JP2004246987A - Wafer structure for forming element, manufacturing method of element, magnetic recording head, and magnetic disk device - Google Patents

Wafer structure for forming element, manufacturing method of element, magnetic recording head, and magnetic disk device Download PDF

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Shoichi Suda
章一 須田
Masayuki Takeda
正行 武田
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a wafer structure in which length of a major side of a floating plane can be designed short in manufacturing a magnetic recording head, back abrasion of a wafer is not required, and quantity of mud caused by abrasion can be reduced largely. <P>SOLUTION: This structure comprises a wafer for forming element having thickness corresponding to either of thickness or width of a substrate of an element and a supporting wafer which is stuck to a back side of the wafer for forming element through a junction layer, and the junction layer consists of a hardened matter of a resin material formed all over the surface at either of the back of the wafer for forming element and the surface of the supporting wafer with the prescribed film thickness, and has a groove shape pattern. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はウエハの張り合わせ技術に関し、さらに詳しく述べると、特に情報記録装置である磁気ディスク装置の磁気記録ヘッドの製造に有用な素子形成用ウエハ構造体に関する。本発明はまた、このようなウエハ構造体を使用した、例えば磁気記録ヘッドなどの素子の製造方法ならびに磁気記録ヘッド及び磁気ディスク装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
情報処理技術の発達に伴い、コンピュータの外部記録装置に用いられる磁気ディスク装置に対して、高記録密度化の要求が高まっている。この要求に応えるため、例えば磁気ディスク装置の再生ヘッド部では、従来の巻線型のインダクティブ薄膜磁気ヘッドに代えて、磁界の強さに応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗素子を使用した磁気抵抗効果型ヘッド、すなわち、MRヘッドが使用されるようになっている。MRヘッドは、従来のインダクティブ薄膜磁気ヘッドに較べて数倍も大きな再生出力幅が得られること、インダクタンスが小さいこと、大きなS/N比が期待できることなど、などの特徴をそなえている。また、このMRヘッドとともに、異方性磁気抵抗効果を利用したAMRヘッド、巨大磁気抵抗効果を利用したGMRヘッド、そしてその実用タイプであるスピンバルブGMRヘッドも使用されている。また、磁気ディスク装置は、高記録密度化ばかりでなく、装置の小型化も進行し、実装密度が高くなっている。このため、磁気記録ヘッドの小型化も必要となっている。
【0003】
従来の磁気記録ヘッドは、通常、1枚の半導体ウエハに複数の磁気記録ヘッドの形成に必要な機能素子群を作り込んだ後、ダイシングなどによって個々のヘッドに切り分ける方法によって製造されている(特許文献1)。磁気記録ヘッドの製造法の一例を示すと、図1に示すように、例えばフェライト、AlTiC(Al−TiC)などのウエハ(基板)60の上に多数のヘッド素子部24をマトリックス状に薄膜技術で一斉に作製した後、最終的には切断線28及び29にそって1個ずつ切り離すと、以下に図9などを参照して説明する薄膜の磁気記録ヘッドが完成する。ヘッド素子部24の切り離しは、いろいろな方法によって行うことができるが、一般的には、まず横方向の切断線28の位置でダイサーなどで基板60を切断分離して、ヘッド素子部24が1列に並んだコアスライダブロック30を作製する。次いで、それぞれのコアスライダブロック30を切断線29の位置で個々に切断分離し、個々のヘッド素子部24を得る。コアスライダブロック30からのヘッド素子部24の切り出しは、例えば、図2に順を追って示すようにして行うことでできる。
【0004】
まず、図2(A)に示すように、例えば厚さ2mmのAlTiC基板(単板)60を図1に示す切断線29の位置で個々に分離していく。図示の例では、ダイシングブレード62をそなえたダイサーが使用されている。なお、この段階ではヘッド素子部24を完全に分離することはなく、切断線にそって深さdの細溝61が形成されるようにダイシングを行う。ダイシング深さdは、磁気記録ヘッドの浮上面bの長さに対応し、図示の場合、1.25mmである。また、ダイシングの間隔は、図では機能素子が省略されているが、機能素子が作り込まれている磁気記録ヘッドの素子面aの幅に対応している。図から理解されるように、基板60の厚さ部分のうち0.75mmがダイシングされずに残っていることになるが、これは、この段階でヘッド素子部24を切り離してしまうと、ヘッド素子部24が散乱し、また、それにダイシング粉などが多量に付着するからである。
【0005】
次いで、図2(B)に示すように、ヘッド素子部24の散乱を防止するために磁気記録ヘッドの素子面aを粘着テープ(図示せず)で一時的に固定した状態で、基板60をその背面から0.75mm程度研磨する。この研磨作業のため、例えば、図示のような背面研磨ブレード63を使用することができる。図示のように、浮上面bの長さがt(1.25mm)であるヘッド素子部24が一括して得られる。
【0006】
【特許文献1】
特開平8−111006号公報(段落番号0017、図5)
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図2を参照して先に説明した従来の磁気記録ヘッドの製造方法には、いくつかの解決課題が残されている。
【0008】
まず、今後磁気記録ヘッドの小型化がさらに進展していくと、浮上面の長辺の長さ(ダイシング深さ)がより短くなり、ウエハ(基板)の背面研磨量が増え、加工時間も増加する。また、これに比例して研磨汚泥量も多くなるため、廃棄処理コストが増大する。これらの問題の対策として、使用する基板の厚さを薄くする方法が考えられるけれども、この場合、ウエハ厚に合わせて製造装置のユニット交換等が必要となり、コストの増大がまたもや問題となる。
【0009】
本発明の目的は、したがって、磁気記録ヘッドの製造において浮上面の長辺の長さを短く設計することができ、ウエハの背面研磨を必要とせず、しかも研磨によって発生する汚泥量を大幅に減らすとともに、構成要素を再利用できるような素子形成用ウエハ構造体を提供することにある。
【0010】
また、本発明の目的は、本発明のウエハ構造体を使用して、磁気記録ヘッドやその他の素子を製造する方法を提供することにある。
【0011】
さらに、本発明の目的は、高記録密度化、装置の小型化、高実装密度化などに寄与し得る磁気記録ヘッドを提供することにある。
【0012】
さらにまた、本発明の目的は、小型であり、記録密度及び実装密度が高い磁気ディスク装置を提供することにある。
【0013】
本発明の上記した目的やその他の目的は、以下の詳細な説明から容易に理解することができるであろう。
【0014】
【課題を解決するための手段】
本発明は、その1つの面において、基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含む素子を形成するために用いられる素子形成用ウエハ構造体であって、
複数個の前記素子を形成しかつ後段の工程で個々の素子に切り取り可能であり、前記基板の厚さもしくは幅のいずれか一方に対応する厚さを有している素子形成用ウエハと、
前記素子形成用ウエハの背面に接合層を介して張り合わされた支持体ウエハとを含んでなり、そして
前記接合層が、前記素子形成用ウエハの背面及び前記支持体ウエハの表面のいずれか一方に所定の膜厚で全面的に形成された樹脂材料の硬化物からなり、溝状パターンを有していることを特徴とする素子形成用ウエハ構造体にある。
【0015】
本発明による素子形成用ウエハ構造体では、素子形成用ウエハが予め厚さを調整した後に支持体ウエハと張り合わされているので、素子形成用ウエハに機能素子などを作り込んだ後に支持体ウエハを剥がすだけで、磁気記録ヘッド等の素子に必要な基板長(又は基板厚)を容易に得ることができ、従来技術での背面研磨は不要となる。また、研磨により発生していた汚泥の量を減らすことが可能となる。さらに、支持体ウエハは、無傷のままであるので、新しい素子形成用ウエハ構造体の製造に再び利用することができる。
【0016】
また、本発明は、そのもう1つの面において、基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含む複数個の素子を一括して製造する方法であって、下記の工程:
複数個の前記素子を形成しかつ後段の工程で個々の素子に切り取り可能であり、前記基板の厚さもしくは幅のいずれか一方に対応する厚さを有している素子形成用ウエハを作製する工程、
前記素子形成用ウエハとほぼ同じ平面形状を有する支持体ウエハを作製する工程、
前記素子形成用ウエハの背面及び前記支持体ウエハの表面のいずれか一方に、溝状パターンを有している樹脂材料からなる接合層を所定の膜厚で全面的に形成する工程、
前記素子形成用ウエハの背面と前記支持体ウエハの表面を前記接合層を介して張り合わせ、前記樹脂材料の硬化によって両者を接着させること、
前記素子形成用ウエハの表面に、予め定められた設計デザインに従って前記機能素子を形成して複数個の前記素子を形成する工程、及び
前記支持体ウエハで支持した状態のまま、前記素子形成用ウエハに形成された前記素子を個々の素子に切り離す工程
を含んでなることを特徴とする素子の製造方法にある。
【0017】
本発明による素子の製造方法は、磁気記録ヘッドをはじめとした各種の素子の製造に有利に使用することができる。例えば、この方法を磁気記録ヘッドの製造に応用した場合には、素子形成用ウエハにおいて記録素子を形成した後、スライダー形状への加工の一工程である基板(例えば、AlTiC基板)の背面研磨工程を不要とするかあるいは研磨量を僅かとすることができ、小型の磁気記録ヘッドを非常に有利に製造することができる。
【0018】
さらに、本発明は、そのもう1つの面において、磁気記録媒体において情報の記録を行うための記録ヘッド及び情報の再生を行うための再生ヘッドを含む磁気記録ヘッドであって、
基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含み、かつ
本発明の素子形成用ウエハ構造体から切り出されたものであることを特徴とする磁気記録ヘッドにある。
