PL178620B1

PL178620B1 - Głowica zapisująca cienkowarstwowa o niskim profilu

Info

Publication number: PL178620B1
Application number: PL95318558A
Authority: PL
Inventors: Hugo A.E. Santini
Original assignee: Ibm
Priority date: 1994-08-25
Filing date: 1995-08-23
Publication date: 2000-05-31
Also published as: PL318558A1; BR9508809A; CA2154916A1; CN1063562C; CZ19697A3; MY114101A; EP0806034A1; KR960008695A; HUT76998A; EP0806034B1; KR100217217B1; HU223166B1; US5621596A; RU2133987C1; WO1996006428A1; CN1118495A; ATE182421T1; DE69510961D1; JPH0887717A; DE69510961T2

Abstract

1. Glowica zapisujaca cienkowarstwowa o ni- skim profilu, zawierajaca zerowa wysokosc przewe- zenia usytuowana pomiedzy powierzchnia glowicy a tylna szczelina i rejon korpusowy, w którym usytuo- wana jest warstwa zwojowa, usytuowany pomiedzy zerowa wysokoscia przewezenia a tylna szczelina oraz obszary biegunów, majace czesci biegunowa pie- rwsza i druga zachodzace równiez na rejon korpuso- wy, usytuowane pomiedzy powierzchnia glowicy 1 zerowa wysokoscia przewezenia, przy czym na pier- wszej czesci biegunowej w rejonie korpusowym jest ulozonych wiele warstw izolacyjnych majacych wie- rzcholek i rozciagajacych sie w kierunku szczeliny tyl- nej, znamienna tym, ze wierzcholek (72) pierwszej warstwy izolacyjnej (62) najblizej pierwszej czesci (48) bieguna jest usytuowany w odleglosci co naj- mniej 3 µ m od zerowej wysokosci przewezenia w kie- runku szczeliny tylnej (53), a wierzcholek (65) drugiej warstwy izolacyjnej (60) lezy na zerowej wysokosci przewezenia okreslajac ja. FIG. 2 PL PL PL PL PL

Description

Przedmiotem niniej szego wynalazkujest głowica zapisu cienkowarstwowa o niskim profilu.

Znana głowica zapisu cienkowarstwowa zawiera pierwszą i drugą część bieguna, które są magnetycznie połączone w rejonie zakończenia bieguna i w szczelinie tylnej. W rejonie zakończenia bieguna pierwsza i druga część bieguna kształtuje pierwsze i drugie zakończenia bieguna, które sąoddzielone cienkąwarstw-ą szczeliny izolującej. Rejon zakończenia biegunajest określany przez powierzchnię głowicy i zerową wysokość przewężenia pomiędzy powierzchnią głowicy i szczeliną tylną. Część korpusowa głowicy leży pomiędzy zerową wysokościąprzewężenia i szczeliną tylną. W części korpusowej głowicy znajduje się jedna albo więcej warstw zwojów płaskich i kilka warstw izolacyjnych. Zwoje płaskie łączą strumień z częściami bieguna i/lub odbierają od niego strumień.

178 620

Każda z warstw izolacyjnych posiada wierzchołek w pobliżu rejonu zakończenia bieguna, gdzie rozpoczyna się warstwa izolacyjna. Każdy z wierzchołków znajduje się na, albo pomiędzy zerową wysokością przewężenia i szczeliną tylną. W znanych rozwiązaniach wierzchołek pierwszej warstwy izolacyjnej powyżej pierwszej części bieguna określa zerową wysokość przewężenia. Każda warstwa izolacyjna posiada powierzchnię stromo nachyloną od jej wierzchołka do jej najwyższego poziomu powyżej pierwszej części bieguna. Nachylenie to jest kształtowane podczas podgrzewania warstwy izolacyjnej. Proces podgrzewania powoduje kurczenie się i nachylanie się warstwy izolującej od wierzchołka do poziomu najwyższego.

Druga część bieguna posiada punkt rozszerzenia, w którym rozszerza się ona poza szerokość drugiego zakończenia bieguna, w celu utworzenia dużej części korpusu głównego. Ten punkt rozszerzania znajduje się pomiędzy zerową wysokością przewężenia i szczeliną tylna. Jeśli punkt rozszerzeniajest ustawiony za daleko z tyłu w kierunku szczeliny tylnej, strumień może rozpraszać się z powodu dodatkowej długości wąskiego materiału, przez którą strumień musi być przesyłany. Ustawienie punktu rozszerzenia blisko zerowej wysokości przewężenia może zapobiec jednoczesnemu wytwarzaniu drugiej części bieguna i drugiego zakończenia bieguna z wąską szerokością ścieżki o dużej rozdzielczości, co zostaje wyjaśnione bardziej szczegółowo poniżej.

Długość warstwy szczelinowej pomiędzy drugim zakończeniem bieguna i pierwszym zakończeniem bieguna oraz ukształtowanie drugiego zakończenia bieguna są decydującymi elementami w cienkowarstwowej głowicy zapisującej. Długość warstwy szczelinowej na powierzchni głowicy określa gęstość liniową głowicy, akonkretnie to, jak wiele bitów można zapisać na milimetr liniowy nośnika magnetycznego. Szerokość drugiego zakończenia bieguna określa szerokość ścieżki głowicy, co ustanawia ile głowica może zapisać ścieżek na szerokości nośnika magnetycznego. Wynikiem tych dwóch czynników jest gęstość powierzchniową.. Przy obecnym zapotrzebowaniu na przechowywanie i przetwarzanie dużych ilości danych, takich jak w telewizji dużej ostrości (HDTV), istnieje zapotrzebowanie na głowicę zapisującą cienkowarstwową, o wysokiej gęstości powierzchniowej, co uzyskuje się za pomocą drugiego zakończenia bieguna z wąską szerokością ścieżki o dużej rozdzielczości.

