<Desc/Clms Page number 1>
Werkwijze voor het vervaardigen van een dunnefilm magneetkop en magneetkop vervaardigd volgens de werkwijze.
EMI1.1
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een van een magnetoweerstandselement en ten minste een fluxgeleider voorziene dunnefilm magneetkop, waarbij wordt uitgegaan van een drager.
Werkwijzen voor het vervaardigen van dunnefilm magneetkoppen zijn onder andere bekend uit EP-A 0 516 022 (herewith incorporated by reference). De volgens de in EP-A 0 516 022 beschreven werkwijzen verkregen magneetkoppen zijn van een contactvlak voorziene geintegreerde magneetkoppen, die een inductief deel en een magnetoresistief deel omvatten.
Volgens een eerste uit EP-A 0 516 022 bekende werkwijze wordt op een magnetisch substraat van een ferriet een eerste gestructureerde isolatielaag van Si02 met behulp van een lithografische methode gevormd, waarop vervolgens een laag Au wordt aangebracht voor het vormen van een schrijfspoel. Daarna wordt een tweede gestructureerde isolatielaag aangebracht, waarop een kemlaag van een op Co gebaseerd amorf materiaal wordt gedeponeerd. Deze kemlaag is via openingen in de isolatielagen in contact met het magnetische substraat. De niet door de kernlaag bedekte delen van de tweede isolatielaag worden door een vullaag van A1203 opgevuld. Na het vormen van de vullaag worden de kemlaag en de vullaag gevlakt door Op het aldus verkregen oppervlak wordt een derde gestructureerde isolatielaag van Si02 gedeponeerd, waarop vervolgens een biaswinding van Au wordt gevormd.
Daaroverheen wordt een vierde gestructureerde isolatielaag van Si02 aangebracht. Op deze isolatielaag wordt vervolgens een magnetoresistief element van permalloy gevormd. Daarna wordt een vijfde gestructureerde isolatielaag van Si02 aangebracht en vervolgens een juk van een op Co gebaseerd amorf materiaal, dat via openingen in de drie laatstgenoemde isolatielagen in contact is met de kemlaag.
Volgens een tweede uit EP-A 0 516 022 bekende werkwijze worden op een niet-magnetisch substraat twee fluxgeleiders van een op Co gebaseerd amorf materiaal aangebracht, waarbij een zich tussen beide fluxgeleiders bevindende opening wordt gevuld met een eerste isolatielaag van Si02. Op het door de fluxgeleiders en de
<Desc/Clms Page number 2>
eerste isolatielaag gevormd oppervlak wordt een tweede gestructureerde isolatielaag aangebracht, waarop vervolgens een magnetoresistief (MR) element wordt gevormd.
Het MR element wordt daarna bedekt met een derde gestructureerde isolatielaag, waarop vervolgens een biaswinding wordt gevormd. Daarna wordt ter bedekking van de biaswinding een vierde gestructureerde isolatielaag aangebracht. Vervolgens wordt een magnetische kemlaag van een op Co gebaseerd materiaal gevormd, die via openingen in de drie laatstgenoemde isolatielagen in contact is met een van de fluxgeleiders. De niet door de eerste kemlaag bedekte gebieden worden opgevuld met een vullaag van Al203, waarna door lapping een oppervlak wordt verkregen, waarop een inductief kopdeel wordt gevormd.
Bij de uit EP-A 0 516 022 bekende werkwijzen worden het MR element gevormd op een isolatielaag die is aangebracht op een door lapping bewerkt oppervlak.
Gebleken is echter, dat een dergelijk zich over twee of meer aangrenzende lagen van verschillend materiaal uitstrekkend oppervlak onvlakheden vertoont. Bovendien zijn door lapping beschadigingen, in het bijzonder krassen, in en materiaalverstoringen onder het verkregen oppervlak ontstaan. Een dergelijk oppervlak is ontoelaatbaar, inefficiënt voor informatieoverdracht en kan de kans op instabiliteiten in het erop aangebrachte MR element vergroten.
De met de uit EP-A 0 516 022 bekende werkwijzen verkregen magneetkoppen hebben voorts het nadeel, dat vanwege de aanwezigheid van onregelmatigheden aan het oppervlak waarop het MR element rust, een relatief dikke isolatielaag tussen het MR element en de elektrisch geleidende fluxgeleiders nodig is om een betrouwbare elektrische isolatie tussen het MR element en de fluxgeleiders te garanderen. Dergelijke isolatielagen hebben echter een verdere negatieve invloed op het rendement van de magneetkoppen. Om diverse redenen zijn derhalve beschadigingen in en materiaalverstoringen onder een oppervlak, waarboven het MR element zieh bevindt, ongewenst.