【0019】
さらにまた、本発明は、そのもう1つの面において、磁気記録媒体において情報の記録を行うための記録ヘッド及び情報の再生を行うための再生ヘッドを含む磁気記録ヘッドを備えた磁気ディスク装置であって、
前記磁気記録ヘッドが、基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含み、かつ
本発明の素子形成用ウエハ構造体から切り出されたものであることを特徴とする磁気ディスク装置にある。
【0020】
【発明の実施の形態】
本発明による素子形成用ウエハ構造体、素子の製造方法、磁気記録ヘッド及び磁気ディスク装置は、それぞれ、いろいろな形態で有利の実施することができる。
【0021】
本発明は、第1に、基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含む素子を形成するために用いられる素子形成用ウエハ構造体にある。ここで、「素子」とは、基板(基体、支持体、ベースなどという場合もある)と各種の機能素子、例えば半導体機能素子(例えば、ICチップ、LSIチップ等)、配線層、電極、キャパシタ、コンダクタ、外部接続端子、光学機能素子、電子機能素子等を組み合わせて含む広範な素子(デバイス、装置などともいう)を意味する。したがって、以下においては特に磁気記録ヘッドを素子の典型例として説明するけれども、その他の素子、例えば半導体デバイス、プリント配線板、光学装置子、情報表示装置などの製造にも本発明のウエハ構造体を適用することができる。なお、機能素子は、通常、基板の表面や内部に形成されるけれども、必要ならば、基板の背面に形成してもよい。
【0022】
本発明による素子形成用ウエハ構造体は、少なくとも、次のような3種類の要素をもって構成される。
(1)素子形成用ウエハ
このウエハは、複数個の素子もしくはその前駆体を形成するためのものである。ウエハに素子前駆体が形成された場合には、切り離し後に追加の機能素子を作り込み、目的の素子を完成することができる。形成された素子もしくは素子前駆体は、後段の工程で、ダイシングなどの任意の切断方法によって個々の素子もしくは素子前駆体に切り離すことができる。ここで、ウエハの厚さは、得られる素子の基板の厚さもしくは幅のいずれか一方に対応した大きさであり、よって、従来の技術のように厚さの調整のためにウエハを背面研磨して基板に所望の厚さとする工程は不要である。
(2)支持体ウエハ
素子形成用ウエハは、上記したように、基板に所望の厚さを有しているので、そのままの状態で素子もしくは素子前駆体の切り離しを行ったのでは、装置が複雑になったり歩留まりの低下といった問題が発生する。よって、切り離し工程で素子形成用ウエハを安定にかつ切り離し作業が円滑に行われるように、この支持体ウエハを素子形成用ウエハの背面に接合層を介して張り合わせて使用する。
(3)接合層
接合層は、素子形成用ウエハの背面あるいは支持体ウエハの表面のいずれに一方に所定の厚さで配置するのが一般的である。しかし、必要ならば、素子形成用ウエハの背面及び前記支持体ウエハの表面の両方接合層を配置してもよい。接合層は、ウエハ構造体の表面に十分な平坦性を与えるため、ウエハどうしの接合時に空気の取り込みなどの不都合が発生してはならず、したがって、ウエハ上に所定の膜厚で全面的に形成されていることは必要であるが、それと同時に、空気の逃出などを助けるに必要な数及び深さの溝状パターンを有していることも必要である。接合層は、溝状パターンの形成などを考慮して、樹脂材料の硬化物から形成される。
【0023】
図3は、これに限定されるものではないが、本発明による素子形成用ウエハ構造体の典型例を示した断面図である。以下、これを参照して本発明のウエハ構造体を詳細に説明する。
【0024】
図示されるように、本発明の素子形成用ウエハ構造体は、典型的には、
後段の工程で個々の素子に切り取り可能な複数個の素子(図示せず)を素子面に備え、目的とする素子の基板の厚さもしくは幅のいずれか一方に対応する厚さtを有している素子形成用ウエハ60と、
素子形成用ウエハ60の背面に接合層71を介して張り合わされた支持体ウエハ70とを含んで構成される。
【0025】
また、接合層71は、素子形成用ウエハ60の背面及び支持体ウエハ70の表面のいずれか一方(図示の場合には、支持体ウエハ70の表面)に所定の膜厚で全面的に形成された樹脂材料の硬化物からなる。また、接合層71は、その一部を選択的に除去することによって形成された溝状パターン72が備わっている。
【0026】
本発明の実施において、素子形成用ウエハ及び支持体ウエハは、それぞれ、目的とする素子の構成に応じて任意の材料から形成することができる。これらのウエハは、好ましくは、例えばAlTiC、Si、SiCなどからなることができる。もちろん、目的とする素子の構成によっては、樹脂材料や金属材料などからウエハを構成してもよい。
【0027】
素子形成用ウエハ及び支持体ウエハは、同一の材料からなっていてもよく、あるいは異なる材料からなっていてもよい。素子の形成に直接的に関与することのない支持体ウエハは、支持体としての機能があり、強度や接合層の密着力が十分であれば、いかなる材料からなっていてもよい。但し、再利用することを考慮すると、軽量な材料を使用して支持体ウエハを形成することが推奨される。一例を示すと、素子形成用ウエハ及び支持体ウエハは、どちらもAlTiC基板から形成してもよく、どちらもSi基板から形成してもよく、さもなければ、素子形成用ウエハに平坦性などに優れたAlTiCを使用し、支持体ウエハには、加工性や価格の面などに優れたSi基板を使用してもよい。一般的には、同一材質のウエハどうしを張り合わせるのが、ストレスによる剥がれなどが少なく、良好な張り合わせ結果を得られるので好適である。また、Si基板を用いると、半導体製造装置に用いられる静電チャックで基板を吸着できる。
【0028】
また、素子形成用ウエハ及び支持体ウエハは、それぞれ、半導体装置などの製造に一般的に使用されているウエハと同様な大きさを有することができる。これらのウエハの大きさは、通常、約3〜8インチ(約7.5〜20cm)の範囲である。また、これらのウエハの厚さは、それぞれのウエハに応じて広い範囲で変更することができる。例えば、素子形成用ウエハの厚さは、通常、約0.05〜1.25mmの範囲であり、また、支持体ウエハの厚さは、通常、約0.5〜1.7mmの範囲である。
【0029】
さらに、素子形成用ウエハ及び支持体ウエハは、半導体装置などの製造において一般的に行われているように、表面研磨、洗浄などの前処理を経た後に用いられる。前処理後には、ウエハの表面(基板の素子面)に、素子の形成に必要な機能素子の少なくとも一部がフォトリソグラフィー、エッチングなどの常用の技法を使用して形成される。
【0030】
接合層は、溝状パターンを付与してあるにもかかわらず素子形成用ウエハと支持体ウエハを十分な強度で接着することができ、かつ得られるウエハ構造体の特性などに悪影響がでない限り、いかなる材料から形成してもよい。適当な接合層材料として、例えば、樹脂材料、塗料、接着剤などの硬化物を挙げることができる。例えば、このような接合層材料をスクリーン印刷などで所定のパターンで印刷し、硬化させることによって、溝状パターンを有する目的とする接合層を形成することができる。
【0031】
本発明の実施に当たっては、成膜性、取り扱い性、溝状パターンの加工性などから、例えばフォトレジストなどのレジスト材料を接合層材料として特に有利に使用することができる。ここで、レジスト材料を接合層材料として用いるのは、スピンコートなどの塗布法により極めて良好な膜厚均一性が得られるとともに、塗布したレジスト材料を露光、現像することにより、張り合わせ時の張り合わせ面への気体の挟み込みを防止するための塗布面全面への溝状のパターンを容易に形成できるからである。
【0032】
レジスト材料を使用した接合層の形成は、いろいろな方法で実施することができるけれども、一般的には、レジスト材料の皮膜に溝状パターンに合わせてパターン露光及び現像を行うことによって実施するのが好ましい。露光及び現像工程は、使用するレジスト材料の合わせて任意の常用の方法で実施することができる。
【0033】
接合層の形成に使用するレジスト材料は、特に限定されるものではない。例えば、紫外線、赤外線、電子線、レーザ光などの各種の光に感応するレジスト材料を有利に使用することができる。このようなレジスト材料としては、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、例えば、ノボラック樹脂、ケイ素含有樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。なお、これらのレジスト材料は、特許文献などのおいて詳細に説明されているので、詳しくは該当の文献を参照されたい。
【0034】
例えば磁気記録ヘッドのような素子を製造する場合、その製造工程で230℃以上の高温となる工程がない場合には、熱可塑性があり良好な接着性を有するノボラック樹脂を基材樹脂とするポジ型フォトレジストを用いることが低コストで有効である。
【0035】
また、磁気記録素子の製造工程で230℃以上の高温となる工程がある場合には、材料コストは増加するけれども、耐熱性の良いケイ素含有樹脂を用いるのが有効である。特にケイ素含有樹脂からなるレジストであれば問題ないが、特に基材樹脂がケイ素含有ポリマからなるレジスト(特開平11−130860号公報を参照されたい)を用いた場合に、良好な耐熱性と張り合わせ性を同時に得ることができる。
【0036】
接合層材料としてレジスト材料を使用する場合、溝状パターンを有するレジスト膜を形成した後、それを加熱リフローすることによって素子形成用ウエハと支持体ウエハを接着するか、さもなければ、溝状パターンを有するレジスト膜に全面露光を行った後、さらに加熱リフローすることによって素子形成用ウエハと支持体ウエハを接着する方法を採用するのが好ましい。溝状パターンの形成後の全面露光は、加熱リフロー中にレジスト中の感光基が分解し脱ガスするのを抑制するのに有効である。
【0037】
接合層材料としてレジスト材料を使用する場合、溝状パターンを有するレジスト膜を形成した後、それを加熱リフローすることによって素子形成用ウエハと支持体ウエハを接着するか、さもなければ、溝状パターンを有するレジスト膜に全面露光を行った後、さらに加熱リフローすることによって素子形成用ウエハと支持体ウエハを接着する方法を採用するのが好ましい。
【0038】
さらに、レジスト材料やその他の材料から形成される接合層の厚さは、広い範囲で変更することができる。接合層の厚さは、通常、約300〜10,000nmの範囲であり、さらに好ましくは、約1,000〜5,000nmの範囲である。接合層の厚さが小さすぎると、ウエハから個々の素子を切り出す時に損傷、破損等の不都合が発生する恐れがある。
【0039】
さらにまた、接合層の表面に形成される溝状パターンは、特に限定されるものではなく、成膜中に発生するガスの排出経路が確保できるパターンであれば、いかなるパターンであってもよい。適当な溝状パターンとして、例えば、格子状、ストライプ状、ドット状などのパターンを挙げることができる。例えば、溝状パターンは、図5に示すように格子型の溝状パターン72であってもよく、さもなければ、図6に示すようにストライブ型の溝状パターン72であってもよい。また、これらの溝状パターンにおいて、その溝の幅は、通常、約10,000〜500,000nmの範囲であり、また、溝の深さは、通常、接合層の厚さである。なお、溝パターンのピッチは、通常、約500〜5,000μmである。
【0040】
全く予想されなかったことであるが、本発明の素子形成用ウエハ構造体の場合、上述のように支持体ウエハや接合層を併用しているにもかかわらず、その表面が優れて良好な平坦度を有している。すなわち、このウエハ構造体の平坦度は、張り合わせ後の素子形成用ウエハの表面において測定される反り量で表した時、1μm/cm以下であり、一般的には、約1〜2μm/cmの範囲である。ウエハ構造体の反り量がこのように低いレベルであると、このウエハ構造体あるいはそれから得られた基板上でパターニングする際に、ステッパーでのフォーカス調整で問題を起こすことなく0.2μm以下の微細なラインパターンを正確に形成することができる。
