JP2003510737A - 記録ヘッド上のトラック幅を規定するための方法および構造 - Google Patents
記録ヘッド上のトラック幅を規定するための方法および構造Info
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Abstract
(57)【要約】
磁気媒体上にデータを書込むためのヘッド構造であって、上面（１０７）を有する第１の極と、該上面の一部を被覆する書込ギャップ（１１０）とを含む、ヘッド構造。書込ギャップ上に形成された上方極先端部（１０９）は、第１の幅を有する。第２の極（１１１）は第１の幅よりも大きい第２の幅を有し、上方極先端部の上面に結合される。導電コイルが第１および第２の極に磁気的に結合されて、コイル内を流れる電流に応じて、第１および第２の極内に磁束を誘導する。
Description
【０００１】
１．発明の分野
本発明は、一般に、磁気抵抗（ＭＲ）読出／書込ヘッドおよびＭＲ読出／書込
ヘッドの製造方法に関し、より特定的には、トラック幅が減じられたＭＲ読出／
書込ヘッドおよび、トラック幅の限定に対して高い制御力を有するＭＲ読出／書
込ヘッドの製造方法に関する。
ヘッドの製造方法に関し、より特定的には、トラック幅が減じられたＭＲ読出／
書込ヘッドおよび、トラック幅の限定に対して高い制御力を有するＭＲ読出／書
込ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
２．背景技術
デスクトップパーソナルコンピュータの市場においては、ハードディスクおよ
びテープドライブに対して、大容量化かつ性能の高速化がますます求められてい
る。ファイルのダウンロード、大きくされたファイルサイズ、進歩したオペレー
ティングシステムおよびマルチメディアアプリケーション等のアプリケーション
においては、ハードディスクドライブの容量等に対する要求が毎年倍加している
。磁気媒体にデータを記憶したりそれからデータを検索するための技術はまた、
費用効果が高くなければならない。メガバイト（ＭＢ）当りのコストも減じられ
ることが望ましいので、ディスクおよび「ヘッド」（すなわち、読出および書込
素子がその中に設けられる構造）を単純に追加していく従来の方法は、ますます
効果がなくなってきている。ディスクおよびテープドライブの供給業者は、ます
ます高まる記憶に対する要求に低価格で応えるために、空間的な密度、または１
平方インチ当りのデータビット数を増加し続けている。読出および書込ヘッドの
設計は、このような容量の増加を達成するために必要とされる、重要な技術的要
素である。
びテープドライブに対して、大容量化かつ性能の高速化がますます求められてい
る。ファイルのダウンロード、大きくされたファイルサイズ、進歩したオペレー
ティングシステムおよびマルチメディアアプリケーション等のアプリケーション
においては、ハードディスクドライブの容量等に対する要求が毎年倍加している
。磁気媒体にデータを記憶したりそれからデータを検索するための技術はまた、
費用効果が高くなければならない。メガバイト（ＭＢ）当りのコストも減じられ
ることが望ましいので、ディスクおよび「ヘッド」（すなわち、読出および書込
素子がその中に設けられる構造）を単純に追加していく従来の方法は、ますます
効果がなくなってきている。ディスクおよびテープドライブの供給業者は、ます
ます高まる記憶に対する要求に低価格で応えるために、空間的な密度、または１
平方インチ当りのデータビット数を増加し続けている。読出および書込ヘッドの
設計は、このような容量の増加を達成するために必要とされる、重要な技術的要
素である。
【０００３】
ディスク上にデータを書込む書込素子は、典型的に、書込ギャップで隔てられ
た２つの極から作られており、それらの極が、自身に磁気的に結合されているコ
イルによって励起されると磁界を生成する。書込素子がディスクに近接している
とき、極によって生成された磁界は、ディスク上の任意の場所における磁気配向
を設定する。このようにして、データがディスク上に書込まれる。
た２つの極から作られており、それらの極が、自身に磁気的に結合されているコ
イルによって励起されると磁界を生成する。書込素子がディスクに近接している
とき、極によって生成された磁界は、ディスク上の任意の場所における磁気配向
を設定する。このようにして、データがディスク上に書込まれる。
【０００４】
ディスクからデータを読出す読出素子は、２つのシールドの間に挟まれる。読
出動作中、読出素子はディスクに近接して浮上し、この読出素子がディスクの任
意の場所における磁気配向を感知する。読出中に、読出素子がディスク上の小さ
な場所に焦点を定めることができるように（すなわち、読出素子がディスクの隣
接する場所における磁気配向の影響を受けないように）、読出素子をシールドす
ることが望ましい。そこで、２つの比較的大きいシールドが、ディスクの隣接す
る場所における磁気効果を取除いて、ディスクの特定の場所に焦点を定めて読出
しができるようにしている。
出動作中、読出素子はディスクに近接して浮上し、この読出素子がディスクの任
意の場所における磁気配向を感知する。読出中に、読出素子がディスク上の小さ
な場所に焦点を定めることができるように（すなわち、読出素子がディスクの隣
接する場所における磁気配向の影響を受けないように）、読出素子をシールドす
ることが望ましい。そこで、２つの比較的大きいシールドが、ディスクの隣接す
る場所における磁気効果を取除いて、ディスクの特定の場所に焦点を定めて読出
しができるようにしている。
【０００５】
空間的密度が低いハードディスクドライブは、典型的に、誘導性読出および書
込素子を使用している。誘導性ヘッドは、低コストおよび完成された処理技術を
誇り、大量生産に好適である。誘導性ヘッドからの信号強度を高めるために、設
計者は、読出ヘッドの巻き数を増加させてきた。というのも、読出信号は、巻き
数に正比例するためである。誘導性ヘッドによっては、読出／書込ヘッドに５０
以上の巻き数を用いるものもある。しかし、巻き数を増加させると、ヘッドのイ
ンダクタンスが高まる。データ書込動作を有効に行なうためには、ヘッドが許容
できるインダクタンスの量には限界がある。薄膜の誘導性ヘッドは読出しおよび
