JP2004103215A - 書き込みギャップに高磁気モーメント材料を有する記録ヘッドライタおよび関連する方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高密度磁気データ保存媒体と共に使用する超高磁気モーメント材料を取り入れた高効率ライタを提供する。
【解決手段】全体に平面設計を有する磁気記録ヘッド、およびスロート高さおよびノッチ幅の厳密な寸法制御をギャップの下方で達成する。書き込み磁極は、書き込みギャップの両側に超高磁気モーメント材料を含む。さらに磁極チップが最適な書き込み条件に良好な空間的勾配を有する高磁界を与える形状であり、これにより高密度用途および高頻度用途用の縦記録ヘッドの能力を拡大する。
【選択図】図５

Description

（関連出願の相互参照）
　この出願は、２００２年９月１１日出願されたウラディスラフ・アレクサンドロビッチ・ヴァスコ、フランク・エドガー・ステージベルグ、フェン・ワン、ヴィー・ソチヴィー・コング、ダニエル・ジョセフ・ダマーおよびマーチン・ルイス・プルーマーの米国仮出願第６０／４０９，９１７号、書き込みギャップに高磁気モーメント材料を有する記録ヘッドライタおよび関連する方法からの優先権を主張するものである。この出願の全体を参照によりここに援用する。

　本発明は一般に磁気媒体内のデータの保存および取出しに関する。特には、本発明は書き込み磁極チップへの高磁気モーメント材料の配置、高磁気モーメント材料を磁極チップに取り入れた新規な書き込みヘッド設計、および新規な書き込みヘッドの製造方法に関する。

　典型的な磁気ヘッドは、磁気的に符号化された情報を例えばディスクである磁気媒体に保存するための書き込み部と、磁気的に符号化された情報をディスクから取り出すための読み出し部との２つの部分からなる。読み出し部分は典型的には２つのシールドからなり、これらシールドの間には磁気抵抗（ＭＲ）センサが配置される。ディスク表面からの磁束はＭＲセンサの検出層の磁化ベクトルの回転を引き起こし、これによってＭＲセンサの電気抵抗に変化が生じる。ＭＲセンサに電流を流し、ＭＲセンサにわたる電圧を測定することにより、このＭＲセンサの抵抗の変化を検出することができる。次いで、外部回路が電圧情報を適当な形式に変換し、必要に応じて変換した情報を操作する。

　ディスクまたは他の磁気媒体は典型的にはトラックに体系づけられ、トラックはさらにビットフィールドに体系づけられる。ＭＲセンサはディスクの表面に近接して保持されているので、センサはディスクの各ビットフィールドからの磁束による影響を受け得る。ＭＲセンサはディスクのトラックに沿って移動するので、ビットフィールド間の磁束の方向性のいかなる変化もＭＲセンサにより検出される。あるビットフィールドから他のビットフィールドへの変化に伴う磁化ベクトルの回転により、対応する抵抗の変化とその結果生じるＭＲセンサからの電圧出力とを招く。検出され、データ出力されるのはあるビットフィールドから他のビットフィールドへの変化であるので、これらの移行が鋭い、すなわちできる限り狭いということが重要である。換言すれば、反対の磁化ベクトルを有するビットフィールド間の磁壁の面積をできる限り小さくする。鋭い移行および読み出しを成功させるための他の特性は、リーダではなく、ライタおよび磁気媒体内にデータを符号化するのに用いる方法によって支配される。

　ライタは、典型的には書き込みヘッドの空気軸受面において書き込みギャップで互いに離間された２つの磁極からなる。さらに、２つの磁極は、空気軸受面から離れた領域において背部バイアにより互いに接続されている。２つの磁極と背部バイアとによって作られる磁束経路を一般に磁気コアと呼ぶ。２つの磁極の間には、電気的絶縁層により包封された１層以上の導電コイル層が配置されている。磁気媒体にデータを書き込むために、経時的に変化する電流または書き込み電流を発生させて導電コイルに流す。書き込み電流により磁極内および書き込みギャップにわたって経時的に変化する磁界が発生する。媒体の磁気面がギャップ磁界を通過するように、磁気媒体をライタの空気軸受面上に所定の間隔で通過させる。書き込み電流の変化に連れて、書き込みギャップ磁界は強度と方向が変化する。

　書き込みギャップにより作られるフリンジ磁界が書き込みプロセスを引き起こし、かつ制御する。この書き込みギャップの断面積が重要であり、磁界強度を決定する。書き込みギャップの断面積は、スロート高さとノッチ幅の２つのパラメーターにより決まる。スロート高さが非常に低いとギャップ面積が減少し、効果的にフリンジ磁界が増大する。磁界が大きいほど、高線密度記録で必要となる保磁力のより高い媒体をライタが活性化することが可能となる。スロート高さを制御することは磁界を制御する上で重要である。過剰に低いスロート高さはギャップ内の磁束密度を過剰とし、フリンジ磁界の歪みを引き起こし得る。ノッチ幅の寸法を制御することも、スロート高さを制御することに関して説明したと同様の理由で、重要である。