【0041】
本発明の素子形成用ウエハ構造体は、上記したような表面平坦度やその他の優れた特性を有するため、以下に具体的に説明する磁気記録ヘッドやその他の素子、デバイスなどの製造において多数個取りの基板の提供源として有利に使用することができる。
【0042】
第2に、本発明は、基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含む複数個の素子、例えば磁気記録ヘッドなどを一括して製造する方法にある。本発明による素子製造方法は、下記の工程:
複数個の前記素子を形成しかつ後段の工程で個々の素子に切り取り可能であり、前記基板の厚さもしくは幅のいずれか一方に対応する厚さを有している素子形成用ウエハを作製する工程、
前記素子形成用ウエハとほぼ同じ平面形状を有する支持体ウエハを作製する工程、
前記素子形成用ウエハの背面及び前記支持体ウエハの表面のいずれか一方に、溝状パターンを有している樹脂材料からなる接合層を所定の膜厚で全面的に形成する工程、
前記素子形成用ウエハの背面と前記支持体ウエハの表面を前記接合層を介して張り合わせ、前記樹脂材料の硬化によって両者を接着させること、
前記素子形成用ウエハの表面に、予め定められた設計デザインに従って前記機能素子を形成して複数個の前記素子を形成する工程、及び
前記支持体ウエハで支持した状態のまま、前記素子形成用ウエハに形成された前記素子を個々の素子に切り離す工程
を順に、あるいは順序を変更して実施することができる。また、これらの工程に追加して、機能素子の作り込み工程などを任意の段階で組み込んでもよい。
【0043】
本発明方法の実施において、素子形成用ウエハ及び支持体ウエハは、上記したように、それぞれ半導体材料などから作製することができる。また、溝状パターンを有する接合膜は、これも上記したように、レジスト材料から形成するのが有利であり、また、レジスト材料の皮膜に接合層の溝状パターンに合わせてパターン露光及び現像を行って溝状パターンを有するレジスト膜となすことが有利である。接合層の形成方法の詳細は、前記した通りである。
【0044】
本発明方法では、最後の工程で素子形成用ウエハから個々の素子に切り離した後、分離された支持体ウエハを再利用することができる。すなわち、使用済みの支持体ウエハを清浄にした後、新品のウエハ構造体の形成のために再び使用することができる。支持体ウエハを再利用できることは、環境保全や製造コストの低減などの面から非常に重要である。
【0045】
図4は、本発明による素子製造方法の好ましい1実施形態を説明するためのものであり、図3の素子形成用ウエハ構造体の製造と、それを使用した素子製造方法を順に説明している。
【0046】
まず、図示しないが、複数個の素子を形成しかつ後段の工程で個々の素子に切り取り可能であり、素子の基板の厚さもしくは幅のいずれか一方に対応する厚さを有している素子形成用ウエハを作製する。次いで、このウエハの基板素子面に、素子の形成に必要な機能素子を作り込む。ここで造り込む機能素子は、各素子に必要な機能素子の全部であってもよく、さもなければ、一部の機能素子であってもよい。後者の場合には、後段の工程や、素子を個別に切り離した後の任意の段階で、残りの機能素子を素子面に造り込むことができる。
【0047】
次いで、素子形成用ウエハとほぼ同じ平面形状を有する支持体ウエハを作製する。
【0048】
素子形成用ウエハ及び支持体ウエハの作製が完了した後、素子形成用ウエハの背面及び支持体ウエハの表面のいずれか一方に、接合層形成のための樹脂材料を所定の膜厚で均一に塗布し、成膜する。例えば、レジスト材料をスピンコートする方法を有利に使用することができ、図4(A)では、支持体ウエハ70の表面にレジスト材料をスピンコートして、レジスト膜(接合層の前駆体)71を形成した例が示されている。
【0049】
次いで、支持体ウエハ70上のレジスト膜71に予め定められたパターンで、レジスト膜71が感度をもった光を選択的に照射し、さらに現像する。図4(B)に示すように、溝状パターン72を有しているレジスト膜からなる接合層71が形成される。溝状パターン72を有しているレジスト膜71は、好ましくは、直ちに、あるいは全面露光を行った後、所定の高温で加熱リフローされる。
【0050】
接合層において溝状パターンを形成した後、図4(C)に示すように、素子形成用ウエハ60の背面と支持体ウエハ70の表面を接合層71を介して張り合わせ、レジスト材料の硬化によって両者を接着させる。図示し、かつ先に図3を参照して説明した本発明の素子形成用ウエハ構造体が得られる。
【0051】
次いで、図示しないが、素子形成用ウエハ60の表面に、予め定められた設計デザインに従って機能素子を形成して複数個の素子を形成する。なお、この工程は、もしも機能素子が他の段階で形成されるのであるならば、省略しても差し支えない。
【0052】
引き続いて、図4(D)に示すように、素子形成用ウエハ60を支持体ウエハ70で支持した状態のまま、素子形成用ウエハ60に形成された素子を個々の素子24に切り離す。この切り離し工程は、従来の方法と同様に、例えばダイサー62使用して行うことができる。よって、図4(E)に示すように、多数の素子24(磁気記録ヘッドの場合、ヘッド素子面a及びヘッド浮上面bを備えたヘッド24)を一括して正確に製造することができ、素子の歩留まりもよい。なお、支持体ウエハ70は、再利用に回される。
【0053】
上記した素子形成用ウエハ構造体及び素子製造方法に追加して、本発明は、磁気記録媒体において情報の記録を行うための記録ヘッド及び情報の再生を行うための再生ヘッドを含む磁気記録ヘッドであって、
基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含み、かつ
本発明の素子形成用ウエハ構造体から切り出されたものであることを特徴とする磁気記録ヘッド、そして
磁気記録媒体において情報の記録を行うための記録ヘッド及び情報の再生を行うための再生ヘッドを含む磁気記録ヘッドを備えた磁気ディスク装置であって、
前記磁気記録ヘッドが、基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含み、かつ
本発明の素子形成用ウエハ構造体から切り出されたものであることを特徴とする磁気ディスク装置
にある。
【0054】
本発明の磁気記録ヘッド及び磁気ディスク装置は、それぞれ、そのヘッドが本発明の素子形成用ウエハ構造体から多数個取り方式で切り出されたものである相違点を除いては、従来のものと同様な構成を有することができ、したがって、個々の構成要素についての詳細な説明は、ここでは省略することにする。
【0055】
図7〜図11は、本発明の磁気記録ヘッド及び磁気ディスク装置について、それらの好ましい実施の形態を示した一例である。
【0056】
図7は、磁気ディスク装置の内部構造の全容を示す平面図であり、磁気ディスクDが高速回転している状態で、その半径方向に磁気ヘッド1が移動してシーク動作し、情報の記録/再生が行なわれる。図中、参照番号2はスピンドル、3はサスペンション、4は駆動アーム、そして5はボイスコイルモータである。この磁気ヘッド1の位置で磁気ディスクDを切断し拡大すると、図8のようになる。
図8を参照すると、薄膜型の磁気ディスクDにおいて、参照番号11はアルミニウムやガラスなどの非磁性体からなる基板であり、その表面に、機械的強度を上げるためにNiPめっき層12を形成した状態で、Co合金の水平配向性を高めるためのCr下地層13を1000Å程度の膜厚でスパッタ成膜してある。そして、CoCrTaまたはCoNiCrなどの磁性材を500Å程度の膜厚でスパッタして薄膜磁性膜14を形成した後、保護膜15としてカーボン、DLC(ダイヤモンドライクカーボン)などを300Å程度の膜厚でスパッタし、最後にパーフロロポリエーテルなどのようなフッ素系の潤滑層16を数十Å程度の膜厚で塗布して、磁気ディスクDが完成する。
【0057】
磁気ディスクDを図示のように矢印a方向に高速回転させ、風力によって磁気ヘッドスライダ1が微小量浮上した状態で、ヘッド素子部18によって、磁気ディスクDに情報の記録/再生を行う。磁気ヘッドのスライダ1は、ジンバル20を介してサスペンジョン(スプリングアーム)3に取り付けられ、キャリッジ22の駆動アーム4でシーク動作が行なわれる。このように、機構の簡便さから、装置の起動・停止時にはコアスライダが浮上せず摺動するCSS(Cotact Start and Stop)方式が普及している。
【0058】
図9には、MR型の磁気ヘッドを示す。この磁気ヘッドでは、ヘッド素子部24が薄膜技術で形成され、かつAlなどの保護膜で覆われている。スライダ1は、摺動面の左右に浮上レール25及び26を有しており、そのヘッド素子部24と反対側に、空気流を取り込む流入斜面25s及び26sが形成されている。
【0059】
図10に、図9に示した磁気ヘッドの要部を拡大して示す。ここで、図10(A)は、磁気ヘッドの切截斜面図であり、図10(B)は、図9の線分X−Xにそった断面図である。なお、この磁気ヘッド40は、電磁変換ヘッド(記録ヘッド)と磁気抵抗効果型(MR)ヘッド(再生ヘッド)の複合薄膜磁気ヘッドであり、図において、磁気抵抗効果型ヘッド(MRヘッド)41は、非磁性基板42上に形成した長方形の磁気抵抗効果素子(MR素子)43と、MR素子43の引出し導体層44と、上方及び下方の磁気シールド層45a及び45bとで構成されている。
【0060】
引出し導体層44は、MR素子43の長手方向に対して所定幅で切除されてMR素子43のMR層の両端に接続されている。MR素子33及び引出し導体層44は磁気シールド素子層45bとの間にあって非磁性絶縁層36で電気的に接続されている。
【0061】
一方、磁気ディスクDに情報の記録を行うための電磁変換型ヘッド(インダクティブヘッド)は、MRヘッド41の上方磁気シールド素子45aを下部磁極(第1磁極)とし、その上面に順にアルミナ(Al)を介在した記録ギャップを介して熱硬化樹脂からなる層間絶縁層49、薄膜コイル導体層(Cu)50及び上部磁極51を積層し、上部磁極(第2磁極)51と下部磁極(上磁気シールド層)45aとで形成した記録ギャップ48によって情報の水平記録を行う。また、上部磁極51上には保護絶縁層52が形成される。これらはスパッタ又は真空蒸着メッキ法等により形成される。
【0062】
また、図10(B)において、参照番号6がDLCからなる保護層であり、その上に任意に潤滑保護層としてフッ素化物層17が塗布によって形成される。
【0063】
さらに、図示のような磁気ヘッドは、例えば、先に図1を参照して説明した方法及び図11に順を追って示す方法によって製造することができる。なお、図1には、基板上に多数のヘッド素子部をマトリックス状に形成する方法を示してあるが、ウエハ加工工程を本発明に従い例えば図4に示すように変更することが必要である。また、図11には、1列のスライダブロックからスライダを1個ずつ分離し仕上げる方法が示してある。
【0064】
再び図1を参照すると、図示のように、フェライト、AlTiCなどの基板60上に多数のヘッド素子部24をマトリックス状に薄膜技術で一斉に作製した後、最終的には切断線28及び29に示す位置から1個ずつ分離し、薄膜磁気ヘッドを完成する。なお、作製順序としては、まず横方向の切断線28の位置で切断分離して、ヘッド素子部24が1列に並んだコアスライダブロック30を形成する。
【0065】
次いで、コアスライダブロック切りだし後、表面洗浄を実施し、CVD法にてDLC層を上記磁気ディスクの場合と同様に成膜する。ここで、磁気ヘッドの下地密着層として、保護膜形成前にSiC膜をCVD法で形成しておいてもよい。なお、CVD装置では、不純物が混入し易いスパッタターゲットを使用せずに化学反応が用いられるので、成膜時に腐食をひき起こす物質が混入するのを防止できる。
【0066】