書込みの両方に同じ誘導性素子を使用するので、ヘッドはどちらの動作も最適化
することができない。また、インダクタンスが大きくなると、磁気媒体にデータ
を書込みおよびそれからデータを読出すことのできる頻度が低下する。
込素子を使用している。誘導性ヘッドは、低コストおよび完成された処理技術を
誇り、大量生産に好適である。誘導性ヘッドからの信号強度を高めるために、設
計者は、読出ヘッドの巻き数を増加させてきた。というのも、読出信号は、巻き
数に正比例するためである。誘導性ヘッドによっては、読出／書込ヘッドに５０
以上の巻き数を用いるものもある。しかし、巻き数を増加させると、ヘッドのイ
ンダクタンスが高まる。データ書込動作を有効に行なうためには、ヘッドが許容
できるインダクタンスの量には限界がある。薄膜の誘導性ヘッドは読出しおよび
書込みの両方に同じ誘導性素子を使用するので、ヘッドはどちらの動作も最適化
することができない。また、インダクタンスが大きくなると、磁気媒体にデータ
を書込みおよびそれからデータを読出すことのできる頻度が低下する。
【０００６】
磁気抵抗（ＭＲ）ヘッド技術は、ディスクドライブおよびテープドライブの双
方において、誘導性ヘッドでは達し得ない、空間的により高い密度を提供するの
に使用される。ＭＲヘッド構造は、磁界センサとしてのＭＲ素子を含む。コイル
が読出ヘッドの上方に形成されて、書込素子の極を規定する磁気ヨークに磁気的
に結合される。コイルとヨークとは磁気的に結合されているが、それらは絶縁材
料で隔てられて、コイルとヨークとの間に電流が流れないようにしている。面積
効率のよい構造を提供するためには、コイルを２層以上の層に垂直方向に積重ね
ることが望ましい。
方において、誘導性ヘッドでは達し得ない、空間的により高い密度を提供するの
に使用される。ＭＲヘッド構造は、磁界センサとしてのＭＲ素子を含む。コイル
が読出ヘッドの上方に形成されて、書込素子の極を規定する磁気ヨークに磁気的
に結合される。コイルとヨークとは磁気的に結合されているが、それらは絶縁材
料で隔てられて、コイルとヨークとの間に電流が流れないようにしている。面積
効率のよい構造を提供するためには、コイルを２層以上の層に垂直方向に積重ね
ることが望ましい。
【０００７】
ＭＲヘッドは、一般に、ヘッドの読出および書込素子を組合せて、統合された
ユニットとする。これは、書込素子の極の一方を取除いて、その場所に読出素子
のシールドの一方を当てはめることによって行なわれ、このようにして、統合さ
れた極／シールド素子が形成される。
ユニットとする。これは、書込素子の極の一方を取除いて、その場所に読出素子
のシールドの一方を当てはめることによって行なわれ、このようにして、統合さ
れた極／シールド素子が形成される。
【０００８】
読出素子としてＭＲ構造を使用することで、誘導性ヘッドの場合と比較して、
高い信号出力および低ノイズが実現される。このように高い信号出力のおかげで
、書込素子ははるかに狭いトラック内にデータを書込むことができ、その一方で
ＭＲ読出素子は依然として信頼性をもって検出を行なうことができる。読出ヘッ
ドと書込ヘッドが分かれているおかげで、各ヘッドを１つの特定の機能（すなわ
ち、データの読出しまたはデータの書込み）のために最適化することができる。
ＭＲヘッドを使用することで、書込素子のワイヤの巻き数を大いに減じることが
でき、結果として、高周波の書込動作を可能とする、インダクタンスの低いヘッ
ドとなる。
高い信号出力および低ノイズが実現される。このように高い信号出力のおかげで
、書込素子ははるかに狭いトラック内にデータを書込むことができ、その一方で
ＭＲ読出素子は依然として信頼性をもって検出を行なうことができる。読出ヘッ
ドと書込ヘッドが分かれているおかげで、各ヘッドを１つの特定の機能（すなわ
ち、データの読出しまたはデータの書込み）のために最適化することができる。
ＭＲヘッドを使用することで、書込素子のワイヤの巻き数を大いに減じることが
でき、結果として、高周波の書込動作を可能とする、インダクタンスの低いヘッ
ドとなる。
【０００９】
ＭＲヘッドのトラック幅は、主に、ディスクの、書込ヘッドによって影響を受
ける領域のサイズによって決められる。極／シールド構造が物理的に大きい場合
には、その極／シールドが書込動作中にディスクのより広い部分に影響を与えて
しまう。この現象は「フリンジング（"fringing"）」と呼ばれる。ディスク上に
データをできるだけ密に詰込むことによって、ディスクの記憶容量を増大させる
ことが通常望ましいとすると、フリンジングはディスク上のデータの効率的な記
憶に悪影響を与える。
ける領域のサイズによって決められる。極／シールド構造が物理的に大きい場合
には、その極／シールドが書込動作中にディスクのより広い部分に影響を与えて
しまう。この現象は「フリンジング（"fringing"）」と呼ばれる。ディスク上に
データをできるだけ密に詰込むことによって、ディスクの記憶容量を増大させる
ことが通常望ましいとすると、フリンジングはディスク上のデータの効率的な記
憶に悪影響を与える。
【００１０】
トラック幅は、書込先端部（すなわち、ヨークの、極を形成する部分）におい
て極を物理的に小さくすることによって減じることができ、それにより、磁界を
より小さな領域に集中させることができる。しかし、従来のＭＲヘッドプロセス
においては、書込先端部を含むヨークは、コイル構造の上に統合された構造とし
て形成されている。コイル構造は、垂直方向に積重ねられたコイルが使用される
場合には特に、非常に厚い。したがって、書込先端部は典型的に（１０〜１５ミ
クロン程度の厚さの）厚いフォトレジストを使用してパターニングされ、トラッ
ク幅を減じるのに必要とされる小さな構造を規定することは困難である。フォト
レジストの厚い層をパターニングする場合、臨界寸法の制御がうまくできないの
で、パターニングされた特徴のサイズは受入れ難いほどにばらついてしまう。
て極を物理的に小さくすることによって減じることができ、それにより、磁界を
より小さな領域に集中させることができる。しかし、従来のＭＲヘッドプロセス
においては、書込先端部を含むヨークは、コイル構造の上に統合された構造とし
て形成されている。コイル構造は、垂直方向に積重ねられたコイルが使用される
場合には特に、非常に厚い。したがって、書込先端部は典型的に（１０〜１５ミ
