DE69117916T2

DE69117916T2 - Magnetkopfgleitstück und sein Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69117916T2
Application number: DE1991617916
Authority: DE
Inventors: Henry Chinlin Chang; Mao-Min Chen; Alfred Grill; Cheng Tzong Horng; Bernard Steele Meyerson; Vishnubhai Vitthalbhai Patel; Michael Allen Russak; Robert Otto Schwenker
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: IBM United Kingdom Ltd; HGST Netherlands BV
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1991-12-09
Publication date: 1996-10-02
Anticipated expiration: 2011-12-10
Also published as: EP0493902A3; EP0493902A2; HK202396A; DE69117916D1; EP0493902B1

Description

Gebiet der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf Magnetkopf-Gleitstücke für Datenspeichereinrichtungen und auf die Methode zur Herstellung solcher Magnetkopf-Gleitstücke.

Hintergrund der Erfindung

Dünnschicht-Magnetköpfe werden seit vielen Jahren eingesetzt; diese Magnetköpfe werden herkömmlicherweise auf einem Substrat in mehreren Reihen geformt, wobei jede Reihe eine Vielzahl von Magnetköpfen aufweist. Nachdem die Köpfe fertiggestellt sind, wird das Substrat geschnitten und bildet eine Reihe von nebeneinander ausgerichteten Köpfen. In dieser Reihenanordnung werden die Dünnschicht-Magnetköpfe auf ein vorbestimmtes Kehlhöhenmaß geläppt, welches für die Leistung des Magnetkopfes äußerst kritisch ist. Nachdem das gewünschte Kehlhöhenmaß durch das Läppen erreicht ist, sollte dieses Maß durch die nachfolgende Bearbeitung des Magnetkopfes nicht mehr verändert werden.
Einer der nachfolgenden Schritte in der Bearbeitung der Köpfe ist das Erzeugen einer Schienenstruktur auf der geläppten Oberfläche, um eine Luftlagerfläche (ABS) zu bilden. Das gewünschte Schienenmuster auf der ABS wurde nach und nach in seiner Form immer komplizierter, so daß allgemein eine Trockenbearbeitungstechnik, beispielsweise ein Ätzverfahren, eingesetzt wird. Zum Schutz des Dünnschicht-Magnetkopfes beim Ätzen ist eine Schutzbeschichtung erforderlich, die im allgemeinen dick ist, und welche nach dem Ätzen entfernt wird.
Die Reihe der Magnetköpfe wird dann in die einzelnen Magnetkopf-Gleitstücke unterteilt; im Betrieb "fliegt" das Gleitstück mit der ABS und dem an ihm befestigten Dünnschicht-Magnetkopf in einem geringen gleichmäßigen Abstand, normalerweise unter 250 nm (zehn Mikrozoll) über dem magnetischen Aufzeichnungsmedium. Im normalen Betrieb eines Aufzeichnungssystems mit Magnetplatte kommt der Magnetkopf manchmal versehentlich in Kontakt mit dem magnetischen Aufzeichnungsmedium.
Nach dem Stand der Technik wurden verschiedene Schutzschichten auf dem Magnetkopf-Gleitstück abgeschieden, um die ABS gegen mechanischen Verschleiß, der beim Überfliegen durch den Kontakt zwischen dem Magnetkopf und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium verursacht wurde, zu schützen.