上記のようにしてコアスライダブロック30を形成した後、1本ずつ研削加工することで、図11(A)に示すように、浮上レール25及び26を形成する。すなわち、左右の浮上レール25及び26間や、隣接するスライダ間の溝を形成する。スライダレールはイオンミリングで形成することができる。次いで、溝の中心の切断線29の位置で1個ずつ切断分離した状態で、図11(B)に示すように治具33に一定間隔で貼り付け、ゴム定盤34に貼り付けたラッピングテープ35に押しつけて移動させ、浮上レール25及び26の周縁のエッジを研摩しR面取りする。R面取りの後、治具33から剥離して、1個ずつ従来のどおり、スプリングアーム3の先端のジンバル20に接着固定すると、磁気ディスクDが高速回転したときの風力でスライダ7が微小量Gだけ浮上した状態で、情報の記録/再生が行なわれる(図8を参照)。
【0067】
【実施例】
引き続いて、本発明をその実施例を参照して説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものでないことは言うまでもない。
実施例1
0.75mm厚のAlTiC基板(Si基板でもよい)上にノボラック樹脂を基材樹脂とするポジ型感光性レジスト、商品名「ZPP−1500」(日本ゼオン製)を4μm厚で塗布し、110℃で90秒間ベークした。得られたレジスト膜に、マスクを用いて、予め定められた格子状パターンで露光を施し、さらに現像した。ここで使用したマスクは、レジスト膜に、一辺が2mm(500μmから5mmの範囲で任意に調整可能)の格子状パターンを全面的に溝状に形成するためのものである。レジスト膜に形成された溝の幅は、100μm(10〜500μmの範囲で任意に調整可能)とした。この格子状の溝がレジスト膜の表面に存在したことで、後段における基板の張り合わせ時、気体のかみこみ、レジストからの脱ガスによる接着不良及び平坦性の低下を防止することができる。
【0068】
次いで、溝付きのレジスト膜を備えた0.75mm厚のAlTiC基板の上に1.25mm厚のAlTiC基板(Si基板又はSiC基板でもよい)を正確に位置合わせして積層した。得られた積層体をホットプレート上に設置し、これにプレス機で0.3kg/cm(0.1〜5kg/cmの範囲で任意に調整可能)の圧力を加えながら加熱した。加熱温度は、室温から250℃まで毎分10℃で昇温し、その後に室温まで冷却した。2枚のAlTiC基板が溝付きレジスト膜を介して強固に接着したウエハ構造体が得られた。
【0069】
ウエハ構造体の反りをその表面において測定したところ、0.65μm/cmであった。また、このウエハ構造体の場合、230℃のアニール工程やCMP工程でもウエハの剥がれ等の問題がないことが確認できた。さらに、張り合わせのウエハは、2枚のウエハの中間にくさび状の刃物を差し込むだけで、簡単に剥離することができた。
実施例2
前記実施例1に記載の手法を繰り返してウエハ構造体を作製した。なお、本例では、耐熱性がより高いウエハ構造体を作製するため、レジスト材料として、ポジ型感光性レジスト、商品名「ZPP−1500」に代えて、特開平11−130860号公報の実施例2で調製した、重量平均分子量10,000及び分散度3.4のケイ素含有ポリマを基材樹脂として含む化学増幅型レジストを使用した。
【0070】
本例の場合、2枚のAlTiC基板が溝付きレジスト膜を介してより強固に接着したウエハ構造体が得られた。また、ウエハ構造体の反りをその表面において測定したところ、実施例1と同様に0.65μm/cmであった。さらに、このウエハ構造体の場合、加熱の最高温度を650℃とすることで、600℃までのアニールを行っても剥離や変形がないことが確認できた。さらにまた、張り合わせのウエハは、2枚のウエハの中間にくさび状の刃物を差し込むだけで、簡単に剥離することができた。
【0071】
以上、本発明をその実施の形態及び実施例について説明した。最後に、本発明のさらなる理解のために本発明の好ましい態様を整理すると、以下に付記する通りである。
【0072】
(付記1)基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含む素子を形成するために用いられる素子形成用ウエハ構造体であって、
複数個の前記素子を形成しかつ後段の工程で個々の素子に切り取り可能であり、前記基板の厚さもしくは幅のいずれか一方に対応する厚さを有している素子形成用ウエハと、
前記素子形成用ウエハの背面に接合層を介して張り合わされた支持体ウエハとを含んでなり、そして
前記接合層が、前記素子形成用ウエハの背面及び前記支持体ウエハの表面のいずれか一方に所定の膜厚で全面的に形成された樹脂材料の硬化物からなり、溝状パターンを有していることを特徴とする素子形成用ウエハ構造体。
【0073】
(付記2)前記素子形成用ウエハ及び前記支持体ウエハは、それぞれ、同一もしくは異なる半導体材料からなることを特徴とする付記1に記載の素子形成用ウエハ構造体。
【0074】
(付記3)張り合わせ後の前記素子形成用ウエハの表面において測定される反り量が1μm/cm以下であることを特徴とする付記1又は2に記載の素子形成用ウエハ構造体。
【0075】
(付記4)前記素子が磁気記録ヘッドであることを特徴とする付記1〜3のいずれか1項に記載の素子形成用ウエハ構造体。
【0076】
(付記5)基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含む複数個の素子を一括して製造する方法であって、下記の工程:
複数個の前記素子を形成しかつ後段の工程で個々の素子に切り取り可能であり、前記基板の厚さもしくは幅のいずれか一方に対応する厚さを有している素子形成用ウエハを作製する工程、
前記素子形成用ウエハとほぼ同じ平面形状を有する支持体ウエハを作製する工程、
前記素子形成用ウエハの背面及び前記支持体ウエハの表面のいずれか一方に、溝状パターンを有している樹脂材料からなる接合層を所定の膜厚で全面的に形成する工程、
前記素子形成用ウエハの背面と前記支持体ウエハの表面を前記接合層を介して張り合わせ、前記樹脂材料の硬化によって両者を接着させること、
前記素子形成用ウエハの表面に、予め定められた設計デザインに従って前記機能素子を形成して複数個の前記素子を形成する工程、及び
前記支持体ウエハで支持した状態のまま、前記素子形成用ウエハに形成された前記素子を個々の素子に切り離す工程
を含んでなることを特徴とする素子の製造方法。
【0077】
(付記6)前記接合層をレジスト材料から形成し、該レジスト材料の皮膜に前記溝状パターンに合わせてパターン露光及び現像を行って溝状パターンを有するレジスト膜となすことを特徴とする付記5に記載の素子の製造方法。
【0078】
(付記7)前記レジスト材料として、ノボラック樹脂、ケイ素含有樹脂及びエポキシ樹脂からなる群から選ばれた1員を基材樹脂として含有するレジスト材料を使用することを特徴とする付記6に記載の素子の製造方法。
【0079】
(付記8)前記溝状パターンを有するレジスト膜に全面露光を行った後、さらに加熱リフローすることによって前記素子形成用ウエハと前記支持体ウエハを接着することを特徴とする付記6又は7に記載の素子の製造方法。
【0080】
(付記9)前記支持体ウエハを前記素子形成用ウエハから剥離して再利用する工程をさらに含むことを特徴とする付記5〜8のいずれか1項に記載の素子の製造方法。
【0081】
(付記10)前記素子として磁気記録ヘッドを製造することを特徴とする付記5〜9のいずれか1項に記載の素子の製造方法。
【0082】
(付記11)磁気記録媒体において情報の記録を行うための記録ヘッド及び情報の再生を行うための再生ヘッドを含む磁気記録ヘッドであって、
基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含み、かつ
付記1又は2に記載の素子形成用ウエハ構造体から切り出されたものであることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【0083】
(付記12)磁気記録媒体において情報の記録を行うための記録ヘッド及び情報の再生を行うための再生ヘッドを含む磁気記録ヘッドを備えた磁気ディスク装置であって、
前記磁気記録ヘッドが、基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含み、かつ
付記1又は2に記載の素子形成用ウエハ構造体から切り出されたものであることを特徴とする磁気ディスク装置。
【0084】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明によれば、磁気記録ヘッドの製造において浮上面の長辺の長さを短く設計することができ、ウエハの背面研磨を必要とせず、しかも研磨によって発生する汚泥量を大幅に減らすとともに、構成要素を再利用できるような素子形成用ウエハ構造体を提供することができる。
【0085】
また、本発明によれば、本発明のウエハ構造体を使用して、磁気記録ヘッドやその他の素子を有利に製造することができる。得られる磁気記録ヘッド及び磁気ディスク装置は、小型であるとともに、記録密度及び実装密度が高レベルである。
【0086】
特に本発明によれば、良好な張り合わせ強度、耐熱性及び平坦性を有する張り合わせ型のウエハ構造体を供給でき、これにより従来の磁気記録ヘッドの製造において必須であったウエハの背面研磨が不要となり、研磨により発生していた汚泥をなくするかもしくはその量を減らすことが可能となる。さらに、素子形成用ウエハの支持目的で使用されている支持体ウエハは、繰り返し使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の方法における、ウエハからのコアスライダブロックの切り出しを説明した斜視図である。
【図2】従来の方法における、コアスライダブロックからのヘッド素子部の切り出しを順に説明した断面図である。
【図3】本発明による素子形成用ウエハ構造体の1実施形態を示した断面図である。
【図4】図3の素子形成用ウエハ構造体の製造と、それを使用した素子製造方法を順に説明した断面図である。
【図5】素子形成用ウエハ構造体に組み込まれる接合層の溝状パターンの好ましい1例を示した平面図である。
【図6】素子形成用ウエハ構造体に組み込まれる接合層の溝状パターンのもう1つの好ましい例を示した平面図である。
【図7】本発明による磁気ディスク装置の好ましい1実施形態を示した平面図である。
【図8】図7における磁気ディスクと磁気記録ヘッドの位置関係を示した断面図である。
【図9】本発明による磁気記録ヘッドの好ましい1実施形態を示した斜視図である。
【図10】図9に示した磁気記録ヘッドの要部の斜視図(A)及び図9の線分X−Xにそった断面図(B)である。
【図11】磁気記録ヘッドの量産方法を順に示した断面図である。
【符号の説明】
24…ヘッド素子部
a…ヘッド素子面
b…ヘッド浮上面
60…素子形成用ウエハ
62…ダイシングブレード
70…支持体ウエハ
71…接合層
72…溝状パターン
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a wafer bonding technique, and more particularly to a device-forming wafer structure useful for manufacturing a magnetic recording head of a magnetic disk device as an information recording device. The present invention also relates to a method for manufacturing an element such as a magnetic recording head using such a wafer structure, and a magnetic recording head and a magnetic disk drive.