De uitvinding beoogt een werkwijze voor het vervaardigen van een van een magnetoweerstandselement en ten minste een fluxgeleider voorziene dunnefilm magneetkop aan te geven, waarbij het magnetoweerstandselement wordt aangebracht aan een betreffende vlakheid en structuur nauwkeurig gedefinieerd oppervlak.
De werkwijze volgens de uitvinding heeft daartoe als kenmerk, dat op de drager een hoofdlaag van een niet-magnetisch materiaal wordt gevormd, waarin door
<Desc/Clms Page number 3>
materiaalverwijdering vanaf een van de drager afgekeerde zijde, een uitsparing wordt aangebracht, die vervolgens met een zacht-magnetisch materiaal wordt opgevuld ter vorming van de fluxgeleider, waarna de van de opgevulde uitsparing voorziene hoofdlaag mechanochemisch wordt gepolijst voor het vormen van een hoofdoppervlak, waaraan daarna een laag van een magnetoweerstandsmateriaal wordt aangebracht ter vorming van het magnetoweerstandselement.
Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt de magnetische fluxgeleider aangebracht in de op zich zelf niet-magnetische hoofdlaag. Derhalve vindt het mechanochemisch polijsten zowel plaats op zacht-magnetisch materiaal als op nietmagnetisch materiaal. Verrassenderwijze is gebleken dat ondanks de verschillende materiaaleigenschappen tussen het zacht-magnetische en het niet-magnetische materiaal mechanochemisch polijsten een in zeer hoge mate vlak en glad hoofdoppervlak oplevert, zonder dat de materialen zelf structuurveranderingen ondergaan. Bij de werkwijze volgens de uitvinding wordt daardoor ten behoeve van het aanbrengen van het magnetoweerstandselement (MR element) een gepolijst vlak oppervlak verkregen, dat vrij is van beschadigingen, hetgeen resulteert in een magneetkop met een stabiel MR element en een ten opzichte van de bekende magneetkoppen verbeterd rendement.
Nucleatie van domeinwanden of vorming van kleine gebieden met een ongewenste magnetisatie-inrichting en tijdens het leesproces ongewenste plotselinge magnetisatieveranderingen, wordt bij een defectvrij magnetoweerstandselement zoveel mogelijk vermeden.
Opgemerkt wordt verder, dat mechanochemisch polijsten wordt uitgevoerd met een werkoppervlak van een polijstgereedschap, dat zowel tegen het te polijsten oppervlak wordt gedrukt als over het te polijsten oppervlak wordt verplaatst.
Daarbij is het werkoppervlak voorzien van een vloeibaar mechanochemisch polijstmiddel. Dit is een middel, waarmee gelijktijdig chemisch en mechanisch gepolijst kan worden.
Opgemerkt wordt, dat schadevrij polijsten op zich zelf bewerkstelligd kan worden door zuiver chemisch polijsten. Hieraan kleven bezwaren. De geometrische beheersing, dat wil zeggen de vlakheid van het oppervlak is verre van optimaal en vele van de chemische polijstmiddelen zijn min of meer giftig en agressief en moeten dientengevolge in een uiterst beschermde omgeving worden toegepast, hetgeen voor massaproduktie een bezwaar is. Door mechanochemisch te polijsten, waarbij mecha-
<Desc/Clms Page number 4>
nisch afgenomen componenten van het te polijsten oppervlak chemisch worden opgelost, wordt een in zeer hoge mate glad en vlak en bovendien schadevrij polijstoppervlak verkregen.
In geval dat een van de te polijsten componenten zeer hard is verrassenderwijze gebleken dat het mechanische aspect van mechanochemisch polijsten wordt versterkt door een geringe hoeveelheid van harde, adequate korrels toe te voegen aan het polijstmiddel van het mechanochemisch soort. Zodoende, kan ook bij toepassing van zeer harde materialen bij de fabricage van koppen een glad, vlak en schadevrij oppervlak worden gerealiseerd.
Een uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat als drager een plaatvormig substraat wordt toegepast, dat door mechanisch en/of mechanochemisch polijsten wordt voorzien van twee parallelle substraatvlakken, waarna aan een van deze vlakken de hoofdlaag wordt gevormd. Het andere vlak wordt tijdens de verdere processtappen gebruikt als referentievlak van bewerken.