クロン程度の厚さの）厚いフォトレジストを使用してパターニングされ、トラッ
ク幅を減じるのに必要とされる小さな構造を規定することは困難である。フォト
レジストの厚い層をパターニングする場合、臨界寸法の制御がうまくできないの
で、パターニングされた特徴のサイズは受入れ難いほどにばらついてしまう。
【００１１】
したがって、小さな書込先端部構造の利点を組込み、しかも、高度のプロセス
制御を行ないながら製造することのできる、ＭＲヘッドが要求される。
制御を行ないながら製造することのできる、ＭＲヘッドが要求される。
【００１２】
要約すれば、本発明は、磁気媒体上にデータを書込むためのヘッド構造に関し
、該ヘッド構造は、上面を有する第１の底部極と、該上面の一部を被覆する書込
ギャップとを含む。該書込ギャップ上には、第１の幅を有する第１の上方極先端
部が形成される。第２の上方極は、該第１の幅よりも大きい第２の幅を有し、該
上方極先端部の上面に結合する。導電コイルは、該第１の底部極、第１の上方極
および第２の上方極に磁気的に結合されて、コイルに流れる電流に応じて、該第
１の底部極、第１の上方極および第２の上方極内に磁束を誘導する。
、該ヘッド構造は、上面を有する第１の底部極と、該上面の一部を被覆する書込
ギャップとを含む。該書込ギャップ上には、第１の幅を有する第１の上方極先端
部が形成される。第２の上方極は、該第１の幅よりも大きい第２の幅を有し、該
上方極先端部の上面に結合する。導電コイルは、該第１の底部極、第１の上方極
および第２の上方極に磁気的に結合されて、コイルに流れる電流に応じて、該第
１の底部極、第１の上方極および第２の上方極内に磁束を誘導する。
【００１３】
本発明は、別の局面において、磁気ヘッドの製造方法に関する。該方法は、磁
性材料からなる第１の極片を形成するステップと、底部極片の上に非磁性材料か
らなるギャップ形成層を堆積するステップとを含む。該ギャップ形成層は、磁性
材料からなる上方極先端部形成層で被覆される。該極先端部形成層はパターニン
グされて、第１の幅を有する極先端部が規定される。該ギャップ形成層および第
１の底部極が、該極先端部をマスクとしてエッチングされて、書込ギャップが形
成され、第１の極片の一部が露出される。該第１の極片の露出部分上に平坦化構
造が形成される。この平坦化構造は、第１の極先端部の上面と実質的に同一平面
上にある上面を有する。該平坦化構造上に、コイル絶縁体を有する導電コイルが
形成される。該コイル絶縁体は、上方極先端部とのコンタクトを規定するようパ
ターニングされる。該コイル絶縁体を被覆し、かつ、該コンタクトを介して該極
先端部の上面に接触する、磁性材料からなる上方極が形成される。
性材料からなる第１の極片を形成するステップと、底部極片の上に非磁性材料か
らなるギャップ形成層を堆積するステップとを含む。該ギャップ形成層は、磁性
材料からなる上方極先端部形成層で被覆される。該極先端部形成層はパターニン
グされて、第１の幅を有する極先端部が規定される。該ギャップ形成層および第
１の底部極が、該極先端部をマスクとしてエッチングされて、書込ギャップが形
成され、第１の極片の一部が露出される。該第１の極片の露出部分上に平坦化構
造が形成される。この平坦化構造は、第１の極先端部の上面と実質的に同一平面
上にある上面を有する。該平坦化構造上に、コイル絶縁体を有する導電コイルが
形成される。該コイル絶縁体は、上方極先端部とのコンタクトを規定するようパ
ターニングされる。該コイル絶縁体を被覆し、かつ、該コンタクトを介して該極
先端部の上面に接触する、磁性材料からなる上方極が形成される。
【００１４】
図１に示す読出／書込ヘッド１００等の、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）読出／書込
ヘッドを含む磁気抵抗（ＭＲ）読出／書込ヘッドは、典型的に、ハードディスク
ドライブの磁気記録媒体（図示せず）の表面に近接して浮上するスライダ（図示
せず）の上に装着される。磁気記録媒体は、たとえば、磁気薄膜でコーティング
された金属、セラミックまたはプラスチックのディスクである。読出／書込ヘッ
ド１００は、データを読出す磁界センサ１０６と、ディスク上にデータを書込む
磁界発生器とを含む。磁界発生器は、典型的に、２つの極１０７および１０９を
含み、これらは「書込ギャップ」１１０によって隔てられている。磁界は、図２
に示すコイル素子２０７および２０９によって形成されたコイルに流れる電流に
よって極１０７および１０９が励起されたときに、生成される。書込ギャップ１
１０が磁気媒体に近接すると、極１０７および１０９によって生成された磁界が
、磁気媒体上の選択された場所に選択された磁気配向を生み出す。
ヘッドを含む磁気抵抗（ＭＲ）読出／書込ヘッドは、典型的に、ハードディスク
ドライブの磁気記録媒体（図示せず）の表面に近接して浮上するスライダ（図示
せず）の上に装着される。磁気記録媒体は、たとえば、磁気薄膜でコーティング
された金属、セラミックまたはプラスチックのディスクである。読出／書込ヘッ
ド１００は、データを読出す磁界センサ１０６と、ディスク上にデータを書込む
磁界発生器とを含む。磁界発生器は、典型的に、２つの極１０７および１０９を
含み、これらは「書込ギャップ」１１０によって隔てられている。磁界は、図２
に示すコイル素子２０７および２０９によって形成されたコイルに流れる電流に
よって極１０７および１０９が励起されたときに、生成される。書込ギャップ１
１０が磁気媒体に近接すると、極１０７および１０９によって生成された磁界が
、磁気媒体上の選択された場所に選択された磁気配向を生み出す。
【００１５】
磁界センサ１０６は、２つのシールド素子１０１および１０３の間に位置付け
られたＭＲ素子またはＧＭＲ素子を含んでもよい。シールド素子１０３は、磁界
センサ１０６のためのシールドとして、および、磁界発生器のための極１０７と
しての２つの役割を果たし、ここでは一般に、共用シールド／極素子と称する。
理解を助けるために、本発明は特定の材料および特定のプロセスについて説明す
るが、特に明記しない限り、ここに開示した特定的な例に対して、相当するプロ
セスを代わりに使用することが可能である。このように、本発明は、その範囲お
