DE112005001165T5

DE112005001165T5 - Mehrebenen-Dünnschichtköpfe

Info

Publication number: DE112005001165T5
Application number: DE112005001165T
Authority: DE
Inventors: Steven L. Boulder Magnusson
Original assignee: Exabyte Corp
Current assignee: Exabyte Corp
Priority date: 2004-05-18
Filing date: 2005-05-18
Publication date: 2007-04-26
Also published as: GB0622665D0; WO2005114657A3; US20050259353A1; JP2007538353A; WO2005114657A2; GB2429328A

Abstract

Eine Kopfeinheit zur Verwendung in einem Helix-Abtastmagnetbandlaufwerk, wobei die Kopfeinheit umfasst:
ein Substrat mit einer Substratoberfläche;
mehrere magnetische Dünnschichtelemente auf dem Substrat ausgebildet, wobei jedes Element eine interaktive Komponente hat zum Umwandeln von Information in Bezug auf ein Magnetband, wobei die interaktiven Komponenten aus jeweils mindestens zwei Elementen bestehen, die sich in unterschiedlichen Ebenen bei jeweiligen unterschiedlichen Abständen von der Substratoberfläche befinden;
wobei keine der mehreren Elemente der Kopfeinheit einen selben Pfad durchlaufen; und
wobei alle mehreren Elemente der Kopfeinheit eine selbe Art von Umwandlungsoperation vornehmen.

Description

HINTERGRUND
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft magnetische Aufzeichnung und insbesondere eine Vorrichtung, die ein Wechselazimuthaufgezeichnetes Spurmuster auf Magnetband aufzeichnet bzw. von ihm wiedergibt.

Bei der Magnetaufzeichnung auf Band unter Verwendung eines Magnetbandlaufwerks verursacht eine Relativbewegung zwischen einem Abnehmer bzw. Abtaster [üblicherweise eine Trommel oder ein Rotor mit sowohl einem oder mehreren Schreibelementen als auch einem oder mehreren Leseelementen] und dem Band, dass eine Vielzahl von Informationsspuren in Bezug auf das Band umgewandelt werden. Das Magnetband befindet sich typischer Weise in einer Kassette, die in das Bandlaufwerk geladen wird. Das Band erstreckt sich zwischen einem Kassettenzufuhrrad und einem Kassettenaufspulrad. Das Bandlaufwerk hat typischer Weise einen Zufuhrradmotor zum Drehen des Kassettezufuhrrades und einen Aufspulradmotor zum Drehen des Kassettenaufspulrades, so dass die Drehung der Räder zum Beispiel einen Lineartransport oder eine Bewegung des Magnetbandes verursacht.

In einer helikalen bzw. Helix-Abtastanordnung wird das Magnetband so transportiert, dass es mindestens teilweise um den Abtaster gewickelt wird während eines Abschnitts des Bewegungspfades des Bandes. Umwandlungselemente (z.B. Schreibelemente und Leseelemente) sind auf der Trommel positioniert, um physikalisch Daten auf dem Band in einer Reihe von diskreten Streifen, die in einem Winkel in Bezug auf die Richtung des Bandtransportes ausgerichtet sind, aufzuzeichnen oder wiederzugeben. Typischer Weise befinden sich ein oder mehrere Umwandlungselemente in einer Struktur, die häufig als ein Modul oder ein Kopf oder eine Kopfeinheit bezeichnet wird, wobei die modulare Struktur wiederum auf dem Randbereich des Abtasters montiert ist. Die Daten werden vor dem Aufzeichnen auf dem Band formatiert, um ausreichend Referenzinformation bereitzustellen, um eine spätere Wiedergewinnung während des Auslesens durch eines oder mehrere Leseumwandlungselemente zu ermöglichen.

Beispiele von helikalen Abtastvorrichtungen (z.B. Helix-Abtastbandlaufwerke) werden in der folgenden, nicht erschöpfenden und beispielhaften Liste von US-Patenten und US-Patentanmeldungen beschrieben: US-Patent 5,065,261; US-Patent 5,068,757; US-Patent 5,142,422; US-Patent 5,191,491; -US-Patent 5,535,068; US-Patent 5,602,694; US-Patent 5,680,269; US-Patent 5,689,382; US-Patent 5,726,826; US-Patent 5,731,921; US-Patent 5,734,518; US-Patent 5,953,177; US-Patent 5,973,875; US-Patent 5,978,165; US- Patent 6,144,518; US-Patent 6,189,824; US-Patent 6,288,864; US-Patent 6,697,209; US-Patent-Veröffentlichung 2002/0071195; US-Patent-Veröffentlichung 2003/0048563; US-Patent-Veröffentlichung 2003/0128459; US-Patent-Veröffentlichung 2003/023499. Die vorangehenden sind alle hier in ihrer Gesamtheit aufgenommen, die entsprechenden US-Patentanmeldungen für die vorangehenden US-Patent-Veröffentlichungen sind ebenfalls hier aufgenommen.

Mehrkanalkopfstrukturen unter Verwendung von Dünnschichtkonstruktionstechniken sind ausführlich sowohl in Scheiben- als auch in Linearbandkopfentwürfen verwendet worden, aber in Helix-Bandaufzeichnungsvorrichtungen sind typischer Weise individuelle Einzelkanalköpfe getrennt hergestellt worden und dann nahe zusammen montiert worden, um Mehrkanalstrukturen auf der rotierenden Trommel zu bilden. Die US-Patente 4,318,146; 4,497,005 und 5,050,024 zeigen jeweils Beispiele von Helix-Kopfanordnungen, bei denen Einzelkanalköpfe (d.h., ein Kopf, der nur ein magnetisch aktives/sensitives Element enthält, das für das Schreiben oder Lesen verwendet wird) lokal in Gruppen von zwei oder mehr auf einer gemeinsamen "Basis" montiert sind, um eine Quasi-Mehrkanalkopfstruktur zu bilden.

Für Linearbandköpfe werden Mehr-Ebenen-Arrays von Dünnschichtköpfen typischer Weise durch mechanisches Zusammenverbinden mehrerer Substrate ausgebildet, die eine (im Wesentlichen) einzelne Ebene von Schreib- und/oder Lesemagnetelementen auf der Substratoberfläche angeordnet haben. US-Patente 3,846,841, 4,439,793, 5,027,245, 5,161,299 und 6,038,108 sind jeweils Beispiele dieser Art von Aufbau.

Für Scheibenköpfe zeigt US-Patent 4,219,853 eine monolithische Zweiebenenkopfstruktur, die ein als erstes auf der Oberfläche des Substrates ausgebildetes Leseelement enthält, eine oberhalb des Leseelementes abgeschiedene dicke Isolierschicht und ein Schreibelement oberhalb der Isolierschicht ausgebildet. Die Mittellinien des Schreibelementes und des Leseelementes sind derart ausgerichtet, dass sie eine gemeinsame Spurmitte teilen.

Helix-Abtastkopfstrukturen mit separat montierten Einzelkanalköpfen haben beachtliche mechanische Komplexität und erfordern präzise mechanische Toleranzen.

KURZES RESÜMEE

Eine Kopfeinheit zur Verwendung in einem Helix-Abtastmagnetbandlaufwerk umfasst ein Substrat mit einer Substratoberfläche und mehreren magnetischen Dünnschichtelementen auf dem Substrat ausgebildet. Jedes der mehreren magnetischen Dünnschichtelemente hat eine Interaktivkomponente zum Umsetzen von Information in Bezug auf das Magnetband. Die interaktiven Komponenten von mindestens zwei Elementen sind in unterschiedlichen Ebenen bei unterschiedlichen Abständen von der Substratoberfläche angeordnet. Keines der mehreren Elemente der Kopfeinheit teilt eine gemeinsame Spurmitte (z.B. folgt keines der mehreren Elemente demselben Pfad, wenn verwendet). Zudem führen alle der mehreren Elemente der Kopfeinheit eine gleiche Art von Umsetzungsoperation aus.

In einer beispielhaften Ausführungsform können die mehreren magnetischen Dünnschichtelemente zwischen dem Substrat und einer Deckleiste angeordnet sein. Wenn dieselbe Umsetzungsoperation eine Schreiboperation ist, werden interaktive Komponenten in der Form von Front-Spalten eines Schreibelementes verwendet. Andererseits, wenn dieselbe Umsetzungsoperation eine Leseoperation ist, werden interaktive Komponenten in der Form einer MR-Schicht eines Leseelementes verwendet.

In unterschiedlichen Ausführungsformen umfasst die Kopfeinheit M·N magnetische Dünnschichtelemente mit ihrer jeweiligen Anzahl M von interaktiven Komponenten in einer Anzahl N von Ebenen, wobei N die Anzahl der Ebenen eine Anzahl N unterschiedlicher Abstände von der Substratoberfläche ist, wobei N eine ganze Zahl größer als Eins ist, und M eine ganze Zahl größer als Null ist. In einer beispielhaften Ausführungsform umfasst die Kopfeinheit drei magnetische Dünnschichtelemente, wobei die drei magnetischen Dünnschichtelemente ihre jeweiligen interaktiven Komponenten in drei Ebenen haben und die drei Ebenen sich in drei unterschiedlichen Entfernungen von der Substratoberfläche befinden.