De parallelle substraatvlakken kunnen verkregen worden door uit te gaan van een substraat met twee substraatvlakken, waarbij eerst de substraatvlakken door polijsten worden voorbereid tot deze een convexe, vlakke of concave uitgangsvorm hebben, waarna vervolgens tenminste eenmaal een afnamecyclus wordt doorlopen gedurende welke bij een substraat waarvan de randen dikker zijn dan een door de randen omgeven middenstuk, de substraatvlakken zodanig worden gepolijst dat de randen achtereenvolgens een nagenoeg gelijke dikte, een kleinere dikte en weer een nagenoeg gelijke dikte krijgen als het middenstuk, en bij een substraat waarvan de randen dunner zijn dan een door de randen omgeven middenstuk, de substraatvlakken zodanig worden gepolijst dat de randen achtereenvolgens een nagenoeg gelijke dikte,
een grotere dikte en weer een nagenoeg gelijke dikte krijgen als het middenstuk. De hier aangeduide methode voor het vervaardigen van parallelle vlakken is uitvoerig beschreven in de Europese octrooiaanvrage met aanvraagnummer 92201739. 7 (PHN 14. 081 EP-P ; herewith incorporated by reference).
Substraten met parallelle substraatvlakken hebben het grote voordeel, dat ze in een massafabricageproces kunnen worden ingezet gedurende het verdere verloop van de werkwijze. Zodoende kunnen er later mechanochemische polijststappen worden uitgevoerd met als oogmerk het glad en vlak maken van een laag van enkelvoudige of meervoudige materiaalopbouw, alsook het zogenaamd stoppend polijsten van een laag die uit een meervoudige materiaalopbouw bestaat, maar waarvan slechts een of enkele
<Desc/Clms Page number 5>
van de materialen van de laag zich laten polijsten via het mechanochemisch polijstproces en het andere materiaal niet.
Een uitvoeringsvorm van de werkwijze heeft het kenmerk, dat de drager uit een magnetisch materiaal, in het bijzonder een ferriet, wordt gevormd.
Opgemerkt wordt, dat onder een ferriet een magnetisch materiaal wordt verstaan, dat behoort tot een van de volgende kristallografische groepen : granaten, spinellen, perovskieten. Gunstige eigenschappen van ferriet zijn de grote slijtvastheid en de goede afschermende werking tegen stoorvelden. Ook de stabiliteit van de magnetoweerstandskop wordt doorgaans gunstig beïnvloed door de invloed die het ferriet heeft op de aanwezige dunnefilm fluxgeleider of fluxgeleiders en het magnetoweerstandselement. Bovendien biedt een ferrietdrager het technologische voordeel, dat de drager als fluxgeleidende laag gebruikt kan worden.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de drager wordt gevormd uit een samenstel, dat een basis, een op de basis aangebrachte basislaag van een nietmagnetisch materiaal en een zieh in de basislaag bevindend inductief overdrachtselement omvat, waarbij in de basislaag door materiaalverwijdering vanaf een van de basis afgekeerde zijde, een opening wordt aangebracht, die vervolgens met een zacht-magne- tisch materiaal wordt opgevuld ter vorming van een fluxgeleidend element, waarna de van de opgevulde opening voorziene basislaag mechanochemisch wordt gepolijst voor het vormen van een basisoppervlak voor het aanbrengen van de hoofdlaag. Met deze werkwijze wordt een magneetkop vervaardigd, die zowel een schrijf- als een leesfunctie heeft. Tijdens de werkwijze wordt eerst een schrijfgedeelte en vervolgens een leesgedeelte gevormd.
Teneinde een nauwkeurig gedefinieerd hoofdoppervlak te garanderen wordt in deze uitvoeringsvorm ook de als onderlaag voor de hoofdlaag dienende basislaag mechanochemisch gepolijst. Er is op zich geen magnetisch voordeel bij het maken van een planair schrijfgedeelte te bereiken. Een planariteit is echter noodzakelijk om het planaire leesgedeelte met de reeds eerder genoemde voordelen te verkrijgen.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat als basis een plaatvormig lichaam wordt toegepast, dat door mechanisch en/of mechanochemisch polijsten wordt voorzien van twee parallelle lichaamsvlakken, waarna aan een van deze vlakken de basislaag wordt gevormd. De parallelle lichaamsvlakken kunnen verkregen worden met de in de Europese octrooiaanvrage met aanvraagnummer 92201739. 7 beschreven
EMI5.1
methode. Ook in dit geval hebben substraten met parallelle substraatvlakken het a
<Desc/Clms Page number 6>
voordeel van massafabricage, enkelvoudig materiaalpolijsten, meervoudig materiaalpolijsten en stoppend polijsten.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de basis uit een magnetisch materiaal, in het bijzonder een ferriet, wordt gevormd.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de hoofdlaag uit zirconia wordt gevormd. Zirconia is een kristallijn materiaal in kubische vorm. Het hoofd-
EMI6.1
bestanddeel is Zr02, waaraan 5-10 atoom % CaO of Y203 zijn toegevoegd. Zirconia, dat bijvoorbeeld kan worden aangebracht door sputteren, is een mechanisch hard en slijtvast materiaal. Zirconia vormt met alle van de verder in deze beschrijving genoemde zacht-magnetische materialen na mechanochemisch polijsten een nagenoeg perfect hoofdoppervlak. Dit is waarschijnlijk te danken aan de grote hardheid van zirconia.