よび精神から離れることなく、利用可能な処理技術および設計と共に使用するよ
うに適合させることが可能である。
られたＭＲ素子またはＧＭＲ素子を含んでもよい。シールド素子１０３は、磁界
センサ１０６のためのシールドとして、および、磁界発生器のための極１０７と
しての２つの役割を果たし、ここでは一般に、共用シールド／極素子と称する。
理解を助けるために、本発明は特定の材料および特定のプロセスについて説明す
るが、特に明記しない限り、ここに開示した特定的な例に対して、相当するプロ
セスを代わりに使用することが可能である。このように、本発明は、その範囲お
よび精神から離れることなく、利用可能な処理技術および設計と共に使用するよ
うに適合させることが可能である。
【００１６】
図３から図１４は、本発明に従った読出／書込ヘッド１００を形成するための
製造工程を示す断面図である。
製造工程を示す断面図である。
【００１７】
図１および図２に示す読出／書込ヘッド１００は、基板（図示せず）上に形成
される。基板は、たとえば、約８ミクロンのスパッタリングで堆積されたシリコ
ン酸化物または酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3)またはアルミニウムからなる上面
を有するセラミックのベースを含んで、ベース層を形成する。好適なセラミック
ベース材料の具体例は、チタン炭化物を有するアルミナである。基板のための好
適な相当物は、シリコン、ガラス等を含む。基板の上面は、機械的研磨および／
または化学的機械的研磨によって研磨されて、非常に滑らかな表面に仕上げられ
る。
される。基板は、たとえば、約８ミクロンのスパッタリングで堆積されたシリコ
ン酸化物または酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3)またはアルミニウムからなる上面
を有するセラミックのベースを含んで、ベース層を形成する。好適なセラミック
ベース材料の具体例は、チタン炭化物を有するアルミナである。基板のための好
適な相当物は、シリコン、ガラス等を含む。基板の上面は、機械的研磨および／
または化学的機械的研磨によって研磨されて、非常に滑らかな表面に仕上げられ
る。
【００１８】
シールド１０１は、たとえば、２〜３ミクロンの厚さにめっきされるニッケル
−鉄合金（すなわち、パーマロイ）等の磁性材料からなる。このめっきは、たと
えば、基板（図示せず）上にスパッタリングによって形成される約１０００オン
グストローム厚さの導電性シード層を使用して、電気めっきによって行なうこと
が可能である。シード層は、具体例においてはニッケル鉄を含み、従来の写真製
版およびエッチング技術によってパターニングされて、シールド１０１の形状を
規定する。シールド１０１の電着後、フォトレジストを、利用可能なウェットま
たはドライのフォトレジスト除去技術を使用して取り去る。
−鉄合金（すなわち、パーマロイ）等の磁性材料からなる。このめっきは、たと
えば、基板（図示せず）上にスパッタリングによって形成される約１０００オン
グストローム厚さの導電性シード層を使用して、電気めっきによって行なうこと
が可能である。シード層は、具体例においてはニッケル鉄を含み、従来の写真製
版およびエッチング技術によってパターニングされて、シールド１０１の形状を
規定する。シールド１０１の電着後、フォトレジストを、利用可能なウェットま
たはドライのフォトレジスト除去技術を使用して取り去る。
【００１９】
ＭＲ素子１０６は、スパッタリングで堆積されたアルミナまたは他の誘電体等
の非磁性材料１０５の薄い分離層によって、シールド素子１０６とは隔てられる
。層１０５は、ときに、「読出ギャップ」層と称される。読出ギャップ層１０５
は、２０〜２０００オングストロームの非磁性で電気抵抗の高い金属または誘電
体材料をブランケット堆積（blanket deposition）することによって形成するこ
とができる。
の非磁性材料１０５の薄い分離層によって、シールド素子１０６とは隔てられる
。層１０５は、ときに、「読出ギャップ」層と称される。読出ギャップ層１０５
は、２０〜２０００オングストロームの非磁性で電気抵抗の高い金属または誘電
体材料をブランケット堆積（blanket deposition）することによって形成するこ
とができる。
【００２０】
ＭＲ素子１０６は、磁気抵抗または巨大磁気抵抗膜および、適切な厚さのバイ
アス層を含む。好適なＭＲおよびＧＭＲ素子設計はよく知られており、たとえば
、１９９６年１１月１２日に発行されて本願の譲受人に譲渡された、米国特許番
号第５，５７３，８０９号に記載されている。ＭＲ素子１０６は、典型的に、材
料の適切な薄膜層をイオンビーム堆積、蒸着またはスパッタリングすることによ
ってブランケット堆積し、その後、写真製版およびパターニングすることによっ
て形成される。導電性電極（図示せず）は、利用可能な導体の堆積およびパター
ニング技術を使用して、ＭＲ素子１０６上に設けられる。２〜３ミクロンの電気
めっきされたパーマロイからなる上方シールド層１０３が形成されて、読出ヘッ
ド構造が完成する。
アス層を含む。好適なＭＲおよびＧＭＲ素子設計はよく知られており、たとえば
、１９９６年１１月１２日に発行されて本願の譲受人に譲渡された、米国特許番
号第５，５７３，８０９号に記載されている。ＭＲ素子１０６は、典型的に、材
料の適切な薄膜層をイオンビーム堆積、蒸着またはスパッタリングすることによ
ってブランケット堆積し、その後、写真製版およびパターニングすることによっ
て形成される。導電性電極（図示せず）は、利用可能な導体の堆積およびパター
ニング技術を使用して、ＭＲ素子１０６上に設けられる。２〜３ミクロンの電気
めっきされたパーマロイからなる上方シールド層１０３が形成されて、読出ヘッ
ド構造が完成する。
【００２１】
シールド１０３の上面の上に、下方極１０７が形成される。望ましくは、この
下方極１０７は、シールド１０３と一体として形成される。これについては以下
により詳細に説明する。特定の例においては、下方極１０７はシールド１０３と
同じ磁性材料でつくられるが、場合によっては、特定の用途に相応しい、磁気特
性が改善された材料で、極１０７を形成することが可能でありまたそれが望まし
いこともある。電気抵抗の高い非磁性材料からなる書込ギャップ１１０が、下方
