DE3727054A1

DE3727054A1 - Verfahren zum herstellen von flugkoerpern fuer duennschicht-magnetkoepfe

Info

Publication number: DE3727054A1
Application number: DE19873727054
Authority: DE
Inventors: Armin Dr Lenhart
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-08-13
Filing date: 1987-08-13
Publication date: 1989-02-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von Flugkörpern für Dünnschicht-Magnetköpfe aus einem Substrat, das mit einer Deckschicht und mit einer Viel zahl von Mikrostrukturen versehen und dann aufgeteilt wird.

Es sind magnetische Speichereinrichtungen bekannt mit sogenann ten Dünnfilm-Magnetköpfen, die schichtweise als Mikrostruktur auf einem nichtmagnetischen Substrat aufgebaut sind. Mit sol chen Magnetköpfen kann eine Information in eine magnetisierbare Speicherschicht eingeschrieben oder wieder ausgelesen werden. Die Speicherschicht ist mit einem Material vorbestimmter Koer zitivfeldstärke versehen, in die längs einer Spur Informationen durch vertikale oder longitudinale Magnetisierung eingeschrie ben sind. Der den magnetischen Fluß führende Magnetkopf kann beispielsweise einen ringkopfähnlichen magnetischen Leitkörper mit zwei Magnetschenkeln enthalten, deren dem Aufzeichnungsme dium zugewandten Magnetpole in der relativen Bewegungsrichtung des Magnetkopfes hintereinander angeordnet sind. Die Magnet schenkel begrenzen einen Zwischenraum, in dem die Windungen einer Schreib- und/oder Lesespulenwicklung angeordnet sind.

Für das Prinzip der senkrechten oder vertikalen Magnetisierung sind neben besonderen Aufzeichnungsmedien auch besondere Schreib-/Lese-Magnetköpfe erforderlich. Ein hierfür geeigneter Magnetkopf ist zur Führung des magnetischen Flusses mit einem Leitkörper aus magnetischem Material versehen, der einen Magnetkreis mit zwei Magnetschenkeln und eine Spule zur Magne tisierung enthält. Dabei kann einer der Magnetschenkel einen Hauptpol bilden, mit dem ein ausreichend starkes senkrechtes Magnetfeld zum Ummagnetisieren einer Speicherschicht des Auf zeichnungsmediums längs einer Spur erzeugt wird. Den notwendi gen magnetischen Rückschluß bildet dann der andere Magnetschen kel, der einen sogenannten Hilfspol darstellt. Dieser Hilfspol wird mehrere Mikrometer entfernt vom Hauptpol angeordnet und hat im allgemeinen eine wesentlich größere Polfläche. Der Magnetkreis ist auf einer Flachseite des Substrats angeordnet und besteht aus einer Dünnfilmstruktur, deren Schichten gegebe nenfalls photolithographisch strukturiert sein können. Dieser Schreib-/Lesekopf wird in einem vorbestimmten Abstand derart über dem Aufzeichnungsmedium angeordnet, daß die Polschenkel im wesentlichen senkrecht zur Bewegungsrichtung verlaufen (europäische Offenlegungsschrift 00 99 124).

Das Substrat des Magnetkopfes kann beispielsweise aus Glas oder auch aus einem Mangan-Zink-Ferrit-Einkristall bestehen. Der sogenannte Flugkörper kann auch aus einer Mischkeramik mit beispielsweise etwa 70% Aluminiumoxid Al₂O₃ und etwa 30% Titancarbid TiC bestehen (europäische Offenlegungsschrift 00 19 693).

Bei der Herstellung einer Vielzahl von Magnetköpfen werden auf die Oberfläche eines gemeinsamen Substrats schichtweise die einzelnen Komponenten der Flugkörper aufgebracht und struktu riert. Nach der Fertigstellung wird das Substrat in die Einzel elemente aufgeteilt. Zum Aufbringen dieser verschiedenen dünnen Schichten, deren Oberflächen wenigstens zu einem wesentlichen Teil planparallel zueinander verlaufen müssen, ist es notwen dig, daß die vorbereitete Oberfläche des Substrats völlig eben ist und auf eine sehr geringe Rauhigkeit begrenzt ist. Diese Oberfläche wird dann mit einer neuen Deckschicht und den Mikro strukturen versehen.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, Verfahrens schritte zum Herstellen einer Vielzahl von Magnetköpfen aus einem gemeinsamen Substrat anzugeben, dessen freie Oberfläche völlig eben ist und eine sehr geringe Rauhigkeit aufweist.