Zirconia is, polijsttechnisch gezien, een uitermate geschikt materiaal om in een mechanochemische polijststap als stoplaag te dienen. Aangezien de dikte van zirconialagen met nanometerprecisie gerealiseerd kan worden, kunnen vlakke lagen van de dunnefilmkop met dezelfde precisie worden gemaakt. Zirconia laat zich echter slechts langzaam etsen.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de hoofdlaag uit kwarts wordt gevormd. Kwarts kan bijvoorbeeld worden aangebracht door PE CVD. Gebleken is, dat het zacht-magnetische materiaal van de fluxgeleider nauwelijks van invloed is op het op zich uitstekende resultaat van het mechanochemisch polijstproces, met name ten aanzien van de vlakheid en het schadevrij zijn van het oppervlak, mits de hechting tussen het zacht-magnetische materiaal en het kwarts goed is.
Opgemerkt wordt, dat bij optimalisatie van het mechanochemisch polijstproces, het in vergelijking met zirconia veel zachtere kwarts een soortgelijke polijsthandeling kan ondergaan. Hoewel het polijstproces kritischer en de maatvoering beperkter is, heeft kwarts echter het voordeel dat het zich gemakkelijk en relatief snel laat etsen.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de uitsparing in de hoofdlaag door etsen wordt gevormd. De etsbewerking is kritisch, omdat het resultaat van de etsbewerking de voor het leesgedeelte karakteristieke niet-magnetische spleet bepaalt.
Aan de etsbewerking wordt reproduceerbaarheid als voornaamste eis gesteld. De voorkeur gaat dan ook uit naar sputteretsen en reactief ionen etsen en in mindere mate naar plasma-etsen en nat-chemisch etsen.
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat op het door mechanochemisch polijsten verkregen hoofdoppervlak een afstandslaag van een niet-magnetisch, elektrisch isolerend materiaal wordt gevormd, waarop de laag van een magnetoweerstandsmateriaal wordt aangebracht. Deze uitvoeringsvorm is in het bijzonder van belang, indien gebruik wordt gemaakt van elektrisch geleidende zacht-magnetische materialen voor het vormen van de fluxgeleider. In dat geval is een isolerende afstandslaag namelijk een noodzaak teneinde elektrisch contact tussen de fluxgeleider en het MR element te voorkomen.
Een bezwaar van een van een tussen het MR element en de fluxgeleider aanwezige afstandslaag voorziene magneetkop is echter, dat vanwege de door de dikte van de laag veroorzaakte afstand tussen het MR element en de fluxgeleider slechts een gedeelte van de tijdens bedrijf van een magnetisch registratiemedium afkomstige magnetische flux door het MR element wordt geleid. Het is daarom vanuit rendementsoogpunt gezien van essentieel belang, dat een dergelijke laag zo dun mogelijk gehouden kan worden.
Aangezien de dikte van de afstandslaag in hoge mate wordt bepaald door de gesteldheid van het hoofdoppervlak, kan deze afstandslaag bij toepassing van de werkwijze volgens de uitvinding, volkomen glad en zonder diktevariaties zijn en bovenal zeer klein zijn, bijvoorbeeld 0, ten opzichte van de in de bekende magneetkoppen noodzakelijke laagdikten van ten minste 0, 6 zonder gevaar voor kortsluitingen van het MR element.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat als zacht-magnetisch materiaal een legering uit de door CoZrNb legeringen, FeNbSi legeringen, FeSiAl legeringen en NiFe legeringen gevormde groep van legeringen wordt toegepast. Deze materialen kunnen met behulp van op zich bekende technieken, zoals sputteren of opdampen worden aangebracht.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat als zacht-magnetisch materiaal een ferriet wordt toegepast. Een ferriet heeft doorgaans een zodanig hoge specifieke elektrische weerstand, dat het MR element direct op de van een dergelijk materiaal gevormde fluxgeleider kan worden aangebracht, zonder dat dit noemenswaardige gevoeligheidsverliezen van de magneetkop tot gevolg hoeft te hebben. Met andere woorden, bij toepassing van ferriet, waarbij MnZn ferriet en NiZn ferriet de voorkeur verdienen, kan in de werkwijze volgens de uitvinding de afstandslaag achterwege blijven en kan derhalve de laag van een magnetoweerstandsmateriaal direct op het hoofdopper-
<Desc/Clms Page number 8>
EMI8.1
vlak worden aangebracht voor de vorming van het MR element. Hierdoor is een directe magnetische koppeling tussen het MR element en de fluxgeleider mogelijk.
Een dergelijke koppeling resulteert in een hoog rendement van de verkregen magneetkop.
