JP2005085430A - 薄膜磁気ヘッド、その製造方法、ヘッドジンバルアセンブリ、ヘッドアームアセンブリ、ヘッドスタックアセンブリ、およびハードディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 微小なトラック幅を規定する磁極部分を精度よく形成することができると共に、記録特性をより一層向上させる。
【解決手段】 薄膜磁気ヘッドは、下部磁極層８と、上部磁極層１０と、記録ギャップ層９と、薄膜コイル１２とを有している。下部磁極層８は、第１磁極部分層８ａと、第１磁極部分層に連結された第１ヨーク部分層８ｂとを有している。第１ヨーク部分層８ｂは、第１磁極部分層８ａと対向する領域で、厚さが相対的に厚い拡張部と、厚さが相対的に薄い縮小部とを、拡張部が媒体対向面ＡＢＳ側に位置するように有している。さらに、第１磁極部分層８ａは、拡張部で第１ヨーク部分層８ｂと連結し、縮小部では第１ヨーク部分層８ｂと磁気的に分離されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、少なくとも誘導型電磁変換素子を有する薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法、ならびに薄膜磁気ヘッドを含むヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置に関する。

ハードディスク装置の面記録密度は飛躍的な増大を続けており、近年では１０ギガビット／平方インチが実用範囲に入っている。薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し用の磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ（Magneto-resistive）素子とも記す。）を有する再生ヘッドと、書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。このような複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、面記録密度の増加のために、再生、記録の両面における性能向上が必須である。このうち、再生機能の向上策としては、ＭＲ素子として、異方性磁気抵抗効果を用いたＡＭＲ(Anisotropic magneto Resistive)素子から、巨大磁気抵抗効果を用いたＧＭＲ(Giant magneto Resistive)素子への移行が図られている。

一方、媒体への記録は、記録すべき内容に対応して変化する電流をコイルに送り、電磁誘導の原理に基づき磁化された磁極から漏れ出す磁場が媒体を磁化することで行われる。このような原理を実現するため、記録ヘッドは、媒体の対向面において互いに対向する２つの磁極部分と、これらを含む下部磁極層および上部磁極層と、下部磁極層の磁極部分と上部磁極層の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層と、少なくとも一部が下部磁極層および上部磁極層に対して絶縁された状態で設けられた薄膜コイルとを備えている。そして、面記録密度の増加のためには、とりわけ下部磁極層、上部磁極層、および記録ギャップ層の小型化が要求されることとなる。

このように構成された磁気ヘッドの小型化に伴う一つの大きな問題は、製作精度のばらつきである。薄膜磁気ヘッドは半導体製造技術を利用して製造される。そのため、１枚のウェハを用いて複数の薄膜磁気ヘッドが同時に製造される。ここで、特に実効記録トラック幅が０．３μｍ以下のように小さくなってくると、１枚のウェハを用いて製造される複数の薄膜磁気ヘッドにおける磁極幅のばらつきを小さくすることが難しくなってくる。

磁極幅の小さい薄膜磁気ヘッドを製造する技術としては、上部磁極層を、磁極幅を規定する磁極部分層と、幅の大きなヨーク部分層とに分ける技術が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。また、磁極幅の小さい薄膜磁気ヘッドを製造するための他の技術としては、磁極部分のトリミング技術が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。この技術は、上部磁極層の磁極部分をマスクとして、記録ギャップ層と、下部磁極層の磁極部分における記録ギャップ層側の少なくとも一部をエッチングして、上部磁極層の磁極部分、記録ギャップ層および下部磁極層の磁極部分の少なくとも一部の各側壁の位置を揃えるものである。上記エッチングには、ドライエッチングが用いられる。

磁極幅の小さい薄膜磁気ヘッドを製造する他の技術としては、例えば下部磁極層の磁極部分層、記録ギャップ層、および上部磁極層の磁極部分層の各平面形状を一致させる技術が知られている（例えば、特許文献３および特許文献４参照。）。この技術において、下部磁極層の磁極部分層、記録ギャップ層、および上部磁極層の磁極部分層は、例えば、同一のフォトレジストフレームを用いてめっき法によって連続的に形成される。