極先端部１０７を上方極先端部１０９から隔てている。書込ギャップ１１０は、
約１０００〜４０００オングストロームの、アルミナ等の非磁性材料をスパッタ
リングで堆積することによって形成される。本発明に従えば、下方極先端部１０
７および上方極先端部１０９は、非常に小さい寸法の書込ヘッドを規定する。具
体例においては、上方極先端部１０９の幅は１．０〜３．０ミクロン程度である
。
下方極１０７は、シールド１０３と一体として形成される。これについては以下
により詳細に説明する。特定の例においては、下方極１０７はシールド１０３と
同じ磁性材料でつくられるが、場合によっては、特定の用途に相応しい、磁気特
性が改善された材料で、極１０７を形成することが可能でありまたそれが望まし
いこともある。電気抵抗の高い非磁性材料からなる書込ギャップ１１０が、下方
極先端部１０７を上方極先端部１０９から隔てている。書込ギャップ１１０は、
約１０００〜４０００オングストロームの、アルミナ等の非磁性材料をスパッタ
リングで堆積することによって形成される。本発明に従えば、下方極先端部１０
７および上方極先端部１０９は、非常に小さい寸法の書込ヘッドを規定する。具
体例においては、上方極先端部１０９の幅は１．０〜３．０ミクロン程度である
。
【００２２】
図２を参照して、アルミナ、シリコン酸化物、シリコン窒化物、または他の利
用可能な無機誘電体等の絶縁体で平坦化構造が作られて、第１の絶縁体２０１が
形成され、その上にコイル２０７が形成される。図２は、コイル絶縁体２０３に
よって被覆されたコイルの第１の層２０７を含む、垂直に積重ねられたコイル構
造を示す。コイルの第２の層２０９は、コイル絶縁体２０３の上面の上に形成さ
れて、第２のコイル絶縁体２０５によって被覆される。このようにして、垂直に
積重ねられたコイルの層は何層でも形成することができる。コイル絶縁体層２０
３および２０５は、たとえば、０．５〜１０ミクロン厚さの、フォトレジスト等
の好適な架橋が可能なポリマーからなる。特定的な例においては、３〜４ミクロ
ンの（Hoechst Celanese, Inc.から入手可能な）ＡＺ４０００ポジティブフォト
レジストを使用して、コイル絶縁層２０３および２０５を形成する。ネガティブ
フォトレジスト材料を含む他の架橋が可能なポリマー材料を使用することも可能
である。コイル絶縁体２０３および２０５は、架橋が可能なポリマーの含有量を
実質的に完全に架橋し、かつ、望ましくは溶媒を実質的にすべて追い出す、硬化
プロセスを使用して形成される。
用可能な無機誘電体等の絶縁体で平坦化構造が作られて、第１の絶縁体２０１が
形成され、その上にコイル２０７が形成される。図２は、コイル絶縁体２０３に
よって被覆されたコイルの第１の層２０７を含む、垂直に積重ねられたコイル構
造を示す。コイルの第２の層２０９は、コイル絶縁体２０３の上面の上に形成さ
れて、第２のコイル絶縁体２０５によって被覆される。このようにして、垂直に
積重ねられたコイルの層は何層でも形成することができる。コイル絶縁体層２０
３および２０５は、たとえば、０．５〜１０ミクロン厚さの、フォトレジスト等
の好適な架橋が可能なポリマーからなる。特定的な例においては、３〜４ミクロ
ンの（Hoechst Celanese, Inc.から入手可能な）ＡＺ４０００ポジティブフォト
レジストを使用して、コイル絶縁層２０３および２０５を形成する。ネガティブ
フォトレジスト材料を含む他の架橋が可能なポリマー材料を使用することも可能
である。コイル絶縁体２０３および２０５は、架橋が可能なポリマーの含有量を
実質的に完全に架橋し、かつ、望ましくは溶媒を実質的にすべて追い出す、硬化
プロセスを使用して形成される。
【００２３】
本発明の１つの特徴は、図２に示す積重ねられたコイル構造を、上方極先端部
１０９および下方極先端部１０７の後に形成することができることである。これ
により、上方極先端部１０９および下方極先端部１０７を、平坦な表面上に形成
し、比較的薄いフォトレジストを使用してパターニングすることが可能となる。
この薄いフォトレジストを使用するプロセスによれば、より大きなプロセス制御
力が提供され、ミクロンおよびサブミクロン範囲で微細な幾何学的形状を限定す
ることが可能となる。上方極先端部１０９は、２〜３ミクロンの、たとえば電気
めっきによって付与された、パーマロイ等の磁性材料からなる、上方極１１１に
接触する。上方極先端部１０９は、上方極１１１の下面を書込ギャップ１１０か
ら隔てるよう選択された垂直高さを有し、それにより、上方極１１１が、磁気媒
体（図示せず）上にデータを書込むまたはその上のデータを消去するのに十分な
大きさのフリンジングする磁界（fringing fields）を作り出すことのないよう
にしている。
１０９および下方極先端部１０７の後に形成することができることである。これ
により、上方極先端部１０９および下方極先端部１０７を、平坦な表面上に形成
し、比較的薄いフォトレジストを使用してパターニングすることが可能となる。
この薄いフォトレジストを使用するプロセスによれば、より大きなプロセス制御
力が提供され、ミクロンおよびサブミクロン範囲で微細な幾何学的形状を限定す
ることが可能となる。上方極先端部１０９は、２〜３ミクロンの、たとえば電気
めっきによって付与された、パーマロイ等の磁性材料からなる、上方極１１１に
接触する。上方極先端部１０９は、上方極１１１の下面を書込ギャップ１１０か
ら隔てるよう選択された垂直高さを有し、それにより、上方極１１１が、磁気媒
体（図示せず）上にデータを書込むまたはその上のデータを消去するのに十分な
大きさのフリンジングする磁界（fringing fields）を作り出すことのないよう
にしている。
【００２４】
図３は、本発明をディスク／媒体表面から見た図である。図４は、本発明に従
って読出／書込ヘッドの書込部分を製造するプロセスを示す断面図である。図３
および図４は、読出部分が実質的に完成している段階における、本発明に従った
構造を示す。本発明に従えば、上方シールド／極層１０３は、ブランケット堆積
プロセスを使用して書込ギャップ層１１０によって被覆される。書込ギャップ層
１１０は、磁性材料のブランケット堆積によって実質的に被覆されて、１．０〜
４．０ミクロンの範囲の厚さ、特定の例においては約２．５ミクロンの厚さとさ