Auch sind Ausführungsformen von Scannern bzw. Abtastern offenbart. Die Scanner umfassen eine drehbare Trommel mit mindestens zwei Schreibkopfeinheiten am Rand der Trommel montiert und mindestens zwei Lesekopfeinheiten am Rand der Trommel montiert.

Ein Verfahren des Erstellens einer Kopfeinheit für ein Helix-Abtastbandlaufwerk umfasst das Ausbilden eines ersten magnetischen Dünnschichtelementes auf einem Substrat, wobei das erste Dünnschichtelement eine interaktive Komponente hat zum Umsetzen von Information in Bezug auf ein Magnetband, wobei die interaktive Komponente für das erste magnetische Dünnschichtelement sich in einer ersten Ebene bei einer ersten Distanz von einer Oberfläche des Substrats befindet. Das Verfahren umfasst ferner das Ausbilden eines zweiten magnetischen Dünnschichtelementes auf einem Substrat, wobei das zweite Dünnschichtelement eine interaktive Komponente hat zum Umsetzen von Information in Bezug auf das Magnetband, wobei die interaktive Komponente für das zweite magnetische Dünnschichtelement sich in einer zweiten Ebene bei einem zweiten Abstand von einer Oberfläche des Substrats befindet, wobei der zweite Abstand nicht gleich dem ersten Abstand ist. Das Verfahren umfasst ferner das Anordnen des ersten magnetischen Dünnschichtelementes und des zweiten magnetischen Dünnschichtelementes derart, dass sie keine gemeinsame Spurmittellinie teilen (z.B. folgen Sie nicht einem selben Pfad, wenn verwendet), und Ausbilden des ersten magnetischen Dünnschichtelementes und des zweiten magnetischen Dünnschichtelementes zum Durchführen einer gleichartigen Umsetzungsoperation.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die folgenden und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden spezielleren Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen ersichtlich, wie in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt, in denen Bezugszeichen sich auf dieselben Teile quer durch die verschiedenen Ansichten beziehen. Die Zeichnungen sind nicht notwendiger Weise maßstäblich, stattdessen ist bei der Darstellung eine Betonung auf die Prinzipien der Erfindung gelegt worden.
Es zeigt:
1 eine diagrammartige Draufsicht einer beispielhaften Ausführungsform eines Helix-Abtastumsetzungssystems;
2 eine schematische Ansicht von Beispielkomponenten, die in dem System der 1 eingeschlossen sind;
3 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines ersten Schreibkopf-Chips;
3A eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des ersten Schreibkopf-Chips der 3;
4 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines zweiten Schreibkopf-Chips;
4A eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des zweiten Schreibkopf-Chips der 4;
5 eine diagrammartige Ansicht zum Zeigen, wie ein Spurmuster durch den ersten Schreibkopf-Chip der 3 und den zweiten Schreibkopf-Chip der 4 geschrieben wird;
6 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines ersten Lesekopf-Chips;
6A eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des ersten Lesekopf-Chips der 6;
7 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines zweiten Lesekopf-Chips;
7A eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts des zweiten Lesekopf-Chips der 7;
8 eine diagrammartige Draufsicht zum Zeigen einer beispielhaften Positionierung von Schreibkopf-Frontspalten der Schreibkopf-Chips der 3 und 4 und Lesesensoren der Schreibkopf-Chips der 6 und 7 auf einer Trommel;
9 eine diagrammartige Frontansicht des Anordnens des Schreibkopf-Chips der 3 und 4 und des Lesekopf-Chips der 6 und 7 an einer Trommel, wie wenn durch das Band betrachtet gesehen, welches durch die Chips umgewandelt wird;
10 eine diagrammartige Ansicht zum Zeigen, wie ein Spurmuster durch die Schreibkopf-Chips der 3 und 4 umgewandelt wird und durch die Lesekopf-Chips der 6 und 7;
11A und 11B vergrößerte diagrammartige Ansichten von beispielhaften Lesekopf-Chips gemäß einer anderen Ausführungsform;
12 eine diagrammartige Frontansicht des Anordnens der Lesekopf-Chips gemäß 3 und 4 und der Lesekopf-Chips gemäß 11A und 11B auf einer Trommel, wie durch das Band betrachtet gesehen, das durch die Chips umgewandelt wird;
13 eine diagrammartige Ansicht zum Zeigen, wie ein Spurmuster durch die Schreibkopf-Chips der 3 und 4 und durch die Lesekopf-Chips 11A und 11B umgewandelt wird;
14(1) bis 14(4) diagrammartige Ansichten zum Darstellen des Herstellens von mehreren Kopfeinheiten in Übereinstimmung mit einem beispielhaften Fabrikationsprozess, wobei jede Kopfeinheit ein Kopfchip ist. 14(5) zeigt ein Beispiel eines Kopfchips, der an seiner Montagegrundplattenstruktur angebracht ist;
15(1) bis 15(38) diagrammartige Ansichten zum Darstellen des Herstellens von einem Kopfchip mit einem beispielhaften Fabrikationsprozess; und
16 eine schematische Ansicht zum Zeigen elektrischer Verbindungen und magnetischer Pole für eine Zweiebenenpoleinheit mit einem magnetischen Umwandlungselement pro Ebene (nicht-leitende und nicht-magnetische Dünnschichtstrukturen werden als transparent dargestellt).
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In der folgenden Beschreibung werden zum Zwecke der Erläuterung und nicht der Einschränkung spezifische Details wie zum Beispiel spezielle Architekturen, Schnittstellen, Techniken etc. derart weiter erläutert, um ein vollständiges Verständnis der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Jedoch wird Fachleuten ersichtlich sein, dass die vorliegende Erfindung in anderen Ausführungsformen, die von diesen spezifischen Details abweichen, in die Praxis umgesetzt werden kann. An anderen Stellen werden detaillierte Beschreibungen wohlbekannter Einrichtungen, Schaltungen und Verfahren weggelassen, um die Beschreibung der vorliegenden Erfindung nicht mit unnötigen Details zu überladen. Darüber hinaus sind individuelle Funktionsblöcke in einigen der Figuren dargestellt.
1 und 2 zeigen ein Band 31, das physikalisch um eine Helixtrommel oder einen Abtaster 85 gewickelt ist (etwas mehr als 180°, z.B. 190°), um helixförmige Spuren oder Streifen umzuwandeln, wobei eine solche Spur T in 2 gezeigt ist. Die Länge jeder beschriebenen Spur ist geringfügig geringer als 180° der Trommelumdrehung, z.B. 178°), um ein effizientes gemeinsames Verwenden von elektronischen und Drehumwandlern zu ermöglichen, wie sie üblicherweise in Helix-Abtastaufzeichnungen angewendet werden (obwohl dies kein Erfordernis der Erfindung ist). In dem Ausführungsbeispiel der 1 hat der Drehabschnitt der Trommel 85 zwei monolithische Schreibkopf-Chips WC1 und WC2 näherungsweise 180° getrennt voneinander montiert und jeder Schreibkopf-Chip hat drei unabhängige gesteuerte Schreibfrontspalte. Speziell hat der Schreibkopf-Chip WC1 Schreibfrontspalte W1, W3 und W5, während der Schreibkopf-Chip WC2 Schreibfrontspalte W2, W4 und W6 hat. Zudem hat der Drehabschnitt der Trommel zwei monolithische Lesekopf-Chips RC1 und RC2 näherungsweise 180° getrennt voneinander montiert, wobei jeder Lesekopf-Chip zwei unabhängig gesteuerte magnetoresistive (MR) bzw. Magnetowiderstands-Sensoren hat. Insbesondere hat der Lesekopf-Chip RC1 MR-Sensoren R1, R2 und R5, während der Lesekopf-Chip RC2 MR-Sensoren R2, R4 und R6 hat.
2 zeigt ein nicht-einschränkendes Beispiel, das ein Bandlaufwerk repräsentiert, in dem die Ausführungsformen der Abtasterkonfigurationen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können. 2 zeigt einen SCSI-Bus 20, der einen Host-Computer 22 und eine beispielhafte Ausführungsform einer Zielspeichervorrichtung, insbesondere ein Bandlaufwerk 30, verbindet. In der dargestellten Ausführungsform ist ein beispielhaftes Bandlaufwerk 30 als generisches Helix-Abtastbandlaufwerk gezeigt, das Information auf ein Band 31 umwandelt oder von einem Band 31 umwandelt. Das Bandlaufwerk 30 schließt eine Steuerung bzw. einen Controller (z.B. einen SCSI-Controller) 32 ein, der mit dem Bus 20 verbunden ist. Der Datenbus 34 verbindet den Controller 32 mit dem Puffer-Manager 36. Sowohl der SCSI-Controller 32 als auch der Puffer-Manager 36 sind durch ein Bussystem 40 mit dem Prozessor 50 verbunden. Der Prozessor 50 ist auch mit dem Programmspeicher 51 und einem Datenspeicher, insbesondere einem RAM 52 verbunden.
