专利名称：用光化学处理提供巨磁阻研磨板组织形成物的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明适用于一种处理如硬盘驱动器等的滑动器件的方法和设备。更特别地，本发明适用于研磨滑块空气支承面，特别是GMR型头。
背景技术：
硬盘驱动器是基本上由一组通过磁读写元件进行存取的可旋转磁盘组成的普通信息存储装置。这些数据传送器，如同公知的传送器，一般是由滑块主体支撑并嵌入滑块主体中，该滑块主体是保持在接近于形成在磁盘上的分离的数据轨道上的相对位置上，以允许执行读或写操作。为了相对于磁盘表面合适地定位传送器，在滑块主体上形成一个空气支承面(ABS)，通过流动的气流为滑块和传送器在磁盘数据轨道上“飞行”提供足够的升力。高速旋转的磁盘沿着其表面产生一股与磁盘速度的切线方向基本平行的气流或风。该气流与滑块主体的ABS合作使得滑块在旋转的磁盘上飞行。有效地，悬浮的滑块实际上是通过自驱动的空气支承与磁盘表面分离的。滑块的ABS一般是配置在面对旋转磁盘的滑块表面上，同时极大地影响其在不同条件下在磁盘上飞行的能力。
如图1所示，一个已知的对于普通双体船滑块5的ABS设计可形成为具有一对沿着面对磁盘的滑块表面的外缘延伸的平行导轨2和4。也已经开发出其他包括三个或更多的附加导轨的ABS结构，它们具有不同的表面区域和几何形状。这两个导轨2和4一般沿着从前缘6到后缘8的滑块主体长度的至少一部分布设。前缘6定义为旋转磁盘朝着后缘8跑过滑块5的长度之前所通过的滑块边缘。如图所示，尽管不合需要的公差一般与加工处理相关联，而前缘6可以是锥形的。传送器或磁性元件7一般被安放在如图1所示的沿着滑块的后缘8的某个位置。导轨2和4形成了滑块在其上飞行的空气支承面，并与旋转的磁盘产生的气流联合提供需要的向上的升力。当磁盘旋转时，产生的风或气流沿着双体船滑块的导轨2和4的下面和中间运动。当气流通过导轨2和4的下面时，导轨和磁盘之间的气压增加从而提供正压和升力。双体船滑块一般产生足够数量的升力，或是正的承载力，以使得滑块在旋转的磁盘上方的适当高度飞行。当导轨2和4不存在时，滑块主体5上过大的表面区域将产生一个非常大的空气支承面区域。一般的，当空气支承面区域增加时，产生的升力大小也增加了。
如图2所示，一个头万向架组件40经常给滑块提供多个自由度，例如描述滑块飞行高度的垂直间距，或是倾斜角和滚转角。如图2所示，一个悬浮件74将HGA40保持在移动的磁盘76(具有边缘70)上，该磁盘在由箭头80所指示的方向上移动。如图2所示的磁盘驱动器的运转，一个致动器72在弧78上、在磁盘76的多个直径上(例如内径(ID)，中径(MD)和外径(OD))移动HGA。
巨磁阻(GMR)头越来越多地被用于先进的硬盘驱动器中(例如能存储超过80京字节数据的硬盘)。现有技术中公知的GMR头包括一般位于滑块后部的中间(并非滑块的空气支承面)的构件。这些构件是极容易受到磁头的制造过程引起的损坏的影响，特别是在研磨处理中。一个研磨处理和用于此处理的板的例子由Holmstrand的美国专利申请No.4,866,886示出。该板包括嵌入的研磨物(例如金刚石微粒)并且被旋转用以摩擦保持在移动的板上的适当位置的GMR头的表面。将研磨浆加到板上以促进研磨处理。如同在现有技术中已知的那样，研磨板包括“平台”和“凹槽”。平台比研磨板上的凹槽高一些并与滑块表面相接触。凹槽成为研磨微粒的容纳室(例如浆里的微粒，最初嵌入研磨板中的微粒等等)。凹槽也成为了从滑块上去除的材料的容纳室。
如上所述使用研磨板可能在制造GMR头中产生问题。相对较大的研磨微粒可能破坏滑块的GMR头部。一种改善制造头的方法是在研磨板中使用更小的微粒。当研磨微粒变得更小时，然而，它却变得更难以控制例如研磨板的平整、组织结构、粗糙度和清洁来成功地嵌入金刚石研磨物(有时称为填充处理)。