Ferrieten kunnen met behulp van op zich bekende technieken, zoals sputteren, MOCVD of laserablatie worden aangebracht.
De volgens de werkwijze volgens de uitvinding verkregen magneetkop wordt ten behoeve van de samenwerking met een magnetisch registratiemedium, in het bijzonder een magnetische band of plaat, voorzien van een kopvlak, waarbij de fluxgeleider in het kopvlak eindigt. Een fluxgeleider van ferriet heeft in dit verband het voordeel, dat het ferriet bijdraagt in de corrosiebestendigheid en de slijtvastheid van het kopvlak.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat als magnetoweerstandsmateriaal een NiFe legering wordt toegepast. De NiFe legering kan met behulp van op zieh bekende technieken, zoals sputterdepositie of opdampen worden aangebracht. Het uit NiFe gevormde MR element wordt voorzien van contactvlakken voor het realiseren van een elektrische verbinding met een uitleesinrichting. Bij voorkeur worden op de gevormde NiFe laag elektrisch goed geleidende equipotentiaalstrippen aangebracht om het gedrag van het MR element te lineariseren. Deze maatregel is omschreven in US 4, (herewith incorporated by reference).
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de basislaag uit zirconia wordt gevormd. Hierbij geldt dat zirconia een goede polijststopper is in het mechanochemisch polijstproces. Een nadeel is, dat het zieh slechts langzaam laat etsen, echter een belangrijk voordeel is dat de maatvoering optimaal is.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de basislaag uit kwarts wordt gevormd. Hierbij geldt, dat kwarts een minder goede polijststopper in het mechanochemisch polijstproces is dan zirconia, waarbij de maatvoering subtieler moet worden uitgevoerd. Een voordeel is echter dat het goed is aan te brengen en goed en gemakkelijk etsbaar is.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat de uitsparing in de basislaag door etsen wordt aangebracht.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat mechanochemisch wordt gepolijst met een colloïdale suspensie van Si02 deeltjes in een alkali-oplossing, in het
<Desc/Clms Page number 9>
EMI9.1
bijzonder een KOH of NaOH oplossing. Hierbij wordt normaliter een standaard samenstelling van een colloïdale suspensie van SiO nanodeeltjes in een alkalische oplossing gebruikt, bijvoorbeeld met een gemiddelde korrelgrootte van 30 nm en een pH van ongeveer 10 in een NaOH of KOH oplossing.
Opgemerkt wordt, dat mechanochemisch polijsten op zieh bekend is uit IBM Technical Disclosure Bulletin, Vol. 27, No. 8, January 1985. In deze publikatie wordt mechanochemisch polijsten van een glasstructuur beschreven.
Een uitvoeringsvorm heeft het kenmerk, dat mechanochemisch wordt gepolijst met een mechanochemisch polijstmiddel dat een colloïdale Sitz-oplossing bevat, waarin zich korrels bevinden, die een gemiddelde deeltjesgrootte hebben die kleiner is dan 1, micrometer en een hardheid hebben die groter is dan de hardheid van Sitz. Met deze werkwijze volgens de uitvinding kan de hoofdlaag worden voorzien van een zeer glad mechanochemisch gepolijst oppervlak. Gebleken is, dat een oppervlakteruwheid R (rms, root mean square) van het gepolijste oppervlak die kleiner is dan 1 nm bereikt kan worden. Uit metingen is gebleken, dat geen beschadigingen van de materiaalstructuur van het mechanochemisch gepolijste oppervlak optreden. Bovenstaande geldt ook voor het mechanochemisch polijsten van het substraat en de basislaag.
De precieze werking van het bovengenoemde mechanochemische polijstmiddel is niet bekend. Aangenomen wordt dat de korrels in oplossing vanwege elektrostatische krachten worden omhuld door SiO-nanodeeltjes, waarbij de omhulde deeltjes het te polijsten oppervlak zowel chemisch als mechanisch aantasten en waarbij chemisch aangetaste delen van het te polijsten oppervlak onder mechanische druk relatief gemakkelijk worden verwijderd.
Experimenten hebben aangetoond, dat bij een gemiddelde deeltjesgrootte kleiner dan 1, 0 de beste polijstresultaten worden bereikt. Derhalve heeft het de voorkeur korrels toe te passen waarvan de gemiddelde deeltjesgrootte kleiner is dan 1, micrometer, bijvoorbeeld 100 nanometer. Voorts geldt bij voorkeur, dat de concentratie van de korrels in de colloïdale oplossing kleiner is dan 1 gram per liter. Deze oplossing is bij voorkeur alkalisch en is bijvoorbeeld een KOH- NaOH-oplossing.
Als materiaal voor de korrels is A1203 of zirconia geschikt, doch vanwege de te polijsten materialen verdient diamant de voorkeur. Als polijstmiddel heeft derhalve een colloïdale SiOz-oplossing, waarin zich diamantkorrels met een gemiddelde deeltjesgrootte, die kleiner is dan 1, de voorkeur.