Der Puffer-Manager 36 steuert einen Datenstrom, z.B. sowohl zum Speichern von Benutzerdaten im Pufferspeicher 56 als auch zum Holen von Benutzerdaten von dem Pufferspeicher 56. Benutzerdaten sind Daten vom Host 22 zum Aufzeichnen auf dem Band 31 oder vom Band 31 für den Host 22 bestimmt. Der Puffer-Manager 36 ist auch mit drei Formatierern/Codierern 60A, 60B und 60C verbunden und mit drei Deformatierern/Decodierern 62A, 62B und 62C. Der Formatierer/Codierer 60A ist mit einem ersten Schreibkanal 70A verbunden, während der Formatierer/Codierer 60B mit einem zweiten Schreibkanal 70B verbunden ist und der Formatierer/Codierer 60C mit dem dritten Schreibkanal 70C verbunden ist. Der Deformatierer/Decodierer 62A ist mit einem ersten Lesekanal 72A verbunden, während der Deformatierer/Decodierer 62B mit einem zweiten Lesekanal 72B verbunden ist und der Deformatierer/Decodierer 62C mit dem dritten Lesekanal 72C verbunden ist.
Innerhalb der Trommel ist der Schreibkanal 70A zu Schreibköpfen W1 und W2 verbunden; der Schreibkanal 70B ist zu Schreibköpfen W3 und W4 verbunden; der Schreibkanal 70C ist zu Schreibköpfen W5 und W6 verbunden.
In ähnlicher Weise sind in der Trommel der Lesekanal 72A mit Leseköpfen R1 und R2 verbunden; der Lesekanal 72B mit Leseköpfen R3 und R4 verbunden und der Lesekanal 72C mit Leseköpfen R5 und R6 verbunden. Zum Zwecke der Einfachheit sind in 2 nur die Schreibumwandlungsfrontspalte dargestellt, es wird von Fachleuten in Bezug auf andere Figuren verstanden, wie die Leseköpfe positioniert sind, um jeweils den Schreibköpfen nachzufolgen.
Demnach sind die Schreibelemente oder Schreibköpfe W1 – W6 und die Leseelemente oder Leseköpfe R1 – R6 an einer Randfläche des Abtasters 85 montiert, z.B. einer drehbaren Trommel oder einem Rotor. Das Band 31 ist um den Abtaster 85 derart gewickelt, dass es die zuvor erwähnten Köpfe ermöglichen, den Helixstreifen T auf dem Band 31 zu folgen, wenn das Band 31 in einer Richtung, die durch den Pfeil 87 angegeben ist, von einem Zufuhrrad 90 zu einem Aufspulrad 92 transportiert wird. Das Zufuhrrad 90 und das Aufspulrad 92 sind typischer Weise in einem nicht dargestellten Modul oder einer Kassette aufgenommen, von dem bzw. der das Band 31 in einen Bandpfad herausgezogen wird, der das Wickeln um den Abtaster 85 einschließt.
Zusätzlich zu Schreibumwandlungselementen und Leseumwandlungselementen kann der Abtaster 85 auch bestimmte nicht dargestellte Elektronik daran montiert haben. Die am Abtaster montierte Elektronik wird unter Bezugnahme auf das US- Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/761,658 verstanden, die am 18. Januar 2001 angemeldet worden ist mit dem Titel "PHASE BASED TIME DOMAIN TRACKING FOR HELICAL SCAN TAPE DRIVE" und auf die US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/492,345, angemeldet am 27. Januar 2000 mit dem Titel "POWER SUPPLY CIRCUIT AND METHOD OF CALIBRATION THEREFORE", die beide hier durch Bezugname in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind. Andere Helix-Abtastsysteme sind in der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/441,289, angemeldet am 20. Mai 2003 mit dem Titel "Method and Apparatus For Maintaining Consistent Track Pitch in Helical Scan Recorder" und der US-Patentanmeldung mit der Seriennummer 10/131,499, angemeldet am 25. April 2002 mit dem Titel "ALTERNATING-AZIMUTH ANGLE HELICAL TRACK FORMAT USING GROUPED SAME-AZIMUTH ANGLE HEADS", die beide hier durch Bezugname in ihrer Gesamtheit aufgenommen sind.
In einer Ausführungsform werden ein Zufuhrrad 90 und ein Aufspulrad 92 durch jeweilige Radmotoren 94 und 96 angetrieben, um das Band 31 in der Richtung 87 zu bewegen. Radmotoren 94 und 96 werden durch die Transportsteuerung bzw. den Transport-Controller 98 angetrieben, der letztendlich durch den Prozessor 50 beherrscht wird. Der Betrieb und die Steuerung des Bandtransportmechanismus dieser Art von Bandlaufwerk einschließlich Radmotoren 94 und 96 wird von Fachleuten unter Bezugnahme beispielsweise auf das US-Patent 5,680,269 verstanden, das hier durch Bezugnahme aufgenommen ist. Alternativ oder zusätzlich kann das Transportsystem einen Capstan einschließen, der die Bewegung des Bandes 31 gewährt.
Das hier offenbarte Helix-Abtastsystem und die Trommeln verwenden in vorteilhafter Weise neue monolithische Mehrebenen-Mehrelement-Helix-Kopf-Chips. Diese neuen Kopf-Chips werden unter Verwendung von Dünnschichtherstellungstechniken aufgebaut und können in vorteilhafter Weise für das Aufzeichnen und Lesen der Spurmuster verwendet werden, die den vorläufigen Helix-Abtastbandlaufwerken gemeinsam sind. Jeder Kopf-Chip ist ein Monolith mit vier Eigenschaften: (1) Mehrere magnetische Dünnschichtelemente oder Strukturen sind auf einem gemeinsamen ebenen Substrat ausgebildet (z.B. darauf erstellt); (2) Für mindestens zwei der auf dem gemeinsamen Substrat ausgebildeten magnetischen Strukturen befinden sich die aktiven magnetischen Komponenten (z.B. die "interaktiven" Komponenten) der Strukturen, die mit dem Magnetband interagieren (z.B. der Frontspalt eines induktiven Schreibelementes oder die MR-Schichten eines Leseelementes) auf unterschiedlichen Ebenen, die in unterschiedlichen Abständen von einer ebenen Substratoberfläche angeordnet sind; (3) Keines der mehreren magnetischen Dünnschichtelemente innerhalb jedes Kopfes teilt eine gemeinsame Spurmittellinie (z.B. folgt keines der mehreren Elemente einem selben Pfad, wenn verwendet), und (4) alle magnetischen Dünnschichtelemente innerhalb jeder monolithischen Struktur dienen entweder alle für Schreibzwecke oder für Lesezwecke (d.h., kein monolithischer Kopf-Chip enthält sowohl Schreib- als auch Leseelemente). Wie hier verwendet, sollte "Spurmittellinie" verstanden werden als Bezugnahme auf eine existierende Spur, die von einem Leseelement gelesen wird, oder auf eine angehende Spur, die durch ein Schreibelement geschrieben wird, wenn das Schreibelement seinen voraussichtlichen Pfad entlang läuft.
Die folgenden Beschreibungen zeigen bzw. verwenden Wechselazimuth-Helixspurmuster, die geschrieben und gelesen werden unter Verwendung von Elementen, die mit unterschiedlichen Azimuthwinkeln von +θ° und –θ° aufgebaut sind, jedoch ist dies kein Erfordernis und irgendein Azimuthwinkel (selbst identische Azimuthwinkel) kann verwendet werden für jeden der Köpfe (z.B. +20° und –20° oder +0° und –0° oder +20° und +20° oder +20° und –10° oder +10° und –20° etc.)
3 und 3A zeigen den Aufbau eines W1/W3/W5-Schreibkopf-Chips WC1. Der W1/W3/W5-Schreibkopf-Chip WC1 hat drei Elemente W1, W3 und W5, wobei jedes Element eine Schreibspalte hat, die in einer nachstehend beschriebenen Weise ausgebildet und positioniert ist.
Dünnschichtprozesse (Additive, Subtraktive und/oder spezialisierte Bearbeitungsprozesse – z.B. FIB-Fräsen) werden verwendet zum Ausbilden aller hier beschriebenen aktiven magnetischen Komponenten. In dem Dünnschichtprozess zum Bilden von dem Kopf-Chip WC1 wird beispielsweise das (induktive) Element W5 zuerst so ausgebildet, dass die Ebene des W5-Frontspalts (von dem das Magnetfeld zum Schreiben entstammt) am Nächsten bei der Ebene 110 des Substrats 112 des Schreib-Chips WC1 ist. Ein dicker Schutzabdeckmantel 114 (z.B. Al₂O₃) wird über der W5-Dünnschichtstruktur abgeschieden und wiedereingeebnet, so dass das W3-Element auf dieser neuen Ebene ausgebildet werden kann, die den Frontspalt von W3 weiter von der Substratebene 110 anordnet als den Frontspalt von W5 (d.h., d₃>d₅). In ähnlicher Weise wird ein dicker Schutzabdeckmantel 116 über der WR-Dünnschichtstruktur abgeschieden und neu eingeebnet, so dass das W1-Element auf dieser neuen Ebene ausgebildet werden kann, die den Frontspalt von W1 weiter von der Substratebene 110 anordnet als den Frontspalt von W3 (d.h. d₁>d₃>d₅). In vorteilhafter Weise wird der physikalische Abstandszusammenhang zwischen den Frontspalten von W1, W3 und W5 innerhalb des fertigen Kopf-Chips durch einen exakteren Dünnschichtprozess gesteuert als den des mechanischen Montierens und Abstimmens von unabhängigen mechanischen Strukturen des Standes der Technik.
