
在垂直写磁头的返回磁极上形成基座和后间隙；
在所述基座和所述后间隙上形成氧化铝层；
在围绕所述后间隙的线圈形成区中形成抗蚀剂图案；
在所述抗蚀剂图案上形成氧化铝层；
通过用CMP同时抛光所述氧化铝层和所述抗蚀剂图案，暴露所述抗蚀剂图案；
用SiO2层作为线圈绝缘体替换所述暴露的抗蚀剂图案；
在所述SiO2层上形成用于形成线圈的抗蚀剂图案；
利用用于形成线圈的所述抗蚀剂图案作为掩模通过于法刻蚀在所述SiO2层中形成线圈沟槽；以及
在所述线圈沟槽中形成线圈。
6.根据权利要求5的用于制造磁头的方法，其中形成线圈的所述步骤包括在所述线圈沟槽中形成Cu/Cr或Cu/Ta电镀籽晶层的步骤以及通过镶嵌线圈电镀在用所述籽层覆盖的所述线圈沟槽中填充Cu的步骤。
7.根据权利要求6的用于制造磁头的方法，包括通过CMP整平通过镶嵌Cu电镀直至所述线圈沟槽的顶部的所述线圈沟槽中填充的Cu的步骤以及除去所述电镀籽层的步骤。
8.根据权利要求5的用于制造磁头的方法，其中用SiO2代替所述暴露的抗蚀剂图案的步骤包括除去所述暴露的抗蚀剂图案的步骤、形成SiO2层的步骤以及通过CMP抛光所述SiO2层以暴露所述基座和所述后间隙的步骤。
9.根据权利要求8的用于制造磁头的方法，包括在形成所述SiO2层的所述步骤之前和/或之后形成由Cu/Cr、Ta或Al2O3-SiO2制成的粘附层的步骤。
10.一种用于制造磁头的方法，包括以下步骤：
在垂直写磁头的返回磁极上形成基座和后间隙；
在所述基座和所述后间隙上形成氧化铝层；
形成作为线圈绝缘体的SiO2层；
在所述SiO2层上形成抗蚀剂图案，以及通过干法刻蚀除去所述基座侧面上的所述SiO2层；
在所述整个表面上形成氧化铝层；
通过CMP抛光所述氧化铝层和SiO2层，以暴露所述基座和所述后间隙；
在所述SiO2层上形成用于形成线圈的抗蚀剂图案；
利用所述抗蚀剂图案作为掩模通过干法刻蚀在所述SiO2层中形成线圈沟槽；以及
在所述线圈沟槽中形成线圈。
11.根据权利要求10的用于制造磁头的方法，其中形成线圈的所述步骤包括在所述线圈沟槽中形成Cu/Cr或Cu/Ta电镀籽层的步骤以及通过镶嵌Cu电镀在由所述籽层覆盖的所述线圈沟槽中填充Cu的步骤。
12.根据权利要求11的用于制造磁头的方法，包括通过CMP整平通过镶嵌Cu电镀直至所述线圈沟槽的顶部的所述线圈沟槽中填充的Cu的步骤以及除去所述电镀籽层的步骤。
13.根据权利要求10的用于制造磁头的方法，包括在形成SiO2层的所述步骤之前和/或之后形成由Cu/Cr、Ta或Al2O3-SiO2制成的粘附层的步骤。
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Cited By (1)
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Families Citing this family (9)
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|---|---|---|---|---|
| US7456030B1 (en) * | 2007-10-11 | 2008-11-25 | National Semiconductor Corporation | Electroforming technique for the formation of high frequency performance ferromagnetic films |
| WO2009116167A1 (ja) * | 2008-03-21 | 2009-09-24 | 富士通株式会社 | 磁気ヘッド、磁気記憶装置、及び磁気ヘッドの製造方法 |
| JP2009266340A (ja) * | 2008-04-28 | 2009-11-12 | Fujitsu Ltd | 垂直磁気ヘッドの製造方法 |
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| US8184398B2 (en) * | 2008-12-12 | 2012-05-22 | Headway Technologies, Inc. | Magnetic head that suppresses protrusion of medium facing surface caused by heat of coil |
| US20100290157A1 (en) * | 2009-05-14 | 2010-11-18 | Western Digital (Fremont), Llc | Damascene coil processes and structures |
| US9030782B2 (en) * | 2013-03-13 | 2015-05-12 | Seagate Technology Llc | Data reader side shields with polish stop |
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| US20140341796A1 (en) * | 2013-05-20 | 2014-11-20 | Veeco Instruments, Inc. | Dual-side wafer bar grinding |
Family Cites Families (13)
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|---|---|---|---|---|
| US6226149B1 (en) * | 1998-12-15 | 2001-05-01 | International Business Machines Corporation | Planar stitched write head having write coil insulated with inorganic insulation |
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| US6225223B1 (en) * | 1999-08-16 | 2001-05-01 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company | Method to eliminate dishing of copper interconnects |
| JP2001195707A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Alps Electric Co Ltd | 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 |
| JP2001256614A (ja) | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Hitachi Ltd | 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 |
| JP2002230714A (ja) | 2001-02-06 | 2002-08-16 | Tdk Corp | 磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置 |
| JP2003059010A (ja) | 2001-08-21 | 2003-02-28 | Tdk Corp | 薄膜磁気ヘッド、磁気ヘッド装置、磁気記録再生装置及び薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
| US6541065B1 (en) | 2002-05-02 | 2003-04-01 | Headway Technologies, Inc. | Thin-film magnetic head and method of manufacturing same |
| JP4160784B2 (ja) * | 2002-05-31 | 2008-10-08 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 垂直磁気ヘッドおよび垂直磁気記録再生装置 |
| US7092208B2 (en) * | 2002-07-11 | 2006-08-15 | Seagate Technology Llc | Magnetic transducers with reduced thermal pole-tip protrusion/recession |
| JP2004134039A (ja) | 2002-10-15 | 2004-04-30 | Hitachi Ltd | 誘導型薄膜磁気ヘッド |
| JP2004178678A (ja) * | 2002-11-27 | 2004-06-24 | Hitachi Ltd | 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法 |
| US7024756B2 (en) * | 2003-07-30 | 2006-04-11 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands, B.V. | Method of making a perpendicular recording magnetic head pole tip with an etchable adhesion CMP stop layer |
-
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109389995A (zh) * | 2017-08-10 | 2019-02-26 | 株式会社东芝 | 磁盘装置以及记录头的控制方法 |
| CN109389995B (zh) * | 2017-08-10 | 2020-01-14 | 株式会社东芝 | 磁盘装置以及记录头的控制方法 |
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| US7788795B2 (en) | 2010-09-07 |
| US20070064344A1 (en) | 2007-03-22 |
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