專利名稱：用光化學(xué)處理提供巨磁阻研磨板組織形成物的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明適用于一種處理如硬盤驅(qū)動(dòng)器等的滑動(dòng)器件的方法和設(shè)備。更特別地，本發(fā)明適用于研磨滑塊空氣支承面，特別是GMR型頭。

背景技術(shù)：
硬盤驅(qū)動(dòng)器是基本上由一組通過磁讀寫元件進(jìn)行存取的可旋轉(zhuǎn)磁盤組成的普通信息存儲(chǔ)裝置。這些數(shù)據(jù)傳送器，如同公知的傳送器，一般是由滑塊主體支撐并嵌入滑塊主體中，該滑塊主體是保持在接近于形成在磁盤上的分離的數(shù)據(jù)軌道上的相對(duì)位置上，以允許執(zhí)行讀或?qū)懖僮?。為了相?duì)于磁盤表面合適地定位傳送器，在滑塊主體上形成一個(gè)空氣支承面(ABS)，通過流動(dòng)的氣流為滑塊和傳送器在磁盤數(shù)據(jù)軌道上“飛行”提供足夠的升力。高速旋轉(zhuǎn)的磁盤沿著其表面產(chǎn)生一股與磁盤速度的切線方向基本平行的氣流或風(fēng)。該氣流與滑塊主體的ABS合作使得滑塊在旋轉(zhuǎn)的磁盤上飛行。有效地，懸浮的滑塊實(shí)際上是通過自驅(qū)動(dòng)的空氣支承與磁盤表面分離的。滑塊的ABS一般是配置在面對(duì)旋轉(zhuǎn)磁盤的滑塊表面上，同時(shí)極大地影響其在不同條件下在磁盤上飛行的能力。
如圖1所示，一個(gè)已知的對(duì)于普通雙體船滑塊5的ABS設(shè)計(jì)可形成為具有一對(duì)沿著面對(duì)磁盤的滑塊表面的外緣延伸的平行導(dǎo)軌2和4。也已經(jīng)開發(fā)出其他包括三個(gè)或更多的附加導(dǎo)軌的ABS結(jié)構(gòu)，它們具有不同的表面區(qū)域和幾何形狀。這兩個(gè)導(dǎo)軌2和4一般沿著從前緣6到后緣8的滑塊主體長(zhǎng)度的至少一部分布設(shè)。前緣6定義為旋轉(zhuǎn)磁盤朝著后緣8跑過滑塊5的長(zhǎng)度之前所通過的滑塊邊緣。如圖所示，盡管不合需要的公差一般與加工處理相關(guān)聯(lián)，而前緣6可以是錐形的。傳送器或磁性元件7一般被安放在如圖1所示的沿著滑塊的后緣8的某個(gè)位置。導(dǎo)軌2和4形成了滑塊在其上飛行的空氣支承面，并與旋轉(zhuǎn)的磁盤產(chǎn)生的氣流聯(lián)合提供需要的向上的升力。當(dāng)磁盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的風(fēng)或氣流沿著雙體船滑塊的導(dǎo)軌2和4的下面和中間運(yùn)動(dòng)。當(dāng)氣流通過導(dǎo)軌2和4的下面時(shí)，導(dǎo)軌和磁盤之間的氣壓增加從而提供正壓和升力。雙體船滑塊一般產(chǎn)生足夠數(shù)量的升力，或是正的承載力，以使得滑塊在旋轉(zhuǎn)的磁盤上方的適當(dāng)高度飛行。當(dāng)導(dǎo)軌2和4不存在時(shí)，滑塊主體5上過大的表面區(qū)域?qū)a(chǎn)生一個(gè)非常大的空氣支承面區(qū)域。一般的，當(dāng)空氣支承面區(qū)域增加時(shí)，產(chǎn)生的升力大小也增加了。
如圖2所示，一個(gè)頭萬向架組件40經(jīng)常給滑塊提供多個(gè)自由度，例如描述滑塊飛行高度的垂直間距，或是傾斜角和滾轉(zhuǎn)角。如圖2所示，一個(gè)懸浮件74將HGA40保持在移動(dòng)的磁盤76(具有邊緣70)上，該磁盤在由箭頭80所指示的方向上移動(dòng)。如圖2所示的磁盤驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，一個(gè)致動(dòng)器72在弧78上、在磁盤76的多個(gè)直徑上(例如內(nèi)徑(ID)，中徑(MD)和外徑(OD))移動(dòng)HGA。