　近年、データ保存密度の顕著な増大が見られる。一般に、磁気データ保存および取出し装置の保存容量は、面積密度を増大させた磁気媒体を用いることにより増大する。面積密度とは、媒体の単位面積に保存させるデータ単位の数である。面積密度は、磁気媒体の２つの成分により決まる。すなわち、トラック密度（磁気媒体の単位幅当たりのデータトラック数）と線密度（データトラックの単位長さ当たりに保存されるデータ単位の数）である。磁気媒体の面積密度を増加させるには、磁気媒体の線密度および／またはトラック密度を増大させなければならない。

　書き込みギャップの強度の増大、空気軸受面における磁極間のギャップ厚さの減少、空気軸受面における書き込み磁極の幅の減少、および磁気媒体の保磁力の増大により、面積密度の増大を達成してきた。これらの改良は、比較的高い磁束密度を伝導するような（単数または複数の）磁気コア材料を必要とする。軟磁性および明確な異方性が、容易に磁束を伝導する能力に関連する材料特性である。

　材料には、それ以上の磁束を伝導することのできない磁気飽和レベルがある。したがって、各材料には伝導することのできる磁束密度に対する固有限界がある。このため、高磁気モーメント（ＨＭＭ）材料を取り入れることが望ましい。なぜなら、これらの材料は、磁気飽和点に達するまでに、より多量の磁束を伝導することができるからである。比較的高い磁束密度を伝達する能力は、特にギャップに隣接する磁気コア部分および磁極部分に望ましい。一般に磁極チップと呼ばれるこれらの部分は、磁束が媒体に向かうのを制御し、かつ効率的にする上で重要である。

　高磁束密度を伝達する能力に加えて、書き込み磁極は渦電流の形成を防止する必要もある。書き込みギャップ磁界が方向を変える度に、磁気コアを介して渦電流が誘導される。書き込みギャップの磁界の変化による電流の流れを妨げるこれら渦電流は、変換ヘッドの性能に負の影響を及ぼす。第１に、渦電流はシールドとして作用し、外部磁界が磁気コアを貫通するのを防ぎ、これによって変換ヘッドの効率を低減させる。第２に、渦電流が増大すると、磁気コアを通過する磁束の方向を反転させるのに必要な時間が増大し、これによりライタのデータ転送速度に負の影響を与える。典型的には、磁気コアを形成する材料の抵抗率を低減することにより、渦電流効果を最小限とすることができる。しかし、一般に抵抗率の高い材料ほど飽和モーメントがより低くなり、高磁気モーメント材料は通常低抵抗率を有する。

　高磁気モーメント、高透磁率／低保磁力、および高抵抗率を兼ね備えた特性を有する材料を見つけることは困難であるので、より最近の従来技術によるライタは、複数の材料を用いてこれらの特性の組み合わせをライタに付与する。しばしば、従来技術の設計は、例えば渦電流の低減のように、ライタの性能の一側面のみを改善することに焦点を当てる。こうした従来技術の試みのひとつには、２層の磁気コアを形成することがある。一方の層は高磁気モーメント材料から形成され、他方の層は抵抗率のより高い材料から形成される。しかし、多層コアを用いると、単に高磁気モーメント材料から形成したライタで達成可能な磁気モーメントに対して、全体的な磁気モーメントを必然的に低減するであろう。

　第２の従来技術の試みは、磁気コアの上部磁極を、高磁気モーメント材料と高抵抗率材料の２つの片（ツーピース）から形成することである。この「ツーピース磁極」（ＴＰＰ）設計は、光処理の問題から磁極チップを磁極ヨークとは別に組み立てする必要性に起因する。さらに、磁気コアの下部（または共有）磁極を、同様にツーピースで形成された埋め込み磁極とすることもできる。上部磁極と下部磁極の双方がツーピースで形成されている場合には、ライタの組立工程は以下のようにして進む。平板第２下部磁極片を堆積させる。第２下部磁極片の一部に平板第１下部磁極片を堆積させる。第２下部磁極片の露出部および第１下部磁極片を覆って書き込みギャップ層を堆積させる。書き込みギャップ層を覆って平板第１上部磁極片を堆積させる。磁極チップ領域を画定するように、第１下部磁極片、書き込みギャップ層および第１上部磁極片から形成された３層スタックを成形する。絶縁層およびコイルを堆積する。最後に、第１上部磁極片、ならびに絶縁層およびコイルを覆って第２上部磁極片を堆積させる。第１下部磁極片および第２下部磁極片を平面上に組み立て、磁極チップを適正に成形できるようにする必要があるので、この組立工程が必要である。したがって、既存のＴＰＰ構造は全て第２磁極片上に第１磁極片を積み重ねる必要があり、これはコストの上昇および製造工程の複雑化に加えて、磁束移送に非効率的である。