また、高記録密度化のために記録トラック幅を規定する磁極幅を縮小していくと、記録特性が悪化するという問題もある。すなわち、磁極幅が小さくなると、磁極部分も小さくなり、これらと下部磁極層および上部磁極層との接触面積が減少する。このため、下部磁極層および上部磁極層に発生した磁束が有効に磁極部分に伝わらず、記録特性が悪化することになる。この結果、例えば重ね書きの性能を表わすオーバーライト特性が悪化するなどの不都合が生じる。

記録特性の悪化を避けるためには、磁極と下部磁極層および上部磁極層との接触面積を増加させることが効果的である。また、磁束の逃げを減らすために、スロートハイトを短くすることも有効である。これらの観点から、曲面状の絶縁体に沿って磁極を形成する技術が開示されている（例えば、特許文献５参照。）。この構成では、下部磁極層の下地の上に、スロートハイトを規定する絶縁層を形成した後にフォトレジストフレームを形成し、このフォトレジストフレームを用いて、めっき法によって、下部磁極層の磁極部分層、記録ギャップ層、および上部磁極層の磁極部分層を形成することになる。なお、スロートハイトとは、媒体対向面から、２つの磁極層の間隔が開き始める位置までの長さ（高さ）をいう。
特開平１１−３５３６１６号公報（図９） 米国特許第６０４３９５９号明細書（図１６） 特開平６−２８６２６号公報（図５） 特開平６−３１４４１３号公報（図１） 特開２００１−１１８２１４号公報（図３）

特許文献１や特許文献２に示されるような磁極部分のトリミング技術を用いて磁極幅を制御する場合には、ドライエッチングによって磁極幅を制御することになる。そのため、１枚のウェハから製造される複数の薄膜磁気ヘッドの磁極幅のばらつきが大きくなるという問題点がある。

これに対し、特許文献３や特許文献４に示されるように、同一のフォトレジストフレームを用いて、下部磁極層の磁極部分層、記録ギャップ層、および上部磁極層の磁極部分層を形成する場合には、フォトリソグラフィによって磁極幅を制御することになる。この場合には、ドライエッチングによって磁極幅を制御する場合に比べて、１枚のウェハを用いて製造される複数の薄膜磁気ヘッドにおける磁極幅のばらつきを抑えることができる。また、平坦な面の上にフォトレジストフレームを形成する場合には、フォトレジストフレームを精度よく形成することができる。したがって、平坦な面の上に形成されたフォトレジストフレームを用いて、下部磁極層の磁極部分層、記録ギャップ層、および上部磁極層の磁極部分層を形成する場合には、磁極幅のばらつきをより抑えることができる。

しかしながら、特許文献３や特許文献４に示された技術を用いて製造される薄膜磁気ヘッドでは、スロートハイトは、下部磁極層の磁極部分層、記録ギャップ層、および上部磁極層の磁極部分層の集合体における媒体対向面側の端部から反対側の端部までの距離と一致する。そのため、この薄膜磁気ヘッドでは、上記距離が長いと、スロートハイトも長くなり、その結果、媒体対向面から記録のための十分な大きさの磁界を発生させることができなくなる場合がある。一方、上記距離が短いと、上下の各磁極部分層と上下の各ヨーク部分層との接触面積が小さくなり、ヨーク部分層から磁極部分層に十分な磁束を供給することができなくなる。その結果、媒体対向面から記録のための十分な大きさの磁界を発生させることができなくなる場合がある。

特許文献５に示された技術は、平坦な面ではなく、スロートハイトを規定する絶縁層によって段差が生じた面の上にフォトレジストフレームが形成される。そのため、フォトレジストフレームを精度よく形成することが難しい。したがって、この技術では、特に、磁極幅が０．３μｍ以下のように小さくなった場合に、磁極幅のばらつきを小さくすることが難しいという問題点がある。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、微小なトラック幅を規定する磁極部分を精度よく形成できると共に、記録特性の向上が可能な薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法、ヘッドジンバルアセンブリならびにハードディスク装置を提供することにある。