Es ist bekannt, daß bei der Herstellung von Halbleiteranordnun gen Halbleiterscheiben aus einem einkristallinen, d.h. homoge nen Material verwendet werden, auf die ebenfalls einkristalline Schichten eines Halbleitermaterials aufgebracht werden. In diese Schichten können Dotierungsstoffe oder auch Kontaktie rungsstoffe einlegiert oder eindiffundiert werden. Um einwand freie Halbleiteranordnungen zu erhalten, dürfen die Oberflächen der Halbleiterscheiben nur eine geringe Rauhigkeit aufweisen. Außerdem müssen die Halbleiteroberflächen vor allem beim Ein legieren von Metallen eben sein, da auch die Legierungsfronten planparallel zueinander verlaufen sollen. Zur Vorbereitung der Oberfläche wird deshalb ein Teil durch Läppen abgetragen. Bei dieser mechanischen Behandlung können infolge der Sprödigkeit der meisten Halbleitermaterialien, insbesondere der III-V-Ver bindungen, feine Risse und Spalte auf der Oberfläche der Halb leiterkörper entstehen. In diesem Bereich ist die Kristall struktur zerstört, so daß nach der mechanischen Behandlung noch eine weitere Oberflächenschicht, die sogenannte Damage-Schicht, abgetragen wird. Die erforderliche geringe Oberflächenrauhig keit erhält man durch Polieren. Das Entfernen der gestörten Kristallschicht und das Polieren wird in einem gemeinsamen Arbeitsgang durchgeführt, indem man den chemischen Mitteln zum Ätzen der gestörten Kristallschicht zugleich ein Poliermittel mit sehr feiner Körnung zusetzt. Es kann somit gleichzeitig ein mechanisch wirkendes und ein chemisch wirkendes Poliermittel verwendet werden, da kein inhomogenes Material abzutragen ist (DE-AS 12 27 307).

Die vorgenannte Aufgabe wird nun erfindungsgemäß gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1. Mit diesem Dreistu fenprozeß kann ein Substrat, das mit einer Deckschicht aus anderem Material versehen ist, ohne besonderen technischen Auf wand und mit hoher Prozeßsicherheit für eine Mikrostrukturie rung mit einer Vielzahl von Dünnschichten vorbereitet werden. Der Ätzprozeß wird unterbrochen, sobald die Oberfläche des Substrats freigelegt ist.

In einer besonderen Ausführungsform des Substrats, bei dem eine Mischkeramik aus Aluminiumoxid und Titancarbid noch mit einer Oberflächenschicht aus Aluminiumoxid versehen ist, wird die Ätzung im zweiten Verfahrensschritt unterbrochen, wenn die auf der abzutragenden Oberfläche gebildeten Interferenzmuster ver schwinden.

Ein besonderer Vorteil des Verfahrens besteht darin, daß auch Substrate, die bereits mit Mikrostrukturen versehen sind, die nicht den Erwartungen entsprechen, wieder regeneriert werden können.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung Bezug genommen, deren Figur die Verfahrensschritte gemäß der Erfindung schematisch veranschaulicht. In Fig. 2 ist ein Teil der Fig. 1 vergrößert dargestellt.

In der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist ein Substrat 2 als Ausgangsprodukt vorgesehen, das aus einer sehr harten Misch keramik aus Aluminiumoxid Al₂O₃ und Titancarbid TiC mit einem Durchmesser D von beispielsweise etwa 75 mm und einer Höhe H von beispielsweise etwa 4 mm besteht und mit einer Deckschicht 4 aus Aluminiumoxid Al₂O₃ versehen ist, deren Dicke d in der Figur zur Verdeutlichung vergrößert dargestellt ist und in der praktischen Ausführungsform eines Magnetkopfes beispielsweise nur etwa 10 µm betragen kann. Zur Vorbereitung der Oberfläche des Substrats 2 besteht der erste Verfahrensschritt aus einem Läppprozeß, bei dem ein Teil der Deckschicht 4 aus Aluminium oxid abgetragen wird und die freigelegte Oberfläche durch Auf rauhung und Induzierung von Mikrorissen chemisch aktiviert wird. Die Abtragungsrate beim Läppen kann vorzugsweise etwa 0,2 µm/min betragen. Anschließend wird der verbliebene Teil der Deckschicht aufgelöst mit einem Lösungsmittel unterschiedlicher Löslichkeit für das Material der Deckschicht und des Substrats. Die Löslichkeit des Materials der Deckschicht im Lösungsmittel ist höher, vorzugsweise wesentlich höher, als die Löslichkeit des Materials des Substrats. Beim folgenden Ätzvorgang, vor zugsweise mit einer Ätzlösung aus Flußsäure HF und Schwefel säure H₂SO₄, vorzugsweise etwa 80 Vol.-% 40%ige Flußsäure HF und 20 Vol.-% 95%ige Schwefelsäure H₂SO_₄, beträgt die Abtra gungsrate beispielsweise etwa 2 µm/min. Die Endpunkterkennung dieses Vorgangs ist durch das Beobachten der verschwindenden Interferenzmuster sehr leicht möglich. Beim anschließenden Polierprozeß mit einem Diamant-Poliermittel, dessen geringe Körnung beispielsweise etwa 0,5 bis 3 µm, vorzugsweise etwa 0,7 bis 1 µm, betragen kann, werden lediglich noch einzelne, punk tuelle Erhebungen eingeebnet.