　したがって、高密度磁気データ保存媒体と共に使用する超高磁気モーメント材料を取り入れた高効率ライタが必要である。

　実質的に平面である上部磁極および書き込みギャップの両側に超高磁気モーメント材料を備える書き込み磁極とを含む、全体に平面設計を有する磁気書き込みエレメントを備える磁気変換ヘッド。超高磁気モーメント材料はさらに中磁気から高磁気モーメントを有する、より軟磁性の材料に連結されている。さらに、スロート高さおよびノッチ幅の厳密な寸法制御を、最適な書き込み条件に良好な空間的勾配を有する高磁界を与える形状を有するギャップの下方で達成し、これにより高密度用途および高頻度用途用の縦記録ヘッドの能力を拡大する。

　図１は変換ヘッド２０の空気軸受面（ＡＢＳ）に垂直な平面に沿った、従来技術による変換ヘッドの断面図である。変換ヘッド２０のＡＢＳは、磁気ディスク２１のディスク表面２３に対向している。磁気ディスクは、変換ヘッド２０に相対して矢印Ａが示す方向に移動または回転する。変換ヘッド２０のＡＢＳとディスク表面２３との間の間隙は、変換ヘッド２０と磁気ディスク２１との接触を避けつつ、最小限とするのが好ましい。変換ヘッド２０は読み出し部２２および書き込み部２４を含む。図２は変換ヘッドのＡＢＳに沿って表した、変換ヘッド２０の複数の磁気的に顕著なエレメントの位置を説明する層状図である。明確にするため、間隙および絶縁層は省略した。

　変換ヘッド２０の読み出し部２２は、下部シールド２６、第１ギャップ層２８、磁気抵抗（ＭＲ）読み取りエレメント３０、第２ギャップ層３３、接触層３２、および共用磁極３４を含む。読み出しギャップは、下部シールド２６および共用磁極３４の終端間のＡＢＳ上で画定される。ＭＲ読み出しエレメント３０は第１ギャップ層２８と第２ギャップ層３３の終端間に位置する。第１ギャップ層２８および第２ギャップ層３３は、下部シールド２６と共用磁極３４との間に位置する。下部シールド２６および共用磁極３４は、別々のシード層（図示せず）上に積層してもよい。シード層は、下部シールド２６および共用磁極３４の個々の所望な磁気特性を高めるよう選択される。

　変換ヘッド２０の書き込み部２４は共用磁極３４、書き込みギャップ層３６、導電コイル３８、絶縁層３９、上部磁極シード層４０、および上部磁極４２を含む。書き込みギャップは、共用磁極３４と上部磁極４２の終端間の書き込みギャップ層３６によりＡＢＳで画定される。導電コイル３８は、共用磁極３４と上部磁極４２の間の絶縁層３９内に位置し、これにより導電コイル３８を通過する電流の流れが書き込みギャップを横切って磁界を発生する。

　変換ヘッド２０の書き込み部２４の性能は、上部磁極４２および共用磁極３４の磁気特性、すなわち上部磁極４２および共用磁極３４の組み立てに用いられる材料の機能および工程と強く関連している。特に、従来技術によれば上部磁極４２および共用磁極３４はそれぞれ、ライタ２４の効率を増すための高い透磁率、書き込みギャップ磁界の強度を増すための高い磁気飽和レベル、ライタ２４の耐久性を増すための高い耐食性レベル、共用磁極３４および上部磁極４２の渦電流を最小限とする高い抵抗率等の、軟磁性特性を有する。

　従来技術による変換ヘッドにおいて、上部磁極４２および共用磁極３４は共通して、１０ＭＨｚで相対透磁率が概ね２５００および磁気飽和レベルが概ね１テスラであるパーマロイ（Ｎｉ_８１Ｆｅ_１９）、１０ＭＨｚで透磁率が概ね１０００および磁気飽和レベルが概ね１．１テスラであるセンダスト（ＦｅＳｉＡｌ）、または１０ＭＨｚで透磁率が概ね１５００および磁気飽和レベルが概ね１．６テスラであるＮｉ_４５Ｆｅ_５５等の材料で形成されている。これら材料は従来技術の変換ヘッドにおいて有用であると証明されているが、増大したデータ保存密度が近年要望されており、これにはライタの磁極が純粋にパーマロイまたはセンダストから形成された磁極で達成されるレベルを超える磁気飽和レベルを有することが必要である。書き込み磁極の磁気飽和レベルを増大するための磁極の形成において、より高い磁気モーメント材料を用いるという従来の試みは、ライタの他の重要な特性のいくつかに対して、磁極の透磁率および／または耐食性の低減、または変換ヘッドの組み立てに必要な製造工程が強力でない等の負の影響を与えてきた。