本発明の薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に対向する媒体対向面において互いに対向する磁極部分を各々有し、媒体対向面から離れた位置で互いに磁気的に連結される第１および第２の磁極層と、第１の磁極層の磁極部分と第２の磁極層の磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層と、少なくとも一部が第１および第２の磁極層の間に設けられ、かつ第１および第２の磁極層に対して絶縁された薄膜コイルと、基板とを有し、第１および第２の磁極層、記録ギャップ層、および薄膜コイルは、基板上に積層され、かつ、第１および第２の磁極層のうち、第１の磁極層の方が基板に近い位置に配置され、第１の磁極層は、第１の磁極層の磁極部分を含む第１磁極部分層と、第１磁極部分層に連結された第１ヨーク部分層とを有し、第２の磁極層は、第２の磁極層の磁極部分を含む第２磁極部分層と、第２磁極部分層に連結された第２ヨーク部分層とを有し、第１磁極部分層、記録ギャップ層、および第２磁極部分層の、基板の上面に平行な断面の形状は略同一であるよう構成されている。そして、本発明の薄膜磁気ヘッドは、第１ヨーク部分層は、第１磁極部分層と対向する領域で、厚さが相対的に厚い拡張部と、厚さが相対的に薄い縮小部とを、拡張部が媒体対向面側に位置するように有し、第１磁極部分層は、拡張部で第１ヨーク部分層と連結し、縮小部では前記第１ヨーク部分層と磁気的に分離されていることを特徴としている。

これによって、スロートハイトが実質的に縮小したのと同様な効果が得られ、縮小部からの磁束の漏れが防止できる。また、拡張部から記録媒体に効率的に磁束を放出でき、薄膜磁気ヘッドの記録性能が向上する。

また、媒体対向面から縮小部までの距離をｄＴＨ、媒体対向面と垂直な方向における第２磁極部分層の長さをＰＥＤ、磁極部分のトラック方向幅をＷとしたとき、Ｗ ≦ ｄＴＨ ≦ ０．７×ＰＥＤを満たすよう構成することによって、薄膜磁気ヘッドの記録特性を一層向上させることができる。ここで、距離ｄＴＨは、具体的には媒体対向面から縮小部の媒体対向面側の端部までの距離を意味し、トラック方向幅Ｗは、媒体対向面で光学的に測定した、磁極部分のトラック方向の幅を意味する。

本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、上記本発明の薄膜磁気ヘッドを製造する方法であって、第１ヨーク部分層を形成する工程と、第１ヨーク部分層にフォトレジスト層を形成する工程と、第１ヨーク部分層の、フォトレジスト層に囲まれた部分に凹部を形成する工程と、この凹部に非磁性層を形成する工程と、フォトレジスト層を除去する工程と、絶縁層の上面を周囲の第１ヨーク部分層に合わせて平坦化する工程と、第１ヨーク部分層の上に、同一のフレームを用いて、第１磁極部分層、ギャップ層および第２磁極部分層を順に形成する工程と、薄膜コイルを形成する工程と、第２ヨーク部分層を形成する工程とを備えている。これによって、第１ヨーク部分層に拡張部と縮小部を設けても、非磁性層により全体が平坦化されるため、第１磁極部分層、ギャップ層および第２磁極部分層を精度よく形成することができる。

本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、第１磁極部分層、ギャップ層および第２磁極部分層を形成する工程は、めっき法を用いてもよい。

本発明のヘッドジンバルアセンブリは、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを弾性的に支持するサスペンションとを備えたものである。

本発明のヘッドアームアセンブリは、本発明のヘッドジンバルアセンブリと、このヘッドジンバルアセンブリが取り付けられたアームとを有するものである。

本発明のヘッドスタックアセンブリは、複数のアームを備えたキャリッジと、このキャリッジの各アームにそれぞれ取り付けられた本発明のヘッドジンバルアセンブリとを有するものである。