In der U.S. Patentschrift Re 32,464 wird zum Beispiel ein magnetisches Aufzeichnungssystem beschrieben, in dem eine starre magnetische Aufzeichnungsplatte eine Schutzschicht aus Kohlenstoff als Verschleißschutz aufweist. Der magnetische Wandler ist mit Kohlenstoff beschichtet, vorzugsweise in Form von Graphit, so daß sich eine reibungsarme, verschleißfeste Kontaktfläche mit dem Aufzeichnungsmedium ergibt. Die Beschichtungsdicke liegt zwischen 50 und 250 nm (2 und 10 Mikrozoll).
Im IBM TDB, Dezember 1982, Seite 3173, wird ein Magnetkopf- Gleitstück mit einer Schutzschicht aus Siliziumkarbid oder diamantähnlichem Kohlenstoff beschrieben. Die Dicke der Schutzschicht liegt im Bereich von 50 bis 100 nm (500 bis 1000 Angström).
Im IBM TDB, Juni 1976, wird auf Seite 351 ein Magnetkopf mit einer Schutzschicht aus Siliziumnitrid in Schichten von etwa 20 bis 500 nm (200 bis 5000 Angström) beschrieben.
In der ungeprüften japanischen Patentanmeldung 58-150,122, die am 6. September 1983 veröffentlicht wurde, wird ein Magnetkopf mit einer dünnen Schicht aus einem Material beschrieben, das an der dem magnetischen Aufzeichnungsmedium zugewandten Fläche des Kopfes eine Schmierwirkung hat. Es wird eine Liste geeigneter Materialien genannt, zu denen auch Kohlenstoff gehört, und die Dicke der Schicht liegt im Bereich von 20 bis 80 nm (200 bis 800 Angström).
In der U.S. Patentschrift 4,130,847 wird ein Magnetkopf- Gleitstück beschrieben, das eine Schutzschicht zumindest über dem Magnetkopf aufweist. Die Schutzschicht wird in einer Aussparung im Gleitstückkörper bis zu einer Dicke von 250 nm (10 Mikrozoll) erzeugt.
In der deutschen Patentanmeldung DE 3,714,787, veröffentlicht am 24. November 1988, wird ein Speichersystem beschrieben, in dem die Magnetplattenfläche mit reibungsminderndem Kohlenstoff beschichtet ist und die Schienen des Magnetkopf-Gleitstückes mit einem reibungsmindernden Schmiermittel beschichtet sind, das Kohlenstoff enthält. Die Dicke des Kohlenstoffs beträgt 1 bis 100 nm (10 bis 1000 Angström).
Die Patentanmeldung mit der laufenden Nummer PCT/US88/00438, veröffentlicht am 25. August 1988, beschreibt ein Magnetkopf- Gleitstück, in dem ein Magnetkopf in eine der Seitenschienen eingebaut ist. Eine über dem Gleitstück aufgetragene Verschleißschicht umfaßt eine 5 nm (50 Angström) dicke Chromschicht auf einer 20 nm (200 Angström) dicken Kohlenstoffschicht. Jede der beiden Komponenten der Verschleißschicht kann weggelassen werden. Aus DE-A-3832 692 ist bekannt, daß eine Si-Schicht an hydrierten Kohlenstoffschichten und an Tonerdekeramik sehr gut haftet. Kohlenstoffhaltige Schichten mit Wasserstoff sind in Verbindung mit Bändern und Filmen bekannt (EP-A-248 556).
Keine der Entgegenhaltungen beschreibt eine Schutzschicht für ein Magnetkopf-Gleitstück, die einen Dünnschicht-Magnetkopf nicht nur während der Fertigung, sondern auch im normalen Betrieb des Magnetkopf-Gleitstückes in einem Magnetplatten- Speichersystem schützen kann.