Drugie zakończenie bieguna o wysokiej rozdzielczości może być wykonane za pomocą procesu rozprzestrzeniania, po którym następuje reaktywne trawienie jonowe. Proces rozprzestrzeniania maskuje powierzchnię górną warstwy oporowej wzorem z metalu, który pozostaje nienaruszony przez reaktywne trawienie jonowe. Obszar nie pokryty maską to obszar, na którym zakończenie bieguna ma być powlekane galwanicznie, przy czym obszar ten jest kształtowany przez reaktywne trawienie jonowe. Etapy osadzania wzoru metalowego i bombardowania sąbardzo kosztowne. Drugie zakończenie bieguna także może być wykonane poprzez trawienie wiązką jonową, w którym druga część bieguna jest bombardowana jonami, w celu utworzenia drugiego zakończenia bieguna o pożądanej szerokości ścieżki. Proces ten także jest bardzo kosztowny. W obu tych sposobach drugie zakończenie bieguna jest kształtowane indywidualnie, a następnie pozostała druga część bieguna jest zszywana z drugim biegunem za pomocą fotolitografii.

Najmniej kosztownym sposobem wytwarzania drugiego zakończenia bieguna jest kształtowanie go podczas tych samych etapów, które kształtują drugą część bieguna. W tych etapach wykorzystywanajest pojedyncza warstwa fotomaski, która może być ukształtowana w celu powleczenia galwanicznego całej drugiej części bieguna wraz z drugim zakończeniem bieguna podczas jednej operacji. Jednak przy zastosowaniu sposobów wytwarzania drugiej części bieguna i drugiego zakończenia bieguna za pomocą tych samych etapów procesu nie uzyskiwało się drugiego zakończenia pola o dużej rozdzielczości. Kiedy druga część bieguna i drugie zakończenie bieguna są wytwarzane jednocześnie za pomocą zwykłej fotolitografii, warstwa fotomaski jest powlekana poprzez wirowanie na części korpusowej i rejonie zakończenia bieguna głowicy. Warstwa fotomaski znajduje się powyżej warstwy szczelinowej w rejonie zakończenia bieguna i powyżej stosu warstw izolacyjnych w rejonie korpusu. Stos izolacyjny znajduje się typowo 7 do 8 (pm) powyżej warstwy szczelinowej i posiada oznaczone nachylenie w miejscu, gdzie pierwsza warstwa izolująca przechodzi wjej wierzchołek na zerowej wysokości przewężenia. Kiedy maska jest powlekana na płytce poprzez wirowanie, rozciąga się ono płasko na szerokości części korpusowej i rejonu zakończenia bieguna, powodując, że maska w rejonie zakończenia bieguna

178 620 jest znacznie grubsza niz maska w rejonie części korpusowej głowicy. Grubość maski w części korpusowej głowicy jest narzucona przez pożądaną grubość drugiej części bieguna. Na przykład, jeśli druga część bieguna w części korpusowej ma mieć grubość 4 pm, to warstwa fotomaski będzie musiała mieć w przybliżeniu 4,5 pm grubości. Przy typowym stosie izolującym o grubości około 8 pm powoduje to, że warstwa maski ma, w rejonie zakończenia bieguna, około 11 pm grubości. Taka grubość w rejonie zakończenia bieguna w połączeniu ze stromym nachyleniem pierwszej warstwy izolacyjnej w pobliżu rejonu zakończenia bieguna sprawia, ze bardzo trudno jest wykonać drugie zakończenie bieguna o wąskiej szerokości ścieżki za pomocą kolejnych etapów fotolitografii. W procesie wytwarzania cienkowarstwowych głowic zapisujących o dużej rozdzielczości współczynnik kształtu grubości fotomaski względem szerokości ścieżki zakończenia bieguna powinien wynosić 4 do 1. Zgodnie z tym, grubość fotomaski powinna być nie większa niż czterokrotna pożądana szerokość ścieżki drugiego zakończenia bieguna. Po osadzeniu warstwa fotomaski jest kształtowana poprzez naświetlanie światłem na jednym albo większej ilości obszarów, które mają być usunięte przez kolejny etap rozpuszczania naświetlonej fotomaski. Kiedy natężenie światła jest wysokie, wąskie szczeliny stosowane do kształtowania elementów miniaturowych wprowadzają do światła na krawędziach szczelin składniki odchylające, co powoduje powstanie obwódki światła, kiedy uderza ono w fotomaskę. Powoduje to słabą rozdzielczość. Jednak poważniejszym problemem jest odbijanie światła do rejonu zakończenia bieguna od nachylonych warstw izolacyjnych poza zerowym poziomem przewężenia. W gorszej sytuacji zakłada się, że punkt rozszerzenia drugiego zakończenia bieguna ma znajdować się na tej samej płaszczyźnie przy zerowej wysokości przewężenia. Ukształtowana warstwa fotomaski ma początek swojego rozszerzenia na zerowej wysokości przewęzenia i rozszerza się szybko w kierunku szczeliny tylnej do pełnej szerokości drugiej części bieguna. Odsłania to duży obszar nachylonych fragmentów warstw izolacyjnych zaraz za rejonem zakończenia bieguna. Kiedy te obszary są naświetlane światłem, światło jest w znacznym stopniu odbijane pod kątem padania od nachylonych fragmentów warstw izolacyjnych do rejonu zakończenia bieguna, który nie powinien być naświetlany. W rezultacie odbite światło robi wycięcia w warstwie fotomaski w rejonie zakończenia bieguna, zasadniczo zmniejszając rozdzielczość drugiego zakończenia bieguna. Powlekanie galwaniczne po kształtowaniu tego typu powoduje, że drugie zakończenie bieguna posiada nieregularnie ukształtowane ściany boczne i niewielką szerokość liniową.

Rozwiązaniem problemu odbijania jest przemieszczenie punktu rozszerzenia dalej od zerowej wysokości przewężenia w kierunku szczeliny tylnej. Jeśli punkt rozszerzenia jest odsunięty wystarczająco daleko do tyłu, odbite światło nie osiągnie rejonu zakończenia bieguna. Światło będzie po prostu odbijane do wąskiego fragmentu obszaru części bieguna za zerową wysokością przewężenia, gdzie nic się nie dzieje bez jakiegokolwiek zasadniczego uszkodzenia drugiego zakończenia bieguna. Jednak przemieszczenie punktu rozszerzenia do tyłu powoduje powiększenie długości tej wąskiej części, przez którą musi być przesyłany strumień z dużej części drugiej części bieguna do drugiego zakończenia bieguna, powodując rozproszenie strumienia z wąskiej części, co pogarsza właściwości głowicy.