Der vertikale Abstand (gemessen senkrecht zu der Richtung der Kopfbewegung) zwischen jedem Schreib-Frontspalt ist nominell 2P (wobei P der Spurabstand bzw. Trackpitch des gewünschten Spurmusters auf dem Band ist) und die wirksame magnetische Breite jedes Schreibfrontspalts (gemessen senkrecht zur Kopfbewegung) ist 1P. Die Richtung der Kopfbewegung ist mit "Kopfbewegung" in 3 angegeben und verläuft parallel zur Bodenfläche des Kopfchips.
4 und 4A zeigen den Aufbau des W2/W4/W6-Schreibkopf-Chips WC2, der ähnlich dem Aufbau des W1/W3/W5-Schreibkopf-Chips ist mit der Ausnahme, dass die wirksame magnetische Breite jedes Scheibfrontspalts (gemessen senkrecht zur Kopfbewegung) in dem Bereich von 1,5P bis 2,5P liegt und vorzugsweise bei etwa 2P (und sicherlich in einem unterschiedlichen Azimuthwinkel erstellt, wenn erforderlich). Wieder hat jeder der Frontschreibspalte einen abweichenden Abstand von der Substratebene 110 (d.h., d₆>d₄>d₂).
Der relative vertikale Zusammenhang zwischen den beiden Schreibkopf-Chips WC1 und WC2 auf der Trommel 85 wird so festgelegt, dass eine Gruppe von sechs räumlich benachbarten Spuren auf der Bandoberfläche während jeder Trommelumdrehung geschrieben werden, wie in der Darstellung der 5 gezeigt. Der W1-Frontspalt schreibt jede Spur 1, der W2-Frontspalt schreibt jede Spur 2, der W3-Frontspalt schreibt jede Spur 3 und so weiter. Der W2/W4/W6-Kopf-Chip WC2 schreibt zuerst drei breite Spuren auf dem Band, die dann darauffolgend von dem Muster der drei schmalen Spuren überlappt werden, die durch den W1/W3/W5-Kopf-Chip WC1 geschrieben werden, was zu einer Gruppe von sechs benachbarten Spuren von nominell gleichem Spurabstand P auf der Bandoberfläche führt für jede Trommelumdrehung. Die lineare Bandgeschwindigkeit wird in Zusammenhang mit dem Trommeldurchmesser, der Trommeldrehzahl und dem Trommel-Helixwinkel derart ausgewählt, dass für jede Trommelumdrehung die Vorwärtsbandbewegung eine Distanz in Entsprechung zu sechs Spuren unterbringt.
Die MR-Leseköpfe sind auch in ähnlicher Weise konfiguriert. Die beiden monolithischen Lesekopf-Chips RC1 und RC2 sind näherungsweise 180° voneinander beabstandet montiert. Jeder Lesekopf-Chip RC1 und RC2 hat drei unabhängige MR-Lesesensoren, wie in 1 gezeigt. 6 und 6A zeigen den Aufbau des R1/R3/R5-Lesekopf-Chips (für eine Schmalschreibe-Breitlese-Methode).
Noch einmal, die drei MR-Lesesensoren (R1, R3 und R5) sind in unterschiedlichen Ebenen ausgebildet, die unterschiedliche Abstände von der Substratebene 110 des Substrates 112 haben, d.h., h₁>h₃>h₅). Der vertikale Abstand (gemessen senkrecht zu der Kopfbewegung) zwischen jedem MR-Leseelement ist nominell 2P und die wirksame Breite jedes MR-Leseelementes (gemessen senkrecht zu der Kopfbewegung) ist üblicherweise im Bereich von 1,5p bis 1,9P, wenn die WNRW-Methode verwendet wird mit einem bevorzugten nominellen Wert von ~1,7P. Für die Breitschreibe-Schmallese-Methode könnte die wirksame Breite jedes MR-Leseelementes reduziert werden, um <1P zu sein (z.B. 0,3P).
7 und 7A zeigen den Aufbau des entsprechenden R2/R4/R6-Lesekopf-Chips RC2 (wieder für die WNRW-Methode).
Die Vertikalpositionen der MR-Lesekopfsensoren in Bezug auf die Schreibkopffrontspalte am rotierenden Abschnitt der Trommel werden üblicherweise so ausgewählt, dass die MR-Lesekopfsensoren den Schreibkopffrontspalten derart "geringfügig hinterher folgen", dass die Daten, die gerade zuvor durch die Schreibkopffrontspalte geschrieben worden sind, darauf folgend während des Schreibprozesses wiedergewonnen und geprüft werden können (auch bekannt als "Lesen-nach-Schreiben", "Lesen während des Schreibens" oder "Prüfen nach dem Schreiben"). 8 und 9 zeigen einen möglichen Satz von Relativpositionen der Schreibkopffrontspalte und der MR-Lesesensoren auf der Trommel 85. 10 zeigt die resultierenden Relativpositionen der Schreibkopffrontspalte und der MR-Lesekopfsensoren auf der Bandoberfläche während des "Lesen während des Schreiben"-Prozesses.
US-Patent 6,246,551 offenbart ein Verfahren, bei dem während des Lesens eines vorauf gezeichneten Helix-Bandes mit einem Wechselazimuth-Spurmuster ein Paar von Ähnlich-Azimuth-Leseköpfen verwendet wird zum Lesen jeder Helixspur (auch bekannt als "Überabtastung") statt eines einzelnen Ähnlich-Azimuth-Lesekopfes für jede Spur. Die vorliegende Erfindung ist auch gut geeignet für dieses Verfahren, da die Leseelemente (R1, R2, R3, R4, R5 und R6) umangeordnet werden können und zusätzliche Leseelemente (R1', R2', R3', R4', R5', R6') hinzugefügt werden können zu den Drei-Ebenen-Strukturen, wie in 11A und 11B mit zusätzlichen Leseelementen gezeigt (durch Primzahlen gekennzeichnet), die versetzt sind um den vertikalen Abstand P von ihren entsprechenden Partnern (d.h., R1' ist 1P unterhalb R1, R2' ist 1P unterhalb R2, etc.).
12 zeigt einen möglichen Satz von Relativpositionen für die Schreib- und Leseköpfe auf der Trommel und 13 ihre resultierenden Relativpositionen auf der Bandoberfläche während des "Lesen während des Schreibens"-Prozesses für die alternativen Ausführungsformen von 11A und 11B.
Die Konfigurationen und Techniken, die hier gelehrt werden, sind ausdehnbar auf irgendwelche Kopf-Designs, die mehrere Schreibfrontspalte haben und/oder mehrere Lesesensoren. Als eine allgemeine Regel umfasst die Kopfeinheit M·N magnetische Dünnschichtelemente mit ihren jeweiligen M interaktiven Komponenten pro Ebene in N Ebenen, wobei die Zahl N der Ebenen eine Zahl N von unterschiedlichen Distanzen von der Substratoberfläche ist, wobei N eine ganze Zahl größer als 1 ist, M eine ganze Zahl größer als Null ist.
Demnach kann selbst wenn die bevorzugte Ausführungsform eine Helixtrommel beschreibt mit insgesamt sechs Schreibspalten, die in zwei Kopf-Chips aufgespalten sind mit drei Schreibspalten, von denen jeder Kopf-Chip drei Ebenen hat und jede Ebene eine Schreibspalte hat, diese selbe Mehrebenenmethode auch in abweichender Weise angewendet werden auf andere Kopf-Designs. Ein erstes Beispiel ist ein System, eine Trommel oder ein Schreibkopf-Chip mit insgesamt vier Schreibkopfspalten, die aufgespalten sind in zwei Kopf-Chips mit zwei Schreibfrontspalten, von denen jeder Kopf-Chip. zwei Ebenen hat und jede Ebene eine Schreibkopfspalte. Ein zweites Beispiel ist ein System, eine Trommel oder ein Schreibkopf-Chip auf insgesamt acht Schreibfrontspalten, die aufgespalten sind in zwei Kopf-Chips mit jeweils vier Schreibfrontspalten, wobei jeder Kopf-Chip vier Ebenen hat und jede Ebene eine Schreibkopfspalte. Ein drittes Beispiel ist ein System, eine Trommel oder ein Schreibkopf-Chip mit insgesamt acht Schreibfrontspalten, die aufgespalten sind in zwei Kopf-Chips mit jeweils vier Schreibkopfspalten, wobei jeder Kopf-Chip zwei Ebenen hat und jeder Ebene zwei Schreibfrontspalte hat.
Dieselbe Flexibilität (mit der Zahl N von Ebenen und M von Elementen pro Ebene) ist anwendbar auf das Aufspalten der Lesesensoren, so lange die vier zuvor aufgelisteten Eigenschaften erfüllt sind.