Beschreibung der Erfindung

Die Erfindung stellt also ein Magnetkopf-Gleitstück mit einer Luftlagerfläche bereit, auf der sich ein strukturierter Bereich befindet, wobei der genannte strukturierte Bereich eine Schutzschicht aufweist, und das genannte Gleitstück dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannte Schutzschicht eine unter 50 nm dicke Adhäsionsschicht und eine Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff umfaßt.
Die dünne Schutzschicht auf einem Magnetkopf-Gleitstück schützt den Magnetkopf nicht nur im normalen Betrieb des Magnetkopf-Gleitstücks in einem magnetischen Aufzeichnungssystem, sondern auch bei der Herstellung. In der Regel ist das Magnetkopf-Gleitstück mit mindestens zwei Schienen auf seiner Luftlagerfläche ausgestattet, wobei die Schienen auf ihrer Oberfläche eine Schutzschicht aufweisen.
Vorzugsweise umfaßt die Adhäsionsschicht Silizium mit einer Dicke zwischen 1-5 nm (10 bis 50 Angström) und die Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff ist zwischen 5 und 100 nm dick. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Dicke der Schutzschicht 25 nm (250 Angström) oder weniger. Die Schutzschicht kann vorteilhaft weiter eine Maskierungsschicht umfassen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird diese Maskierungsschicht aus SiOx gebildet und ist etwa 5 nm dick.
Die Erfindung stellt auch eine Methode zur Herstellung eines Magnetkopf-Gleitstücks für ein magnetisches Aufzeichnungssystem bereit, wobei das genannte Gleitstück eine Luftlagerfläche aufweist, und die genannte Methode folgende Schritte umfaßt: Abscheiden einer Schutzschicht auf der genannten Luftlagerfläche des genannten Gleitstücks, wobei die genannte Schutzschicht eine Adhäsionsschicht von unter 50 nm Dicke und eine Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff umfaßt; Bilden einer Struktur von zumindest einer Schiene auf der genannten Luftlagerfläche durch Abtragen von Material von der genannten Luftlagerfläche bis zu einer bestimmten Tiefe in den Bereichen der genannten Luftlagerfläche außerhalb der genannten Schiene(n); und Beibehalten der genannten Schutzschicht auf der (den) genannten Schiene(n).
Die Luftlagerfläche wird gebildet, um ein bestimmtes ausgewähltes Maß für den Magnetkopf bereitzustellen. Die Schutzschicht wird auf den Schienen beibehalten, so daß das Magnetkopf-Gleitstück im normalen Betrieb in einem magnetischen Auf zeichnungssystem gegen Verschleiß und Korrosion geschützt ist. Eine bevorzugte Methode zum Bilden der Schienenstruktur umfaßt ein Ätzverfahren, beispielsweise das reaktive ionenätzen.
In einer bevorzugten Lösung umfaßt der Abscheideschritt das Abscheiden einer Maskierungsschicht. Der Abscheideschritt kann auch das Abscheiden einer zweiten dickeren Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff umfassen, wodurch die Methode weiter einen Schritt umfaßt, in dem das strukturierte Gleitstück einem Sauerstoff-Ätzverfahren unterzogen wird, um die genannte dickere Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff zu entfernen, und um die Oberflächeneigenschaften der Maskierungsschicht zu verändern.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Draufsicht auf eine Teilreihe von Dünnschicht-Magnetköpfen.
Fig. 2 ist eine Sicht von unten auf ein Ausführungsbeispiel eines Magnetkopf-Gleitstücks.
Fig. 3 ist eine Sicht von unten auf ein anderes Ausführungsbeispiel eines Magnetkopf-Gleitstücks.
Fig. 4A-D sind Ansichten einer Teilreihe von Dünnschicht- Magnetköpfen, die die aufeinanderfolgenden Schritte in dem Herstellungsprozeß für ein Magnetkopf-Gleitstück mit einer zweischichtigen Schutzschicht zeigen;
Fig. 5 ist eine Draufsicht auf das hintere Ende eines Ausführungsbeispiels eines Magnetkopf-Gleitstücks mit einer zweischichtigen Schutzschicht.
Fig. 6 ist eine Draufsicht auf das hintere Ende eines anderen Ausführungsbeispiels eines Magnetkopf-Gleitstücks mit einer zweischichtigen Schutzschicht.
Fig. 7 ist eine graphische Darstellung, die die Wasserstoffkonzentration in der Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff als eine Funktion der Sputter-Leistung zeigt.
Fig. 8A-D ist analog zu Fig. 4A-D zu betrachten und zeigt Ansichten einer Teilreihe von Dünnschicht-Magnetköpfen, die die aufeinanderfolgenden Schritte im Herstellungsprozeß für ein Magnetkopf-Gleitstück mit einer dreischichtigen Schutzschicht zeigt;
Fig. 9 ist eine Draufsicht analog zu Fig. 5 auf das hintere Ende eines Ausführungsbeispiels eines Magnetkopf-Gleitstücks mit einer dreischichtigen Schutzschicht.
Fig. 10 ist eine Draufsicht analog zu Fig. 6 auf das hintere Ende eines anderen Ausführungsbeispiels eines Magnetkopf- Gleitstücks mit einer dreischichtigen Schutzschicht.