巨磁阻(GMR)頭越來越多地被用于先進(jìn)的硬盤驅(qū)動(dòng)器中(例如能存儲(chǔ)超過80京字節(jié)數(shù)據(jù)的硬盤)?，F(xiàn)有技術(shù)中公知的GMR頭包括一般位于滑塊后部的中間(并非滑塊的空氣支承面)的構(gòu)件。這些構(gòu)件是極容易受到磁頭的制造過程引起的損壞的影響，特別是在研磨處理中。一個(gè)研磨處理和用于此處理的板的例子由Holmstrand的美國(guó)專利申請(qǐng)No.4,866,886示出。該板包括嵌入的研磨物(例如金剛石微粒)并且被旋轉(zhuǎn)用以摩擦保持在移動(dòng)的板上的適當(dāng)位置的GMR頭的表面。將研磨漿加到板上以促進(jìn)研磨處理。如同在現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，研磨板包括“平臺(tái)”和“凹槽”。平臺(tái)比研磨板上的凹槽高一些并與滑塊表面相接觸。凹槽成為研磨微粒的容納室(例如漿里的微粒，最初嵌入研磨板中的微粒等等)。凹槽也成為了從滑塊上去除的材料的容納室。
如上所述使用研磨板可能在制造GMR頭中產(chǎn)生問題。相對(duì)較大的研磨微?？赡芷茐幕瑝K的GMR頭部。一種改善制造頭的方法是在研磨板中使用更小的微粒。當(dāng)研磨微粒變得更小時(shí)，然而，它卻變得更難以控制例如研磨板的平整、組織結(jié)構(gòu)、粗糙度和清潔來成功地嵌入金剛石研磨物(有時(shí)稱為填充處理)。
研磨板的組織化處理過程將對(duì)滑塊的GMR頭的性能產(chǎn)生深刻的影響。研磨板的組織結(jié)構(gòu)將對(duì)滑塊的特性諸如表面拋光、極端部回退(或是PTR)、拖尾效應(yīng)(smearing)(例如，潛在地導(dǎo)致器件變短)，和容積去除率產(chǎn)生影響。
Holmstrand的參考文獻(xiàn)涉及一種組織化處理過程。在Holmstrand的專利中，使用一個(gè)玻璃珠爆破設(shè)備在研磨板的表面形成小洞。使用Holmstrand的組織化處理過程，PTR能夠被控制在28微米的數(shù)量級(jí)。使用現(xiàn)在的滑塊，然而，PTR被控制為少于0.01微米。如此高的值的一個(gè)可能的原因也許是小洞充當(dāng)了研磨物粉屑的容納室而不是允許粉屑離開磁盤表面(例如，通過旋轉(zhuǎn)研磨板的離心力)。因此，這種組織化處理過程對(duì)現(xiàn)在的滑塊制造并不適用。
另一種處理過程是在研磨板上提供螺旋凹槽。該螺旋凹槽使用刨床形成。平臺(tái)和凹槽的寬度和間距被稱為研磨板的“節(jié)距”。在螺旋凹槽形成后，研磨板通過“去毛刺”(或是削刮)進(jìn)一步處理，從而去除高的刺點(diǎn)并剩下平臺(tái)進(jìn)行金剛石填充。去毛刺處理的一個(gè)問題是它一般導(dǎo)致機(jī)器的搭接毛刺，不均勻的平臺(tái)與凹槽的比率，破壞高臺(tái)的邊緣和凹槽4的深度變化。這些，進(jìn)而將直接或者間接地影響已完成的滑塊的性能。一個(gè)解決辦法是精細(xì)地控制刨床的操作和功能，盡管那樣做將是一個(gè)昂貴的和耗時(shí)的過程。
另一個(gè)制作研磨板的處理包括使用金剛石組織化的環(huán)形處理。如同Kruse的美國(guó)專利申請(qǐng)No.4,037,367所描述的那樣，凹槽的自然流動(dòng)使得粉屑的去除相對(duì)來說變?nèi)菀?，而不像Holmstrand的專利所示出的一樣。雖然Kruse的處理可以改善容積去除率和極端部回退，但是平臺(tái)區(qū)域的粗糙度是不均勻的，并且過多的板材料碎片可能留在凹槽內(nèi)而且很難去除。在這種情況下，用尺寸更小的金剛石微粒(例如，一種平均直徑為1.0微米的金剛石微粒)填充平臺(tái)區(qū)域可能變得更加困難。這種處理的另一個(gè)缺點(diǎn)在于板的碎片數(shù)量伴隨著板的材料的柔軟程度的增加而增加，因此這種處理局限于使用硬的板材料。
考慮上述內(nèi)容，這里需要一種改進(jìn)的研磨板和通過減少板的碎片來制造該板的方法。


發(fā)明內(nèi)容