れて、上方書込先端部１０９が形成される。上方書込先端部１０９の厚さは、上
方極１１１（図１に示す）を書込みギャップ１１０から十分に隔てるよう、望ま
しくは書込ギャップ１１０の厚さの少なくとも３倍とされる。極１１１、また特
に、上方先端部１０９と上方極１１１とが交わる場所に形成された隅部にできる
高い磁界が、この垂直方向の分離によって隔てられる。適切な垂直方向の分離が
なければ、このように高い磁界は、過剰なフリンジングを引起すおそれがある。
って読出／書込ヘッドの書込部分を製造するプロセスを示す断面図である。図３
および図４は、読出部分が実質的に完成している段階における、本発明に従った
構造を示す。本発明に従えば、上方シールド／極層１０３は、ブランケット堆積
プロセスを使用して書込ギャップ層１１０によって被覆される。書込ギャップ層
１１０は、磁性材料のブランケット堆積によって実質的に被覆されて、１．０〜
４．０ミクロンの範囲の厚さ、特定の例においては約２．５ミクロンの厚さとさ
れて、上方書込先端部１０９が形成される。上方書込先端部１０９の厚さは、上
方極１１１（図１に示す）を書込みギャップ１１０から十分に隔てるよう、望ま
しくは書込ギャップ１１０の厚さの少なくとも３倍とされる。極１１１、また特
に、上方先端部１０９と上方極１１１とが交わる場所に形成された隅部にできる
高い磁界が、この垂直方向の分離によって隔てられる。適切な垂直方向の分離が
なければ、このように高い磁界は、過剰なフリンジングを引起すおそれがある。
【００２５】
本発明による顕著な利点は、上方書込先端部１０９を、薄膜堆積技術を用いて
付与することのできる磁性材料を使用して形成することができることである。先
行技術のプロセスによれば、先端部１０９を形成する材料は、コイル２０７およ
び２０９を形成した後に、上方極１１１（図１および図２に示す）と同時に堆積
していた。書込先端部およびヨークは、その複雑な断面のせいで電気めっきによ
って形成されており、これは、使用することのできる材料の種類を大いに制限し
た。本発明に従えば、書込先端部１０９は、コイル２０７および２０９の形成前
に形成することができ、また、処理のこの段階においてほぼ平坦な断面が存在す
るので、薄膜技術を使用することができる。選択されたニッケル−鉄合金、ＣＺ
Ｔ、鉄−アルミニウム−ニッケル合金等の、高い磁気モーメントを有する材料を
使用して、上方書込先端部１０９を形成することができる。上方極１１１は、電
気抵抗のより高い磁性材料で、別個に形成することができ、したがって、書込素
子が磁界をより速く生成することができるようになる。このようにして、極１１
１および上方先端部１０９は、各々、書込素子の性能を最適化するように特に選
ばれた材料を使用することができる。
付与することのできる磁性材料を使用して形成することができることである。先
行技術のプロセスによれば、先端部１０９を形成する材料は、コイル２０７およ
び２０９を形成した後に、上方極１１１（図１および図２に示す）と同時に堆積
していた。書込先端部およびヨークは、その複雑な断面のせいで電気めっきによ
って形成されており、これは、使用することのできる材料の種類を大いに制限し
た。本発明に従えば、書込先端部１０９は、コイル２０７および２０９の形成前
に形成することができ、また、処理のこの段階においてほぼ平坦な断面が存在す
るので、薄膜技術を使用することができる。選択されたニッケル−鉄合金、ＣＺ
Ｔ、鉄−アルミニウム−ニッケル合金等の、高い磁気モーメントを有する材料を
使用して、上方書込先端部１０９を形成することができる。上方極１１１は、電
気抵抗のより高い磁性材料で、別個に形成することができ、したがって、書込素
子が磁界をより速く生成することができるようになる。このようにして、極１１
１および上方先端部１０９は、各々、書込素子の性能を最適化するように特に選
ばれた材料を使用することができる。
【００２６】
図５および図６において、上方書込先端部１０９は、従来のフォトレジスト技
術を使用してパターニングおよびエッチングされ、読出素子１０６に対して上方
先端部１０９が従来の方法で整合される。同じマスクを使用して、または上方先
端部１０９をマスクとして使用して、書込ギャップ１１０がエッチングされて、
極／シールド１０３の上面の一部がエッチングされて、下方書込先端部１０７が
規定される。図７および図８に示すように、書込ギャップ１１０および下方書込
先端部１０７のエッチングは、好ましい実現例においては上方書込先端部１０９
に自己整合されるので、さらなるマスキングおよび整合のステップは不要である
。代替的に、極／シールド層１０３は、高い磁気モーメントを有する材料の薄い
層からなる上面を有する、多層構造として形成することも可能であり、図７およ
び図８に示すエッチングを使用して、この材料が、下方書込先端部１０７を除く
すべての場所から除去される。
術を使用してパターニングおよびエッチングされ、読出素子１０６に対して上方
先端部１０９が従来の方法で整合される。同じマスクを使用して、または上方先
端部１０９をマスクとして使用して、書込ギャップ１１０がエッチングされて、
極／シールド１０３の上面の一部がエッチングされて、下方書込先端部１０７が
規定される。図７および図８に示すように、書込ギャップ１１０および下方書込
先端部１０７のエッチングは、好ましい実現例においては上方書込先端部１０９
に自己整合されるので、さらなるマスキングおよび整合のステップは不要である
。代替的に、極／シールド層１０３は、高い磁気モーメントを有する材料の薄い
層からなる上面を有する、多層構造として形成することも可能であり、図７およ
び図８に示すエッチングを使用して、この材料が、下方書込先端部１０７を除く
すべての場所から除去される。
【００２７】
平坦化構造２０１は、図９および図１０に示すように、アルミナ、シリコン酸
化物、シリコン窒化物または他の利用可能な無機誘電体等の、下地の表面形状に
沿った表面を有する誘電性の非磁性材料をブランケット堆積することによって形
成される。最初の堆積は、シールド１０３の上面と書込先端部１０９の上面との
間の差によって規定される書込素子構造の高さと、少なくとも同じ厚さでなけれ
ばならない。機械的または化学的機械的研磨を使用して、図１１および図１２に