Ausführliche Beschreibung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein magnetisches Aufzeichnungssystem, das ein Magnetkopf-Gleitstück umfaßt. Das Gleitstück stützt einen magnetischen Dünnschicht- Lese/Schreibkopf ab, der Kopf wird durch Abscheiden von Schichten magnetischen Materials, elektrisch leitenden Materials und elektrisch isolierenden Materials gebildet, so daß die bekannten Polstücke und der magnetische Spalt entstehen, die für die Wandlerfunktion mit einer magnetischen Beschichtung auf einem magnetischen Auf zeichnungsmedium erforderlich sind. Während der Herstellung wird eine Vielzahl von Dünnschicht-Magnetköpfen auf einem Wafer abgeschieden, der dann geschnitten wird und Reihen von Wandlern bildet, wobei die Wandler nebeneinander angeordnet sind. Die Dünnschicht-Magnetköpfe werden bis zu einer vorbestimmten Kehlhöhe geläppt, die für die Leistung des Magnetkopfes sehr kritisch ist. Eine Schienenstruktur wird auf der geläppten Fläche erzeugt und bildet eine Luftlagerfläche (ABS); die Reihe wird dann in die einzelnen Magnetkopf-Gleitstücke unterteilt.
Jedes Gleitstück wird an einem Aufhängesystem befestigt, welches seinerseits an einem Zugriffssystem angebracht wird, mit dem die Magnetköpfe auf die einzelnen Spuren gefahren werden, die von den Magnetköpfen beispielsweise beim Schreiben auf eine sich drehende Magnetplatte gebildet werden. Im Normalbetrieb fliegt das Gleitstück mit einem geringen Abstand, etwa mit 50 bis 250 nm (wenige Mikrozoll) über das magnetische Aufzeichnungsmedium.
Man hat festgestellt, daß das Verfahren zur Bildung der ABS nach dem Stand der Technik zu einem beträchtlichen Verlust in der Ausbeute des Herstellungsprozesses führen kann, und zwar aufgrund einer Korrosion der empfindlichen Magnetkopf-Komponenten. Man fand heraus, daß dies teilweise auf eine unzureichende Abdeckung der kritischen Komponenten während des Ätzens und teilweise auf eine Beschädigung einiger Magnetkopf- Komponenten beim Abtragen der Maskierungsschicht, die zum Schutz des Kopfes während des Ätzprozesses verwendet wird, zurückzuführen ist.
Es ist außerdem festgestellt worden, daß Schutzschichten nach dem Stand der Technik, die nach der Bildung der ABS abgeschieden wurden, die Anforderungen an die Nutzungsdauer der momentan in Betrieb befindlichen Dünnschicht-Magnetköpfe nicht erfüllen konnten. Diese Verschlechterung der Nutzungszeit von Magnetkopf/Gleitstück ist teilweise auf einen mechanischen Verschleiß zurückzuführen, der durch einen versehentlichen Kontakt zwischen dem Magnetkopf und dem magnetischen Auf zeichnungsmedium beim überfliegen verursacht wird. Neben dem mechanischen Verschleiß kommt hinzu, daß die Dünnschicht- Magnetköpfe viele Materialien enthalten, die durch die normalen Bestandteile der sie umgebenden Atmosphäre angegriffen werden. Ein längerer Kontakt des Magnetkopfes mit der Atmosphäre kann zu einem Nachlassen der Magentkopfleistung durch Oxidation und zu einer Korrosion der Magnetkopfmaterialien führen.
Es wurde, gemäß der vorliegenden Erfindung, unerwarteterweise beobachtet, daß eine Schutzschicht, die mindestens eine dünne Adhäsionsschicht und eine dünne Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff umfaßt, den Dünnschicht-Magnetkopf wirksam gegen Beschädigung schützt, nicht nur bei der Verarbeitung zur Bildung der Schienenstruktur auf der ABS, sondern auch im normalen Betrieb des Magnetkopfes in einer Magnetplattendatei. Dies war unerwartet, weil in Verfahren nach dem Stand der Technik die während der Verarbeitung verwendete Schutzschicht sehr dick ausgeführt wurde, da sie während des Ätzverfahrens zum Bilden der ABS nach und nach weggeätzt wurde. Andererseits ist die Gesamtdicke der Schutzschicht auf dem Gleitstück im Betrieb auf ein sehr kleines Maß beschränkt, da ihre Dicke einen direkten Einfluß auf den Abstand zwischen dem Dünnschicht-Magnetkopf und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium hat. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel konnte festgestellt werden, daß sich bereits bei einer Dicke von nur 5 nm (50 Angström) von amorphem hydriertem Kohlenstoff eine wesentliche Verbesserung sowohl hinsichtlich der Fertigungsausbeute als auch hinsichtlich der Lebensdauer des Magnetkopfes im Betrieb einstellte.
Fig. 1 zeigt eine Ansicht einer Teilreihe 11 mit einer Vielzahl von Dünnschicht-Magnetköpfen 20. Die Reihe 11 ist auf der Oberfläche 19 geläppt, so daß jeder der Dünnschicht-Magnetköpfe 20 eine ausgewählte Kehlhöhe hat. Die Schienenstruktur wird auf der Oberfläche 19 hergestellt und bildet eine Luftlagerfläche (ABS) und die Reihe wird dann in einzelne Magnetkopf-Gleitstücke 10 unterteilt.