本発明のハードディスク装置は、本発明の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、スライダを支持すると共に記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを備えたものである。

以上説明したように、本発明によれば、第１磁極部分層の第１ヨーク部分層と対向する領域において、媒体対向面に近い先端部に厚みの厚い拡張部を、媒体対向面から離れた部分に厚みの薄い縮小部を設け、かつ拡張部だけが第１ヨーク部分層に磁気的に連結され、縮小部では磁束の流れが絶縁されるので、第１磁極部分層からの磁束の漏れを有効に防止して、媒体対向面において書き込みのために十分な磁束を供給することができる。また、縮小部の上部にある絶縁層は、第１ヨーク部分層に合わせて平坦化されるので、第１磁極部分層、記録ギャップ層、第２磁極部分層の集合体を精度よく形成することが可能となる。

このように、本発明によれば、微小なトラック幅を規定する磁極部分を精度よく形成することができると共に、記録特性をより一層向上させることができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。はじめに、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成について説明する。図１は本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの主要部の構成を示す断面図である。図中左側の媒体対向面（エアベアリング面）ＡＢＳは、図面と垂直な面に広がる記録媒体表面と薄膜磁気ヘッドとがわずかな距離を介して対向する面である。図２（ａ）は、図１に示す薄膜磁気ヘッドの、媒体対向面ＡＢＳ側の拡大断面図を、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ方向から見た上部磁極層の平面図を示している。

本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドは、下方から順に、基板１、絶縁層２、下部シールド層３、下部シールドギャップ膜４、上部シールドギャップ膜７、第１ヨーク部分層８ｂ、絶縁層１１が積層され、第１ヨーク部分層８ｂの一部は非磁性層８ｃに置換されている。また、絶縁層１１と非磁性層８ｃの上部には、薄膜コイル１２、接続部１２ａ、絶縁体１３、絶縁層１４が平面的に配置され、媒体対向面ＡＢＳ側端部には、第１磁極部分層８ａ、記録ギャップ層９、第２磁極部分層１０ａが積層されている。これらの上面には第２ヨーク部分層１０ｂおよびリード層１６が配置され、最上部がオーバーコート層１７で被覆されている。以下、これらの要素ごとに詳細に説明する。

基板１は、アルティック（Ａｌ_２Ｏ_３・ＴｉＣ）等のセラミック材料が用いられる。基板１の上に形成される絶縁層２はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の絶縁材料よりなる。絶縁層２の上には磁性材料よりなる下部シールド層３と、下部シールドギャップ膜４とが順次積層されている。下部シールド層３の材料としては、例えばパーマロイ（ＮｉＦｅ）が用いられる。下部シールドギャップ膜４の材料としては、例えばアルミナが用いられる。

下部シールドギャップ膜４上の媒体対向面ＡＢＳ側端部には、図２（ａ）に示すように、再生用のＭＲ素子５が備えられている。ＭＲ素子５の一端部は、媒体対向面ＡＢＳに対向している。ＭＲ素子５は、下部シールド層３および後述する第１ヨーク部分層８ｂとによってシールドされている。ＭＲ素子５には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子あるいはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子等の磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた素子を用いることができる。また、ＭＲ素子５には、図示しない一対のリード層が接続されている。

下部シールドギャップ膜４およびＭＲ素子５の上には、上部シールドギャップ膜７と、磁性材料よりなる第１ヨーク部分層８ｂとが順次積層形成されている。上部シールドギャップ膜７の材料としては、例えばアルミナが用いられる。第１ヨーク部分層８ｂの材料としては、例えば、パーマロイやＣｏＮｉＦｅ等の磁性材料が用いられる。なお、図１では、下部シールドギャップ膜４および上部シールドギャップ膜７を一体的に表わし、ＭＲ素子５の図示を省略している。第１ヨーク部分層８ｂは、記録ヘッドの下部磁極層８としての機能と、再生ヘッド（ＭＲ素子５）の上部シールド層としての機能を兼ねている。したがって、これらの機能を分離するよう構成することも可能であり、例えば、第１ヨーク部分層８ｂの代わりに、上部シールド層とヨーク部分層とを分離設置し、これらの間を非磁性材料よりなる分離層で仕切る構造としてもよい。