示すように構造２０１を平坦化する。平坦化構造２０１の利点は、先行技術の設
計におけるよりも、コイル２０７のベースが書込ギャップ１１０に対してより低
くなっており、したがって、後続の材料堆積プロセスで書込コイル構造を被覆す
るのがより容易になることである。
化物、シリコン窒化物または他の利用可能な無機誘電体等の、下地の表面形状に
沿った表面を有する誘電性の非磁性材料をブランケット堆積することによって形
成される。最初の堆積は、シールド１０３の上面と書込先端部１０９の上面との
間の差によって規定される書込素子構造の高さと、少なくとも同じ厚さでなけれ
ばならない。機械的または化学的機械的研磨を使用して、図１１および図１２に
示すように構造２０１を平坦化する。平坦化構造２０１の利点は、先行技術の設
計におけるよりも、コイル２０７のベースが書込ギャップ１１０に対してより低
くなっており、したがって、後続の材料堆積プロセスで書込コイル構造を被覆す
るのがより容易になることである。
【００２８】
図１３に示す上方極１１１は、図２および図１４に示すコイル２０７および２
０９を形成した後に、上方書込先端部１０９と磁気的に接触するように形成され
る。上方極１１１は、シード層を堆積し、パーマロイ等の磁性材料を３〜４ミク
ロン厚さに電気めっきすることによって形成される。コイル２０７および２０９
は、銅、金、合金等の導電材料を含む。特定的な例においては、コイル２０７は
、平坦化構造２０１の上に約１０００オングストローム厚さの銅またはクロミウ
ム−銅のシード層（図示せず）を設けることによって形成される。銅、銅合金、
または好適な相当物が、パターニングされたフォトレジストフレームを使用して
約４ミクロン厚さに電気めっきされて、コイル２０７が規定される。このフォト
レジストフレームは除去され、余分な導電材料が除去されるが、これは、利用可
能な写真製版およびエッチング技術を使用して行なわれ、これにより、コイル２
０７の隣接する部分間の望ましくない導電経路が取除かれる。
０９を形成した後に、上方書込先端部１０９と磁気的に接触するように形成され
る。上方極１１１は、シード層を堆積し、パーマロイ等の磁性材料を３〜４ミク
ロン厚さに電気めっきすることによって形成される。コイル２０７および２０９
は、銅、金、合金等の導電材料を含む。特定的な例においては、コイル２０７は
、平坦化構造２０１の上に約１０００オングストローム厚さの銅またはクロミウ
ム−銅のシード層（図示せず）を設けることによって形成される。銅、銅合金、
または好適な相当物が、パターニングされたフォトレジストフレームを使用して
約４ミクロン厚さに電気めっきされて、コイル２０７が規定される。このフォト
レジストフレームは除去され、余分な導電材料が除去されるが、これは、利用可
能な写真製版およびエッチング技術を使用して行なわれ、これにより、コイル２
０７の隣接する部分間の望ましくない導電経路が取除かれる。
【００２９】
コイル２０７は、たとえば、硬化されたフォトレジストからなる、第１のコイ
ル絶縁体２０３（図２に示す）によって被覆される。ＡＺ４０００シリーズのポ
ジティブフォトレジスト等のフォトレジストの層が、スピン、スプレー、または
他の利用可能なレジスト付与技術によって、約５ミクロン厚さに付与される。こ
の厚さは、コイル２０７の隣接する部分の間を完全に埋めるように、また、コイ
ル２０７の上部をコイル２０９（図２に示す）の底部から選択された量だけ隔て
るように、選択される。コイル２０７および２０９は、本発明に従ったプロセス
によって、どのような数でも設けることが可能である。
ル絶縁体２０３（図２に示す）によって被覆される。ＡＺ４０００シリーズのポ
ジティブフォトレジスト等のフォトレジストの層が、スピン、スプレー、または
他の利用可能なレジスト付与技術によって、約５ミクロン厚さに付与される。こ
の厚さは、コイル２０７の隣接する部分の間を完全に埋めるように、また、コイ
ル２０７の上部をコイル２０９（図２に示す）の底部から選択された量だけ隔て
るように、選択される。コイル２０７および２０９は、本発明に従ったプロセス
によって、どのような数でも設けることが可能である。
【００３０】
再び図１３を参照して、本発明による１つの利点は、上方極１１１の下方部分
が、臨界寸法制御を必要としないことである。というのも、極１１１は書込ギャ
ップ１１０とは十分に離されているため、極１１１が読出／書込ヘッド１００の
トラック幅を限定することはないためである。これにより、小さな寸法の書込ヘ
ッドの利点を達成する一方で、過去に使用されてきた従来の厚いフォトレジスト
技術を使用して、上方極１１１をパターニングおよび規定することができるよう
になる。
が、臨界寸法制御を必要としないことである。というのも、極１１１は書込ギャ
ップ１１０とは十分に離されているため、極１１１が読出／書込ヘッド１００の
トラック幅を限定することはないためである。これにより、小さな寸法の書込ヘ
ッドの利点を達成する一方で、過去に使用されてきた従来の厚いフォトレジスト
技術を使用して、上方極１１１をパターニングおよび規定することができるよう
になる。
【００３１】
以上に、本発明をある程度の具体性をもって説明かつ図示したが、この開示が
例示のためのみになされたものであることを理解されたい。たとえば、本発明は
、磁気ディスクドライブのための組合せられた読出／書込ヘッドについて説明さ
れているが、本発明の教示を、わずかに変更した上で、磁気テープドライブまた
は他の磁気記録媒体に適用することも可能である。当業者は、前掲の請求の範囲
で主張されている本発明の精神および範囲から離れることなく、部品の組合せお
よび配列において多数の変更を行なうことが可能であろう。
例示のためのみになされたものであることを理解されたい。たとえば、本発明は
、磁気ディスクドライブのための組合せられた読出／書込ヘッドについて説明さ
れているが、本発明の教示を、わずかに変更した上で、磁気テープドライブまた
は他の磁気記録媒体に適用することも可能である。当業者は、前掲の請求の範囲
で主張されている本発明の精神および範囲から離れることなく、部品の組合せお
よび配列において多数の変更を行なうことが可能であろう。
【図１】 本発明に従ったＭＲ読出／書込ヘッドの概略的斜視図である。
【図２】 図１の読出／書込ヘッドの拡大断面図である。