Die Schienenstruktur kann der in Fig. 2 gezeigten entsprechen, in der ein Paar von äußeren Schienen 12, 14 zusammen mit einer Mittelschiene 16 hergestellt wird. Die Seitenschienen verlaufen vom vorderen Ende 15 des Gleitstückes 10 ein Stück in Richtung des hinteren Endes 17, während die Mittelschiene vom vorderen Ende 15 bis zum hinteren Ende 17 reicht. Der Dünnschicht-Magnetkopf 20 ist am hinteren Ende der Mittelschiene 16 angeordnet.
Die Schienenstruktur kann auch wie in Fig. 3 gezeigt ausgeführt sein; dieses Ausführungsbeispiel entspricht der in Reihe 11 der Fig. 1 gezeigten Anordnung. In diesem Fall verlaufen die äußeren Schienen 12 und 14 vom vorderen Ende 15 des Gleitstücks 10 bis zum hinteren Ende 17. Die Dünnschicht- Magnetköpfe 20 befinden sich am hinteren Ende 17 der Seitenschienen 12 und 14.
Die in den einzelnen Gleitstücken 10 hergestellte Schienenstruktur befindet sich auf der ABS 19 auf demselben Niveau, wie die geläppten Polstücke der Dünnschicht-Magnetköpfe 20; der übrige Teil ist ein ausgesparter Bereich 18, der, bezogen auf die ABS 19, soweit zurücktritt, daß sich mit einem beweglichen magnetischen Aufzeichnungsmedium ein kombiniertes Druckprofil ergibt, so daß das Gleitstück 10 mit der ausgewählten Flughöhe oder dem ausgewählten Abstand über dem magnetischen Auf zeichnungsmedium fliegt.
Nachdem die Magnetköpfe bis zur ausgewählten Kehlhöhe geläppt sind und bevor auf der ABS die Schienenstruktur erzeugt wird, wird über der ABS eine Schutzschicht gebildet. Diese Schutzschicht schützt die Dünnschicht-Magnetköpfe dreifach. Die Schutzschicht dient zum Schutz des Dünnschicht-Magnetkopfes während der Bearbeitung des Kopfes/Gleitstücks zur Bildung der Schienenstruktur auf der ABS. Die Schutzschicht ist jedoch auch im Normalbetrieb des Magnetkopfes in einer Magnetplattendatei wirksam, zum Beispiel um den Kopf und die ABS gegen mechanischen Verschleiß zu schützen, der durch versehentlichen Kontakt zwischen dem Kopf/dem Gleitstück und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium beim überfliegen verursacht wird. Die Schutzschicht schützt jedoch nicht nur gegen mechanischen Verschleiß, sondern sie schützt auch die verschiedenen Materialien in dem Magnetkopf; die durch die normalen Bestandteile der Atmosphäre angegriffen werden, gegen Oxidation und Korrosion im normalen Betrieb des Systems.
In einem ersten Ausführungsbeispiel umfaßt die Schutzschicht 22 (Fig. 5 und 6) zwei Schichten; die erste Schicht ist eine geeignete Adhäsionsschicht 24 und die zweite Schicht eine dünne Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff 26. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel besteht die Adhäsionsschicht 24 aus Silizium mit einer Dicke von etwa 5 nm (50 Angström) und die Gesamtdicke der Schutzschicht beträgt etwa 25 nm (250 Angström). In einem anderen spezifischen Ausführungsbeispiel ist die Adhäsionsschicht 24 aus Silizium etwa 3 nm (30 Angström) dick und die Gesamtdicke der Schutzschicht beträgt etwa 12,5 nm (125 Angström).
Das Verfahren zur Herstellung eines solchen Magnetkopf-Gleitstücks soll unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben werden. Das Verfahren beginnt entweder mit einem einzelnen Gleitstück 10 oder vorzugsweise mit einem Substrat 13, das eine Reihe 11 mit einer Vielzahl von Gleitstücken umfaßt, die nebeneinander angeordnet sind. Die Dünnschicht-Magnetköpfe 20 werden auf einer ersten Oberfläche 21 der Reihe 11 hergestellt, und die erste Oberfläche 21 liegt im wesentlichen in einem Winkel von neunzig Grad zu der ABS 19. Die ABS 19 wird geläppt, bis die Dünnschicht-Magnetköpfe eine vorbestimmte Kehlhöhe erreichen. Das Läppen kann mit jeder geeigneten Technik ausgeführt werden, wie zum Beispiel die in der gemeinschaftlich übertragenen U.S. Patentschrift 4,912,883 beschriebene. Für den Fall, daß die Dünnschicht-Magnetköpfe 20 einen magnetoresistiven (HR) Lesewandler umfassen, kann das Läpp-Verfahren auch so ausgeführt werden, wie es in der gemeinschaftlich übertragenen U.S. Patentschrift 4,914,868 beschrieben wird; hier-wird die ABS geläppt, bis eine ausgewählte Höhe des MR-Elements MR Lesewandlers erreicht ist.