[0002]
[Prior art]
With the development of information processing technology, there is an increasing demand for higher recording densities for magnetic disk devices used for external recording devices of computers. To meet this demand, for example, in the reproducing head of a magnetic disk device, a magnetoresistive element using a magnetoresistive element whose electric resistance changes according to the strength of a magnetic field is used instead of the conventional wound inductive thin film magnetic head. A mold head, that is, an MR head has been used. The MR head has features such as a reproduction output width several times larger than that of the conventional inductive thin film magnetic head, a small inductance, and a large S / N ratio can be expected. In addition to the MR head, an AMR head using the anisotropic magnetoresistive effect, a GMR head using the giant magnetoresistive effect, and a practical spin valve GMR head are also used. Further, the magnetic disk drive has not only increased the recording density but also has been downsized, and the mounting density has been increased. For this reason, it is necessary to reduce the size of the magnetic recording head.
[0003]
Conventional magnetic recording heads are usually manufactured by a method in which functional elements necessary for forming a plurality of magnetic recording heads are formed on a single semiconductor wafer and then cut into individual heads by dicing or the like. Reference 1). As an example of a method for manufacturing a magnetic recording head, as shown in FIG. 1, for example, ferrite, AlTiC (Al2O3After a large number of head element portions 24 are simultaneously formed on a wafer (substrate) 60 such as -TiC) by a thin film technique in a matrix form, and finally cut one by one along cutting lines 28 and 29, A thin-film magnetic recording head described below with reference to FIG. 9 and the like is completed. The head element section 24 can be separated by various methods. In general, the substrate 60 is first cut and separated by a dicer or the like at the position of the cutting line 28 in the horizontal direction, so that the head element section 24 is separated by one. The core slider blocks 30 arranged in a row are manufactured. Next, each core slider block 30 is cut and separated individually at the position of the cutting line 29 to obtain individual head element portions 24. The cutting of the head element portion 24 from the core slider block 30 can be performed, for example, as shown in FIG.
[0004]
First, as shown in FIG. 2A, for example, an AlTiC substrate (single plate) 60 having a thickness of 2 mm is individually separated at the position of the cutting line 29 shown in FIG. In the illustrated example, a dicer having a dicing blade 62 is used. At this stage, dicing is performed so that the narrow groove 61 having a depth d is formed along the cutting line without completely separating the head element portion 24. The dicing depth d corresponds to the length of the floating surface b of the magnetic recording head, and is 1.25 mm in the case shown. The dicing interval corresponds to the width of the element surface a of the magnetic recording head in which the functional elements are formed, although the functional elements are omitted in the figure. As can be understood from the drawing, 0.75 mm of the thickness portion of the substrate 60 remains without dicing. However, if the head element portion 24 is cut off at this stage, the head element This is because the portion 24 is scattered, and a large amount of dicing powder or the like adheres to the portion 24.
[0005]
Next, as shown in FIG. 2B, the substrate 60 is fixed while the element surface a of the magnetic recording head is temporarily fixed with an adhesive tape (not shown) in order to prevent scattering of the head element part 24. Polish about 0.75 mm from the back. For this polishing operation, for example, a back polishing blade 63 as shown in the figure can be used. As shown in the figure, the head element portion 24 having the length of the floating surface b of t (1.25 mm) is obtained collectively.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-8-111006 (paragraph number 0017, FIG. 5)
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional method for manufacturing a magnetic recording head described above with reference to FIG. 2 has some problems to be solved.
[0008]
First, as magnetic recording heads continue to be miniaturized in the future, the length of the long side of the air bearing surface (dicing depth) will become shorter, the backside polishing amount of the wafer (substrate) will increase, and the processing time will also increase. I do. In addition, the amount of polishing sludge increases in proportion to this, so that the disposal cost increases. As a countermeasure against these problems, a method of reducing the thickness of the substrate to be used is conceivable. However, in this case, it is necessary to replace a unit of the manufacturing apparatus in accordance with the thickness of the wafer, and the increase in cost becomes another problem.
[0009]
It is therefore an object of the present invention to reduce the length of the long side of the air bearing surface in the manufacture of a magnetic recording head, thus eliminating the need for polishing the back surface of the wafer and greatly reducing the amount of sludge generated by polishing. It is another object of the present invention to provide a device-forming wafer structure capable of reusing components.
[0010]
Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a magnetic recording head and other elements using the wafer structure of the present invention.
[0011]
A further object of the present invention is to provide a magnetic recording head that can contribute to higher recording density, downsizing of the device, higher mounting density, and the like.
[0012]
Still another object of the present invention is to provide a magnetic disk drive which is small in size and has a high recording density and a high mounting density.
[0013]
The above and other objects of the present invention can be easily understood from the following detailed description.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides an element forming wafer structure used for forming an element including a substrate and a functional element formed on the surface and / or inside the substrate on one surface thereof,
An element forming wafer having a thickness corresponding to one of the thickness and the width of the substrate, which can be formed into a plurality of the elements and can be cut into individual elements in a subsequent step,
A supporting wafer bonded to a back surface of the device forming wafer via a bonding layer, and
The bonding layer is formed of a cured product of a resin material entirely formed with a predetermined thickness on one of the back surface of the element forming wafer and the surface of the support wafer, and has a groove pattern. A wafer structure for element formation.
[0015]
In the device formation wafer structure according to the present invention, since the device formation wafer is bonded to the support wafer after adjusting the thickness in advance, the support wafer is formed after the functional elements and the like are formed in the device formation wafer. By simply peeling off, the substrate length (or substrate thickness) required for elements such as a magnetic recording head can be easily obtained, and the backside polishing in the prior art is not required. In addition, the amount of sludge generated by polishing can be reduced. Further, since the support wafer remains intact, it can be reused for manufacturing a new device-forming wafer structure.
[0016]
In another aspect, the present invention provides a method for collectively manufacturing a plurality of elements including a substrate and a functional element formed on and / or inside the substrate, the method comprising: :
A plurality of the elements are formed, and an element forming wafer that can be cut into individual elements in a subsequent step and has a thickness corresponding to one of the thickness and the width of the substrate is manufactured. Process,
Producing a support wafer having substantially the same planar shape as the element forming wafer,
A step of forming a bonding layer made of a resin material having a groove pattern on a whole surface with a predetermined thickness on one of the back surface of the element forming wafer and the surface of the support wafer;
Laminating the back surface of the element forming wafer and the surface of the support wafer via the bonding layer, and bonding the two by curing the resin material;
Forming a plurality of the elements by forming the functional elements according to a predetermined design on a surface of the element forming wafer; and
A step of separating the elements formed on the element forming wafer into individual elements while being supported by the support wafer
And a method for manufacturing an element.
[0017]
The element manufacturing method according to the present invention can be advantageously used for manufacturing various elements including a magnetic recording head. For example, when this method is applied to the manufacture of a magnetic recording head, after a recording element is formed on an element forming wafer, a back surface polishing step of a substrate (for example, an AlTiC substrate) which is one step of processing into a slider shape. Can be eliminated or the amount of polishing can be reduced, and a small-sized magnetic recording head can be manufactured very advantageously.
[0018]
Further, in another aspect, the present invention relates to a magnetic recording head including a recording head for recording information on a magnetic recording medium and a reproducing head for reproducing information,
Including a substrate and a functional element formed on and / or inside the substrate; and
A magnetic recording head, which is cut out from a wafer structure for element formation according to the present invention.
[0019]
Still another aspect of the present invention is a magnetic disk drive provided with a magnetic recording head including a recording head for recording information on a magnetic recording medium and a reproducing head for reproducing information. hand,
The magnetic recording head includes a substrate and a functional element formed on and / or inside the substrate, and
A magnetic disk drive cut out from a wafer structure for element formation according to the present invention.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The wafer structure for element formation, the element manufacturing method, the magnetic recording head, and the magnetic disk drive according to the present invention can be advantageously implemented in various forms.
[0021]
The present invention firstly resides in an element forming wafer structure used for forming an element including a substrate and a functional element formed on and / or inside the substrate. Here, the "element" means a substrate (which may be a base, a support, a base, etc.) and various functional elements, for example, a semiconductor functional element (eg, an IC chip, an LSI chip, etc.), a wiring layer, an electrode, a capacitor. , A conductor, an external connection terminal, an optical functional element, an electronic functional element, and the like. Therefore, although the magnetic recording head is particularly described below as a typical example of the element, the wafer structure of the present invention is also used for manufacturing other elements such as a semiconductor device, a printed wiring board, an optical device, and an information display device. Can be applied. The functional element is usually formed on the surface or inside of the substrate, but may be formed on the back surface of the substrate if necessary.
[0022]
The device-forming wafer structure according to the present invention includes at least the following three types of elements.
(1) Device forming wafer
This wafer is for forming a plurality of devices or precursors thereof. When the element precursor is formed on the wafer, additional functional elements can be formed after the separation, and the target element can be completed. The formed element or element precursor can be cut into individual elements or element precursors by an arbitrary cutting method such as dicing in a subsequent step. Here, the thickness of the wafer is a size corresponding to either the thickness or the width of the substrate of the device to be obtained, and therefore, the back surface of the wafer is polished to adjust the thickness as in the conventional technique. There is no need for a step of forming the substrate to a desired thickness.
(2) Support wafer
As described above, since the device forming wafer has a desired thickness on the substrate, if the device or the device precursor is separated as it is, the device becomes complicated or the yield decreases. Such a problem occurs. Therefore, this support wafer is used by bonding it to the back surface of the element formation wafer via a bonding layer so that the element formation wafer can be stably and smoothly separated in the separation step.
(3) bonding layer
The bonding layer is generally disposed at a predetermined thickness on one of the back surface of the device forming wafer and the front surface of the support wafer. However, if necessary, a bonding layer may be arranged on both the back surface of the device forming wafer and the surface of the support wafer. The bonding layer imparts sufficient flatness to the surface of the wafer structure, so that inconvenience such as air entrapment should not occur when wafers are bonded to each other. It is necessary to be formed, but at the same time, it is necessary to have a groove-like pattern of the number and depth necessary to assist escape of air and the like. The bonding layer is formed from a cured resin material in consideration of the formation of the groove pattern and the like.
[0023]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a typical example of, but not limited to, a device-forming wafer structure according to the present invention. Hereinafter, the wafer structure of the present invention will be described in detail with reference to this.