<Desc/Clms Page number 10>
De uitvinding heeft voorts betrekking op een dunnefilm magneetkop vervaardigd volgens de werkwijze volgens de uitvinding en voorzien van een kopvlak voor samenwerking met een magnetisch registratiemedium. De magneetkop volgens de uitvinding heeft als kenmerk, dat zich in de hoofdlaag van een niet-magnetisch materiaal de fluxgeleider van een zacht-magnetisch materiaal uitstrekt. In deze magneetkop heeft het magnetoweerstandselement een zeer vlakke, nauwkeurig gedefinieerde ondergrond, waardoor de magnetische stabiliteit van het magnetoweerstandselement is gewaarborgd. Voorts kunnen vanwege de toegepaste werkwijze volgens de uitvinding corrosiebestendige en/of slijtvaste materialen worden gebruikt voor in het kopvlak eindigende lagen, waardoor een lange levensduur van het kopvlak en dus van de totale magneetkop mogelijk is.
Een praktische uitvoeringsvorm van de magneetkop volgens de uitvinding heeft het kenmerk, dat zieh in de hoofdlaag van een niet-magnetisch materiaal een zieh op een afstand van de genoemde fluxgeleider bevindende verdere fluxgeleider van een zacht-magnetisch materiaal uitstrekt, waarbij een van de fluxgeleiders in het kopvlak eindigt en waarbij de genoemde afstand door het zich tegenover de mechanochemisch gepolijste hoofdlaag bevindende magnetoweerstandselement wordt overbrugd.
De uitvinding heeft voorts betrekking op een van een kopvlak voorziene dunnefilm magneetkop, die vervaardigbaar is volgens de werkwijze volgens de uitvinding en die als kenmerk heeft, dat een drager aanwezig is, waarop zich een hoofdlaag van een niet-magnetisch materiaal uitstrekt, die aan een van de drager afgekeerde zijde is voorzien van ten minste een uitsparing, waarin zich een fluxgeleider van een zachtmagnetisch materiaal bevindt, waarbij de hoofdlaag en de fluxgeleider aan de genoemde zijde een door mechanochemisch polijsten verkregen hoofdoppervlak vormen, waaraan een magnetoweerstandselement is aangebracht. Het hoofdoppervlak, dat is verkregen met behulp van een mechanochemisch polijstproces, kan als volkomen vlak en schadevrij worden beschouwd.
Als drager kan een substraat, bij voorkeur een ferrietsubstraat, of een van een inductief element voorzien samenstel worden toegepast.
De uitvinding zal, bij wijze van voorbeeld, nader worden toegelicht aan de hand van de tekening, waarin de Figuren 1 tot en met 15 diverse stappen van een eerste uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding representeren,
EMI10.1
Figuur 16 een met de eerste uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens 6
<Desc/Clms Page number 11>
de uitvinding vervaardigde dunnefilm magneetkop volgens de uitvinding toont, de Figuren 17 tot en met 28 diverse stappen van een tweede uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding representeren en
Figuur 29 een met de tweede uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde dunnefilm magneetkop volgens de uitvinding toont.
Onder verwijzing naar de figuren 1 tot en met 16 zal een eerste uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding worden beschreven. Deze werkwijze gaat uit van een plaatvormig substraat 1 van ferriet, in dit voorbeeld een NiZn ferriet, dat door polijsten wordt voorzien van twee parallelle substraatvlakken 3a en 3b. Het polijsten kan met op zieh bekende polijstmethoden plaatsvinden, doch bij voorkeur wordt de in de Europese octrooiaanvrage met aanvraagnummer 92201739. 7 beschreven methode toegepast. Op een van de substraatvlakken, in dit voorbeeld het substraatvlak 3a, wordt bijvoorbeeld door sputterdepositie een isolatielaag Sa van zirconia gevormd.
Op de laag Sa worden vervolgens door bijvoorbeeld sputteren achtereenvolgens een hechtlaag 7a van Mo, een laag 7b van Au en een hechtlaag 7c van Mo gedeponeerd voor het vormen van een test-en/of biaswinding 7. Op de gezamenlijke lagen 7a, 7b, 7c wordt een fotoresistlaag door bijvoorbeeld spincoating aangebracht. Deze laag wordt gedroogd en vervolgens belicht onder gebruikmaking van een geschikt fotomasker. Daarna wordt de belichte fotoresist ontwikkeld en verwijderd door spoelen in water. Na achtereenvolgens verhitten en afkoelen wordt geëtst in de laag 7c van Mo, waarna de onbelichte fotoresist met behulp van aceton wordt verwijderd en de laag 7b van Au door sputteretsen wordt bewerkt met een Mo-patroon als masker. Door het vervolgens etsen van de laag 7c van Mo wordt de winding 7 verkregen.