第１ヨーク部分層８ｂの上面の一部は、掘り込まれ、その部分が非磁性層８ｃによって置換されている。非磁性層８ｃの材料としては、例えばアルミナが用いられる。非磁性層８ｃの上面は第１ヨーク部分層８ｂに合わせて平坦化されており、全体として一つの平坦面が形成されている。非磁性層８ｃの形状についてはさらに後述する。

第１ヨーク部分層８ｂおよび非磁性層８ｃの上部には、媒体対向面ＡＢＳと対向する位置において、磁性材料よりなる第１磁極部分層８ａと、非磁性材料よりなる記録ギャップ層９と、磁性材料よりなる第２磁極部分層１０ａとが順次積層形成されている（以下、これら３つをまとめて集合体３０ということもある。）。第１磁極部分層８ａ、記録ギャップ層９および第２磁極部分層１０ａの、基板１の上面に平行な断面の形状は同じである。第１磁極部分層８ａと第１ヨーク部分層８ｂは、下部磁極層８を構成する。第１磁極部分層８ａおよび第２磁極部分層１０ａの材料としては、例えば、パーマロイやＣｏＮｉＦｅ等のめっき法によって成膜可能な磁性材料が用いられる。また、第１磁極部分層８ａおよび第２磁極部分層１０ａの材料としては、特に、高飽和磁束密度材料を用いることが好ましい。記録ギャップ層９の材料としては、例えば、ＮｉＰ等のめっき法によって成膜可能な非磁性金属材料が用いられる。

ここで、図３および図４を参照して、本実施形態における集合体３０の構造について詳しく説明する。図３は、集合体３０の平面図である。図４は、媒体対向面ＡＢＳ側（図２（ａ）のＢ−Ｂ方向）から見た集合体３０の側方図である。以下、図３においては、第２磁極部分層１０ａを例に説明するが、記録ギャップ層９および第１磁極部分層８ａについても全く同様である。

第２磁極部分層１０ａは、媒体対向面ＡＢＳ側に位置し、記録媒体の光学トラック幅を規定する磁極部分のトラック方向幅Ｗを有する第１の部分１０ａ１と、第１の部分１０ａ１の媒体対向面ＡＢＳから離れた位置で連結され、第１の部分１０ａ１の幅よりも大きい幅を有する第２の部分１０ａ２とを有している。

本実施形態では、媒体対向面ＡＢＳから第１の部分１０ａ１と第２の部分１０ａ２の境界位置までの距離をＬとしたときに、Ｌ／Ｗは２以上、５以下である。更に、第２磁極部分層１０ａの基板１の上面に平行な断面の面積をＳとしたときに、Ｓ／（Ｗ×Ｌ）は５以上、４０以下である。

第１ヨーク部分層８ｂ上の媒体対向面ＡＢＳから離れた位置には、絶縁層１１が積層されている。絶縁層１１上には薄膜コイル１２が形成され、後述するコンタクトホール１１ａの周囲に巻回されている。薄膜コイル１２の一部は、後述するリード層１６に接続される接続部１２ａを形成している。絶縁層１１には、薄膜コイル１２の中心部分において、第１ヨーク部分層８ｂと第２ヨーク部分層１０ｂとを連結するコンタクトホール１１ａが形成されている。絶縁層１１の材料としては、例えばアルミナが用いられる。薄膜コイル１２の材料としては、銅等の導電性材料が用いられる。