　図３は本発明に従う、複合磁極および平面構造を有する変換ヘッド１００の断面図である。図３の断面図は、変換ヘッド１００の空気軸受面ＡＢＳに垂直な平面に沿った断面である。図４は空気軸受面の平面に沿った断面図である。明確にするため、図４からすべての間隙および絶縁層を省略した。図５は書き込みおよび読み出し部を含む、変換ヘッド１００の斜視図であり、明確にするためにすべての間隙および絶縁層を省略した。

　変換ヘッド１００のＡＢＳは、磁気ディスク１０１のディスク表面１０３に対向している。磁気ディスク１０１は、変換ヘッド１００に対して矢印Ａが示す方向に移動または回転する。変換ヘッド１００のＡＢＳとディスク表面１０３との間の間隙は、変換ヘッド１００と磁気ディスク１０１との接触を避けつつ、最小限とするのが好ましい。

　図３は読み取り部１０５および書き込み部１１３を含む変換ヘッド１００の断面図である。読み取り部１０５は、下部シールド１０２、第１ハーフギャップ１０４、読み取りエレメント１０６、金属接触層１０８、第２ハーフギャップ１１０および上部シールド１１２を含む。読み取りエレメント１０６は下部シールド１０２と上部シールド１１２との間のＡＢＳに隣接して位置する。より具体的には、読み取りエレメント１０６は第１ハーフギャップ１０４の終端と金属接触層１０８の終端の間に位置する。金属接触層１０８は第１ハーフギャップと第２ハーフギャップ１１０の間に位置する。読み取りエレメント１０６は、金属接触部１０８に隣接して位置する読み取りエレメント１０６の部分として画定された２つの受動領域を有する。読み取りエレメント１０６の活性領域は、読み取りエレメント１０６の２つの受動領域の間に位置する読み取りエレメント１０６として画定される。読み取りエレメント１０６の活性領域は、読み取りセンサ幅を画定する。

　典型的には、読み取りエレメント１０６は磁気抵抗（ＭＲ）センサである。変換ヘッド１００の操作において、ディスク１０１のディスク表面１０３からの磁束はＭＲセンサ１０６の検出層の磁化ベクトルの回転を引き起こし、これによってＭＲセンサ１０６の電気抵抗に変化が生じる。金属接触層１０８を介してＭＲセンサ１０６に電流を流し、ＭＲセンサ１０６にわたる電圧を測定することにより、このＭＲセンサ１０６の抵抗の変化を検出することができる。次いで、外部回路が電圧情報を適当な形式に変換し、必要に応じて変換した情報を操作する。

　変換ヘッド１００の書き込み部１１３および読み出し部１０５は多くの場合、図３および図５に示すように、統合された配位で配置され、この配位において共用磁極１１２は、読み出し部用の上部シールドと、且つ書き込み部用の下部磁極の両方として機能する。変換ヘッド１００の書き込み部および読み出し部は、ピギーバック配位で配置してもよく、この配位において上部シールドおよび下部磁極は絶縁層によって別の２層に分離されている。代替的に、書き込み部は読み出し部なしで形成されてもよい。

　変換ヘッド１００の書き込み部１１３は下部磁極１１５、書き込みギャップ層１１８、絶縁層１１９および１２０、導電コイル１２２、背部バイア１２４、および複合上部磁極１２８を含む。下部磁極１１５は共用磁極１１２、共用磁極延長部１１４、およびフロスティング層１１６を含む。複合上部磁極１２８は上部磁極シード層１２６および上部磁極層１３０を含む。複合上部磁極１２８および下部磁極１１５は、書き込みギャップ層１１８により変換ヘッド１００のＡＢＳで互いに分離されており、背部バイア１２４および背部バイアの第２部分１１７によりＡＢＳから離れた領域で互いに連結している。フロスティング層１１６、共用磁極延長部１１４、下部磁極１１５の共用磁極１１２、背部バイア１２４、第２部分１１７、ならびに複合上部磁極１２８の上部磁極シード層１２６および上部磁極層１３０は、総称して磁気コアと呼ばれる磁束の伝導経路を形成する。導電コイル１２２は、書き込みギャップ層１１８および絶縁層１１９および１２０を用いて、複合上部磁極１２８と下部磁極１１５の間の位置に保持される。書き込みギャップに横切って磁界を発生させるために導電コイル１２２を設ける。導電コイル１２２は図３および図５においてコイルの１層として示されているが、磁気書き込み／読み出しヘッド設計の分野において公知のとおり、より多くのコイル層の形状であってもよい。