Z opisu patentowego USA nr 5 087 332 znany jest sposób wytwarzania cienkowarstwowej głowicy magnetycznej polegający na tym, że kształtuje się ściśle określony otwór szczeliny tylnej dla magnetycznego zaniknięcia biegunów. Struktura fotorezystywna w kształcie grzybka i mająca wierzchnią warstwę podtrzymywaną przez warstwę zaporowąjest ukształtowana ponad biegunem podwójnym wirowaniem i podwójnym naświetlaniem oraz przez wygrzewanie utwardzające uprzednio nałożone warstwy fotorezystywne. Warstwa wierzchnia określa otwór tylny szczeliny. Po usunięciu struktury fotorezystywnej w kształcie grzybka przez wytrawianie, tylny otwór szczeliny jest ukształtowany.

Z opisu patentowego USA 5 032 944 znana jest głowica zawierająca zerową wysokość przewężenia oddalona od pierwszej warstwy izolacyjnej.

Celem wynalazkujest opracowanie głowicy zapisującej cienkowarstwowej o niskim profilu, łatwej w wykonaniu.

Głowica zapisująca cienkowarstwowa o niskim profilu zawierająca zerową wysokość przewęzenia usytuowanąpomiędzy powierzchnią głowicy a tylną szczeliną i rejon korpusowy, w

178 620 którym usytuowana jest warstwa zwojowa, usytuowany pomiędzy zerową wysokością przewężenia a tylną szczeliną oraz obszary biegunów, mające części biegunową pierwszą i drugą zachodzące również na rejon korpusowy, usytuowane pomiędzy powierzchnią głowicy i zerową wysokościąprzewężenia, przy czym na pierwszej części biegunowej w rejonie korpusowym jest ułożonych wiele warstw izolacyjnych mających wierzchołek i rozciągających się w kierunku szczeliny tylnej według wynalazku, charakteryzuje się tym, że wierzchołek pierwszej warstwy izolacyjnej najbliżej części bieguna jest usytuowany w odległości co najmniej 3 pm od zerowej wysokości przewężenia w kierunku szczeliny tylnej, a wierzchołek drugiej warstwy izolacyjnej leży na zerowej wysokości przewężenia określając ją.

Korzystnie, pierwsza warstwa izolacyjna posiada grubość od 0,4 do 0,6 pm.

Korzystnie, całkowita grubość stosu izolacyjnego ukształtowanego z pierwszej, drugiej i trzeciej warstwy izolacyjnej wynosi od 4,5 do 5,5 pm.

Korzystnie, wierzchołek pierwszej warstwy izolacyjnej jest usytuowany około 5 pm od zerowej wysokości przewężenia.

Korzystnie, zerowa wysokość przewężenia jest usytuowana co najmniej 3 pm od drugiej części bieguna, która posiada punkt rozszerzenia.

Korzystnie, punkt rozszerzenia drugiej części bieguna jest usytuowany około 3 pm od zerowej wysokości przewężenia.

Korzystnie, zerowa wysokość przewężenia jest usytuowana co najmniej 10 pm od wierzchołka warstwy zwojowej.

Korzystnie, zerowa wysokość przewężenia jest usytuowana około 15 pm od wierzchołka warstwy zwoj owej.

Korzystnie, pomiędzy zerową wysokością przewęzenia i wierzchołkiem pierwszej warstwy izolacyjnej jest usytuowany punkt rozszerzenia drugiej części bieguna.

Korzystnie, pomiędzy wierzchołkiem pierwszej warstwy izolacyjnej i szczeliną tylnąjest usytuowany wierzchołek trzeciej warstwy izolacyjnej.

Korzystnie, warstwa zwojowa powyżej pierwszej warstwy izolacyjnej w korpusie głowicy magnetycznej oraz jej wierzchołek jest usytuowany pomiędzy wierzchołkiem trzeciej warstwy izolacyjnej i szczeliną tylną).

Jest tu wykorzystany typowy sposób kształtowania fotomaski do jednoczesnego kształtowania drugiej części bieguna i drugiego zakończenia bieguna o wysokiej rozdzielczości z wąską szerokością ścieżki. Sposób ten można zastosować dzięki ukształtowaniu jednej z warstw izolacyjnych, innej niż pierwsza warstwa izolacyjna, i wykorzystaniuj ej do określania zerowej wysokości przewężenia. W korzystnej postaci wykonania wynalazku, wierzchołek drugiej warstwy izolacyjnej znajduje się na i tworzy zerową wysokość przewężenia. Przy zastosowaniu tego układu, odpowiednie umiejscowienie pierwszej warstwy izolacyjnej przyczynia się znacznie do polepszenia jakości głowicy. Pierwsza warstwa izolacyjna może być przemieszczona do tyłu, w kierunku szczeliny tylnej tak, ze jej nachylona część nie odbija świata do rejonu zakończenia bieguna podczas procesu fotolitografii. Jest to osiągnięte poprzez oddalenie wierzchołka pierwszej warstwy izolacyjnej o około 5 pm od zerowej wysokości przewężenia. Poza tym, pierwsza warstwa izolacyjna może być cieńsza niż pierwsze warstwy izolacyjne według rozwiązań wcześniejszych. Pierwsza warstwa izolacyjna jest pocieniona z grubości według rozwiązań wcześniejszych wynoszącej około 1,8 pm do około 0,5 pm. Pocienienie to znacząco przyczynia się do niższej topografii części korpusowej głowicy. Trzecia warstwa izolacyjna może być jeszcze bardziej oddalona od głowicy tak, że nie wpływa na kształtowanie drugiego zakończenia bieguna.