薄膜コイル１２の巻線間および薄膜コイル１２の内周側の端部および外周側の端部に接する空間部は絶縁層１３で充填され、集合体３０および絶縁層１３の周囲には絶縁層１４が形成され、絶縁層１５が薄膜コイル１２の上面を覆っている。これによって、集合体３０は薄膜コイル１２に対して絶縁される。絶縁層１３の材料としては、例えばフォトレジストが用いられる。絶縁層１４，１５の材料としては、例えばアルミナが用いられる。

更に、第２磁極部分層１０ａおよび絶縁層１５の上部には、磁性材料よりなる第２ヨーク部分層１０ｂが形成されている。第２ヨーク部分層１０ｂは、第２磁極部分層１０ａとともに上部磁極層１０を構成する。第２ヨーク部分層１０ｂは、図２（ｂ）に示すように、媒体対向面ＡＢＳ側の小さな幅を有する第１の部分１０ｂ１と、第１の部分１０ｂ１に連結され、第１の部分１０ｂ１より大きな幅を有する第２の部分１０ｂ２とを有している。第１の部分１０ｂ１の媒体対向面ＡＢＳ側端部は、第２磁極部分層１０ａにおける第１の部分１０ａ１と第２の部分１０ａ２の境界位置から媒体対向面ＡＢＳまでの範囲内の位置に配置されている。第２の部分１０ｂ２の幅は、第１の部分１０ｂ１との境界位置では第１の部分１０ｂ１の幅と等しく、第１の部分１０ｂ１から離れるにしたがって、徐々に大きくなった後、一定の大きさになっている。

第２ヨーク部分層１０ｂの媒体対向面ＡＢＳ側の端部は、第２磁極部分層１０ａの上面に接しているが、媒体対向面ＡＢＳからは離れた位置に配置されている。また、第２ヨーク部分層１０ｂは、コンタクトホール１１ａによって第１ヨーク部分層８ｂと連結されている。この結果、上部磁極層１０と下部磁極層８は、全体としてＵ字型の導体を形成し、その周囲を薄膜コイル１２が巻回することによって、一つの電磁石が形成されていることになる。第２ヨーク部分層１０ｂの材料としては、例えば、パーマロイやＣｏＮｉＦｅ等の成膜可能な磁性材料が用いられる。

薄膜コイル１２の接続部１２ａにはリード層１６が接続されている。リード層１６は導電性材料によって形成されている。リード層１６の材料は、第２ヨーク部分層１０ｂの材料と同じでもよい。

最後に、第２ヨーク部分層１０ｂ、絶縁層１４および絶縁層１５を覆うように、絶縁材料よりなるオーバーコート層１７が形成されている。オーバーコート層１７の材料としては、例えばアルミナが用いられる。

次に、本実施形態の特徴である非磁性層８ｃの形状について詳細に説明する。

図５は、非磁性層８ｃ近傍の拡大図である。非磁性層８ｃは第１ヨーク部分層８ｂの上面の一部を置換して形成されており、底面より上面が広がった台形状断面の形状をなしている。非磁性層８ｃの媒体対向面ＡＢＳ側の先端は、第１磁極部分層８ａの下方にある。この結果、第１ヨーク部分層８ｂは、第１磁極部分層８ａと対向する領域において、媒体対向面ＡＢＳ側に、相対的に厚さの厚い拡張部を有し、媒体対向面ＡＢＳから離れた部分に、相対的に厚さの薄い縮小部を各々有し、第１磁極部分層８ａは、拡張部で第１ヨーク部分層８ｂと連結され、縮小部では非磁性層８ｃによって磁気的に分離されていることになる。なお、以下の説明において、媒体対向面ＡＢＳから非磁性層８ｃすなわち縮小部までの距離をｄＴＨとする。後述するように、本来のスロートハイトである記録ギャップ層９の媒体対向面ＡＢＳに垂直な方向の長さが、非磁性層８ｃの存在によって縮小したような効果を奏することから、ｄＴＨを擬似スロートハイトという場合もある。また、第２磁極部分層１０ａの媒体対向面ＡＢＳに垂直な方向の長さをＰＥＤとする。Ｗは前述のとおり、磁極部分のトラック方向幅である。

