Ionenstrahltrimmen der Magnetpole von Dünnschichtköpfen
Die Herstellung eines Festplatten-Schreib-/Lesekopfes ist ein aufwändiger Produktionsvorgang aus mehreren hundert einzelnen Produktionsschritten. Jeder einzelne Schritt erfordert dabei höchste Präzision, um viele Schreib-/Leseköpfe mit identischen Eigenschaften herzustellen. Die Polbreite der Schreibköpfe muss sehr präzise eingestellt werden, da diese direkt die Stärke des magnetischen Schreibfeldes in der Festplatte bestimmt. Ist die Polbreite zu gering, reicht die Feldstärke nicht aus, um die einzelnen Datenbits zu schreiben. Ist die Polbreite zu groß, ist auch die Feldstärke so groß, dass die Gefahr besteht, auch benachbarte Datenbits umzumagnetisieren. Es droht ein totaler Datenverlust. Die Schichtdicke muss zudem sehr gleichmäßig sein, da der Festplatten-Schreib-/Lesekopf mit hohen Relativgeschwindigkeiten von mehreren 10 m/s über die Speicherschicht fliegt. Inhomogenitäten können hier zu Luftwirbeln führen, in deren Folge der Schreib-/Lesekopf mechanisch auf der Speicherschicht aufliegt, diese verkratzt und damit dauerhaft zerstört. Die derzeit im Einsatz befindlichen Produktionsanlagen stoßen dabei an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit, sodass eine Nachbearbeitung erforderlich ist.
Diese erfolgt normalerweise durch chemisch-mechanisches Polieren (CMP), wobei die Waferoberfläche durch die verwendete Poliermittel-Suspension abgetragen wird, um die gewünschte Polbreite einzustellen (siehe Abb. 1, links). Dieses Verfahren kann jedoch zu einem Aufrauen der Oberfläche und zu einer Stufenstruktur im Polierstopp führen, was sich extrem negativ auf die Weiterverarbeitung und Ausbeute auswirkt.
Durch lokales Ionenstrahlätzen kann die Schichtdicke mit hoher Präzision eingestellt und damit die laterale Ausdehnung des Schreibpols festgelegt sowie die Oberfläche geglättet (siehe Abb. 1, rechts) werden. Der Ionenstrahl scannt über die Waferoberfläche und trägt entsprechend seiner Verweildauer an verschiedenen Stellen jeweils die gewünschte Menge an Material ab.
Dabei hängt die Abtragsrate sowohl vom zu trimmenden Material als auch vom Einfallswinkel des Ionenstrahls auf die Waferoberfläche ab. Dadurch ist es möglich, das Verhältnis der Abtragsraten verschiedener im Wafer verwendeter Materialien nahezu beliebig einzustellen. So kann der Schreibpol aus NiFe-Legierung und die ihn umgebende Matrix aus Al2O3 bei einem Einfallswinkel von etwa 55° mit der gleichen Rate abgetragen werden (siehe Abb. 2). Damit kann die Breite des Schreibpols eingestellt werden, ohne dass es zur Bildung von Stufen auf dem Wafer kommt.
Passendes Produkt - scia Trim 200
- Dickeneinstellung, Einstellung der Polbreite
- Verbesserung der Schichtdickenhomogenität
- Erhöhung der Ausbeute
- Produktionsanlage für hohen Durchsatz
- Ausgestattet mit einem Handling-System für Standard-Waferkassetten