14(1) bis 14(5) zeigen beispielhafte Grundschritte in der Herstellung einer Kopfeinheit, die den Kopfchip einbeziehen, wie irgendeinen der Schreibkopf-Chips oder Lesekopf-Chips, die zuvor beschrieben sind oder anderweitig innerhalb des vorliegenden Gedankens. Es wird demnach einzusehen sein, dass diese Schritte im Wesentlichen in ähnlicher Weise auf die Herstellung von entweder Schreibkopfeinheiten oder Lesekopfeinheiten anwendbar sind. Die Schritte der 14(1) bis 14(4) zeigen, wie mehrere Schreibkopf-Chips im Wesentlichen gleichzeitig beginnend von einem Wafer ausgebildet werden. 14(5) zeigt einen Kopf-Chip an seiner Grundplattenstruktur montiert, eine Kopfeinheit bildend, die darauf folgend an der Drehtrommel montiert wird. Ein beispielhaftes Verfahren der tatsächlichen Ausbildung der Kopf-Chips selbst wird für eine gegebene Kopfeinheit nachfolgend detaillierter unter Bezugnahme auf den Herstellungsprozess der 15(1) bis 15(38) beschrieben.
Als ein Schritt 14-1, der in 14(1) gezeigt ist, werden mehrere Dünnschichtstrukturen 200 auf einer Wafer-Oberfläche (AlTiC) abgeschieden, ausgebildet bzw. geformt, z.B. auf der Waferebene 202. Ein Pfeil 204 in 14(1) zeigt die allgemeine Schichtabscheidungs- bzw. Formungsrichtung (die senkrecht zur Wafer-Oberfläche 202 auf der oberen Ebene des Wafers verläuft). Die Mehrschichtstrukturen 200 werden auf der Wafer-Oberfläche in linearen Arrays abgeschieden bzw. geformt. Nur ein Array ist in 14(1) zum Zwecke der Einfachheit gezeigt, 14(1) zeigt nur magnetische und leitende Schichtstrukturen.
Als Schritt 14-2, der in 14(2) gezeigt ist, wird der Wafer in Wafer-Leisten 210 geschnitten. Als Schritt 14-3, der in 14(3) gezeigt ist, wird eine Deckleiste 214 (aus demselben AlTiC-Material erstellt wie der Wafer) mit der Wafer-Leiste 210 verbunden (z.B. durch einen Klebstoff), um eine Verbundleiste 216 zu bilden. Die Deckleiste 214 hat eine kürzere Tiefe als die Wafer-Leiste 210, so dass elektrische Kontakte 218 auf der Wafer-Oberfläche noch für spätere Verbindung an eine flexible Leiterplatte mit gedruckten Leitungen verbunden werden können. Die elektrischen Kontakte 218 berühren entweder die induktiven Schreibspulen oder die MR-Leseelemente.
Als Schritt 14-4, der in 14(4) gezeigt ist, wird die Verbund-Leiste 216 in individuelle Kopf-Chips 220 bearbeitet bzw. ausgebildet. Insbesondere kann der Schritt 14-4 als ein Beispiel Bearbeitungs-Schleif- und/oder Polieroperationen einbeziehen zum Ausbilden der bidirektional gekrümmten Bandkontaktoberflächen der Kopf-Chips 220 und der Chipmontagenoberflächen 224. Das lineare Array wird in individuelle Schichtstruktureinrichtungs-Kopf-Chips 220 getrennt. Schritt 14-4 wird so ausgeführt, dass ein Winkel zwischen einer Wafer-Ebene, z.B. der Wafer-Oberfläche 202, und der Chip-Montageoberfläche 224 den gewünschten Azimuthzwinkel liefert, wenn der Chip auf der Trommel 85 montiert ist. Für den allgemeinen Fall ist der Winkel zwischen der Wafer-Ebene 202 und der Oberfläche 224 gleich 90 Grad abzüglich des gewünschten Azimuthzwinkels θ, aus welchem Grund 14(4) gezeichnet ist, um einen gewünschten Winkel θ von +20 Grad zu zeigen, d.h., 90° minus +20 Grad = 70 Grad.
Als Schritt 14-5, wie in 14(5) gezeigt, ist der Kopf-Chip 220 auf einer Messingrundplatte 204, z.B. durch Klebstoff montiert, um eine Kopf-Chip-Grundplattenanordnung 246 zu bilden. Die Messinggrundplatte 240 wird wiederum auf dem rotierenden Abschnitt des Helix-Abtasters montiert (z.b. der Trommel 85), derart, dass die Bandkontaktoberfläche des Kopf-Chips 222 in Kontakt mit dem Band gebracht wird. In 14(5) stellt die Linie 248 eine Richtung senkrecht zu der Kopfbewegung dar. Linie 250 stellt die Richtung der Kopfbewegung dar. 14(5) zeigt auch speziell den Kopf-Chip mit einem Azimuthzwinkel von +20 Grad.
15(1) bis 15(38) zeigen beispielhafte Grundschritte bei der Herstellung der Dünnschichtstrukturen 200, die als funktionale Strukturen (entweder induktive Schreib- oder MR-Lese-Strukturen) des Kopf-Chips dienen. Mit anderen Worten, 15(1) bis 15(38) beschreiben eine beispielhafte Weise zum Ausbilden der Dünnschichtelemente 200, die verwendet werden zum Beginn der Fabrikationstechnik der 14(1) bis 15(5). Zum Zwecke der Erläuterung zeigen 15(1) bis 15(38) die Kopf-Chip-Fabrikation, als ob die Bearbeitungs-/Schleif-/Polieroperationen der 14(4) bereits ausgeführt worden wären. Das braucht nicht der Fall zu sein, ist aber so dargestellt, um dem Leser die Visualisierung der letztendlichen Umgebung und die Verwendung des Kopf-Chips zu erleichtern.
Zum Zwecke der Vereinfachung ist in 15(1) bis 15(38) nur das Ausbilden eines der einigen möglichen simultan ausgebildeten Kopf-Chips (z.B. Schichtstrukturen) gezeigt. Darüber hinaus beschreiben zur weiteren Vereinfachung und leichten Betrachtung 15(1) bis 15(38) das Ausbilden nur eines Elementes für einen Kopf-Chip, wobei die beiden Elemente in zwei unterschiedlichen jeweiligen Ebenen sind (z.B. einem Element pro Ebene). Es sollte verstanden werden, wie drei, vier oder Mehrelement-Kopf-Chips aufgebaut werden können.
Die beiden Elemente, deren Ausbildung in 15(1) bis 15(38) beschrieben worden ist, sind zufälliger Weise Schreibelemente für einen Schreibkopf-Chip. Die Schreibelemente haben jeweils ein induktives Schreibelement (z.B. einen Schreibspalt). Es sollte eingesehen werden, dass das Ausbilden von Leseelementen für einen Lesekopf-Chip in ähnlicher Weise durch Ersetzen der Spulen und Pole der Schreibelemente durch Mehrlagen-MR-Lesesensoren ausgebildet werden können.
Schritt 15-1, der in 15(1) gezeigt ist, zeigt die Verwendung eines nicht-magnetischen Wafer-Materials 300, z.B. einer Al₂O₃-TiC-Keramik (wie Sumitomo RC-7 oder Greenleaf GS-2). Die Wafer-Dicke, wie sie durch den Pfeil 301 angezeigt ist, kann 0,75-2,0 mm sein (was später im Prozess, wenn gewünscht, reduziert werden kann). Eine Wafer-Oberfläche 302 wird vorzugsweise hochpoliert.
Als Schritt 15-2, in 15(2) gezeigt, wird eine metallische Keimschicht 304, die ein 20~50 nm dickes NiFe (Nickel-Eisen) umfasst, durch ein Zerstäubungs- bzw. Sputterverfahren auf der Wafer-Oberfläche 302 abgeschieden, um eine gute elektrische Verbindung sicherzustellen und als eine Verbindungshilfe. Als Schritt 15-3, wie in 15(3) gezeigt, wird eine Schicht 306 aus Al₂O₃ (z.B. 3 μm dick) mit einem Sputterverfahren auf der metallischen Keimschicht des Schrittes 15-2 abgeschieden.
Als Schritt 15-4, wie in 15(4) gezeigt, wird eine Ti-Keimschicht (Titan-Keinschicht, nicht gezeigt) (z.B. 50100 nm dick) auf der Al₂O₃-Oberfläche 306 per Sputterverfahren abgeschieden, die im Schritt 15-3 gebildet worden ist, gefolgt von einem Sputter-Abscheiden einer zusätzlichen weichmagnetischen Schicht von CoTaZr (Kobalt-Tantal-Zirkonium), beispielsweise von 4~5 μm Dicke. Fotolack- und Ätztechniken verwendend werden diese Schichten in einen Schreibbodenpol (unteren Schreibpol) 310 einer ersten Ebene ausgebildet. Die Keimschicht und die weichmagnetische Schicht werden mit Ausnahme des Schreibbodenpols der ersten Ebene 310 entfernt und werden daher in 15(4) nicht anderweitig dargestellt.
Als Schritt 15-5, in 15(5) dargestellt, werden zwei Öffnungen 312 in der Al₂O₃-Schicht 306 des Schrittes 15-3 ausgebildet, um die metallische Keimschicht 304 des Schrittes 15-2 freizulegen. Die Öffnungen 312 können unter Verwendung von Fotolack- und Ätztechniken ausgebildet werden.
Als Schritt 15-6, in 15(6) gezeigt, wird eine andere metallische Keimschicht (nicht dargestellt), die NiFe umfasst (z.B. mit einer Dicke von 20-50 nm), gefolgt von einer Schicht (z.B. ~100 nm) aus Cu (Kupfer) über der gesamten Oberfläche abgeschieden. Dann werden unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken Leitungen 314 und Ansätze 316 (beide ~2μm Dicke Cu) auf der metallischen Keimschicht ausgebildet. Die Ansätze 316 bilden auch eine elektrische Verbindung durch die Keimschicht zu der metallischen Keimschicht 304 des Schrittes 15-2. Nachfolgend werden in den Figuren durch vorangehende Schritte ausgebildete Schichten zur leichteren Erläuterung und Vereinfachung nicht notwendiger Weise gezeigt.