Op de laag Sa en de zieh daarop bevindende winding 7 wordt door middel van bijvoorbeeld sputteren een isolatielaag Sb van zirconia aangebracht. De lagen 5a en 5b vormen tezamen een relatief dikke hoofdlaag 5 van een niet-magnetisch materiaal. De dikte van de laag S bedraagt in dit voorbeeld 1, 1 m. Op de op het als drager fungerend substraat 1 aangebrachte hoofdlaag 5 wordt bijvoorbeeld door sputterdepositie een laag 9 van Mo aangebracht, waarna door etsen in een tweetal gebieden lla en llb Mo wordt verwijderd. Vervolgens wordt gesputteretst, waarbij de laag 9 als masker fungeert en waarbij twee uitsparingen 15a en 15b in de hoofdlaag 5 worden gevormd. Na het sputteretsen worden de overgebleven delen van de laag 9 door
<Desc/Clms Page number 12>
bijvoorbeeld nat chemisch etsen verwijderd.
Op de aldus gestructureerde hoofdlaag 5 wordt een laag 17 van een zacht-magnetisch materiaal aangebracht, waarbij de uitsparingen 15a en 15b volledig worden opgevuld voor het vormen van twee fluxgeleiders 17a en 17b. In dit voorbeeld wordt de laag 17 gevormd door sputterdepositie van een FeNbSi legering. Door dit materiaal na het sputteren in een magnetisch veld te verhitten wordt een laag verkregen, die zowel magnetisch zacht als mechanisch hard en slijtvast is. In plaats van een FeNbSi legering kan ook een CoZrNb legering, een FeSiAl legering of een NiFe legering worden toegepast.
De van de opgevulde uitsparingen 15a en 15b voorziene hoofdlaag wordt mechanochemisch gepolijst voor het vormen van een praktisch volkomen vlak en glad hoofdoppervlak 19, dat voor een gedeelte wordt gevormd door het isolatiemateriaal van de hoofdlaag 5 en voor een ander gedeelte door het zacht-magnetische materiaal van de fluxgeleiders 17a en 17b.
Het mechanochemisch polijsten, dat in de literatuur ook wel tribochemisch polijsten wordt genoemd, vindt in dit voorbeeld plaats met een colloïdale suspensie van Si02 deeltjes in een alkali-oplossing.
Op het volgens vorengenoemde wijze verkregen vlakke, defectvrije hoofdvak 19 wordt een dunne afstandlaag 21 van een niet-magnetisch, elektrisch isolerend materiaal aangebracht. In dit voorbeeld wordt daartoe zirconia gesputterd. Op de laag 21 wordt een laag 23a van een magnetoweerstandsmateriaal aangebracht, waartoe in dit voorbeeld een legering van NiFe wordt gesputterd. De laag 23a wordt vervolgens met behulp van een fotolakmasker en etsen gestructureerd voor het vormen van een MR element 23.
Op het MR element 23 wordt een laag 25a van een elektrisch geleidend materiaal, bijvoorbeeld Au, aangebracht, die met behulp van een fotolakmasker en etsen wordt gestructureerd tot equipotentiaalstrippen 25 van een barberpole- structuur en tot elektrisch geleidende stroken 25b voor het elektrisch aansluiten van het MR element op een-in de tekening niet getoonde-meetinrichting. Vervolgens wordt een isolatielaag 27 van bijvoorbeeld zirconia door bijvoorbeeld sputterdepositie aangebracht.
In deze isolatielaag worden gaten 29 geëtst tot op de geleidende stroken 25b teneinde elektrische aansluitingen mogelijk te maken, waarna een beschermend tegenblok 31 van bijvoorbeeld BaTi03 of CaTi03 wordt bevestigd, bijvoorbeeld met behulp van een lijmmiddel. Eventueel kan de laag 27 vooraf tot een gewenste dikte worden gevlakt, bijvoorbeeld door mechanisch polijsten of lappen. De nu verkregen eenheid wordt door bewerkingen, bijvoorbeeld slijpen en/of lappen, van een kopvlak 33 voor samenwerking
<Desc/Clms Page number 13>
EMI13.1
met een magnetisch registratiemedium, in het bijzonder een magneetband, voorzien.
Indien het zacht-magnetische materiaal van de fluxgeleiders 17a en 17b in de in figuur 16 getoonde dunnefilmmagneetkop volgens de uitvinding vervangen wordt door een zacht-magnetisch, elektrisch niet of slecht geleidend materiaal, in het bijzonder een MnZn ferriet, een NiZn ferriet of Fe203 ferriet, kan het MR element 23 rechtstreeks op het hoofdvak 19 worden aangebracht. Hierdoor kan de isolatielaag 21 achterwege blijven en kan het MR element 23 in direct magnetisch contact met de fluxgeleiders 17a en 17b zijn.