依照本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施例，提供一種制造研磨板的方法和設(shè)備。在一個(gè)實(shí)施例中，首先通過使用在硅片制造領(lǐng)域眾所周知的掩模蝕刻工序化學(xué)蝕刻金屬板。在該工序中金屬板上沒有被蝕刻的區(qū)域形成了平臺(tái)，在其中能夠完成金剛石填充。得到的研磨板能夠用于靈敏的GMR頭，因?yàn)橄鄬?duì)較小的金剛石微粒能夠被填充到金屬板內(nèi)并且它們?cè)诎迳戏植枷鄬?duì)均勻。



圖1是具有錐形的常規(guī)的雙體船空氣支承滑塊結(jié)構(gòu)的帶有讀和寫元件集合的飛行滑塊的透視圖。
圖2是在移動(dòng)的磁性存儲(chǔ)介質(zhì)上面安放的空氣支承滑塊的平面圖。
圖3是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例制造研磨板的方法流程圖。
圖4a-l是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的研磨板和一個(gè)執(zhí)行圖3所示方法制造研磨板的設(shè)備的視圖。

具體實(shí)施例方式 參考圖3，流程圖示出依據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的一個(gè)方法。在本實(shí)施例中，研磨板是由錫和銻的合金制造的。在方框301中，用機(jī)器加工研磨板以使其平整(例如，粗糙程度小于2微米)。在方框303中，隨后拋光或是組織化處理研磨板(依賴于加工處理的質(zhì)量)。舉例來說，一個(gè)去除毛刺拋光布可以與一種非常精細(xì)的研磨物一塊兒用于去除方框301中的加工操作殘留的任何人造物。在方框305中，隨后在烘箱中加熱研磨板(例如，在60℃保持大約15分鐘)。加熱后的板隨后同厚度為30微米的光致抗蝕劑一塊兒(例如，由Shipley公司，LLC，Marlborough，MA制造的FL13光致抗蝕劑)層壓。研磨板上殘留的熱量幫助促使光致抗蝕劑在板的表面均勻流動(dòng)。另外，用于將光致抗蝕劑放在研磨板上的層壓器件能夠在將光致抗蝕劑壓在板上的同時(shí)將其加熱以防止板和光致抗蝕劑之間產(chǎn)生氣泡。
在方框309中，選擇性地曝光(例如，用電磁輻射例如紫外線)光致抗蝕劑層預(yù)定數(shù)量的時(shí)間(例如，8-10秒)。在這個(gè)實(shí)施例中，使用一種具有選定的孔尺寸和間距的不銹鋼網(wǎng)眼織物，例如由Micro Metallic，Ltd(英國(guó)的Mersyside)生產(chǎn)的微型小網(wǎng)眼產(chǎn)品。也可以使用包括在那些標(biāo)準(zhǔn)光刻處理中使用的其他類型的掩模。使用不銹鋼網(wǎng)眼織物可以使得曝光操作與標(biāo)準(zhǔn)光刻的遮光相比較更加快捷和/或便宜。在方框311中，研磨板和已曝光的光致抗蝕劑被顯影。在一個(gè)實(shí)施例中，光致抗蝕劑是通過以預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)板和在預(yù)定數(shù)量的時(shí)間內(nèi)(例如，允許充分地溶解光致抗蝕劑層的被選擇區(qū)域的足夠時(shí)間)通過噴嘴在光致抗蝕劑層上噴射顯影劑被顯影的。在方框313中，在脫離子(DI)水中洗滌研磨板，以去除顯影劑和被溶解的光致抗蝕劑。隨后干燥研磨板(例如，通過噴嘴在板表面上提供清潔空氣)。
在方框315中，蝕刻研磨板。對(duì)于本實(shí)施例中的錫銻的合金板，將鹽酸和硝酸按照1∶3的比例作為蝕刻劑。該酸液可以依據(jù)所期望的蝕刻到板上的深度用脫離子水稀釋。因此，在方框315中，在預(yù)定數(shù)量的時(shí)間(例如，5分鐘)濕蝕刻板。在本實(shí)施例中，將研磨板浸沒在蝕刻劑浴中并且連續(xù)不斷地?cái)噭?dòng)蝕刻劑使得板上區(qū)域的蝕刻深度保持一致。在蝕刻操作后，隨后在脫離子水中漂洗板并且用如上所述的同樣方式用空氣烘干板。在方框317中，從研磨板上去除殘留的光致抗蝕劑(例如，使用丙酮溶液溶解未顯影的光致抗蝕劑)。在方框319中，通過在脫離子水中漂洗來清潔研磨板，并且通過如上所述的同樣方式用空氣烘干研磨板。另一選擇為，漂洗后的研磨板可以用合適的布干燥。