Als Schritt 15-7, in 15(7) gezeigt, werden unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken zusätzliche Kissen (Pads) 320 und 322 (z.B. von 2~4 μm dickem Cu) auf den existierenden Cu-Strukturen ausgebildet, z.B. auf den Leitungen 314 und den Ansätzen 316. Die metallische Keimschicht des Schrittes 15-6, die nicht unterhalb der Cu-Strukturen liegt, wird dann durch Sputter-Ätzen entfernt.
Als Schritt 15-8, in 15(8) gezeigt, wird eine Schicht 330 aus Al₂O₃ (z.B. ~5 μm dick) über die gesamte Oberfläche abgeschieden. Unterhalb der Schicht 330 befindliche, zuvor ausgebildete Merkmale sind in 15(8) in unterbrochener Linie dargestellt.
Als Schritt 15-9, dargestellt in 15(9), wird unter Verwendung eines chemisch-mechanischen Polierprozesses bzw. CMP-Prozesses Material (parallel zu der ursprünglichen Wafer-Oberfläche) von der Schicht 330 entfernt, bis die Dicke des Schreibbodenpols 310 des Schrittes 15-4 auf etwa 3,5 μm reduziert ist. Dies legt auch die großen und kleinen Cu-Kissen 320, 322 des Schrittes 15-7 frei.
Als Schritt 15-10, in 15(10) dargestellt, wird eine Schreibspaltabstandsschicht 332 (z.B. 0,25 μm dick) aus Al₂O₃ per Sputtertechnik über dem Bodenschreibpol 310 abgeschieden. Die Abstandsschicht 332 wird ausgebildet, um eine (große) Öffnung 324 für die Rückspaltverbindung der magnetischen Schaltung und eine (kleine) Öffnung 336 zu belassen, um das kleine Cu-Kissen 322 frei zu halten.
Als Schritt 15-11, in 15(11) gezeigt, wird eine Isolationsschicht 340 (z.B. ~1 μm dick) von gebackenem Fotolackmaterial oberhalb der Schreibspaltabstandsschicht 332 mit Ausnahme eines Frontspaltbereichs 342 der magnetischen Schaltung abgeschieden.
Als Schritt 15-12, in 15(12) gezeigt, wird eine andere metallische Keimschicht (nicht dargestellt) (z.B. 20-50 nm Cr (Chrom)) gefolgt von Cu (z.B. 100 nm dick) per Sputtertechnik abgeschieden. Dann wird unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken eine Cu-Spule 350 (z.B. von ~2,5 μm Dicke) um die Öffnung 334 für den Rückspaltbereich ausgebildet. 15(12) zeigt nur vier Windungen der Spule 350 aus Gründen der Klarheit, aber die Anzahl der Windungen können abweichend und vorzugsweise größer sein, z.B. 12 Windungen. Die Endungen der metallisierten Schreibspule sind physikalisch und elektrisch (über die Keimschicht) an den kleinen Cu-Kissen 322 des Schrittes 15-7 angebracht. Schließlich wird die metallische Keimschicht wieder entfernt (von überall mit Ausnahme unterhalb der metallisierten Schreibspule 350) durch ein Sputter-Ätzen.
Als Schritt 15-13, in 15(13) dargestellt, wird eine andere Isolationsschicht 352 aus gebackenem Fotolackmaterial oberhalb der Schreibspule 350 abgeschieden (z.B. auf eine Distanz von 1~2 μm oberhalb der Oberseite der Schreibspule 350). Der Frontspaltbereich 342 und der Rückspaltbereich 334 der magnetischen Schaltung werden wieder frei gelassen.
Als Schritt 15-14, in 15(14) gezeigt, wird eine andere (nicht dargestellte) metallische NiFe-Keimschicht (z.B. von 100 nm Dicke) per Sputtertechnik abgeschieden. Dann wird unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken ein oberer Schreibpol 360 aus NiFe ausgebildet und metallisiert bzw. plattiert (z.B. auf eine Dicke von 3~4 μm) die verbleibende NiFe-Keimschicht (überall mit Ausnahme unterhalb des oberen Schreibpols 360) wird dann durch Ätzen entfernt.
Als optionalen Schritt 15-15, in 15(15) gezeigt, wird der Frontspaltbereich 342 unter Verwendung von fokussierten Ionenstrahlfrästechniken (FIB-Frästechniken) abgerichtet (wie bei 362 gezeigt) auf die gewünschte Breite. Dies entfernt jedwede Fehlausrichtung zwischen dem oberen Schreibpol 360 und dem Bodenschreibpol 310 in dem Frontspaltbereich 342 und kann mit einer größeren Präzision ausgeführt werden. als die ausgebildeten Formen der Schritte 15-4 und 15-14. Die FIB- Bereiche 362 sind in 15(15) als vollständig durch die obere Schreibpoldicke und die Bodenschreibpoldicke gehend dargestellt, aber dies ist nicht streng erforderlich. Die FIB-Bereiche werden vollständig durch die obere Schreibpoldicke verlaufen, aber müssen nur teilweise in den Bodenschreibpol reichen, so lange die Tiefe der FIB-Bereiche sich über den Schreibspaltbeabstander hinaus um eine Distanz von ~1 μm oder mehr erstreckt.
Als Schritt 15-16, in 15(16) gezeigt, wird eine weitere nicht dargestellte metallische Keimschicht, die NiFe umfasst (z.B. 20-50 nm), gefolgt von Cu (Kupfer) (z.B. 100 nm) per Sputtertechnik abgeschieden. Dann werden unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken Paare von Ansätzen 370 aus Cu (z.B. ~15 μm dick) auf der metallischen Keimschicht oberhalb der (großen) Cu-Kissen 320, die im Schritt 15-7 ausgebildet worden sind, ausgebildet (und durch den CMP-Prozess des Schrittes 15-9 freigelegt). Noch einmal wird die Keimschicht (überall mit Ausnahme unterhalb der Cu-Ansätze 370) durch Sputterätzen entfernt.
Als Schritt 15-17, in 15(17) dargestellt, wird eine Schicht 372 (z.B. von ~15 μm Dicken Al₂O₃) oberhalb der gesamten Oberfläche abgeschieden. Merkmale (nicht nummeriert in 15(17)) unterhalb der Schicht 272, verleihen der Schicht 272 eine Kontur ähnlich den darunter liegenden Merkmalen. Dann wird als Schritt 15-18, in 15(18) gezeigt, unter Verwendung eines CMP-Prozesses Material der Schicht 372 (parallel zu der ursprünglichen Wafer-Oberfläche) bis zu einer geeigneten Distanz (z.B. von 15 μm) von der Ursprungswafer-Oberfläche entfernt. Dies erzeugt eine flache Struktur und legt die Cu-Ansätze 370 des Schrittes 15-16 frei, während alle Dünnschichtstrukturen abgedeckt sind.
Sei Schritt 15-19, in 15(19) gezeigt, wird eine Schicht von Al₂O₃ (z.B. 3 μm) per Sputtertechnik abgeschieden, um das Ausbilden der Einrichtung der zweiten Ebene zu beginnen. Als solches wird die darunter liegende Einrichtung der ersten Ebene in 15(19) nicht gezeigt. Es wird daran erinnert, dass die Einrichtung entweder ein induktiver Schreibspalt oder ein MR-Kopfsensor sein kann abhängig von der Art der ausgebildeten Kopfeinheit.
Als Schritt 15-20, in 15(20) gezeigt, wird eine Ti-Keimschicht (z.B. von 50-100 nm Dicke) per Sputtertechnik oberhalb der Al₂O₃-Oberfläche des Schrittes 15-19 abgeschieden, gefolgt von einem Sputterabscheiden einer zusätzlichen weichmagnetischen Schicht von CoTaZr (z.B. 4~5 μm dick). Unter Verwendung von Fotolack- und Ätztechniken werden diese Schichten in den Schreibbodenpol 410 der zweiten Ebene ausgebildet (und wo auch sonst entfernt in ähnlicher Weise wie bei Schritt 15-4).
Als Schritt 15-21, dargestellt in 15(21), werden unter Verwendung von Fotolack- und Ätztechniken sechs Öffnungen 412 in der Al₂O₃-Schicht 406 des Schrittes 15-19 gebildet zum Wiederfreilegen der ursprünglich im Schritt 15-18 freigelegten Cu-Ansätze 370.
Als Schritt 15-22, in 15(22) gezeigt, wird eine weitere nicht dargestellte metallische Keimschicht, die NiFe umfasst (z.B. von 20-50 nm Dicke), gefolgt von einer Schicht aus Cu (z.B. 100 nm) oberhalb der gesamten Oberfläche abgeschieden. Dann werden unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken Leitungen 414 und Ansätze 416 aus Cu (z.B. ~μm dick) auf der metallischen Keimschicht ausgebildet. Die Ansätze 416 bilden eine elektrische Verbindung über die Keimschicht zu den Cu-Ansätzen 370, die im Schritt 15-21 freigelegt wurden.
Als Schritt S15-23, in 15(23) gezeigt, werden unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken zusätzliche Kissen 420₀ , 420₁ , 420₂ und 422 aus Cu (z.B. 2~4 μm dick) oberhalb der existierenden Cu-Strukturen ausgebildet. Das Kissenpaar 420₂ wird für die Einrichtung der zweiten Ebene ausgebildet; das Kissenpaar 420₁ ist mit den Leitern 314 der Einrichtung der ersten Ebene verbunden; das Kissenpaar 420₀ ist mit der Wafer-Masse verbunden. Die metallische Keimschicht des Schrittes 15-22, die nicht unterhalb der Kupferstrukturen liegt, wird durch Sputterätzen entfernt.