　磁気ディスク１０１等の磁気媒体にデータを書き込むために、経時的に変化する電流または書き込み電流を発生させて導電コイル１２２に流す。書き込み電流により磁束が発生し、コア内に伝導し、且つ書き込みギャップに指向する。磁気フィールドは書き込みギャップ磁界を形成しながら書き込みギャップを架橋する。ディスク１０１の磁気表面１０３がギャップ磁界を通過するように、磁気ディスクを磁気記録ヘッド１００のＡＢＳの上に所定の間隔で通過させる。書き込み電流の変化に連れて、書き込みギャップ磁界は強度と方向が変化する。

　軟磁性および磁極材料の明確な異方性が、ライタの性能を改良するために重要な特性である。これらの特性は、超高磁気モーメントを有する材料を高面積密度書き込みヘッド中に含有させる要望とは相反する。超高磁気モーメントを有する材料は一般に低透磁率および高保磁力という特性を備える硬質の強磁性材料である。しかし、複合構造を他の磁性材料と組み合わせて超高磁気モーメント材料で形成した場合、超高磁気モーメントの保磁力および透磁率は結合した系の特性によって異なる。

　本発明において、フロスティング層１１６および上部磁極シード層１２６はそれぞれ超高磁気モーメントを有する材料から形成されている。超高磁気モーメント材料（以下、ＶＨＭＭ）は、２．４Ｔまたはそれ以上の飽和磁気モーメントを有するべきである。またこれらの材料は、従来は書き込み磁極構造体に使用するには磁気特性が低いと考えられていた、高保磁力および低透磁率の特性も有する。上部磁極シード層のために選択されたＶＨＭＭ材料はフロスティング層１１６用に選択された材料と同じかあるいは異なる材料とすることができる。適当な材料はＦｅＣｏ合金類を含む。適当なＦｅＣｏ合金類中のＣｏの原子濃度は、３０〜５０の範囲であり、３７〜５０が好ましく、約４０が最も好ましい。Ｆｅ_６０Ｃｏ_４０は約２．４５テスラ（Ｔ）の超高飽和モーメントを有する。ＶＨＭＭ材料を、例えば１．８ＴのＣｏＮｉＦｅ等のより低い飽和磁気モーメントを有する軟磁性フィルムと結合させることにより、保磁力を５０〜８０Ｏｅから１〜３Ｏｅへと、下方に変更することができる。ＶＨＭＭ層の初期透磁率は、同様の方法で影響を受け、個々の層として１０〜１００の値から約１４００〜１６００へと大幅に増大する。

　フロスティング層１１６中のＶＨＭＭ材料は、共用磁極延長部１１４を形成するのに用いられた材料に結合させる。一般的には、共用磁極延長部１１４および背部バイア１２４は、ＶＨＭＭ材料と相対してより低い飽和磁気モーメントを有する磁性材料（以下、第２磁性材料）から形成されている。この第２磁性材料は、通常１．６〜２．２Ｔの範囲の値を有する一般的な磁性材料と比較して、中〜高飽和磁気モーメントを有するであろう。また第２材料は通常ＶＨＭＭ材料より高い抵抗率、より高い透磁率、およびより低い保磁力を有するであろう。Ｎｉ_７８Ｆｅ_２２、Ｎｉ_４５Ｆｅ_５５、Ｃｏ_６５Ｎｉ_２０Ｆｅ_１５は、共用磁極延長部および背部バイア用に適当な材料の例である。

　上部磁極シード層１２６はさらに、上部磁極層１３０を形成するのに用いられた（単数または複数の）材料と結合している。同様に、共用磁極１１２は共用磁極延長部１１４および背部バイア１２４と結合している。上部磁極層１３０および共用磁極１１２はそれぞれ軟磁性材料の一層、または非磁性材料の層によって分離された軟磁性材料の数層で形成されている。上部磁極層１３０は同一または異なる材料および／または共用磁極１１２からの層配位で形成されていてもよい。上部磁極層１３０の飽和磁気モーメントおよび共用磁極１１２の飽和磁気モーメントは、上部磁極シード層１２６およびフロスティング層１１６の飽和磁気モーメントより比較的低い。共用磁極１１２および上部磁極１３０に適当な材料の例はパーマロイ（Ｎｉ_７８Ｆｅ_２２および他の同様の組成）である。

　本発明の書き込み部１１３はいくつかの従来の加工工程を用いて組み立てることができる。図６〜１７はＡＢＳに垂直な平面に沿った断面図であり、変換ヘッド１００の書き込み部１１３を形成する方法を説明する。図１８〜１９は形成方法をさらに説明する、ＡＢＳからの断面図である。方法を以下のステップに従って説明する。