在方框321中，用金剛石微粒填充研磨板。如上所述，如果金剛石微粒直徑相對(duì)較小，對(duì)研磨GMR頭是很有利的。雖然可以使用平均直徑為100納米到125納米的金剛石，但在本例中填充設(shè)備放置平均直徑小于50納米的金剛石。金剛石被沉積在研磨板的平臺(tái)區(qū)域里(例如，研磨板上在上述處理中沒有被蝕刻的區(qū)域)。得到的板可以具有非常一致的小直徑金剛石微粒的放置情況。使用依據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例制造的研磨板，讀/寫頭的極端部回退可以非常低(例如，在2到3納米之間)，這使得磁頭在磁盤驅(qū)動(dòng)器環(huán)境中的性能被改善。
參考圖4a-l，示出了依據(jù)本發(fā)明一個(gè)具體實(shí)施例的研磨板和制造它的設(shè)備。在圖4a中，提供一個(gè)由錫和銻的合金制成的金屬盤410。在本例中，該盤具有2.5英寸的厚度和16英寸的直徑。在圖4b中，盤410放置在主軸馬達(dá)412上并由加工設(shè)備414將其加工平整。在圖4c中，用去除毛刺拋光布(例如，用機(jī)器416)磨光滑盤410。隨后盤同光致抗蝕劑一塊兒被層壓。在圖4d中，金屬盤410在沉積設(shè)備418將光致抗蝕劑沉積后被主軸馬達(dá)412旋轉(zhuǎn)。
一旦將光致抗蝕劑層426放置在金屬盤上，將一個(gè)掩模，例如金屬絲網(wǎng)424放置在光致抗蝕劑層上(見于圖4e)。在本例中，UV輻射源422通過金屬絲網(wǎng)424曝光光致抗蝕劑層426的一部分。金屬盤410在曝光操作中可以被放置在支撐件420上。在圖4f中，通過設(shè)備428將顯影劑放置在金屬盤上。如同現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣，顯影劑依賴于使用的光致抗蝕劑的類型與光致抗蝕劑中被曝光的或未被曝光的區(qū)域起反應(yīng)。在圖4g中，去除不需要的光致抗蝕劑，例如，通過向金屬盤噴射脫離子水。
蝕刻具有已顯影的光致抗蝕劑層426的金屬盤410。如圖4h所示，金屬盤410可以擱在支撐物434上的同時(shí)被放低到盆438中的蝕刻劑436里。可以提供一個(gè)攪動(dòng)器使盆438振動(dòng)用以改善蝕刻處理。在圖4i中，用設(shè)備440去除光致抗蝕劑層426。在圖4j中，用合適的布442清潔金屬盤410。在圖4k中，金屬盤410用設(shè)備444將選擇的大小的金剛石微粒放置進(jìn)金屬盤上的沒有被蝕刻的平臺(tái)區(qū)域中來填充金剛石以完成研磨板。一旦完成，可以將研磨板用于研磨由設(shè)備446支持的包括GMR滑塊的滑塊(例如，見于圖4l)。
雖然已經(jīng)參考前述的申請(qǐng)描述了本發(fā)明，優(yōu)選的實(shí)施例的描述并不等于是限制。應(yīng)該了解到本發(fā)明的所有方面并不被限制在這里依照各種原理和變量提出的細(xì)節(jié)描述、結(jié)構(gòu)或是尺寸中。已公開的設(shè)備的各種形式和細(xì)節(jié)上的修改，以及本發(fā)明的其他變化，對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來說參考本公開內(nèi)容是顯然的。因此可以預(yù)見，所附的權(quán)利要求將涵蓋落入本發(fā)明的真正的精神和范圍內(nèi)的、對(duì)已描述的實(shí)施例的任何修改和變化。
例如，雖然圖3和圖4中，金屬絲網(wǎng)被用作掩模，金剛石填充的平臺(tái)區(qū)域的位置和尺寸可以使用如現(xiàn)有技術(shù)中知道的更加傳統(tǒng)的掩模，以將其控制得更加精確。
權(quán)利要求
1.一種制造研磨板的方法，其包括
選擇性地蝕刻一塊金屬板；和