Podczas fotolitografii intensywność naświetlania jest zmniejszana, ponieważ głębokość fotomaski w rejonie zakończenia bieguna wynosi około połowy tej głębokości, która występowała w rozwiązaniach wcześniejszych. Ponieważ nachylenie drugiej warstwy izolacyjnej jest jednym nachyleniem blisko rejonu zakończenia bieguna, bardzo niewiele światła odbija się od nachylenia w kierunku rejonu zakończenia bieguna podczas naświetlania fotomaski. Dalej, wszystkie warstwy izolacyjne inne niz druga warstwa izolacyjna są umieszczone z tyłu, w kierunku szczeliny tylnej, tak że nie występuje narastanie grubej warstwy fotomaski w rej onie zakończenia bieguna. Pozwala to na umieszczenie punktu rozszerzenia znacznie bliżej zerowej

178 620 wysokości przewężenia niż w głowicach wcześniejszych. Dzięki niniejszemu wynalazkowi punkt rozszerzenia może się znajdować w odległości rzędu 3 pm od zerowej wysokości przewężenia. To zmniejsza wielkość rozpraszania się strumienia poprzez skrócenie długości wąskiego materiału drugiej części bieguna pomiędzy zerową wysokością przewężenia i punktem rozszerzenia. Warstwy na górze pierwszej warstwy izolacyjnej mogą być znacznie cieńsze. Okazało się, że warstwa zwojowa może być pocieniona o około 20 procent, że druga warstwa izolacyjna może być pocieniona o około jednątrzecia, że trzecia warstwa izolacyjna może być pocieniona o około 25 procent, oraz że drugie zakończenie bieguna może być zmniejszone o około 25 procent. Dzięki niniej szemu wynalazkowi wysokość fotomaski w rej onie zakończenia bieguna może wynosić w przybliżeniu 6,5 pm co umożliwiło zastosowanie wydłużenia drugiego zakończenia bieguna dla 2 Gb na sekundę. Dzięki niniejszemu wynalazkowi umożliwiono także utrzymanie wysokości stosu izolacyjnego około 5 pm, w porównaniu z 8 pm w rozwiązaniach wcześniejszych.

Druga część bieguna i drugie zakończenie bieguna mają wysoką gęstość i są wytwarzane podczas jednoczesnego procesu kształtowania fotolitograficznego.

Głowica zapisująca cienkowarstwowa posiada drugie zakończenie bieguna o wysokiej rozdzielczości, punkt rozszerzenia bliski zerowej wysokości przewężenia oraz wysokość mniejszą niż w rozwiązaniach wcześniejszych.

Preferowane jest, aby pierwsza warstwa izolacyjna leżała zasadniczo na wspólnej płaszczyźnie z częścią drugiej warstwy izolacyjnej.

Przedmiot wynalazkujest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym: fig. 1 przedstawia schemat blokowy głowicy zapisującej cienkowarstwowej o niskim profilu stosowanej w napędzie nośnika magnetycznego, takim jak napęd dysku magnetycznego, fig. 2 - widok z boku przekroju głowicy zapisującej o niskim profilu stosowanej w połączeniu z głowicą odczytu MR w celu utworzenia połączonej głowicy MR, fig. 3 - widziany z boku przekrój przedniej części głowicy zapisującej według rozwiązań wcześniejszych, fig. 4. jest podobna do fig. 3 z wyjątkiem tego, iż jest pokazana warstwa fotomaski do kształtowania drugiej części bieguna i drugiego zakończenia bieguna, fig. 5 przedstawia schematyczny widok izomeryczny nachylonych części warstw izolacyjnych odbijających światło do rejonu zakończenia bieguna podczas wytwarzania głowicy według wcześniejszych rozwiązań, fig. 6 - kolejną głowicę według rozwiązań wcześniej szych, w której trzecia warstwa izolacyjna określa zerowąwysokość przewężenia, fig. 7 jest podobna do fig. 6 z wyjątkiem tego, że jest pokazana warstwa fotomaski do kształtowania drugiej części bieguna i drugiego zakończenia bieguna, fig. 8 przedstawia widok z boku przekroju jednego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, w którym wierzchołek drugiej warstwy izolacyjnej określa zerową wysokość przewężenia, fig. 9 - widok z boku przekroju innego przykładu wykonania niniejszego wynalazku, w którym trzecia warstwa izolacyjna określa zerowąwysokość przewęzenia, fig. 10-14 przedstawiają schematycznie różne etapy sposobu wytwarzania głowicy zapisującej o niskim profilu przedstawionej na fig. 8, fig. 15 jest podobna do fig. 9 z wyjątkiem tego, że jest pokazana warstwa fotomaski do kształtowania drugiej części bieguna i drugiego zakończenia bieguna, fig. 16 przedstawia schematycznie różnice profilu pomiędzy głowicą zapisującą według rozwiązań wcześniejszych i niniejszą głowicą zapisującą o niskim profilu.

Napęd 20 dysku magnetycznego 24 zawiera trzpień obrotowy 22, który podtrzymuje i obraca dysk magnetyczny 24. Trzpień obrotowy 22 jest obracany przez silnik 26, który jest sterowany sterownikiem 28 silnika 26. Głowica magnetyczna 30, która może być połączona głowicąMR do zapisywania i odczytywania, jest zamontowana na wodziku 32, który z kolei jest podtrzymywany przez ramię podwieszające i uruchamiające 34. Ramię podwieszające i uruchamiające 34 ustawia wodzik 32 tak, aby głowica magnetyczna 30 była przetwornikiem dla powierzchni dy sku magnetycznego 24. Kiedy dysk 24 jest obracany przez silnik 26, wodzik 32 porusza się na cienkiej poduszce powietrznej (podporze powietrznej) blisko powierzchni dysku, w odległości 0,075 pm. Następnie głowica magnetyczna 30 jest używana do zapisywania informacji na wielu ścieżkach kołowych na powierzchni dysku 24, jak też do odczytywania z nich informacji. Te sygnały informacyjne, jak też sygnały sterujące dla przemieszczania wodzika do różnych ścieżek, sąprzetwarzane przez zespół elektroniczny 36 napędu 20.