Onder verwijzing naar de figuren 17 tot en met 28 zal een tweede uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding worden beschreven. Deze werkwijze gaat uit van een plaatvormig lichaam 100 van bij voorkeur ferriet, dat tweezijdig wordt gepolijst voor het vormen van twee parallelle lichaamsvlakken 102a en 102b. Op een van de lichaamsvlakken, in dit voorbeeld het vlak 102b, wordt door bijvoorbeeld PE CVD een isolatielaag 104a van kwarts aangebracht. Op de laag 104a wordt een elektrisch geleidende laag 106 van bijvoorbeeld in hoofdzaak Au aangebracht.
Deze laag 106a wordt met op zich bekende technieken gestructureerd tot een inductief overdrachtselement of winding 106. Vervolgens wordt kwarts gedeponeerd voor het vormen van een isolatielaag 104b en wordt in de beide isolatielagen 104a en 104b een gat 108 geëtst. Daarna wordt een relatief dikke isolatielaag 104c van kwarts aangebracht. De lagen 104a, 104b en 104c vormen samen een basislaag 104 van een nietmagnetisch materiaal. Op de op de als basis fungerend lichaam 100 aangebrachte basislaag 104 wordt een laag 110 van een maskermateriaal, bijvoorbeeld Mo, aangebracht, met behulp waarvan in de basislaag 104 een opening 112 wordt gevormd.
Daartoe wordt eerst een fotolak op de laag 110 gedeponeerd en gestructureerd, waarna door etsen in de laag 110 gaten 112 worden gevormd voor het vormen van een masker.
Met de gestructureerde laag 110 als masker wordt vervolgens de basislaag 104 gesputteretst voor het vormen van de opening 102. Na het sputteretsen worden de overgebleven delen van de laag 110 door nat chemisch etsen verwijderd. Op de aldus gestructureerde basislaag 104 wordt een laag 114a van een zacht-magnetisch materiaal, bijvoorbeeld een CoZrNb legering, aangebracht, waarbij de opening 102 volledig wordt opgevuld. De laag 114a dient voor het vormen van een fluxgeleidend element 114.
De van de opgevulde opening 102 voorziene basislaag 104 wordt vervolgens voor het creëren van een vlak, krasvrij basisoppervlak 116 mechanochemisch gepolijst met
<Desc/Clms Page number 14>
behulp van een colloïdale suspensie van Si02 deeltjes in een KOH- of NaOH oplossing, waaraan diamantdeeltjes met een gemiddelde deeltjesgrootte van kleiner dan 1, 0 p. m zijn toegevoegd. De concentratie van diamantdeeltjes in de genoemde oplossing is kleiner dan 1 gram per liter. Het aldus uit het lichaam 100, de basislaag 104 en het inductieve overdrachtselement 106 gevormd samenstel dient als drager voor een hoofdlaag 105 van een niet-magnetisch materiaal.
In de hoofdlaag 105 wordt op analoge wijze als reeds is beschreven met betrekking tot de eerste uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding fluxgeleiders 117a en 117b aangebracht. In deze werkwijze wordt voorts, door mechanochemisch polijsten een hoofdoppervlak 119 gevormd, waarna een MR element 123 wordt aangebracht.
Een met behulp van de tweede uitvoeringsvorm van de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigde dunnefilmmagneetkop is getoond in figuur 29. De magneetkop heeft een kopvlak 118 en omvat een als basis dienend lichaam 101, waarop een niet-magnetische basislaag 104 is aangebracht. In de basislaag 104 bevinden zieh een als inductief overdrachtselement dienende winding 106 en een in het kopvlak 118 eindigend fluxgeleidend element 114 van een zacht-magnetisch materiaal. Op een mechanochemisch gepolijst basisoppervlak 116 bevindt zieh een niet-magnetische hoofdlaag 105, waarin zich een achterste fluxgeleider 117a en een voorste, in het kopvlak 118 eindigende fluxgeleider 117b bevinden. Beide fluxgeleiders zijn gevormd uit een zacht-magnetisch materiaal. In de hoofdlaag 105 kan zieh tevens indien gewenst, een biaswinding 107 uitstrekken.
De hoofdlaag 105 is voorzien van een mechanochemisch gepolijst hoofdoppervlak 119, waarop direct of indirect-onder tussenvoeging van een dunne isolatielaag-een MR element 123 is aangebracht. Over het MR element strekt zich een beschermlaag uit, waartegen een tegenblok 131 is bevestigd.
Opgemerkt wordt, dat de uitvinding vanzelfsprekend niet is beperkt tot de getoonde uitvoeringsvoorbeelden.