研磨板的组织化处理过程将对滑块的GMR头的性能产生深刻的影响。研磨板的组织结构将对滑块的特性诸如表面抛光、极端部回退(或是PTR)、拖尾效应(smearing)(例如，潜在地导致器件变短)，和容积去除率产生影响。
Holmstrand的参考文献涉及一种组织化处理过程。在Holmstrand的专利中，使用一个玻璃珠爆破设备在研磨板的表面形成小洞。使用Holmstrand的组织化处理过程，PTR能够被控制在28微米的数量级。使用现在的滑块，然而，PTR被控制为少于0.01微米。如此高的值的一个可能的原因也许是小洞充当了研磨物粉屑的容纳室而不是允许粉屑离开磁盘表面(例如，通过旋转研磨板的离心力)。因此，这种组织化处理过程对现在的滑块制造并不适用。
另一种处理过程是在研磨板上提供螺旋凹槽。该螺旋凹槽使用刨床形成。平台和凹槽的宽度和间距被称为研磨板的“节距”。在螺旋凹槽形成后，研磨板通过“去毛刺”(或是削刮)进一步处理，从而去除高的刺点并剩下平台进行金刚石填充。去毛刺处理的一个问题是它一般导致机器的搭接毛刺，不均匀的平台与凹槽的比率，破坏高台的边缘和凹槽4的深度变化。这些，进而将直接或者间接地影响已完成的滑块的性能。一个解决办法是精细地控制刨床的操作和功能，尽管那样做将是一个昂贵的和耗时的过程。
另一个制作研磨板的处理包括使用金刚石组织化的环形处理。如同Kruse的美国专利申请No.4,037,367所描述的那样，凹槽的自然流动使得粉屑的去除相对来说变容易，而不像Holmstrand的专利所示出的一样。虽然Kruse的处理可以改善容积去除率和极端部回退，但是平台区域的粗糙度是不均匀的，并且过多的板材料碎片可能留在凹槽内而且很难去除。在这种情况下，用尺寸更小的金刚石微粒(例如，一种平均直径为1.0微米的金刚石微粒)填充平台区域可能变得更加困难。这种处理的另一个缺点在于板的碎片数量伴随着板的材料的柔软程度的增加而增加，因此这种处理局限于使用硬的板材料。
考虑上述内容，这里需要一种改进的研磨板和通过减少板的碎片来制造该板的方法。
发明内容
依照本发明的一个具体实施例，提供一种制造研磨板的方法和设备。在一个实施例中，首先通过使用在硅片制造领域众所周知的掩模蚀刻工序化学蚀刻金属板。在该工序中金属板上没有被蚀刻的区域形成了平台，在其中能够完成金刚石填充。得到的研磨板能够用于灵敏的GMR头，因为相对较小的金刚石微粒能够被填充到金属板内并且它们在板上分布相对均匀。
图1是具有锥形的常规的双体船空气支承滑块结构的带有读和写元件集合的飞行滑块的透视图。
图2是在移动的磁性存储介质上面安放的空气支承滑块的平面图。
图3是依据本发明的一个实施例制造研磨板的方法流程图。
图4a-l是根据本发明的一个实施例的研磨板和一个执行图3所示方法制造研磨板的设备的视图。
具体实施例方式 参考图3，流程图示出依据本发明一个具体实施例的一个方法。在本实施例中，研磨板是由锡和锑的合金制造的。在方框301中，用机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，随后抛光或是组织化处理研磨板(依赖于加工处理的质量)。举例来说，一个去除毛刺抛光布可以与一种非常精细的研磨物一块儿用于去除方框301中的加工操作残留的任何人造物。在方框305中，随后在烘箱中加热研磨板(例如，在60℃保持大约15分钟)。加热后的板随后同厚度为30微米的光致抗蚀剂一块儿(例如，由Shipley公司，LLC，Marlborough，MA制造的FL13光致抗蚀剂)层压。研磨板上残留的热量帮助促使光致抗蚀剂在板的表面均匀流动。另外，用于将光致抗蚀剂放在研磨板上的层压器件能够在将光致抗蚀剂压在板上的同时将其加热以防止板和光致抗蚀剂之间产生气泡。