將金剛石微粒嵌入所述金屬板中。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中所述蝕刻步驟包括
將一個(gè)光致抗蝕劑層加到所述金屬板上；和
選擇性地從所述金屬板的表面除去光致抗蝕劑。
3.一種制造研磨板的方法，其包括
將一個(gè)光致抗蝕劑層加到一個(gè)金屬板上；
選擇性地用電磁輻射曝光所述光致抗蝕劑層的區(qū)域；
將所述光致抗蝕劑層顯影；
蝕刻所述金屬盤的區(qū)域；和
將金剛石微粒嵌入所述金屬盤的未被蝕刻的區(qū)域中。
4.如權(quán)利要求3的方法，其中所述選擇性地曝光操作包括
在電磁輻射源和所述光致抗蝕劑層之間提供一個(gè)掩模。
5.如權(quán)利要求4的方法，其中所述掩模是金屬絲網(wǎng)。
6.如權(quán)利要求4的方法，其中所述電磁輻射是紫外線輻射。
7.如權(quán)利要求4的方法，其中所述光致抗蝕劑是正性光致抗蝕劑。
8.如權(quán)利要求4的方法，其中所述光致抗蝕劑是負(fù)性光致抗蝕劑。
9.如權(quán)利要求4的方法，其中所述蝕刻操作是濕蝕刻操作。
10.如權(quán)利要求4的方法，其中所述金剛石微粒具有小于50納米的直徑。
11.一種為磁盤驅(qū)動(dòng)器制造讀/寫頭的方法，包括
將一個(gè)光致抗蝕劑層加到一個(gè)金屬板上；
選擇性地用電磁輻射曝光所述光致抗蝕劑層的區(qū)域；
將所述光致抗蝕劑層顯影；
蝕刻所述金屬盤的區(qū)域；
將金剛石微粒嵌入所述金屬盤的未被蝕刻的區(qū)域中以產(chǎn)生一塊研磨板；和用所述研磨板研磨一個(gè)讀/寫頭。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中所述選擇性地曝光操作包括
在電磁輻射源和所述光致抗蝕劑層之間提供一個(gè)掩模。
13.如權(quán)利要求12的方法，其中所述掩模是金屬絲網(wǎng)。
14.如權(quán)利要求12的方法，其中所述電磁輻射是紫外線輻射。
15.如權(quán)利要求12的方法，其中所述光致抗蝕劑是正性光致抗蝕劑。
16.如權(quán)利要求12的方法，其中所述光致抗蝕劑是負(fù)性光致抗蝕劑。
17.如權(quán)利要求12的方法，其中所述蝕刻操作是濕蝕刻操作。
18.如權(quán)利要求12的方法，其中所述金剛石微粒具有小于50納米的直徑。
19.如權(quán)利要求18的方法，其中所述讀/寫頭是一種巨磁阻讀/寫頭。
20.如權(quán)利要求18的方法，其中所述巨磁阻讀/寫頭的極端部回退在2到3納米之間。
21.一種研磨板，其包括
一個(gè)包括多個(gè)被蝕刻區(qū)域的金屬板，所述蝕刻區(qū)域通過已顯影的光致抗蝕劑掩模由蝕刻操作形成；和
嵌入金屬板上未被蝕刻區(qū)域的金剛石微粒。
22.如權(quán)利要求21的研磨板，其中所述光致抗蝕劑是正性光致抗蝕劑。
23.如權(quán)利要求21的研磨板，其中所述光致抗蝕劑是負(fù)性光致抗蝕劑。
24.如權(quán)利要求21的研磨板，其中所述金屬板是濕蝕刻的。
25.如權(quán)利要求21的研磨板，其中所述金剛石微粒具有小于50納米的直徑。
全文摘要
描述了一種制造研磨板的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)例子中，研磨板是由在錫銻板上覆蓋光致抗蝕劑并用穿過金屬絲網(wǎng)掩模的UV光線曝光先前得到的光致抗蝕劑層制成的。在顯影后，未被蝕刻的區(qū)域可以被作為填充金剛石的平臺(tái)區(qū)域。該方法可以使研磨板上的人造物更少和金剛石微粒的尺寸更小，其結(jié)果是更好地加工讀/寫頭，特別是GMR頭。
文檔編號(hào)B24D7/00GK1644320SQ20041009517
公開日2005年7月27日 申請(qǐng)日期2004年10月10日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月10日
發(fā)明者N·馬哈德, N·特魯昂, W·喬塞, K·奇安格 申請(qǐng)人:新科實(shí)業(yè)有限公司