　図６は部分的に形成された書き込み部１１３を示す。図６に示された平面化構造体は共用磁極１１２、共用磁極延長部１１４、背部１２４、書き込みコイル１２２、および書き込みコイル絶縁体１１９を含む。図６の構造体は公知のマスキング方法および電気メッキ方法を用いて形成されてもよい。その後の任意の化学機械的研磨を伴う絶縁体１１９の堆積の結果、図６に示すような平面構造体がもたらされる。導電コイルは典型的には、銅または金等の導電性ではあるが非磁性材料から成る。絶縁体１１９はコイルのショートを避けるため、非導電性でなければならない。

　フロスティング層１１６のためのＶＨＭＭ材料を図６の平面構造体上に堆積し、図７に示す構造体を生じさせる。次にリフトオフ・パターン形成を行う。この工程の例としては、例えばＶＨＭＭ層１１６上へのＰＭＧＩノボラックの堆積等、２層フォトレジスト１３２の堆積であり、その後露出および現像により図８に示すパターンを達成する。例えばイオンエッチング等の除去工程を適用し、ＶＨＭＭ層の一部を取り除き、これにより電気コイル１２２の周囲の絶縁体１１９を露出させる。除去工程の作用により、ＶＨＭＭ層は二つの分離した領域、ＡＢＳに隣接するフロスティング層１１６および背部バイア１２４と共に機能する第２部分１１７になる。図８および９に示すリフトオフ・パターン形成は、フロスティング層１１６の形成の際の寸法制御により、書き込み部１１３のスロート高さｈを制御する。

　絶縁材料の他方の層１２０を、図１０に示すように、残留するフォトレジストおよび露出した絶縁体１１９の上に適用する。絶縁体１２０は、絶縁体１１９に用いたものと異なる材料であってもよく、または同じ材料であってもよい。絶縁層１２０の厚さは、フロスティング層１１６の厚さに等しくすべきである。

　図１１には、レジスト１３２を、レジスト１３２上に堆積した全ての絶縁層１２０と共に除去後部分的に形成された書き込み部１１３を示す。レジスト１３２および絶縁層１２０の部分の除去により平面構造体が得られる。図１２に示す次工程において、書き込みギャップ層１１８に対応する絶縁体の層を構造体にわたって堆積させる。この材料の層を導電性としてもよいが、磁気的には不活性とすべきである。好適な例にはアルミナおよび銅を含む。

　図１３において、除去工程により書き込みギャップ層１１８がパターン形成される。この工程では、レジストの保護層１２１を構造体にわたって適用し、次いで露出し、現像して、フォトレジストを取り除く前にエッチングまたは切削を用いて背部バイア１２４の書き込みギャップ層１１８の部分を取り除く。除去工程を行うことによって、余剰の材料を取り除く。得られた構造体を、背部バイア１２４の領域を覆うＶＨＭＭが露出された図１４に示す。次いで、図１５に示す構造体を残してレジスト材料１２１を取り除く。

　次に、上部磁極シード層１２６を形成するＶＨＭＭ材料を構造体にわたって堆積する。その結果を図１６に示す。上部磁極シード層１２６は、事前に背部バイア１２４上に堆積されたＶＨＭＭ材料に接触し、これにより磁気コアを接続する。上部磁極シード層１２６は実質的に平面であり、これにより上部磁極層１３０の堆積のための正確なマスキングの助けとなる。フォトリソグラフィー工程を用いて、ノッチ幅を画定するマスクを作る。次いで、マスクの開口を通して上部磁極層１３０をメッキした後、レジストを取り除くと、図１７に示す構造体が得られる。

　図１７と同じ構造をＡＢＳから見たものを図１８に示す。続いて、ノッチ切削を上部磁極シード層１２６、書き込みギャップ層１１８およびフロスティング層１１６に行う。切削をフロスティング層１１６内で終了させ、図１９の構造を得ることが望ましい。上部磁極層１３０の平面性が、図１９に示すライタのノッチ幅Ｗの正確な切削の助けとなる。

　変換ヘッド１００の複合コアライタにより、従来技術のライタに比べてライタ効率が顕著に向上する。書き込み部１１３の実質的に平面な設計は、現在の技術で容易に加工される。さらに、複合上部磁極１２８の平面形状はコアの高さと長さの縮小を可能とし、これにより磁束路が短くなるためライタの効率が増大する。複合上部磁極１２８が平面であることの他の利点は、ＡＢＳにおける磁極チップのノッチ幅のより一層の制御にあり、これにより磁気媒体に書き込まれるデータのトラック幅のより一層の制御が可能となる。