[0024]
As shown in the figure, the device-forming wafer structure of the present invention typically comprises
A plurality of elements (not shown) that can be cut into individual elements in a later step are provided on the element surface, and have a thickness t corresponding to either the thickness or the width of the target element substrate. A device forming wafer 60,
A support wafer 70 is attached to the back surface of the element forming wafer 60 via a bonding layer 71.
[0025]
Further, the bonding layer 71 is entirely formed with a predetermined film thickness on one of the back surface of the element forming wafer 60 and the surface of the support wafer 70 (in the case of the drawing, the surface of the support wafer 70). Made of a cured resin material. The bonding layer 71 has a groove pattern 72 formed by selectively removing a part of the bonding layer 71.
[0026]
In the practice of the present invention, the element forming wafer and the support wafer can be formed of any materials according to the desired element configuration. These wafers can preferably consist of, for example, AlTiC, Si, SiC, etc. Of course, the wafer may be made of a resin material, a metal material, or the like, depending on the configuration of the target element.
[0027]
The element forming wafer and the support wafer may be made of the same material, or may be made of different materials. The support wafer that does not directly participate in the formation of the element may be made of any material as long as it has a function as a support and has sufficient strength and adhesion of the bonding layer. However, considering reuse, it is recommended to use a lightweight material to form the support wafer. As an example, both the device forming wafer and the support wafer may be formed from an AlTiC substrate, or both may be formed from a Si substrate. An excellent AlTiC may be used, and an Si substrate excellent in workability, cost, etc. may be used for the support wafer. In general, it is preferable to bond wafers of the same material, because peeling due to stress is small and a good bonding result can be obtained. When a Si substrate is used, the substrate can be attracted by an electrostatic chuck used in a semiconductor manufacturing apparatus.
[0028]
The element forming wafer and the support wafer can each have the same size as a wafer generally used for manufacturing a semiconductor device or the like. These wafers typically range in size from about 3 to 8 inches (about 7.5 to 20 cm). Further, the thickness of these wafers can be changed in a wide range according to each wafer. For example, the thickness of the device forming wafer is usually in the range of about 0.05 to 1.25 mm, and the thickness of the support wafer is usually in the range of about 0.5 to 1.7 mm. .
[0029]
Further, the element forming wafer and the support wafer are used after being subjected to a pretreatment such as surface polishing and cleaning as generally performed in the manufacture of semiconductor devices and the like. After the pretreatment, at least a part of the functional elements necessary for forming the elements is formed on the surface of the wafer (the element surface of the substrate) by using a common technique such as photolithography and etching.
[0030]
The bonding layer can bond the device forming wafer and the support wafer with sufficient strength despite the provision of the groove pattern, and as long as the properties of the obtained wafer structure are not adversely affected. It may be formed from any material. Suitable bonding layer materials include, for example, cured materials such as resin materials, paints, and adhesives. For example, a desired bonding layer having a groove pattern can be formed by printing such a bonding layer material in a predetermined pattern by screen printing or the like and curing the material.
[0031]
In the practice of the present invention, a resist material such as a photoresist, for example, can be particularly advantageously used as a bonding layer material in view of film formability, handleability, workability of a groove pattern, and the like. Here, the resist material is used as the bonding layer material because a very good film thickness uniformity can be obtained by a coating method such as spin coating, and the applied resist material is exposed and developed so that the bonding surface at the time of bonding is used. This is because a groove-like pattern can be easily formed on the entire surface of the application surface to prevent gas from being trapped.
[0032]
Although the formation of the bonding layer using the resist material can be performed by various methods, it is generally performed by performing pattern exposure and development on the film of the resist material according to the groove pattern. preferable. The exposure and development steps can be carried out by any conventional method depending on the resist material used.
[0033]
The resist material used for forming the bonding layer is not particularly limited. For example, a resist material sensitive to various kinds of light such as ultraviolet rays, infrared rays, electron beams, and laser beams can be advantageously used. Such resist materials are not limited to those listed below, but include, for example, novolak resins, silicon-containing resins, and epoxy resins. Since these resist materials are described in detail in patent documents and the like, refer to the corresponding documents for details.
[0034]
For example, when an element such as a magnetic recording head is manufactured, if there is no step of raising the temperature to 230 ° C. or more in the manufacturing process, a positive resin having a novolak resin having thermoplasticity and good adhesiveness as a base resin is used. It is effective at low cost to use a mold photoresist.
[0035]
In addition, when there is a step of a high temperature of 230 ° C. or more in the manufacturing process of the magnetic recording element, it is effective to use a silicon-containing resin having good heat resistance, although the material cost is increased. There is no problem in particular if the resist is made of a silicon-containing resin. In particular, when a resist made of a silicon-containing polymer is used as a base resin (see JP-A-11-130860), good heat resistance and lamination are obtained. Sex can be obtained at the same time.
[0036]
When a resist material is used as a bonding layer material, after forming a resist film having a groove pattern, the device forming wafer and the support wafer are bonded by heating and reflowing the resist film. It is preferable to adopt a method in which after performing a whole-surface exposure on the resist film having the above, the device forming wafer and the support wafer are bonded by heating and reflowing further. Exposure of the entire surface after the formation of the groove pattern is effective in suppressing decomposition and degassing of the photosensitive group in the resist during heating reflow.
[0037]
When a resist material is used as a bonding layer material, after forming a resist film having a groove pattern, the device forming wafer and the support wafer are bonded by heating and reflowing the resist film. It is preferable to adopt a method in which after performing a whole-surface exposure on the resist film having the above, the device forming wafer and the support wafer are bonded by heating and reflowing further.
[0038]
Further, the thickness of the bonding layer formed from a resist material or another material can be changed in a wide range. The thickness of the bonding layer is usually in the range of about 300 to 10,000 nm, and more preferably in the range of about 1,000 to 5,000 nm. If the thickness of the bonding layer is too small, inconveniences such as damage and breakage may occur when individual elements are cut out from the wafer.
[0039]
Furthermore, the groove-like pattern formed on the surface of the bonding layer is not particularly limited, and may be any pattern as long as it is a pattern that can secure a discharge path for gas generated during film formation. Suitable groove-like patterns include, for example, lattice-like, stripe-like, and dot-like patterns. For example, the groove-shaped pattern may be a lattice-shaped groove-shaped pattern 72 as shown in FIG. 5, or may be a stripe-shaped groove-shaped pattern 72 as shown in FIG. In these groove patterns, the width of the groove is usually in the range of about 10,000 to 500,000 nm, and the depth of the groove is usually the thickness of the bonding layer. The pitch of the groove pattern is usually about 500 to 5,000 μm.
[0040]
Although it was not expected at all, in the case of the wafer structure for element formation of the present invention, the surface is excellent and excellent even though the support wafer and the bonding layer are used together as described above. Have a degree. That is, the flatness of the wafer structure is 1 μm / cm or less when expressed by the amount of warpage measured on the surface of the device forming wafer after bonding, and is generally about 1 to 2 μm / cm. Range. When the amount of warpage of the wafer structure is at such a low level, when patterning is performed on the wafer structure or a substrate obtained from the wafer structure, fineness of 0.2 μm or less can be achieved without causing a problem in focus adjustment with a stepper. Line patterns can be accurately formed.
[0041]
Since the wafer structure for element formation of the present invention has the above-mentioned surface flatness and other excellent characteristics, a large number of such elements are used in the manufacture of magnetic recording heads, other elements, devices and the like specifically described below. It can be used advantageously as a source of substrate for the sample.
[0042]
Second, the present invention resides in a method for collectively manufacturing a substrate and a plurality of elements including a functional element formed on the surface and / or inside the substrate, for example, a magnetic recording head. The device manufacturing method according to the present invention includes the following steps:
A plurality of the elements are formed, and an element forming wafer that can be cut into individual elements in a subsequent step and has a thickness corresponding to one of the thickness and the width of the substrate is manufactured. Process,
Producing a support wafer having substantially the same planar shape as the element forming wafer,
A step of forming a bonding layer made of a resin material having a groove pattern on a whole surface with a predetermined thickness on one of the back surface of the element forming wafer and the surface of the support wafer;
Laminating the back surface of the element forming wafer and the surface of the support wafer via the bonding layer, and bonding the two by curing the resin material;
Forming a plurality of the elements by forming the functional elements according to a predetermined design on a surface of the element forming wafer; and
A step of separating the elements formed on the element forming wafer into individual elements while being supported by the support wafer
Can be implemented in order or in a different order. Further, in addition to these steps, a step of forming a functional element may be incorporated at an arbitrary stage.
[0043]
In the practice of the method of the present invention, the element forming wafer and the support wafer can be made of semiconductor materials and the like, respectively, as described above. Also, the bonding film having the groove pattern is advantageously formed from a resist material, as described above, and pattern exposure and development are performed on the film of the resist material in accordance with the groove pattern of the bonding layer. It is advantageous to form a resist film having a groove pattern. The details of the method for forming the bonding layer are as described above.
[0044]
According to the method of the present invention, the separated support wafer can be reused after separating the individual elements from the element forming wafer in the last step. That is, the used support wafer can be cleaned and then reused to form a new wafer structure. The ability to reuse the support wafer is very important in terms of environmental protection and reduction of manufacturing costs.
[0045]
FIG. 4 is a view for explaining a preferred embodiment of the device manufacturing method according to the present invention. The manufacturing of the device forming wafer structure of FIG. 3 and the device manufacturing method using the same are described in order. .
[0046]
First, although not shown, an element having a thickness corresponding to one of a thickness and a width of an element substrate which can form a plurality of elements and can be cut into individual elements in a later step A forming wafer is prepared. Next, functional elements required for forming elements are formed on the substrate element surface of the wafer. The functional elements to be built here may be all functional elements necessary for each element, or may be some functional elements. In the latter case, the remaining functional elements can be built on the element surface at a later stage or at any stage after the elements are individually separated.
[0047]
Next, a support wafer having substantially the same planar shape as the element formation wafer is manufactured.
[0048]
After the fabrication of the element formation wafer and the support wafer is completed, a resin material for forming a bonding layer is uniformly applied to a predetermined thickness on one of the back surface of the element formation wafer and the surface of the support wafer. Then, a film is formed. For example, a method of spin-coating a resist material can be advantageously used. In FIG. 4A, a resist material (a precursor of a bonding layer) 71 is formed by spin-coating a resist material on the surface of a support wafer 70. Is formed.
[0049]
Next, the resist film 71 on the support wafer 70 is selectively irradiated with light having sensitivity in a predetermined pattern, and further developed. As shown in FIG. 4B, a bonding layer 71 made of a resist film having a groove pattern 72 is formed. The resist film 71 having the groove pattern 72 is preferably heated or reflowed immediately or after performing the entire surface exposure at a predetermined high temperature.