178 620

Figura 2 przedstawia widok z boku przekroju pionowego przedniej części głowicy połączonej MR magnetycznej 30, wykorzystującej niniejszy wynalazek. Głowica połączona MR magnetyczna 30 zawiera część zapisującą głowicy, która jest umieszczona na górze części odczytuj ącej głowicy MR. Część odczytuj ąca głowicy MR zawiera pasek MR 40, który j est umieszczony pomiędzy warstwą szczelinową pierwszą 42 i drugą 44, które są z kolei umieszczone pomiędzy warstwą osłonową pierwszą 46 i druga 48. W głowicy połączonej MR magnetycznej 3 0 druga warstwa osłonowa 48 jest wykorzystywanaj ako pierwsza część bieguna dla głowicy zapisującej. W głowicy platformowej Mr (nie pokazanej) pierwsza część bieguna części głowicy zapisującej jest oddzielną warstwą na górze drugiej warstwy osłonowej głowicy odczytującej MR. Trzecia warstwa szczelinowa 50 jest umieszczona pomiędzy pierwszączęściąbieguna czyli drugą warstwą osłonową 48 i drugą częścią 52 bieguna, które są połączone magnetycznie w szczelinie tylnej 53. Przednie końce pierwszej i drugiej 52 części bieguna tworzą pierwsze 54 i drugie 56 zakończenie bieguna, które są magnetycznie oddzielone, w stosunku przetwornikowym, przez trzeciąwarstwę sz.cz.elinową50. Drugie zakończenie 56 biegunajest najbardziej bardzo istotnym elementem głowicy zapisującej, ponieważ jest to zakończenie pola, które indukuje sygnały strumienia magnetycznego w poruszającym się nośniku magnetycznym sąsiadującym z powierzchnią głowicy zapisującej. Zgodnie z tym, jego szerokość jest bardzo ważna przy ustalaniu gęstości głowicy. Warstwa zwojowa 58 i druga warstwa izolacyjna 60 sąumieszczone pomiędzy pierwsza 62 i trzecią64 warstwą izol^^^^yji^^, które z kolei sąumieszczone pomiędzy pierwszą i drugą52 częścią bieguna. Przedni koniec wierzchołka 65 drugiej warstwy izolacyjnej 60 znajduje się na zerowej wysokości przewężenia (ZTH). Przednie końce wszystkich warstw z przodu zerowej wysokości przewężenia tworzą powierzchnię 66 głowicy 30, która jest w napędzie dyskowym nazywana powierzchnią łożyska powietrznego (ABS). Ta powierzchnia łożyska powietrznego jest kształtowana przez czoło głowicy 30.

Rejon zakończenia bieguna znajduje się pomiędzy powierzchnią 66 głowicy 30 i zerową wysokościąprzewężenia, a głowica 30 posiada rejon korpusowy, który znajduje się pomiędzy zerową wysokością przewężenia i szczelinątylną. Warstwy izolacyjne pierwsza 62, druga 60 i trzecia 64, znajdują się powyżej pierwszej części bieguna w rejonie korpusowym i sąpowszechnie nazywane stosem izolacyjnym. Każda z warstw izolacyjnych pierwsza 62, druga 60 i trzecia 64 posiada wierzchołek, w którym się zaczyna, oraz rozciąga się od wierzchołka w kierunku szczeliny tylnej 53.

Figura 3 przedstawia część przednią wcześniejszej cienkowarstwowej głowicy zapisującej 70. Ta głowica zapisująca 70 może być jedynie głowicą indukcyjną albo częścią zapisującą głowicy połączonej MR albo częścią zapisującą głowicy platformowej MR. W głowicy zapisującej 70 według rozwiązań wcześniejszych wierzchołek 72 pierwszej warstwy izolacyjnej 62 typowo określa zerową wysokość przewężenia. Pierwsza warstwa izolacyjna 62 jest nachylona do góry od jej wierzchołka do części płaskiej, gdzie są tworzone warstwa zwojowa 58 i druga warstwa izolacyjna 60. Druga warstwa izolacyjna 60 jest nachylona do góry od jej wierzchołka 65 do płaskiej części, gdzie jest tworzona trzecia warstwa izolacyjna 64. Trzecia warstwa izolacyjna 64 jest nachylona do góry od swojego wierzchołka 74 do części generalnie płaskiej. Trzecia warstwa izolacyjna 64 wyrównuje zmarszczki na drugiej warstwie izolacyjnej 60 spowodowane przez warstwę zwojową 58. Kiedy tworzona jest druga część 52 bieguna, posiada ona wysoki profil z kolejno nachylonymi częściami, które odtwarzają nachylone części pierwszej 62, drugiej 60 i trzeciej 64 warstwy izolacyjnej. Druga część 52 bieguna posiada punkt rozszerzenia 76, który znajduje się około 10 pm za zerową wysokością przewężenia. Punktem płaskim jest miejsce, w którym druga część 52 bieguna rozpoczyna rozszerzanie się od wąskiej szerokości, któraj est równa szerokości drugiego zakończenia 56 bieguna, do dużego obszaru drugiej części 52 bieguna.

Duże kąty wierzchołkowe a i wysoko nachylone części pierwszej 62, drugiej 60 i trzeciej 64 warstwy izolacyjnej stwarzają problem w ukształtowaniu drugiego zakończenia 56 bieguna o wąskiej szerokości, gdyż kiedy fotomaska jest nakładana na górę częściowo skompletowanej głowicy 30 za pomocąwirowania, powoduje to płaskie ukształtowanie górnej powierzchni maski, jak pokazano na fig. 4. Płaska fotomaska, w rejonie zakończenia bieguna ma zwykłe 12 pm grubości, podczas kiedy fotomaska powyżej stosu izolacyjnego ma zwykle 4,5 pm grubości. Kiedy

178 620 światło naświetla grubą warstwę fotomaski, zmniejsza rozdzielczość. Światło musi być intensywne, aby naświetlić całągłębokość warstwy fotomaski. Kiedy intensywne światło jest kierowane przez wąskie szczeliny, odchyla się na krawędziach szczelin, powodując gorsze odwzorowanie.