Diese ebene Oberfläche des Substrats 2 wird dann wieder mit einer Deckschicht 4 aus Aluminiumoxid Al₂O₃ versehen und durch mehrfache Beschichtung werden beispielsweise bis zu 50 dünne Schichten aufgebracht und derart strukturiert, daß beispiels weise mehrere getrennte 100 Miktrostrukturen 6 entstehen. Nach der Aufteilung, beispielsweise durch Sägeschnitte 8, entstehen dann einzelne Flugkörper 10, die jeweils ein Dünnfilmkopf-Paar bilden.

Wie in Fig. 2 angedeutet, in der ein gestrichelt angedeuteter Teil des Dünnfilmkopf-Paares 10 vergrößert dargestellt ist, werden sowohl die Windungen 12 der Magnetspulen, von denen in der Figur zur Vereinfachung nur einige dargestellt sind, mit ihren nicht dargestellten Isolierschichten als auch die Magnet schenkel 14 auf der Deckschicht 4 in Dünnfilmtechnik herge stellt.

Im Ausführungsbeispiel ist ein Substrat 2 aus einer Mischkera mik mit einer Deckschicht 4 aus einer Keramik gewählt. Die Ver fahrensschritte gemäß der Erfindung sind jedoch auch bei ande rem Ausgangsmaterial anwendbar. Beispielsweise kann das Sub strat 2 aus polykristallinem Aluminiumoxid Al₂O₃ bestehen, das mit einer Silikatglasglasur als Deckschicht 4 versehen ist. In diesem Fall kann ein basisches Lösungsmittel mit hohem pH-Wert, vorzugsweise größer als 10, insbesondere größer als 12, bei spielsweise Natronlauge NaOH verwendet werden, das zwar Sili katglas, aber Aluminiumoxid nur unwesentlich angreift.

Außerdem kann das Substrat 2 beispielsweise auch aus Glas und die Deckschicht aus Metall, beispielsweise einem Metall auf Nickel-Eisenbasis (Permalloy), bestehen. Dann kann ein saures Lösungsmittel, beispielsweise Salpetersäure HNO₃, verwendet werden.

Claims

1. Verfahren zum Herstellen einer Vielzahl von Flugkörpern für Dünnschichtmagnetköpfe aus einem Substrat, das mit einer gemeinsamen Deckschicht und mit einer Vielzahl von Mikro strukturen versehen und dann aufgeteilt wird, gekenn zeichnet durch folgende Merkmale:

a) ein Teil der vorhandenen Deckschicht (4) wird durch Läppen abgetragen,
b) der verbliebene Teil der Deckschicht (4) wird chemisch auf gelöst mit einem Lösungsmittel, in dem das Material der Deckschicht (4) eine höhere Löslichkeit hat als das Material des Substrats (2),
c) die Oberfläche der so vorbereiteten Flachseite des Substrats (2) wird poliert,
d) die polierte Flachseite wird mit einer neuen Deckschicht (4) sowie Mikrostrukturen (6) versehen und aufgeteilt.

2. Verfahren nach Anspruch 1 zum Herstellen eines Substrats aus einer Mischkeramik, die aus Titankarbid TiC mit Aluminiumoxid Al₂O₃ besteht und mit einer Deckschicht aus Aluminiumoxid Al ₂ O ₃ versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der verbliebene Teil der Deckschicht (4) durch Ätzen mit einer Atzlösung aus Flußsäure HF mit einem Zusatz von Schwefel säure H₂SO₄ aufgelöst und der Ätzvorgang unterbrochen wird, so bald auf der abzutragenden Oberfläche gebildete Interferenz muster verschwinden.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß zum Polieren eine Diamantpaste mit einer Körnung von etwa 0,5 bis 3 µm verwendet wird.