【図３】 図１および図２に示した読出／書込ヘッドの、プロセスの後方段
階における正面図である。
階における正面図である。
【図４】 図１および図２に示した読出／書込ヘッドの、プロセスの後方段
階における正面図である。
階における正面図である。
【図５】 本発明に従った読出／書込ヘッドの、プロセスのより後方段階に
おける正面図である。
おける正面図である。
【図６】 本発明に従った読出／書込ヘッドの、プロセスのより後方段階に
おける正面図である。
おける正面図である。
【図７】 図５および図６に示した読出／書込ヘッドの、プロセスのより後
方段階における正面図である。
方段階における正面図である。
【図８】 図５および図６に示した読出／書込ヘッドの、プロセスのより後
方段階における正面図である。
方段階における正面図である。
【図９】 本発明に従った読出／書込ヘッドの、プロセスのさらに後方段階
における正面図である。
における正面図である。
【図１０】 本発明に従った読出／書込ヘッドの、プロセスのさらに後方段
階における正面図である。
階における正面図である。
【図１１】 本発明に従った読出／書込ヘッドの、プロセスのより後方段階
における正面図である。
における正面図である。
【図１２】 本発明に従った読出／書込ヘッドの、プロセスのより後方段階
における正面図である。
における正面図である。
【図１３】 本発明に従った読出／書込ヘッドの、プロセスの最終段階に近
い段階における正面図である。
い段階における正面図である。
【図１４】 本発明に従った読出／書込ヘッドの、プロセスの最終段階に近
い段階における正面図である。
い段階における正面図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 アセリン，ピア
アメリカ合衆国、80021 コロラド州、ウ
ェストミンスター、ウェスト・ワンハンド
レッドアンドサード・アベニュ、9103
(72)発明者 ビーセッカー，ジョン
アメリカ合衆国、80304 コロラド州、ボ
ルダー、ブロードウェイ、3025、ナンバ
ー・13
(72)発明者 フレミング，ジョン
アメリカ合衆国、80302 コロラド州、ボ
ルダー、ノアウッド・アベニュ、1245、ナ
ンバー・40
(72)発明者 ジェニソン，マイク
アメリカ合衆国、80020 コロラド州、ブ
ルームフィールド、ブライアーウッド・ド
ライブ、13335
(72)発明者 キャンポス，フランシス
アメリカ合衆国、80027 コロラド州、ル
イスビル、グリフィス、186
(72)発明者 サンダース，スティーブ
アメリカ合衆国、80027 コロラド州、ル
イスビル、カレドニア・サークル、1390
Ｆターム(参考） 5D033 BA01 BA02 BA08 BA12 BA13
BB43 CA05 DA01 DA03 DA07
DA08 DA31
5D034 BB09 BB12 CA06
Claims (12)
- 【請求項１】 上面を有する第１の極と、 上面の一部を被覆する書込ギャップと、 書込ギャップ上に形成された、第１の幅を有する上方極先端部と、 第１の幅よりも大きい第２の幅を有し、かつ上方極先端部の上面に結合する、
第２の極と、 第１の極および第２の極に磁気的に結合されて、コイル内を流れる電流に応じ
て第１および第２の極内に磁束を誘導する、導電コイルとを含む、磁気媒体上に
データを書込むためのヘッド構造。 - 【請求項２】 該上方極先端部は、第２の極よりも磁気モーメントの高い材
料を含む、請求項１に記載のヘッド構造。 - 【請求項３】 該第２の極は、上方極先端部よりも抵抗率の高い材料を含む
、請求項１に記載のヘッド構造。 - 【請求項４】 該上方極先端部はＣＺＴまたは別の高いモーメントの磁気合
金を含み、該第１の極はパーマロイを含む、請求項１に記載のヘッド構造。 - 【請求項５】 第１の極と書込ギャップとの間に配された下方極先端部をさ
らに含み、該下方極先端部は上方極先端部と自己整合される、請求項１に記載の
ヘッド構造。 - 【請求項６】 該上方極先端部の厚さは、上方極が磁気媒体に直接結合する
ことのないように、書込ギャップから上方極を隔てるように選択される、請求項
１に記載のヘッド構造。 - 【請求項７】 該上方極先端部の厚さは、書込ギャップの厚さの少なくとも
３倍である、請求項１に記載のヘッド構造。 - 【請求項８】 下方極によって一部が形成された磁気シールドを含む読出素
子をさらに含む、請求項１に記載のヘッド構造。 - 【請求項９】 磁性材料を含む第１の極片を形成するステップと、 第１の極片の上に非磁性材料を含むギャップ形成層を堆積するステップと、 ギャップ形成層を、磁性材料を含む上方極先端部形成層で被覆するステップと
、 極先端部形成層をパターニングして、第１の幅を有する極先端部を規定するス
テップと、 極先端部をマスクとして使用してギャップ形成層をエッチングして書込ギャッ
プを形成し、かつ、第１の極片の一部を露出するステップと、 第１の極片の露出した部分上に平坦化構造を形成するステップとを含み、該平
坦化構造は、上方極先端部の上面と実質的に同一平面上にある上面を有し、さら
に 平坦化構造上に導電コイルを形成するステップと、 コイルをコイル絶縁体で被覆するステップと、 コイル絶縁体をパターニングして、上方極先端部とのコンタクトを規定するス
テップとを含み、該コンタクトは、上方極先端部の幅よりも大きい幅を有し、さ
らに コイル絶縁体を被覆しかつコンタクトを介して極先端部の上面に接触する、磁
性材料を含む上方プレートを形成するステップとを含む、磁気ヘッドの製造方法
。 - 【請求項１０】 該コイルは、上方極形成層で被覆するステップの前に形成
される、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１１】 該上方極先端部形成層で被覆するステップは、スパッタリ
ングによる堆積を含む、請求項９に記載の方法。 - 【請求項１２】 上方極先端部をマスクとして使用して下方極の一部をエッ
チングして、書込ギャップの下にかつ上方極先端部と整合するように下方極先端
部を規定するステップをさらに含む、請求項９に記載の方法。
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