Die geläppte Reihe von Dünnschicht-Magnetköpfen 20 ist in Fig. 4A dargestellt. Die Schutzschicht 22 wird dann über der ABS 19 in zwei Schichten abgeschieden (Fig. 48), und zwar einer Adhasionsschicht 24 und einer Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff 26. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel umfaßt die Adhäsionsschicht 24 eine abgeschiedene Schicht aus amorphem Silizium. Im typischen Fall wird das Silizium bis zu einer Dicke von etwa 1-5 nm (10 bis 50 Angström) abgeschieden, obwohl auch eine Dicke im Bereich von einer Einzelschicht bis etwa 50 nm (500 Angström) möglich ist. Wegen der Raumverhältnisse zwischen dem Magnetkopf und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium wird jedoch die dünnere Schicht (unter 5 nm (50 Angström) aus Silizium bevorzugt.
Die Schicht aus hydriertem amorphem Kohlenstoff 26 wird bis zu einer Dicke von etwa 5-100 nm (50 bis 1000 Angström) abgeschieden. Eine Schicht aus hydriertem amorphem Kohlenstoff 26, die nur 5 nm (50 Angström) dick ist, erwies sich als eine wesentliche Verbesserung, sowohl hinsichtlich des Verschleißes als auch in bezug auf die Abtragungsrate durch Korrosion. Eine dickere Schicht ist jedoch vorzuziehen, da hiermit ein besserer Schutz erreicht wird; so wird die Dicke basierend auf der zulässigen Zunahme des Abstands zwischen dem Magnetkopf und dem magnetischen Aufzeichnungsmedium ausgewählt.
Die zwei Schichten der Schutzbeschichtung 22 können mit jeder geeigneten Technik abgeschieden werden, zum Beispiel chemische Bedampfung mit Plasma-Unterstützung, Ionenstrahl- oder Lasertechniken. Bevorzugt wird eine Technik mit einem GS-vormagnetisierten Substrat in einer Hochfrequenz-Plasmaabscheidevorrichtung. Die Filmeigenschaften der Kohlenstoffschicht 26 können durch entsprechende Auswahl der Abscheidungsparameter gesteuert werden. Hierzu gehört die Steuerung der Temperatur und der Vormagnetisierung der Teile während der Abscheidung, die Hochfrequenzleistung, der Wasserstoffgehalt im Argon-Sputtergas, der Sputtergasdruck und der Abstand zwischen dem Ziel und dem Substrat. Die Abscheidungsparameter der amorphen hydrierten Kohlenstoffschicht 26 bestimmen die Eigenschaften der Schicht, da der Wasserstoffgehalt, die Dichte, die Härte und die optische Dichte eine Funktion der Sputterleistung, des Prozentgehalts an Wasserstoff in dem Argon-Trägergas und des Drucks sind.
Fig. 7 zeigt die Wasserstoffkonzentration in der amorphen hydrierten Kohlenstoffschicht 26 als eine Funktion der Sputterleistung, des Prozentgehalts an Wasserstoff und des Drucks. Man beachte, daß durch den Einsatz des Gleichstrom-Magnetronsputterverfahrens eine Wasserstoffkonzentration im Bereich von 15 bis 19 Prozent für dieses spezifische Ausführungsbeispiel erreicht werden kann. Man beachte, daß die für das Hochf requenz-Magnetronsputtern gegebenen drei Beispiele eine Wasserstoffkonzentration im Bereich von etwa 28- 40 Prozent erzeugen. In dem spezifischen Ausführungsbeispiel der Abscheidung mittels chemischer Bedampfung (CVD) betrug die Wasserstoffkonzentration etwa 43 Prozent, bei einem weiteren spezifischen Ausführungsbeispiel eines Sputtersystems 5 betrug die Wasserstoffkonzentration etwa 38 Prozent.
Für ein spezifisches Ausführungsbeispiel wurde die Hochfrequenz-Magnetronsputtertechnik zur Abscheidung der amorphen hydrierten Kohlenstoffschicht ausgewählt, da mit einer Wasserstoffkonzentration im Bereich von 28 bis 40 Prozent die beste Kombination von Eigenschaften hinsichtlich der Dichte, der Härte, der optischen Dichte, des spezifischen Widerstands, der Durchschlagspannung und der beste Korrosionsschutz gegenüber allen anderen Abscheidungstechniken erreicht wurde, die ausprobiert worden waren.
Nachdem die Schutzschicht 22 über der Reihe 11 abgeschieden ist, wird eine dicke Schicht aus einem strukturierfähigen Material 30 über der Reihe 11 abgeschieden. Das bevorzugte Material ist hierbei ein Photoresist-Material, das durch eine geeignete Maske (nicht gezeigt) belichtet wird, so daß ein Negativbild der gewünschten Schienenstruktur in der strukturierfähigen Materialschicht 30 entsteht. Das strukturierfähige Material wird entwickelt und eine Maske mit dem Bild der gewünschten Schienenstruktur erzeugt.
Die maskierte Reihe 11 wird dann einem geeigneten Ätzverfahren unterzogen (Fig. 4C), beispielsweise reaktives lonenätzen, Sputterätzen, Ionenstrahlätzen oder Laserätzen, wie es die Pfeile in Fig. 4C andeuten. Der belichtete Teil der Schutzschicht 22 wird weggeätzt und die ABS 19 der Reihe 11 wird dann bis zu einer Tiefe geätzt, aus der sich die gewünschten Flugmerkmale für das Gleitstück 10 im normalen Betrieb mit einem magnetischen Aufzeichnungsmedium ergeben.