　この設計の他の利点は、スロート高さの寸法制御を、複合上部磁極１２８および共有磁極延長部１１４の寸法制御から分離したことにある。共有磁極延長部の上部に位置し、書き込みギャップ下方にあるライタギャップフロスティング層１１６の大きさおよび形状により磁気スロート高さが決まる。フロスティング層１１６がシートフィルムの形状で堆積する場合には、リフトオフ・パターン形成を用いてスロート高さを決め、次いで非磁性材料の堆積を用いてスロート高さ縁の平坦化を行う。スロート高さが非常に小さいと、ギャップ領域が減り、かつフリンジ磁界が効率的に増加するので、ライタが高線密度記録のために高保持媒体を活性化することが可能となる。しかし、スロート高さの制御が磁界制御にとって重要である。なぜなら、スロート高さが過剰に小さいと、ギャップ内の磁束密度が課題となり、フリンジ磁界の歪みを招くからである。

　さらに、フロスティング層１１６を共有磁極１１２および共有磁極延長部１１４から分離して画定することにより、この部分が異なる断面積（体積）を有することが可能となる。飽和モーメントの低い磁性材料は、体積の少ない飽和モーメントの高い材料と同量の磁束を得るのに、より多くの体積（断面積）の材料を必要とする。したがって、下部磁極構造を分離して画定することにより、その構造に用いる材料の磁束密度容量と関連して各構造の断面積（体積）を制御することができるため、磁束を効果的にフロスティング層１１６に導くことが可能となる。これにより、過剰な磁束密度漏洩および磁束の変換における他の非効率等の問題を回避する。

　要約すれば、本発明の変換ヘッドは、１種以上の低磁気モーメント材料を有する高磁気モーメント材料で形成された複合磁気コア内の書き込みギャップの両側にＶＨＭＭ材料を使用して、軟磁性材料のみを用いて可能となる磁気飽和よりも高い磁気飽和、およびＶＨＭＭ材料のみを用いて可能となる透磁率よりも高い透磁率を達成する。本発明の構造およびＶＨＭＭ材料の使用は、トラック間湾曲を最小限にしながら鋭利な媒体移行を書き込むために、磁界勾配を高くしながら変換ヘッドの書き込みギャップ磁界強度を増加させる。これによって、高保磁力媒体のオーバーライト（ＯＶＷ）が増加し、検出された信号のパルス幅が狭くなる。したがって、本発明の変換ヘッドは、従来技術の変換ヘッドに比べ、ポテンシャル面積密度が増加し、ポテンシャル周波数応答が向上する。

　好適な実施態様を参照して本発明を説明してきたが、当業者であれば、本発明の精神および範囲を離れることなく、形態および細部に変更を施すことができることを理解されよう。

変換ヘッドの空気軸受面に垂直な平面に沿った、従来技術の変換ヘッドの断面図である。 変換ヘッドのＡＢＳに沿って表した、図１の変換ヘッドの複数の磁気的に顕著なエレメントの位置を説明する層状図である。 本発明に従う変換ヘッドの断面図であって、変換ヘッドの空気軸受面に平行な平面に沿った断面図である。 本発明に従う複合コアを有する変換ヘッドの断面図であって、変換ヘッドの空気軸受面に垂直な平面に沿った断面図である。 本発明に従う変換ヘッドの斜視図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分を形成する方法を説明する断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分の断面図であって、変換ヘッドの空気軸受面に平行な平面に沿い、上部磁極の画定を示す断面図である。 本発明の変換ヘッドの書き込み部分の断面図であって、変換ヘッドの空気軸受面に平行な平面に沿い、上部磁極の画定を示す断面図である。

符号の説明

　２０　変換ヘッド
　２１　磁気ディスク
　２２　読み出し部
　２３　ディスク表面
　２４　ライタ、書き込み部
　２６　下部シールド
　２８　第１ギャップ層
　３０　読み取りエレメント
　３３　第２ギャップ層
　３４　共用磁極
　３６　書き込みギャップ層
　３８　導電コイル
　３９　絶縁層
　４２　上部磁極
　１００　磁気記録ヘッド、変換ヘッド
　１０１　磁気ディスク
　１０２　下部シールド
　１０３　ディスク表面、磁気表面
　１０４　第１ハーフギャップ
　１０５　読み出し部
　１０６　ＭＲセンサ、読み出しエレメント
　１０８　金属接触層、金属接触部
　１１０　第２ハーフギャップ
　１１２　共用磁極、上部シールド
　１１３　書き込み部
　１１４　共用磁極延長部
　１１５　下部磁極
　１１６　フロスティング層
　１１７　第２部分
　１１８　書き込みギャップ層
　１１９　絶縁体、絶縁層
　１２０　絶縁体、絶縁層
　１２１　保護層
　１２２　電気コイル、導電コイル
　１２４　背部バイア
　１２６　上部磁極シード層
　１２８　複合上部磁極
　１３０　上部磁極、上部磁極層
　１３２　レジスト