Poważniej szy problem powodujący słabąrozdzielczość podczas tworzenia drugiego zakończenia 56 bieguna jest spowodowany odbijaniem światła od górnych nachylonych części pierwszej 62, drugiej 60 i trzeciej 64 warstwy izolacyjnej podczas etapu naświetlania. Fig. 5 przedstawia w powiększeniu przykład, w którym punkt rozszerzania 82 pierwszej warstwy izolacyjnej 62 znajduje się bezpośrednio powyżej zerowej wysokości przewężenia (wierzchołek 72 pierwszej warstwy izolacyjnej 62). Kiedy światło penetruje fotomaskę w obszarze za punktem rozszerzenia 82, pada ono na nachylone powierzchnie 84,86 i 88 warstw izolacyjnych odpowiednio pierwszej 62, drugiej 60 i trzeciej 64 pod kątem padania. Powoduje to odbicie światła bezpośrednio do rejonu zakończenia bieguna. To odbite światło penetruje fotomaskę w rejonie zakończenia bieguna za ścianami bocznymi drugiego zakończenia 56 bieguna. Jest to nazywane nacinaniem i powoduje słabe ukształtowanie ścian fotomaski służących do kształtowania zakończenia bieguna. Wynikiem jest to, że kiedy zakończenie bieguna jest powlekane galwanicznie, posiada ono słabo określoną szerokość liniową i słabą rozdzielczość. W celu przezwyciężenia tego problemu w rozwiązaniach wcześniejszych punkt rozszerzenia 76 został przemieszczony o znaczącą odległość do tyłu od zerowej wysokości przewężenia, takąjak 10 pm, jak to pokazano na fig. 3. Przy takim układzie jedynie bardzo wąski rejon(otej samej szerokości co drugie zakończenie 56 bieguna) nachylonych powierzchni 84,86,88 warstw izolacyjnych pierwszej 62, drugiej 60 i trzeciej 64 jest wystawiony na działanie światła zaraz za rejonem zakończenia bieguna. Zgodnie z tym, kiedy przeprowadzany jest etap naświetlania, faktycznie żadne światło nie jest odbijane od nachylonych części warstw izolacyjnych w celu wcięcia się w rejon zakończenia bieguna. Problemem związanym z tym podejściem jest to, że strumień magnetyczny musi przejść przez tę bardzo wąską część drugiej części 52 bieguna z punktu rozwidlenia do zerowej wysokości przewężenia, co powoduje znaczne wyciekanie strumienia. Byłoby pożądane, jeśliby punkt rozszerzenia 76 mógł być umieszczony w przybliżeniu 3 pm od zerowej wysokości przewęzenia tak, aby rozproszenie strumienia mogło być zminimalizowane.

Inna głowica magnetyczna 90 według rozwiązań wcześniejszych jest przedstawiona na fig. 6. W głowicy magnetycznej 90 wierzchołek 74 trzeciej warstwy izolacyjnej 64 znajduje się na zerowej wysokości przewężenia, w celu utworzenia zerowej wysokości przewężenia. W tym przykładzie wykonania, trzecia warstwa izolacyjna 64 jest tworzona po utworzeniu pierwszej warstwy izolacyjnej 62, warstwy zwojowej 58 i drugiej warstwy izolacyjnej 60. Przy takim układzie, trzecia warstwa izolacyjna 64 pokrywa zmarszczki drugiej warstwy izolacyjnej 60 tak, że zmarszczki nie będą odtwarzane na drugiej części 52 bieguna, kiedy jest ona powlekana galwanicznie. Jednak ukształtowanie to posiada wysoki profil podobny do głowicy według rozwiązań wcześniejszych pokazanej na fig. 3. Kiedy warstwa fotomaski jest powlekana poprzez wirowanie, jako to pokazano na fig. 7, fotomaska wyrównuje się na obszarze rejonu zakończenia bieguna, sprawiając, że fotomaskajest w tym rejonie bardzo gruba. Powoduje to te same problemy odchylania i odbijania i odbijania co omówione powyżej w odniesieniu do głowicy przedstawionej na fig. 3.

Typowe grubości różnych warstw głowicy według rozwiązań wcześniejszych pokazanej na fig. 3 wynoszą kolejno: szczelina zapisu czyli trzecia warstwa szczelinowa 50 ma 0,4 pm, pierwsza warstwa izolacyjna 62 ma 1,8 pm, druga warstwa izolacyjna 60 ma 4,3 pm, warstwa zwojowa 58 ma 3,5 pm, trzecia warstwa izolacyjna ma 0,8 pm, a druga część 52 bieguna ma 5 pm.

Figura 8 przedstawia głowicę zapisującą 100 o niskim profilu według niniejszego wynalazku. Pierwsza warstwa izolacyjna 62 nie jest używana do określania zerowej wysokości przewęzenia. Wierzchołek 72 pierwszej warstwy izolacyjnej 62 jest odsunięty od zerowej wysokości przewężenia w kierunku szczeliny tylnej 53 o około 5 pm. Następnie na górze pierwszej warstwy izolacyjnej 62 jest tworzona warstwa zwojowa 58 typu płaskiego, z pierwszym zwojem rozpoczynającym się w odległości około 15 pm od zerowej wysokości przewężenia. Następnie na górze warstwy zwojowej 58 jest tworzona druga warstwa izolacyjna 60, z jej wierzchołkiem znajdującym się na i określającym zerową wysokość przewężenia. Zaletą tego układu jest to, że