在方框309中，选择性地曝光(例如，用电磁辐射例如紫外线)光致抗蚀剂层预定数量的时间(例如，8-10秒)。在这个实施例中，使用一种具有选定的孔尺寸和间距的不锈钢网眼织物，例如由Micro Metallic，Ltd(英国的Mersyside)生产的微型小网眼产品。也可以使用包括在那些标准光刻处理中使用的其他类型的掩模。使用不锈钢网眼织物可以使得曝光操作与标准光刻的遮光相比较更加快捷和/或便宜。在方框311中，研磨板和已曝光的光致抗蚀剂被显影。在一个实施例中，光致抗蚀剂是通过以预定速度旋转板和在预定数量的时间内(例如，允许充分地溶解光致抗蚀剂层的被选择区域的足够时间)通过喷嘴在光致抗蚀剂层上喷射显影剂被显影的。在方框313中，在脱离子(DI)水中洗涤研磨板，以去除显影剂和被溶解的光致抗蚀剂。随后干燥研磨板(例如，通过喷嘴在板表面上提供清洁空气)。
在方框315中，蚀刻研磨板。对于本实施例中的锡锑的合金板，将盐酸和硝酸按照1∶3的比例作为蚀刻剂。该酸液可以依据所期望的蚀刻到板上的深度用脱离子水稀释。因此，在方框315中，在预定数量的时间(例如，5分钟)湿蚀刻板。在本实施例中，将研磨板浸没在蚀刻剂浴中并且连续不断地搅动蚀刻剂使得板上区域的蚀刻深度保持一致。在蚀刻操作后，随后在脱离子水中漂洗板并且用如上所述的同样方式用空气烘干板。在方框317中，从研磨板上去除残留的光致抗蚀剂(例如，使用丙酮溶液溶解未显影的光致抗蚀剂)。在方框319中，通过在脱离子水中漂洗来清洁研磨板，并且通过如上所述的同样方式用空气烘干研磨板。另一选择为，漂洗后的研磨板可以用合适的布干燥。
在方框321中，用金刚石微粒填充研磨板。如上所述，如果金刚石微粒直径相对较小，对研磨GMR头是很有利的。虽然可以使用平均直径为100纳米到125纳米的金刚石，但在本例中填充设备放置平均直径小于50纳米的金刚石。金刚石被沉积在研磨板的平台区域里(例如，研磨板上在上述处理中没有被蚀刻的区域)。得到的板可以具有非常一致的小直径金刚石微粒的放置情况。使用依据本发明的具体实施例制造的研磨板，读/写头的极端部回退可以非常低(例如，在2到3纳米之间)，这使得磁头在磁盘驱动器环境中的性能被改善。
参考图4a-l，示出了依据本发明一个具体实施例的研磨板和制造它的设备。在图4a中，提供一个由锡和锑的合金制成的金属盘410。在本例中，该盘具有2.5英寸的厚度和16英寸的直径。在图4b中，盘410放置在主轴马达412上并由加工设备414将其加工平整。在图4c中，用去除毛刺抛光布(例如，用机器416)磨光滑盘410。随后盘同光致抗蚀剂一块儿被层压。在图4d中，金属盘410在沉积设备418将光致抗蚀剂沉积后被主轴马达412旋转。
一旦将光致抗蚀剂层426放置在金属盘上，将一个掩模，例如金属丝网424放置在光致抗蚀剂层上(见于图4e)。在本例中，UV辐射源422通过金属丝网424曝光光致抗蚀剂层426的一部分。金属盘410在曝光操作中可以被放置在支撑件420上。在图4f中，通过设备428将显影剂放置在金属盘上。如同现有技术中已知的那样，显影剂依赖于使用的光致抗蚀剂的类型与光致抗蚀剂中被曝光的或未被曝光的区域起反应。在图4g中，去除不需要的光致抗蚀剂，例如，通过向金属盘喷射脱离子水。
蚀刻具有已显影的光致抗蚀剂层426的金属盘410。如图4h所示，金属盘410可以搁在支撑物434上的同时被放低到盆438中的蚀刻剂436里。可以提供一个搅动器使盆438振动用以改善蚀刻处理。在图4i中，用设备440去除光致抗蚀剂层426。在图4j中，用合适的布442清洁金属盘410。在图4k中，金属盘410用设备444将选择的大小的金刚石微粒放置进金属盘上的没有被蚀刻的平台区域中来填充金刚石以完成研磨板。一旦完成，可以将研磨板用于研磨由设备446支持的包括GMR滑块的滑块(例如，见于图4l)。