Als Schritt 15-24, in 15(24) gezeigt, wird eine Schicht 430 aus Al₂O₃ (z.B. ~5 μm) oberhalb der gesamten Oberfläche abgeschieden. Unterhalb der Schicht 430 befindlich sind zuvor ausgebildete Merkmale in unterbrochenen Linien in 15(24) gezeigt.
Als Schritt 15-25, in 15(25) gezeigt, wird unter Verwendung eines CMP-Prozesses Material von der Schicht 430 entfernt (parallel zu der ursprünglichen Wafer-Oberfläche), bis die Dicke des Schreibbodenpols 410 des Schrittes 15-20 reduziert ist (z.B. auf näherungsweise 3,5 μm). Dies legt auch die großen und kleinen Cu-Kissen 420, 422 des Schrittes 15-23 jeweils frei.
Als Schritt 15-26, in 15(26) gezeigt, wird eine Schreibspaltbeabstandungsschicht 432 aus Al₂O₃ (z.B. 0,25 μm dick) per Sputtertechnik über dem Bodenschreibpol 410 abgeschieden. Die Beabstandungsschicht 432 wird ausgebildet, um eine (große) Öffnung 434 für die Rückspaltverbindung der magnetischen Schaltung zu lassen und eine (kleine) Öffnung 436, um das kleine Cu-Kissen 422 frei zu lassen.
Als Schritt 15-27, in 15(27) gezeigt, wird eine Isolationsschicht 440 (z.B. ~1 μm dick) aus gebackenem Fotolackmaterial oberhalb des Schreibspaltbeabstanders 434 mit Ausnahme des Frontspaltbereichs 442 der magnetischen Schaltung abgeschieden.
Als Schritt 15-28, in 15(28) gezeigt, wird eine andere, nicht dargestellte metallische Keimschicht aus Cr (Chrom) (z.B. 20-50 μm dick), gefolgt von einer Schicht aus Cu (z.B.
100 nm) per Sputtertechnik abgeschieden. Dann wird unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken eine weitere Cu-Spule 450 (z.B. ~2,5 μm dick) um die Öffnung 434 für den Rückspaltbereich ausgebildet. Die Enden der plattierten Schreibspule 450 sind physikalisch und elektrisch (durch die Keimschicht) an den kleinen Cu-Kissen 422 des Schrittes 15-23 angebracht. Schließlich wird die metallische Keimschicht wieder durch Sputterätzen entfernt (von überall mit Ausnahme unterhalb der plattierten Schreibspule 450).
Als Schritt 15-29, in 15(29) gezeigt, wird eine weitere Isolationsschicht 452 aus gebackenem Fotolackmaterial oberhalb der Schreibspule 450 abgeschieden (z.B. auf eine Distanz von 1~2 μm oberhalb der Oberseite der Schreibspule). Der Frontspaltbereich 442 und der Rückspaltbereich 434 der magnetischen Schaltung werden wieder sauber gelassen.
Als Schritt 15-30, in 15(30) gezeigt, wird eine weitere, nicht dargestellte metallische NiFe-Keimschicht (z.B. von ~100 nm Dicke) per Sputtertechnik abgeschieden. Dann wird unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken ein oberer Schreibpol 470 aus NiFe ausgebildet und plattiert (z.B. auf eine Dicke von 3~4 μm). Die verbleibende NiFe-Keimschicht (überall mit Ausnahme unterhalb des oberen Schreibpols 470) wird dann durch Sputterätzen entfernt.
Als optionalen Schritt 15-31, dargestellt in 15(31), kann in ähnlicher Weise wie beim Schritt 15-15 eine fokussierte Ionenstrahlfrästechnik (FIB) verwendet werden. Der Frontspaltbereich 442 wird an Punkten 462 auf die gewünschte Breite abgerichtet.
Bei Schritt 15-32, in 15(32) gezeigt, wird eine weitere, nicht dargestellte metallische Keimschicht, die NiFe umfasst (z.B. von 20-50 nm Dicke), gefolgt von einer Schicht aus Cu (Kupfer) (z.B. 100 nm) per Sputtertechnik abgeschieden. Dann werden unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken Paare von Ansätzen 470₂ , 470₁ , 470₀ aus Cu (z.B. ~20 μm dick) auf der metallischen Keimschicht oberhalb der (großen) im Schritt 15-23 ausgebildeten (und durch den CMP-Prozess des Schrittes 15-25 freigelegten) Cu-Kissen 420 ausgebildet. Wieder wird die Keimschicht (überall mit Ausnahme unterhalb der Cu-Ansätze 470) durch Sputterätzen entfernt.
Als Schritt 15-23, dargestellt in 15(23), wird eine Schicht 472 aus Al₂O₃ (z.B. ~20 μm dick) oberhalb der gesamten Oberfläche abgeschieden. Dann wird bei Schritt 15-34, dargestellt in 15(34), unter Verwendung eines CMP-Prozesses Material der Schicht 472 entfernt (parallel zu der ursprünglichen Wafer-Oberfläche) auf eine Distanz (z.B. 35 μm) von der ursprünglichen Wafer-Oberfläche. Dies erzeugt eine flache Oberfläche und legt die Cu-Ansätze 470₂ , 470₁ , 470₀ des Schrittes 15-32 frei (während alle anderen Dünnschichtstrukturen abgedeckt sind).
Als Schritt 15-35, dargestellt in 15(35), werden unter Verwendung von Fotolack- und Ätztechniken Ausnehmungen bzw. zurückgesetzte Bereiche 480 (~3 μm tief) in der flachen Oberfläche, die im Schritt 15-34 erzeugt worden ist, ausgebildet. Dann wird als Schritt 15-36, dargestellt in 15(36), eine weitere metallische Keimschicht 482, die NiFe umfasst (z.B. 100 nm dick) per Sputtertechnik über der gesamten im Schritt 15-35 ausgebildeten Oberfläche abgeschieden. Dann werden unter Verwendung von Fotolack- und Plattierungstechniken Au-Kontaktkissen (Gold) 484_X , 484₀ , 484₁ , 484₂ auf der metallischen Keimschicht 482 ausgebildet. Die Kontaktkissen 484 bilden auch eine elektrische Verbindung über die Keimschicht 482 zu den Cu-Ansätzen 470₂ , 470₁ , 470₀ des Schrittes 15-32, die im Schritt 15-34 freigelegt worden sind.
Bei Schritt 15-37, dargestellt in 15(37) wird unter Verwendung von Fotolack- und Ätztechniken ein Teil der Keimschicht 482 vom Schritt 15-35 entfernt, um die fünf am meisten links liegenden Kontaktkissen 484₂ , 484_X , 484₁ zu trennen, aber ein Teil 485 der Keimschicht vom Schritt 15-35 wird elektrischen Kontakt mit dem ersten Kontaktkissen 484₀ belassen, um einen elektrischen Kontakt mit dem Abdeck-Chip 486 zu bilden (von der Deckleiste 214 [siehe Schritt 14(2) bis 14(4)]).
Bei Schritt 15-38, in 15(38) gezeigt, wird der Abdeck-Chip 486 am Ort unter Verwendung eines in den Ausnehmungen 480 des Schrittes 15-35 abgeschiedenen Klebstoffs 242 derart verbunden, dass der Abdeck-Chip 486 einen elektrischen Kontakt mit der (teilweisen) Keimschicht 485 des Schrittes 15-37 bildet (und folglich mit dem ersten Kontaktkissen 484₀ ). Die Einrichtung D₁ der ersten Ebene (gebildet durch Pole 310 und 360 und die Spule 350 dazwischen) und die Einrichtung D₂ der ersten Ebene (gebildet durch Pole 410 und 460 und die Spule 450 dazwischen) sind in 15(38) dargestellt.
Als ein Ergebnis des Durchführens von Schritt 15-1 bis Schritt 15-38 wird ein monolithischer Mehr-Einrichtungskopf-Chip ausgebildet. Die Einrichtungen D1 und D2 liegen in unterschiedlichen Ebenen. 16 zeigt die elektrischen Verbindungen und die Magnetpole des Kopf-Chips (wobei alle nicht-leitenden und nicht-magnetischen Schichten transparent dargestellt sind).
Während die Erfindung in Verbindung damit beschrieben worden ist, was derzeit als praktikabelste und bevorzugte Ausführungsform angesehen wird, ist zu verstehen, dass die Erfindung nicht auf die offenbarte Ausführungsform beschränkt ist, sondern im Gegenteil dazu gedacht ist, verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungsformen, die innerhalb des Schutzbereichs der beiliegenden Ansprüche liegen, einzuschließen.
ZUSAMMENFASSUNG
MEHREBENEN-DÜNNSCHICHTKÖPFE
Eine Kopfeinheit zur Verwendung in einem Helix-Abtastmagnetbandlaufwerk umfasst ein Substrat mit einer Substratoberfläche (300) mit mehreren magnetischen Dünnschichtelementen (D1, D2) auf dem Substrat ausgebildet. Jedes der mehreren magnetischen Dünnschichtelemente hat eine interaktive Komponente zum Umwandeln von Information in Bezug auf ein Magnetband. Die interaktiven Komponenten von mindestens zwei Elementen befinden sich in unterschiedlichen Ebenen bei jeweils unterschiedlichen Abständen von der Substratoberfläche. Keine der mehreren Elemente der Kopfeinheit sind angeordnet, um einen selben Pfad auf dem Magnetband zu überqueren. Darüber hinaus führen alle der mehreren Elemente der Kopfeinheit einen selben Typ von Umwandlungsoperation aus.