178 620 pierwsza warstwa izolacyjna 62 może być cienka i mieć grubość 0,5 pm, w porównaniu z 1,8 pm dla warstwy izolacyjnej według rozwiązań wcześniejszych. To znacznie zmniejsza grubość stosu izolacyjnego. Następnie na górze drugiej warstwy izolacyjnej 60 jest tworzona trzecia warstwa, izolacyjna 64, w celu wyrównania ukształtowania dla utworzenia drugiej części 52 bieguna. Wierzchołek 74 trzeciej warstwy izolacyjnej 64 może być usytuowany w odległości 10 pm za zerową wysokościąprzewężenia. Ponieważ stos izolacyjny o wąskim profilu został zminimalizowany, punkt rozszerzenia 76 może być przemieszczony do przodu do około 3 pm za zerową wysokość przewężenia. Ponieważ punkt rozszerzenia 76 jest przemieszczony do przodu, w niniejszym wynalazku grubość warstwy zwojowej 58 może wynosić 2,8 pm, w porównaniu z 3,5 pm dla warstwy zwojowej według rozwiązań wcześniejszych, ponieważ rozpraszanie strumienia jest mniejsze. W rezultacie druga warstwa izolacyjna 60 może mieć 2,5 pm, w porównaniu z 4,3 pm dla drugiej warstwy izolacyjnej według rozwiązań wcześniejszych. Kąt wierzchołkowy a także jest znacznie mniejszy. Ponieważ strumień magnetyczny nie musi przechodzić przez duży obszar stanowiący odległość pomiędzy punktem rozszerzenia 76 do zerowej wysokości przewężenia, druga część 52 bieguna może być cieńsza. Druga część 52 bieguna może mieć 3 pm, w porównaniu z 4 do 5 pm dla bieguna według rozwiązań wcześniej szych. Dzięki niniej szemu wynalazkowi wysokość stosu izolacyjnego może wynosić około 5 pm. Poniższe tabele, „Tabela położeń warstw” i „odległości warstw od zerowej wysokości przewężenia (ZTH)” oraz „Grubości warstw”, przedstawiają preferowane i najbardziej preferowane położenia i grubości różnych warstw według niniejszego wynalazku.

Odległości warstw od zerowej wysokości przewężenia (ZTH)

Warstwa	Preferowane	Najbardziej preferowane
Ii	3,0 pm do 2 pm od zwoju	5,0 pm
Zwój	10 - więcej	15,0 pm
b	(8-1:3)-0	0
I3	0-(8-13)	10,0 pm
Punkt rozszerzenia	3 pm - więcej	3 pm - więcej

Grubości warstw

Warstwa	Preferowane	Najbardziej preferowane
Szczelina zapisu (G3)	0,3 pm ± 50%	0,3 pm ± 10%
I1	0,7 pm ± 50%	0,5 pm ± 20%
Pęcherzyki	0,1 pm ± 20%	0,1 pm ± 20%
Zwój	2,5 pm ± 20%	2,5 pm ± 10%
12	2,5 pm ± 20%	2,5 pm ± 10% przód zwoju 0,5 pm ± 20% góra zwoju
I₃	1,0 pm ± 20%	0,5 pm ± 20%
		góra zwoju
I2 + I3	1,0 pm ± 20% góra zwoju	1,0 pm ± 10% góra zwoju
Cały stos izolacyjny	5,0 pm ± 20%	5,0 pm ± 10%
Druga część bieguna (P2)	3 pm	3 pm

178 620

Dzięki grubości warstw, a zwłaszcza położeniu warstw izolacyjnych, drugie zakończenie 56 bieguna może być ukształtowane z bardzo wąską szerokością ścieżki, co zostanie wyjaśnione poniżej.

Alternatywnie, wierzchołek 74 trzeciej warstwy izolacyjnej 64 może być wykorzystany zgodnie z niniejszym wynalazkiem do tworzenia zerowej wysokości przewężenia, jak to pokazano w głowicy magnetycznej 110 z fig. 9. Pierwsza warstwa izolacyjna 62 może znajdować się około 5 pm od zerowej wysokości przewężenia, a druga warstwa izolacyjna 60 może znajdować się około 12 pm od zerowej wysokości przewężenia. Grubości warstw w obszarze zwoju mogą być zasadniczo takie same, jak opisane dla głowicy 100 przedstawionej na fig. 8 i przedstawione w tabelach. Głowica 110 posiada niski profil, podobny do głowicy o niskim profilu 100.

Sposób wytwarzania głowicy jest przedstawiony na fig. 10-14. Na fig. 10 pierwsza warstwa izolacyjna 62 o grubości około 0,5 pm jest tworzona na górze trzeciej warstwy szczelinowej 50 w przybliżeniu 5 pm za zerową wysokością przewężenia. Na fig. 11 warstwa zwojowa 58 o grubości w przybliżeniu 2,6 do 3 pm jest tworzona na górze pierwszej warstwy izolacyjnej 62 w przybliżeniu 15 pm za zerowąwysokościąprzewężenia. Na fig. 12 druga warstwa izolacyjna 60 o grubości około 2,5 pm jest tworzona na górze warstwy zwojowej 58, przy czym pierwsza warstwa izolacyjna 62, trzecia warstwa szczelinowa 50 i wierzchołek 65 są umieszczone na i tworzą zerową wysokość przewęzenia. Z fig. 12 widać, że nachylona powierzchnia 86 drugiej warstwy izolacyjnej 60 rozciąga się odjej wierzchołka 65 na krótkim odcinku, w porównaniu z połączonymi rejonami nachylonymi 84,86 i 88 warstw izolacyjnych 62,60,64 głowicy magnetycznej 100 według rozwiązań wcześniejszych przedstawionej na fig. 3 i 5. Trzecia warstwa izolacyjna 64 o grubości 1 pm jest tworzona na górze drugiej warstwy izolacyjnej 60 z jej wierzchołkiem 74 w przybliżeniu 10 pm za zerowa wysokością przewężenia. Te trzy warstwy izolacyjne 60, 62, 64 tworzą wysokość stosu izolacyjnego o niskim profilu, która wynosi w przybliżeniu 5 pm. Na górze wszystkich warstw jest powlekana poprzez wirowanie fotomaska (fig. 14), co powoduje, że grubość warstwy fotomaski na korpusie głowicy magnetycznej 100 wynosi w przybliżeniu 3,5 pm, a grubość warstwy fotomaski w rejonie zakończenia bieguna wynosi w przybliżeniu 6,5 pm. Ta wynosząca 6,5 pm grubość fotomaski w rejonie zakończenia bieguna według niniejszego wynalazku jest znacznie mniejsza niż wynosząca 11 pm grubość fotomaski w rejonie zakończenia bieguna według rozwiązań wcześniejszych. Punkt rozszerzenia 76 może być teraz umieszczony w przybliżeniu 3 pm za zerowąwysokościąprzewężenia tak, że głowica 100 ma minimalny wyciek strumienia i jest bardziej skuteczna. Zgodnie z tym, kiedy warstwa fotomaski jest naświetlana w celu ukształtowania, bardzo mała ilość światła będzie odbijana od nachylonej powierzchni 86 drugiej warstwy izolacyjnej 60 do rejonu zakończenia bieguna, ponieważ szerokość naświetlanej nachylonej powierzchni 86 jest taka sama jak szerokość naświetlanego rejonu zakończenia bieguna. Po fotokształtowaniu z fig. 14, druga część 52 bieguna i drugie zakończenie 56 bieguna są jednocześnie powlekane galwanicznie. Po usunięciu warstwy kształtującej fotomaski, część bieguna i zakończenie bieguna sąukształtowane tak, jak to pokazano na fig. 8. Zakończenie bieguna posiada dobrze ukształtowane ściany boczne i szerokość liniową. Ponieważ grubość warstwy fotomaski w rejonie zakończenia bieguna wynosi około 6,5 pm, przy zastosowaniu wspomnianego powyżej pożądanego współczynnika kształtu wynoszącego 4 można wykonać głowicę zapisującej o wydajności 2 Gb.