Der Rest des strukturierfähigen Materials 30 wird dann entfernt (Fig. 4D), zum Beispiel mit einem geeigneten Lösungsmittel, um eine Reihe 11 von Gleitstücken herzustellen. Der übrige Teil der Schutzschicht 22 deckt die Schienen der Gleitstücke 10 ab und hat das Gleitstück während der Herstellung der Gleitstückschienen geschützt. Die Gleitstücke 10 in der Reihe 11 werden dann getrennt, so daß sich die in Fig. 5 und 6 gezeigten einzelnen Gleitstücke ergeben. Die Schutzschicht schützt auch den Dünnschicht-Magnetkopf 20 und die ABS gegen Verschleiß und Korrosion im Normalbetrieb des Gleitstücks 10 in einem magnetischen Aufzeichnungssystem.
In einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfaßt die Schutzschicht weiter eine dünne Maskierungsschicht, wie in den Figuren 8 bis 10 gezeigt wird (diese entsprechen den Figuren 4 bis 6 für das Ausführungsbeispiel mit zwei Schichten). Diese Maskierungsschicht kann in derselben Weise abgeschieden werden, wie die anderen Schichten der Schutzschicht (die Daten für Fig. 7 erhielt man aus einer dreischichtigen Beschichtung). Die Methode zur Herstellung dieses zweiten Ausführungsbeispiels ist analog zu derjenigen für das erste Ausführungsbeispiel (die Maskierungsschicht wird zuletzt abgeschieden) und muß daher nicht wiederholt werden. Auch hier wird bevorzugt, daß die Gesamtdicke der Schutzschicht etwa 250 nm nicht übersteigt. Das Material zur Bildung der Maskierungsschicht 28 wird so ausgewählt, daß es nicht mit dem Material reagiert, das zum Entfernen der Schicht aus strukturierbarem Material 30 ausgewählt wurde. In einem spezifischen Ausführungsbeispiel wird die Maskierungsschicht 28 aus Silizium gebildet. Silizium reagiert nicht mit dem Lösungsmittel, das zum Entfernen der Reste der Photoresist-Schicht 30 ausgewählt wurde. Die Schutzschicht 22 wird dann einem Sauerstoff-Plasma-Ätzverfahren unterzogen; zumindest die belichtete Fläche der Silizium-Maskierungsschicht 28 reagiert mit dem Sauerstoff während dieses Sauerstoff-plasma- Ätzverfahrens, so daß eine Siliziumverbindung SiOx entsteht. Die Verbindung wird mit SiOx bezeichnet, da in Analysen festgestellt wurde, daß es sich streng genommen nicht um eine SiO&sub2;-Verbindung handelt, sondern daß einige andere Oxide mit dem Silizium gebildet werden und die resultierende-SiOx- Schicht eine ausgezeichnete Schutzschicht bildet, da sie zäh ist und nicht mit einer der normalerweise in der Atmosphäre enthaltenen Komponenten reagiert. Die SiOx-Schicht dient auch als Ätz-Stop, so daß keine der darunterliegenden Schichten der Schutzschicht 22 während des Sauerstoff-Plasma-Ätzverfahrens angegriffen wird.
In einem dritten Ausführungsbeispiel umfaßt die Schutzschicht 22 vier Schichten. Zu den vier Schichten gehört eine dünne Adhäsionsschicht, eine dünne Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff, eine dünne Maskierungsschicht und ein dicker überzug aus amorphem hydriertem Kohlenstoff. Das Verfahren für dieses Ausführungsbeispiel besteht aus denselben Schritten wie bisher und der dicke Kohlenstoffüberzug bietet einen Extraschutz gegen eine Beschädigung des Dünnschicht- Magnetkopfes während des Ätzverfahrens. Während des Sauerstoff-Plasma-Ätzverfahrens reagiert jedoch der dicke Kohlenstoffüberzug mit dem Sauerstoff, es bildet sich CO und CO&sub2;; daher wird dieser überzug entfernt. Die dabei entstehende Struktur auf dem Gleitstück 10 ist im wesentlichen genauso wie die bereits oben beschriebene, da die Reaktion zwischen der Silizium-Ätz-Stop-Schicht 28 und dem Sauerstoff im wesentlichen gleich ist.
Es wurde ein Magnetkopf-Gleitstück mit einer dünnen darauf befindlichen Schutzschicht beschrieben, welche den Magnetkopf gegen Schäden schützt, und zwar nicht nur bei der Herstellung, sondern auch im Normalbetrieb, zum Beispiel in einem Magnetplattenspeicher, und die Schutzschicht umfaßt eine dünne Adhäsionsschicht, eine dünne Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff und wahlweise eine weitere Maskierungsschicht. Diese Struktur steht im Gegensatz zu den Techniken nach dem Stand der Technik, in denen eine dicke Schutzschicht während der Herstellung verwendet wurde, welche man anschließend entfernte, und in denen nach der Herstellung des Gleitstückes eine dünne Schutzschicht- abgeschieden wurde, welche als Schutzschicht beim Gebrauch des Gleitstückes dienen sollte. Mit der vorliegenden Erfindung kann eine bessere Ausbeute bei der Herstellung und eine längere Nutzungszeit im Betrieb in einem magnetischen Aufzeichnungssystem erreicht werden.