Claims (17)

1. 　磁気スロート高さを有する磁気書き込みエレメントであって、該エレメントが、
   　第１の材料から形成された下部磁極層と、
   　第２の材料から形成された下部磁極延長部と、
   　第３の材料から下部磁極延長部上に形成された第１超高磁気モーメント層とを備え、第１超高磁気モーメント層が磁気スロート高さを画定する輪郭を有する下部磁極、
   および
   　第４の材料から形成された第１磁気層と、
   　第５の材料から形成された第２超高磁気モーメント層とを備え、第２超高磁気モーメント層が第１超高磁気モーメント層と共に書き込みギャップを画定する複合上部磁極、
   を有することを特徴とする磁気書き込みエレメント。
2. 　下部磁極と複合上部磁極との間に位置する導電コイルを備えることを特徴とする、請求項１に記載の磁気書き込みエレメント。
3. 　下部磁極と複合上部磁極とを連結する背面ギャップ・クロージャーを備えることを特徴とする、請求項１に記載の磁気書き込みエレメント。
4. 　第３の材料および第５の材料が、２．４Ｔより大きいかまたは等しい飽和磁気モーメントを有することを特徴とする、請求項１に記載の磁気書き込みエレメント。
5. 　第２の材料が、約１．６〜約２．２Ｔの間の飽和磁気モーメントを有することを特徴とする、請求項１に記載の磁気書き込みエレメント。
6. 　第１の材料および第４の材料が軟磁性材料であることを特徴とする、請求項１に記載の磁気書き込みエレメント。
7. 　複合上部磁極が実質的に平面であることを特徴とする、請求項１に記載の磁気書き込みエレメント。
8. 　空気軸受面を有する磁気変換ヘッドであって、
   　下部シールド、
   　共用磁極、
   　下部シールドと共用磁極との間に位置する読み込みエレメント、
   　空気軸受面に隣接する共用磁極上に位置する共用磁極延長部、
   　共用磁極延長部上に位置するフロスティング層、
   　上部磁極シード層および上部磁極層で形成された実質的に平面の複合上部磁極であって、上部磁極シード層が書き込みギャップにより空気軸受面でフロスティング層から分離されている複合上部磁極、
   　空気軸受面と反対側で、複合上部磁極を共用磁極に連結する背部バイア、および
   　少なくとも一部が共用磁極と上部磁極との間に位置するよう配置された導電コイルを備えることを特徴とする磁気変換ヘッド。
9. 　フロスティング層が超高磁気モーメント材料から形成されており、上部磁極シード層が超高磁気モーメント材料から形成されており、共用磁極延長部および背部バイアが第２の磁気モーメントを有する材料から形成されており、共用磁極が軟磁性材料から形成されており、上部磁極層が軟磁性材料から形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の磁気変換ヘッド。
10. 　フロスティング層および上部磁極シード層のそれぞれが、２．４Ｔまたはそれ以上の飽和モーメントを有する高磁気モーメント材料から形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の磁気変換ヘッド。
11. 　共用磁極延長部および背部バイアが、約１．６Ｔ〜約２．２Ｔの間の飽和モーメントを有する軟磁性材料から形成されていることを特徴とする、請求項８に記載の磁気変換ヘッド。
12. 　空気軸受面を有する磁気ヘッドであって、該磁気ヘッドが、
    　非磁性書き込みギャップ層、および
    　空気軸受面に近接して、書き込みギャップ層により分離された一対の磁極で、各磁極が、書き込みギャップ層に隣接して、超高磁気モーメント材料の層を有することを特徴とする磁気ヘッド。
13. 　超高磁気モーメント材料が、２．４Ｔに等しいかまたはこれより大きい飽和モーメントを有することを特徴とする、請求項１２に記載の磁気ヘッド。
14. 　高磁気モーメント材料がＣｏＦｅ合金であることを特徴とする、請求項１２に記載の磁気ヘッド。
15. 　ＣｏＦｅ合金が約３０％〜約５０％の間のＣｏを含有することを特徴とする、請求項１４に記載の磁気ヘッド。
16. 　超高磁気モーメント材料が第２の磁気材料に結合しており、第２の磁気材料が、超高磁気モーメント材料と比較して、より低い保磁力およびより低い磁気モーメントを有することを特徴とする、請求項１４に記載の磁気ヘッド。
17. 　第２の磁気材料が概ね１．６Ｔ〜概ね２．２Ｔの範囲の磁気飽和モーメント、１００Ｏｅ未満の保磁力、１０ＭＨｚで１０００より大きい透磁率、および明確な異方性を有していることを特徴とする、請求項１６に記載の磁気ヘッド。