[0050]
After the groove pattern is formed in the bonding layer, as shown in FIG. 4C, the back surface of the device forming wafer 60 and the surface of the support wafer 70 are bonded via the bonding layer 71, and both are hardened by the resist material. To adhere. The device-forming wafer structure of the present invention shown in the drawing and described above with reference to FIG. 3 is obtained.
[0051]
Next, although not shown, functional elements are formed on the surface of the element forming wafer 60 according to a predetermined design design to form a plurality of elements. This step may be omitted if the functional element is formed at another stage.
[0052]
Subsequently, as shown in FIG. 4D, the devices formed on the device forming wafer 60 are cut into individual devices 24 while the device forming wafer 60 is supported by the support wafer 70. This separation step can be performed using, for example, the dicer 62 in the same manner as in the conventional method. Accordingly, as shown in FIG. 4E, a large number of elements 24 (in the case of a magnetic recording head, a head 24 having a head element surface a and a head floating surface b) can be manufactured accurately and collectively. The device yield is also good. Note that the support wafer 70 is recycled.
[0053]
In addition to the above-described element forming wafer structure and element manufacturing method, the present invention relates to a magnetic recording head including a recording head for recording information on a magnetic recording medium and a reproducing head for reproducing information. So,
Including a substrate and a functional element formed on and / or inside the substrate; and
A magnetic recording head characterized by being cut out from the element forming wafer structure of the present invention, and
A magnetic disk drive comprising a magnetic recording head including a recording head for recording information on a magnetic recording medium and a reproducing head for reproducing information,
The magnetic recording head includes a substrate and a functional element formed on and / or inside the substrate, and
A magnetic disk drive cut out from a device-forming wafer structure according to the present invention.
It is in.
[0054]
The magnetic recording head and the magnetic disk device of the present invention are the same as the conventional ones, except that the head is cut out from the element forming wafer structure of the present invention by a multi-piece method. Therefore, a detailed description of the individual components will be omitted here.
[0055]
7 to 11 are examples showing preferred embodiments of the magnetic recording head and the magnetic disk drive of the present invention.
[0056]
FIG. 7 is a plan view showing the entire internal structure of the magnetic disk drive. In a state where the magnetic disk D is rotating at a high speed, the magnetic head 1 moves in the radial direction to perform a seek operation to record / reproduce information. Reproduction is performed. In the figure, reference numeral 2 is a spindle, 3 is a suspension, 4 is a drive arm, and 5 is a voice coil motor. When the magnetic disk D is cut and enlarged at the position of the magnetic head 1, the result is as shown in FIG.
Referring to FIG. 8, in the thin-film magnetic disk D, reference numeral 11 denotes a substrate made of a non-magnetic material such as aluminum or glass, on which a NiP plating layer 12 is formed to increase mechanical strength. In this state, a Cr underlayer 13 for increasing the horizontal orientation of the Co alloy is formed by sputtering to a thickness of about 1000 °. Then, a magnetic material such as CoCrTa or CoNiCr is sputtered to a thickness of about 500 ° to form a thin-film magnetic film 14, and then carbon, DLC (diamond-like carbon) or the like is sputtered to a thickness of about 300 ° as a protective film 15. Finally, a fluorine-based lubricating layer 16 such as perfluoropolyether is applied to a thickness of about several tens of millimeters to complete the magnetic disk D.
[0057]
As shown in FIG.1The head element 18 records / reproduces information on / from the magnetic disk D in a state where the magnetic head slider 1 is floated by a very small amount due to wind force. The slider 1 of the magnetic head is attached to a suspension (spring arm) 3 via a gimbal 20, and a seek operation is performed by a drive arm 4 of a carriage 22. As described above, due to the simplicity of the mechanism, the CSS (Contact Start and Stop) system in which the core slider slides without floating when the apparatus is started or stopped has been widely used.
[0058]
FIG. 9 shows an MR type magnetic head. In this magnetic head, the head element section 24 is formed by thin-film technology, and2O3Is covered with a protective film. The slider 1 has flying rails 25 and 26 on the left and right sides of the sliding surface, and inflow slopes 25 s and 26 s for taking in an air flow are formed on the opposite side of the head element portion 24.
[0059]
FIG. 10 is an enlarged view of a main part of the magnetic head shown in FIG. Here, FIG. 10A is a cut-away perspective view of the magnetic head, and FIG. 10B is a cross-sectional view along the line XX of FIG. The magnetic head 40 is a composite thin film magnetic head of an electromagnetic transducer head (recording head) and a magnetoresistive (MR) head (reproducing head). In the drawing, a magnetoresistive head (MR head) 41 is shown. , A rectangular magneto-resistive element (MR element) 43 formed on a non-magnetic substrate 42, a lead conductor layer 44 of the MR element 43, and upper and lower magnetic shield layers 45a and 45b.
[0060]
The lead conductor layer 44 is cut at a predetermined width in the longitudinal direction of the MR element 43 and connected to both ends of the MR layer of the MR element 43. The MR element 33 and the lead conductor layer 44 are electrically connected to the magnetic shield element layer 45b by the nonmagnetic insulating layer 36.
[0061]
On the other hand, an electromagnetic conversion type head (inductive head) for recording information on the magnetic disk D has an upper magnetic shield element 45a of the MR head 41 as a lower magnetic pole (first magnetic pole), and alumina (Al) on the upper surface in order.2O3), The interlayer insulating layer 49 made of a thermosetting resin, the thin-film coil conductor layer (Cu) 50, and the upper magnetic pole 51 are laminated through a recording gap, and the upper magnetic pole (second magnetic pole) 51 and the lower magnetic pole (upper magnetic shield) are stacked. Horizontal recording of information is performed by the recording gap 48 formed by the layer 45a. Further, a protective insulating layer 52 is formed on the upper magnetic pole 51. These are formed by sputtering or vacuum evaporation plating.
[0062]
In FIG. 10B, reference numeral 6 denotes a protective layer made of DLC, on which a fluorinated layer 17 is optionally formed as a lubricating protective layer by coating.
[0063]
Further, the magnetic head as shown can be manufactured by, for example, the method described above with reference to FIG. 1 and the method shown in FIG. Although FIG. 1 shows a method of forming a large number of head element portions in a matrix on a substrate, it is necessary to change the wafer processing step according to the present invention, for example, as shown in FIG. FIG. 11 shows a method of separating and finishing sliders one by one from one row of slider blocks.
[0064]
Referring again to FIG. 1, as shown, a large number of head element sections 24 are simultaneously formed in a matrix on a substrate 60 made of ferrite, AlTiC, or the like by a thin film technique, and finally formed at cutting lines 28 and 29. Separate them one by one from the positions shown to complete the thin-film magnetic head. In the manufacturing order, first, the core slider block 30 in which the head element portions 24 are arranged in one line is formed by cutting and separating at the position of the cutting line 28 in the horizontal direction.
[0065]
Next, after cutting out the core slider block, the surface is cleaned, and a DLC layer is formed by a CVD method in the same manner as in the case of the magnetic disk. Here, a SiC film may be formed by a CVD method as a base adhesion layer of the magnetic head before forming the protective film. Note that in the CVD apparatus, a chemical reaction is used without using a sputter target into which impurities are easily mixed, so that a substance which causes corrosion during film formation can be prevented from being mixed.
[0066]
After the core slider block 30 is formed as described above, by grinding one by one, the floating rails 25 and 26 are formed as shown in FIG. That is, grooves are formed between the left and right flying rails 25 and 26 and between adjacent sliders. The slider rail can be formed by ion milling. Next, in a state of being cut and separated one by one at the position of the cutting line 29 at the center of the groove, as shown in FIG. 11B, the wrapping tape is attached to a jig 33 at regular intervals and attached to a rubber platen 34. The edge of the periphery of the floating rails 25 and 26 is polished and chamfered. After the R chamfering, the slider 7 is peeled off from the jig 33 and fixed one by one to the gimbal 20 at the tip of the spring arm 3 as in the conventional case. The recording / reproducing of information is performed in a state of only floating (see FIG. 8).
[0067]
【Example】
Subsequently, the present invention will be described with reference to examples thereof. It goes without saying that the present invention is not limited by these examples.
Example 1
On a 0.75 mm thick AlTiC substrate (may be a Si substrate), a positive photosensitive resist having a novolak resin as a base resin, trade name “ZPP-1500” (manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd.) is applied in a thickness of 4 μm. For 90 seconds. The obtained resist film was exposed to light in a predetermined lattice pattern using a mask, and further developed. The mask used here is for forming a lattice pattern having a side of 2 mm (arbitrarily adjustable within a range of 500 μm to 5 mm) on the entire surface of the resist film in a groove shape. The width of the groove formed in the resist film was 100 μm (arbitrarily adjustable in the range of 10 to 500 μm). Since the lattice-shaped grooves are present on the surface of the resist film, it is possible to prevent entrapment of gas, adhesion failure due to degassing from the resist, and lowering of flatness when the substrates are bonded at a later stage.
[0068]
Next, an AlTiC substrate (may be a Si substrate or a SiC substrate) having a thickness of 1.25 mm was accurately aligned and laminated on an AlTiC substrate having a thickness of 0.75 mm provided with a grooved resist film. The obtained laminate was placed on a hot plate, and 0.3 kg / cm2(0.1-5kg / cm2). The heating temperature was increased from room temperature to 250 ° C. at a rate of 10 ° C. per minute, and then cooled to room temperature. A wafer structure was obtained in which two AlTiC substrates were firmly adhered to each other via a grooved resist film.
[0069]
When the warpage of the wafer structure was measured on its surface, it was 0.65 μm / cm. In addition, in the case of this wafer structure, it was confirmed that there was no problem such as peeling of the wafer in the annealing process at 230 ° C. and the CMP process. Furthermore, the bonded wafers could be easily peeled off simply by inserting a wedge-shaped blade between the two wafers.
Example 2
The method described in Example 1 was repeated to manufacture a wafer structure. In this example, in order to manufacture a wafer structure having higher heat resistance, the resist material was replaced with a positive photosensitive resist, trade name “ZPP-1500”, and was replaced by the example disclosed in JP-A-11-130860. A chemically amplified resist containing a silicon-containing polymer having a weight-average molecular weight of 10,000 and a dispersity of 3.4 prepared as a base resin was used.
[0070]
In the case of this example, a wafer structure was obtained in which two AlTiC substrates were more firmly bonded via the grooved resist film. When the warpage of the wafer structure was measured on the surface, it was 0.65 μm / cm as in Example 1. Furthermore, in the case of this wafer structure, by setting the maximum temperature of the heating to 650 ° C., it was confirmed that there was no peeling or deformation even after annealing up to 600 ° C. Furthermore, the bonded wafers could be easily peeled off only by inserting a wedge-shaped blade between the two wafers.
[0071]
The present invention has been described with reference to the embodiments and examples. Finally, preferred embodiments of the present invention are summarized as follows, for further understanding of the present invention.