Claims

Eine Kopfeinheit zur Verwendung in einem Helix-Abtastmagnetbandlaufwerk, wobei die Kopfeinheit umfasst: ein Substrat mit einer Substratoberfläche; mehrere magnetische Dünnschichtelemente auf dem Substrat ausgebildet, wobei jedes Element eine interaktive Komponente hat zum Umwandeln von Information in Bezug auf ein Magnetband, wobei die interaktiven Komponenten aus jeweils mindestens zwei Elementen bestehen, die sich in unterschiedlichen Ebenen bei jeweiligen unterschiedlichen Abständen von der Substratoberfläche befinden; wobei keine der mehreren Elemente der Kopfeinheit einen selben Pfad durchlaufen; und wobei alle mehreren Elemente der Kopfeinheit eine selbe Art von Umwandlungsoperation vornehmen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei dieselbe Umwandlungsoperation eine Schreiboperation ist und wobei die Interaktivkomponente ein Frontspalt eines Schreibelementes ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei dieselbe Umwandlungsoperation eine Leseoperation ist und wobei die interaktive Komponente eine MR-Schicht eines Leseelementes ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kopfeinheit 3 magnetische Dünnschichtelemente umfasst mit ihren jeweiligen interaktiven Komponenten in drei Ebenen, wobei die drei Ebenen bei drei unterschiedlichen Abständen von der Substratoberfläche liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner eine Deckleiste umfassend und wobei die mehreren magnetischen Dünnschichtelemente sich zwischen dem Substrat und der Deckleiste befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Kopfeinheit M·N magnetische Dünnschichtelemente mit ihren jeweiligen interaktiven Elementen auf einer Anzahl N Ebenen umfasst, wobei die Anzahl N von Ebenen eine Anzahl N unterschiedlicher Abstände von der Substratoberfläche hat, wobei N eine ganze Zahl ist, die größer als Eins ist und M eine ganze Zahl ist, die größer als Null ist.
Abtaster für ein Helix-Abtastbandlaufwerk, wobei der Abtaster umfasst: eine drehbare Trommel; mindestens zwei Schreibkopfeinheiten am Rand der Trommel montiert; mindestens zwei Lesekopfeinheiten am Rand der Trommel montiert; wobei mindestens eine der Kopfeinheiten umfasst: ein Substrat mit einer Substratoberfläche; mehrere magnetische Dünnschichtelemente auf dem Substrat ausgebildet, wobei jedes Element eine interaktive Komponenten hat zum Umwandeln von Information in Bezug auf ein Magnetband, wobei die interaktiven Komponenten von mindestens zwei Elementen in unterschiedlichen Ebenen in jeweiligen unterschiedlichen Abständen von der Substratoberfläche angeordnet sind; wobei keines der mehreren Elemente der Kopfeinheit einen selben Pfad des Magnetbandes durchlaufen; und wobei alle der mehreren Elemente der Kopfeinheiten eine selbe Art von Umwandlungsoperation durchführen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei dieselbe Umwandlungsoperation eine Schreiboperation ist und wobei die interaktive Komponente ein Frontspalt eines Schreibelementes ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei dieselbe Umwandlungsoperation eine Leseoperation ist und wobei die interaktive Komponente eine MR-Schicht eines Leseelementes ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Kopfeinheit 3 magnetische Dünnschichtelemente umfasst mit ihren jeweiligen interaktiven Komponenten in drei Ebenen, wobei die drei Ebenen bei drei unterschiedlichen Abständen von der Substratoberfläche liegen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, ferner eine Deckleiste umfassend und wobei die mehreren magnetischen Dünnschichtelemente sich zwischen dem Substrat und der Deckleiste befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Kopfeinheit M·N magnetische Dünnschichtelemente mit ihren jeweiligen interaktiven Elementen auf einer Anzahl N Ebenen umfasst, wobei die Anzahl N von Ebenen eine Anzahl N unterschiedlicher Abstände von der Substratoberfläche hat, wobei N eine ganze Zahl ist, die größer als Eins ist und M eine ganze Zahl ist, die größer als Null ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei es zwei Schreibkopfeinheiten gibt, von denen jede Schreibkopfeinheit zwei interaktive Komponenten in zwei jeweils unterschiedlichen Ebenen ausgebildet hat.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei es zwei Schreibkopfeinheiten gibt, wobei jede Schreibkopfeinheit vier interaktive Komponenten in vier jeweils unterschiedlichen Ebenen ausgebildet hat.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei es zwei Schreibkopfeinheiten gibt, von denen jede Schreibkopfeinheit vier interaktive Komponenten auf zwei jeweils unterschiedlichen Ebenen ausgebildet hat, wobei jede Ebene zwei interaktive Komponenten hat.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei zwei Schreibkopfeinheiten sich 180 Grad beabstandet voneinander um den Rand der Trommel befinden und wobei sich zwei Lesekopfeinheiten um 180 Grad beabstandet voneinander um den Rand der Trommel befinden.
Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei mindestens zwei Schreibkopfeinheiten interaktive Komponenten unterschiedlicher Azimuthzwinkel haben und mindestens zwei Lesekopfeinheiten interaktive Komponenten unterschiedlicher Azimuthzwinkel haben.
Verfahren zum Herstellen einer Kopfeinheit für ein Helix-Abtastbandlaufwerk, wobei das Verfahren umfasst: Ausbilden eines ersten magnetischen Dünnschichtelementes auf einem Substrat, wobei das erste magnetische Dünnschichtelement eine interaktive Komponente zum Umwandeln von Information in Bezug auf ein Magnetband hat, wobei die interaktive Komponente für das erste magnetische Dünnschichtelement sich auf einer ersten Ebene bei einer ersten Distanz von einer Oberfläche des Substrates befindet; Ausbilden eines zweiten magnetischen Dünnschichtelementes auf einem Substrat, wobei das zweite Dünnschichtelement eine interaktive Komponente zum Umwandeln von Information in Bezug auf ein Magnetband hat, wobei die interaktive Komponente für das zweite magnetische Dünnschichtelement sich auf einer zweiten Ebene bei einer zweiten Distanz von einer Oberfläche des Substrats befindet, und die zweite Distanz nicht gleich der ersten Distanz ist; Anordnen des ersten magnetischen Dünnschichtelementes und des zweiten magnetischen Dünnschichtelementes, um unterschiedliche Pfade zu durchlaufen; Ausbilden des ersten magnetischen Dünnschichtelementes und des zweiten magnetischen Dünnschichtelementes, um einen selben Typ von Umwandlungsoperation auszuführen.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei dieselbe Umwandlungsoperation eine Schreiboperation ist und wobei die interaktive Komponente ein Frontspalt eines Schreibelementes ist.
Verfahren nach Anspruch 18, wobei dieselbe Umwandlungsoperation eine Leseoperation ist und wobei die interaktive Komponente eine MR-Schicht eines Leseelementes ist.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner zum Ausbilden eines dritten magnetischen Dünnschichtelementes umfassend mit seiner jeweiligen interaktiven Komponente bei einer dritten Ebene, wobei die dritte Ebene sich in einer dritten Distanz von dem Substrat befindet, wobei die dritte Distanz nicht gleich der ersten Distanz oder der zweiten Distanz ist.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner das Anordnen der mehreren magnetischen Dünnschichtelemente zwischen dem Substrat und einer Deckleiste umfassend.
Verfahren nach Anspruch 18, ferner das Ausbilden einer Anzahl von M·N magnetischen Dünnschichtelementen mit ihren jeweiligen interaktiven Komponenten in einer Anzahl N Ebenen umfassend, wobei die Anzahl N von Ebenen eine Anzahl N unterschiedlicher Abstände von der Substratoberfläche, N eine ganze Zahl größer als Eins ist und M eine ganze Zahl größer als Null ist.