Figura 15 przedstawia ukształtowanie warstwy fotomaski do kształtowania głowicy o niskim profilu przedstawionej na fig. 9. W głowicy tej wierzchołek 74 trzeciej warstwy izolacyjnej 64 określa zerową wysokość przewężenia. Grubość warstwy fotomaski w rejonie zakończenia bieguna wynosi około 6,5 pm, czyli jest taka sama jak pokazana na fig. 14. Z powodu niskiego profilu, drugie zakończenie 56 bieguna może być dla tej głowicy dobrze ukształtowane.

Jak pokazano na fig. 16, stos izolacyjny 120niniejszej głowicy zapisującej cienkowarstwowej został znacznie zmniej szony w stosunku do stosu izolacyj nego 13 0 głowicy zapisującej cienkowarstwowej według rozwiązań wcześniejszych. Zgodnie z tym, głowica zapisująca cienkowarstwowa jest lżejsza i bardziej zwarta niż głowica zapisująca według rozwiązań wcześniej szych. Dzięki wynalazkowi drugie zakończenie 56 bieguna o bardzo wysokiej rozdzielczości i wysokiej gęstości jest kształtowane jednocześnie zdrugączęścią52 bieguna za pomocązwykłej

178 620 obróbki fotolitograficznej. Wynalazek umożliwia zoptymalizowanie położenia punktu rozszerzenia blisko zerowej wysokości przewężenia tak, że ma miejsce minimalne rozproszenie wyciekania strumienia i ulepszone wykonania głowicy.

Inne przykłady wykonania i modyfikacje tego wynalazku są też możliwe. Na przykład, stos izolacyjny może składać się jedynie z dwóch warstw izolacyjnych, z jedną warstwą izolacyjną określającą zerową wysokość przewężenia i drugą warstwą izolacyjna posiadającą jej wierzchołek przynajmniej 3 pm od zerowej wysokości przewężenia w kierunku szczeliny tylnej

Claims

1. Głowica zapisująca cienkowarstwowa o niskim profilu, zawierająca zerową wysokość przewężenia usytuowaną pomiędzy powierzchnią głowicy a tylną szczeliną i rejon korpusowy', w którym usytuowana jest warstwa zwojowa, usytuowany pomiędzy zerową wysokością przewężenia a tylną szczeliną oraz obszary biegunów, mające części biegunową pierwsza i drugą zachodzące również na rejon korpusowy, usytuowane pomiędzy powierzchnią głowicy i zerową wysokościąprzewężenia, przy czym na pierwszej części biegunowej w rejonie korpusowym jest ułożonych wiele warstw izolacyjnych mających wierzchołek i rozciągających się w kierunku szczeliny tylnej, znamienna tym, że wierzchołek (72) pierwszej warstwy izolacyjnej (62) najbliżej pierwszej części (48) bieguna jest usytuowany w odległości co najmniej 3 pm od zerowej wysokości przewężenia w kierunku szczeliny tylnej (53), a wierzchołek (65) drugiej warstwy izolacyjnej (60) leży na zerowej wysokości przewężenia określając ją.

2. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że pierwsza warstwa izolacyjna (62) posiada grubość od 0,4 do 0,6 pm.

3. Głowica według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że całkowita grubość stosu izolacyj nego ukształtowanego z pierwszej (62) drugiej (60) i trzeciej (64) warstwy izolacyjnej wynosi od

4,5 do 5,5 pm.

4. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że wierzchołek (72) pierwszej warstwy izolacyjnej (62) jest usytuowany około 5 pm od zerowej wysokości przewęzenia.

5. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że zerowa wysokość przewężenia jest usytuowana co najmniej 3 pm od drugiej części (52) bieguna, która posiada punkt rozszerzenia.

6. Głowica według zastrz. 5, znamienna tym, że punkt rozszerzenia drugiej części (52) bieguna jest usytuowany około 3 pm od zerowej wysokości przewężenia.

7. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że zerowa wysokość przewężenia jest usytuowana co najmniej 10 pm od wierzchołka warstwy zwojowej (58).

8. Głowica według zastrz. 7, znamienna tym, że zerowa wysokość przewężenia jest usytuowana około 15 pm od wierzchołka warstwy zwojowej (58).

9. Głowica według zastrz. 1 znamienna tym, że pomiędzy zerowąwysokościąprzewężenia i wierzchołkiem (72) pierwszej warstwy izolacyjnej (62) jest usytuowany punkt rozszerzenia drugiej części (52) bieguna.

10. Głowica według zastrz. 1, znamienna tym, że pomiędzy wierzchołkiem (72) pierwszej warstwy izolacyjnej (62) i szczeliną tylną (53) jest usytuowany wierzchołek (74) trzeciej warstwy izolacyjnej (64).

11. Głowica według zastrz. 7, znamienna tym, że warstwa zwojowa (58) powyżej pierwszej warstwy izolacyjnej (62) w korpusie głowicy magnetycznej (30) oraz jej wierzchołek jest usytuowany pomiędzy wierzchołkiem (74) trzeciej warstwy izolacyjnej (64) i szczeliną tylną (53).