[0072]
(Supplementary Note 1) An element formation wafer structure used for forming a substrate and an element including a functional element formed on a surface and / or inside the substrate,
An element forming wafer having a thickness corresponding to one of the thickness and the width of the substrate, which can be formed into a plurality of the elements and can be cut into individual elements in a subsequent step,
A supporting wafer bonded to a back surface of the device forming wafer via a bonding layer, and
The bonding layer is formed of a cured product of a resin material entirely formed with a predetermined thickness on one of the back surface of the element forming wafer and the surface of the support wafer, and has a groove pattern. A wafer structure for forming an element.
[0073]
(Supplementary Note 2) The device-forming wafer structure according to Supplementary Note 1, wherein the element forming wafer and the support wafer are made of the same or different semiconductor materials.
[0074]
(Supplementary Note 3) The device-forming wafer structure according to Supplementary Note 1 or 2, wherein a warpage amount measured on a surface of the device-forming wafer after bonding is 1 μm / cm or less.
[0075]
(Supplementary note 4) The wafer structure for element formation according to any one of Supplementary notes 1 to 3, wherein the element is a magnetic recording head.
[0076]
(Supplementary Note 5) A method for collectively manufacturing a substrate and a plurality of elements including a functional element formed on the surface and / or inside of the substrate, comprising the following steps:
A plurality of the elements are formed, and an element forming wafer that can be cut into individual elements in a subsequent step and has a thickness corresponding to one of the thickness and the width of the substrate is manufactured. Process,
Producing a support wafer having substantially the same planar shape as the element forming wafer,
A step of forming a bonding layer made of a resin material having a groove pattern on a whole surface with a predetermined thickness on one of the back surface of the element forming wafer and the surface of the support wafer;
Laminating the back surface of the element forming wafer and the surface of the support wafer via the bonding layer, and bonding the two by curing the resin material;
Forming a plurality of the elements by forming the functional elements according to a predetermined design on a surface of the element forming wafer; and
A step of separating the elements formed on the element forming wafer into individual elements while being supported by the support wafer
A method for manufacturing an element, comprising:
[0077]
(Supplementary Note 6) The bonding layer is formed from a resist material, and a pattern of the resist material is subjected to pattern exposure and development in accordance with the groove pattern to form a resist film having a groove pattern. 3. The method for manufacturing an element according to 1.
[0078]
(Supplementary note 7) The element according to Supplementary note 6, wherein a resist material containing as a base resin one member selected from the group consisting of a novolak resin, a silicon-containing resin, and an epoxy resin is used as the resist material. Manufacturing method.
[0079]
(Supplementary Note 8) The resistive film having the groove-shaped pattern is entirely exposed, and then the device forming wafer and the support wafer are bonded by heating and reflowing further. A method for manufacturing an element.
[0080]
(Supplementary note 9) The method for manufacturing an element according to any one of Supplementary notes 5 to 8, further comprising a step of separating the support wafer from the element formation wafer and reusing the same.
[0081]
(Supplementary note 10) The method for manufacturing an element according to any one of Supplementary notes 5 to 9, wherein a magnetic recording head is manufactured as the element.
[0082]
(Supplementary Note 11) A magnetic recording head including a recording head for recording information on a magnetic recording medium and a reproducing head for reproducing information,
Including a substrate and a functional element formed on and / or inside the substrate; and
3. A magnetic recording head, which is cut out from the element forming wafer structure according to claim 1 or 2.
[0083]
(Supplementary Note 12) A magnetic disk drive including a magnetic recording head including a recording head for recording information on a magnetic recording medium and a reproducing head for reproducing information,
The magnetic recording head includes a substrate and a functional element formed on and / or inside the substrate, and
3. A magnetic disk drive cut out from the element formation wafer structure according to claim 1 or 2.
[0084]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the length of the long side of the air bearing surface can be designed to be short in the manufacture of a magnetic recording head, and the back surface of the wafer is not required, and sludge generated by the polishing is eliminated. It is possible to provide a device-forming wafer structure in which the amount can be significantly reduced and the components can be reused.
[0085]
According to the present invention, a magnetic recording head and other elements can be advantageously manufactured using the wafer structure of the present invention. The obtained magnetic recording head and magnetic disk device are small in size, and have a high level of recording density and mounting density.
[0086]
In particular, according to the present invention, it is possible to supply a bonded-type wafer structure having good bonding strength, heat resistance and flatness, thereby eliminating the need for polishing the back surface of the wafer which is essential in the production of a conventional magnetic recording head. In addition, sludge generated by polishing can be eliminated or its amount can be reduced. Further, the support wafer used for the purpose of supporting the element forming wafer can be used repeatedly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view illustrating cutting of a core slider block from a wafer in a conventional method.
FIG. 2 is a cross-sectional view for sequentially explaining the cutting of a head element portion from a core slider block in a conventional method.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing one embodiment of a device-forming wafer structure according to the present invention.
FIG. 4 is a cross-sectional view for sequentially explaining the production of the device-forming wafer structure of FIG. 3 and a device production method using the same.
FIG. 5 is a plan view showing a preferred example of a groove-like pattern of a bonding layer incorporated in a wafer structure for element formation.
FIG. 6 is a plan view showing another preferred example of a groove-like pattern of a bonding layer incorporated in a wafer structure for element formation.
FIG. 7 is a plan view showing a preferred embodiment of a magnetic disk drive according to the present invention.
8 is a sectional view showing a positional relationship between a magnetic disk and a magnetic recording head in FIG. 7;
FIG. 9 is a perspective view showing a preferred embodiment of a magnetic recording head according to the present invention.
10 is a perspective view (A) of a main part of the magnetic recording head shown in FIG. 9 and a cross-sectional view (B) taken along line XX of FIG. 9;
FIG. 11 is a sectional view sequentially showing a method of mass-producing the magnetic recording head.
[Explanation of symbols]
24 head element section
a: Head element surface
b: Head floating surface
60: wafer for element formation
62 ... Dicing blade
70 ... Support wafer
71 ... bonding layer
72… Groove pattern

Claims (5)

基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含む素子を形成するために用いられる素子形成用ウエハ構造体であって、
複数個の前記素子を形成しかつ後段の工程で個々の素子に切り取り可能であり、前記基板の厚さもしくは幅のいずれか一方に対応する厚さを有している素子形成用ウエハと、
前記素子形成用ウエハの背面に接合層を介して張り合わされた支持体ウエハとを含んでなり、そして
前記接合層が、前記素子形成用ウエハの背面及び前記支持体ウエハの表面のいずれか一方に所定の膜厚で全面的に形成された樹脂材料の硬化物からなり、溝状パターンを有していることを特徴とする素子形成用ウエハ構造体。
An element formation wafer structure used for forming a substrate and an element including a functional element formed on a surface and / or inside of the substrate,
An element forming wafer having a thickness corresponding to one of the thickness and the width of the substrate, which can be formed into a plurality of the elements and can be cut into individual elements in a subsequent step,
A support wafer bonded to a back surface of the device formation wafer via a bonding layer, and the bonding layer is provided on one of the back surface of the device formation wafer and the surface of the support wafer. A wafer structure for element formation, comprising a cured pattern of a resin material formed entirely over a predetermined thickness and having a groove pattern.
基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含む複数個の素子を一括して製造する方法であって、下記の工程:
複数個の前記素子を形成しかつ後段の工程で個々の素子に切り取り可能であり、前記基板の厚さもしくは幅のいずれか一方に対応する厚さを有している素子形成用ウエハを作製する工程、
前記素子形成用ウエハとほぼ同じ平面形状を有する支持体ウエハを作製する工程、
前記素子形成用ウエハの背面及び前記支持体ウエハの表面のいずれか一方に、溝状パターンを有している樹脂材料からなる接合層を所定の膜厚で全面的に形成する工程、
前記素子形成用ウエハの背面と前記支持体ウエハの表面を前記接合層を介して張り合わせ、前記樹脂材料の硬化によって両者を接着させること、
前記素子形成用ウエハの表面に、予め定められた設計デザインに従って前記機能素子を形成して複数個の前記素子を形成する工程、及び
前記支持体ウエハで支持した状態のまま、前記素子形成用ウエハに形成された前記素子を個々の素子に切り離す工程
を含んでなることを特徴とする素子の製造方法。
A method for collectively manufacturing a substrate and a plurality of devices including a functional device formed on a surface and / or inside the substrate, comprising the following steps:
A plurality of the elements are formed, and an element forming wafer that can be cut into individual elements in a subsequent step and has a thickness corresponding to one of the thickness and the width of the substrate is manufactured. Process,
Producing a support wafer having substantially the same planar shape as the element forming wafer,
A step of forming a bonding layer made of a resin material having a groove pattern on a whole surface with a predetermined thickness on one of the back surface of the element forming wafer and the surface of the support wafer;
Laminating the back surface of the element forming wafer and the surface of the support wafer via the bonding layer, and bonding the two by curing the resin material;
Forming the functional elements on the surface of the element forming wafer in accordance with a predetermined design design to form a plurality of the elements, and the element forming wafer while being supported by the support wafer A step of separating the element formed in the step (a) into individual elements.
前記接合層をレジスト材料から形成し、該レジスト材料の皮膜に前記溝状パターンに合わせてパターン露光及び現像を行って溝状パターンを有するレジスト膜となすことを特徴とする請求項2に記載の素子の製造方法。3. The resist film according to claim 2, wherein the bonding layer is formed from a resist material, and a film of the resist material is subjected to pattern exposure and development in accordance with the groove pattern to form a resist film having a groove pattern. Device manufacturing method. 磁気記録媒体において情報の記録を行うための記録ヘッド及び情報の再生を行うための再生ヘッドを含む磁気記録ヘッドであって、
基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含み、かつ
請求項1に記載の素子形成用ウエハ構造体から切り出されたものであることを特徴とする磁気記録ヘッド。
A magnetic recording head including a recording head for recording information on a magnetic recording medium and a reproducing head for reproducing information,
A magnetic recording head comprising a substrate and a functional element formed on the surface and / or inside of the substrate, wherein the magnetic recording head is cut from the wafer structure for element formation according to claim 1.
磁気記録媒体において情報の記録を行うための記録ヘッド及び情報の再生を行うための再生ヘッドを含む磁気記録ヘッドを備えた磁気ディスク装置であって、
前記磁気記録ヘッドが、基板及び該基板の表面及び(又は)内部に形成された機能素子を含み、かつ
請求項1に記載の素子形成用ウエハ構造体から切り出されたものであることを特徴とする磁気ディスク装置。
A magnetic disk device comprising a magnetic recording head including a recording head for recording information on a magnetic recording medium and a reproducing head for reproducing information,
The magnetic recording head includes a substrate and a functional element formed on the surface and / or inside of the substrate, and is cut out from the element forming wafer structure according to claim 1. Magnetic disk drive.
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