虽然已经参考前述的申请描述了本发明，优选的实施例的描述并不等于是限制。应该了解到本发明的所有方面并不被限制在这里依照各种原理和变量提出的细节描述、结构或是尺寸中。已公开的设备的各种形式和细节上的修改，以及本发明的其他变化，对本领域技术人员来说参考本公开内容是显然的。因此可以预见，所附的权利要求将涵盖落入本发明的真正的精神和范围内的、对已描述的实施例的任何修改和变化。
例如，虽然图3和图4中，金属丝网被用作掩模，金刚石填充的平台区域的位置和尺寸可以使用如现有技术中知道的更加传统的掩模，以将其控制得更加精确。
权利要求
1.一种制造研磨板的方法，其包括
选择性地蚀刻一块金属板；和
将金刚石微粒嵌入所述金属板中。
2.如权利要求1的方法，其中所述蚀刻步骤包括
将一个光致抗蚀剂层加到所述金属板上；和
选择性地从所述金属板的表面除去光致抗蚀剂。
3.一种制造研磨板的方法，其包括
将一个光致抗蚀剂层加到一个金属板上；
选择性地用电磁辐射曝光所述光致抗蚀剂层的区域；
将所述光致抗蚀剂层显影；
蚀刻所述金属盘的区域；和
将金刚石微粒嵌入所述金属盘的未被蚀刻的区域中。
4.如权利要求3的方法，其中所述选择性地曝光操作包括
在电磁辐射源和所述光致抗蚀剂层之间提供一个掩模。
5.如权利要求4的方法，其中所述掩模是金属丝网。
6.如权利要求4的方法，其中所述电磁辐射是紫外线辐射。
7.如权利要求4的方法，其中所述光致抗蚀剂是正性光致抗蚀剂。
8.如权利要求4的方法，其中所述光致抗蚀剂是负性光致抗蚀剂。
9.如权利要求4的方法，其中所述蚀刻操作是湿蚀刻操作。
10.如权利要求4的方法，其中所述金刚石微粒具有小于50纳米的直径。
11.一种为磁盘驱动器制造读/写头的方法，包括
将一个光致抗蚀剂层加到一个金属板上；
选择性地用电磁辐射曝光所述光致抗蚀剂层的区域；
将所述光致抗蚀剂层显影；
蚀刻所述金属盘的区域；
将金刚石微粒嵌入所述金属盘的未被蚀刻的区域中以产生一块研磨板；和用所述研磨板研磨一个读/写头。
12.如权利要求11的方法，其中所述选择性地曝光操作包括
在电磁辐射源和所述光致抗蚀剂层之间提供一个掩模。
13.如权利要求12的方法，其中所述掩模是金属丝网。
14.如权利要求12的方法，其中所述电磁辐射是紫外线辐射。
15.如权利要求12的方法，其中所述光致抗蚀剂是正性光致抗蚀剂。
16.如权利要求12的方法，其中所述光致抗蚀剂是负性光致抗蚀剂。
17.如权利要求12的方法，其中所述蚀刻操作是湿蚀刻操作。
18.如权利要求12的方法，其中所述金刚石微粒具有小于50纳米的直径。
19.如权利要求18的方法，其中所述读/写头是一种巨磁阻读/写头。
20.如权利要求18的方法，其中所述巨磁阻读/写头的极端部回退在2到3纳米之间。
21.一种研磨板，其包括
一个包括多个被蚀刻区域的金属板，所述蚀刻区域通过已显影的光致抗蚀剂掩模由蚀刻操作形成；和
嵌入金属板上未被蚀刻区域的金刚石微粒。
22.如权利要求21的研磨板，其中所述光致抗蚀剂是正性光致抗蚀剂。
23.如权利要求21的研磨板，其中所述光致抗蚀剂是负性光致抗蚀剂。
24.如权利要求21的研磨板，其中所述金属板是湿蚀刻的。
25.如权利要求21的研磨板，其中所述金刚石微粒具有小于50纳米的直径。
全文摘要
描述了一种制造研磨板的系统和方法。在一个例子中，研磨板是由在锡锑板上覆盖光致抗蚀剂并用穿过金属丝网掩模的UV光线曝光先前得到的光致抗蚀剂层制成的。在显影后，未被蚀刻的区域可以被作为填充金刚石的平台区域。该方法可以使研磨板上的人造物更少和金刚石微粒的尺寸更小，其结果是更好地加工读/写头，特别是GMR头。
文档编号B24D7/00GK1644320SQ20041009517
公开日2005年7月27日 申请日期2004年10月10日 优先权日2003年10月10日
发明者N·马哈德, N·特鲁昂, W·乔塞, K·奇安格 申请人:新科实业有限公司