Claims

1. Ein Magnetkopfgleitstück (10) mit einer Luftlagerfläche (19) mit einem darauf befindlichen strukturierten Bereich (12, 14), wobei der genannte strukturierte Bereich mit einer Schutzschicht (22) versehen ist,

wobei das genannte Gleitstück dadurch gekennzeichnet ist, daß die genannte Beschichtung eine unter 50 nm dicke Adhäsionsschicht und eine Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff (26) umfaßt.

2. Das Magnetkopfgleitstück nach Anspruch 1, bei dem der genannte strukturierte Bereich mindestens eine Schiene (12) umfaßt.

3. Das Magnetkopfgleitstück nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die genannte Adhäsionsschicht Silizium enthält.

4. Das Magnetkopfgleitstück nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Dicke der genarinten Adhäsionsschicht zwischen 1-5 nm (10-50 Ångström) liegt.

5. Das Magnetkopfgleitstück nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Dicke der genannten Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff zwischen 5 und 100 nm liegt.

6. Das Magnetkopfgleitstück nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Dicke der genannten Schutzschicht unter 25 nm (250 Ångström) liegt.

7. Das Magnetkopfgleitstück nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche, bei dem die genannte Schutzschicht weiter eine Maskierungsschicht (28) umfaßt, die auf der hydrierten Kohlenstoffschicht (26) abgeschieden wird.

8. Das Magnetkopfgleitstück nach Anspruch 7, bei dem die Maskierungsschicht eine Siliziumverbindung ist.

9. Das Magnetkopfgleitstück nach Anspruch 8, bei dem die genannte Siliziumverbindung SiOx ist.

10. Das Magnetkopfgleitstück nach Anspruch 7 bis 9, bei dem die Maskierungsschicht etwa 5 nm dick ist.

11. Eine Datenspeichereinrichtung mit einem Magnetkopfgleitstück nach einem jeden der vorangehenden Ansprüche.

12. Eine Methode zur Herstellung eines Magnetkopfgleitstücks (10) für ein magnetisches Aufzeichnungssystem, wobei das genannte Gleitstück eine Luftlagerfläche (19) aufweist und die genannte Methode folgende Schritte um-

Abscheiden einer Schutzschicht (22) auf der genannten Luftlagerfläche des genannten Gleitstücks, wobei die genannte Schutzschicht eine weniger als 50 nm dicke Adhäsionsschicht (24) und eine Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff (26) umfaßt;

Bilden einer Struktur aus mindestens einer Schiene (12, 14) auf der genannten Luftlagerfläche durch Abtragen von Material von der genannten Luftlagerfläche bis zu einer bestimmten Tiefe in den Bereichen (18) der genannten Luftlagerfläche außerhalb der genannten Schiene(n); und Beibehalten der genannten Schutzschicht auf den (der) genannten Schiene(n).

13. Die Methode zur Herstellung eines Magnetkopfgleitstücks nach Anspruch 12, bei der die Dicke der genannten Adhäsionsschicht zwischen 1-5 nm (10-50 Ångström) liegt.

14. Die Methode zur Herstellung eines Magnetkopfgleitstücks nach Anspruch 12 oder 13, bei der die Dicke der genannten Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff zwischen 5 und 100 nm (50-1000 Ångström) liegt.

15. Die Methode zur Herstellung eines Magnetkopfgleitstücks nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei der die genannte Adhäsionsschicht Silizium umfaßt.

16. Die Methode zur Herstellung eines Magnetkopfgleitstücks nach einem der Ansprüche 12 bis 15, bei der die Dicke der genannten Schutzschicht unter 25 nm (250 Ångström) liegt.

17. Die Methode zur Herstellung eines Magnetkopfgleitstücks nach einem der Ansprüche 12 bis 16, bei der der genannte Schritt der Bildung einer Schienenstruktur ein Ätzverfahren umfaßt.

18. Die Methode zur Herstellung eines Magnetkopfgleitstücks nach Anspruch 17, bei der das genannte Ätzverfahren das reaktive Ionenätzen umfaßt.

19. Die Methode zur Herstellung eines Magnetkopfgleitstücks nach einem der Ansprüche 12 bis 18, bei der der genannte Abscheidungsschritt weiter das Abscheiden einer Maskierungsschicht (28) auf der Schicht aus hydriertem Kohlenstoff umfaßt.

20. Die Methode zur Herstellung eines Magnetkopfgleitstücks nach Anspruch 19, weiter umfassend den Schritt, in dem das strukturierte Gleitstück einem Sauerstoffätzverfahren unterzogen wird, um die Oberflächeneigenschaften der Maskierungsschicht zu verändern.

21. Die Methode zur Herstellung eines Magnetkopfgleitstücks nach Anspruch 19, bei der der genannte Abscheidungsschritt weiter das Abscheiden einer zweiten Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff auf der Maskierungsschicht umfaßt, wobei die zweite Schicht dicker ist, als die erste Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff (26), wobei die genannte dickere Schicht aus amorphem hydriertem Kohlenstoff durch das Sauerstoffätzverfahren abgetragen wird.