ところで、薄膜磁気ヘッドでは、薄膜コイル１２において記録媒体に記録する情報に応じた磁界が発生し、下部磁極層８および上部磁極層１０が、薄膜コイル１２が発生する磁界に対応した磁束を通過させる。そして、媒体対向面ＡＢＳにおいて、第１磁極部分層８ａおよび第２磁極部分層１０ａより、情報を記録媒体に記録するための磁界が発生する。したがって、書込みギャップ９の媒体対向面ＡＢＳ側端部において磁束を効率よく発生させ記録性能を高めるためには、磁束の流れを適切に制御すること（チョーキングコントロール）が必要であり、そのために距離ｄＴＨは一定の寸法条件を満たすことが望ましい。その条件は、
Ｗ ≦ ｄＴＨ ≦ ０．７×ＰＥＤ （式１）
で与えられる。

ここで、式（１）の根拠について図６から図８を用いて説明する。図６は、式（１）のうち、Ｗ≦ｄＴＨの根拠を示す実験結果を整理したもので、（ａ）は、実験データを表で示し、（ｂ）はそれをグラフ化して示すものである。図６は、書込み電流と規格化ＴＡＡとの関係を、ｄＴＨをパラメータにして示したものである。ここでＴＡＡとは再生出力のことをいう。一定の書込み電流でより大きな再生出力が得られるほど、あるいは、一定の再生出力を得るための書込み電流が小さいほど書込み性能が高いといえる。したがって、書込み電流とＴＡＡとの関係は書込み能力を示す指標と考えることができる。また、規格化とは結果の処理上一定の値を１として規格化したという意味である。ここで、トラック方向幅Ｗは０．３μｍ、ＰＥＤは２．５μｍとしている。実験では、ｄＴＨを０．２μｍ、０．３μｍ、０．５μｍと変化させて規格化ＴＡＡの変化を調べた。

図６を見て分かるとおり、ｄＴＨが０．３μｍおよび０．５μｍのときは、書き込み電流が増加すると規格化ＴＡＡが徐々に飽和していき、かつ、書き込み電流が増えても飽和状態が維持される。これに対して、ｄＴＨが０．２μｍのときは、書込み電流が大きすぎるとかえって規格化ＴＡＡ、すなわち書込み性能が悪化してしまう。これは距離ｄＴＨが小さすぎると磁極が過飽和してしまうためと考えられ、このような特性を有する磁気ヘッドはハードディスク装置に実装した場合に使いにくいものとなってしまう。また、図６（ａ）中の「２５／６０」の欄に示したのは、書込み電流２５ｍＡと６０ｍＡでの再生出力比（ＴＡＡ（２５）／ＴＡＡ（６０））を示したもので、いかに低電流で書込み特性が飽和に近づくかを示す指標である。一般に２５ｍＡでの再生出力が飽和時（６０ｍＡ）の再生出力の７０％以上であることが好ましいとされている。ｄＴＨが０．３μｍおよび０．５μｍのときは、ほぼ１に近い値を示しており、この点でも問題ないといえる。以上より、ｄＴＨは概ねトラック方向幅Ｗ以上であることが必要であり、これがｄＴＨの下限値を規定する条件となる。

次に、図７は式（１）のうち、ｄＴＨ≦０．７×ＰＥＤの根拠を示す実験結果を整理したもので、（ａ）は、実験データを表で示し、（ｂ）はそれをグラフ化して示すものである。規格化ＴＡＡの意味は図６と同様である。ここではｄＴＨの上限値を規定するため、上述のｄＴＨ＝０．５μｍから０．５μｍ刻みに２．０μｍまでの４ケースについて実験を行った。トラック方向幅ＷおよびＰＥＤの条件は図６の実験と同一としている。

図７を見て分かるとおり、ｄＴＨが大きくなると、飽和特性が徐々に悪化していき、書き込み電流が増えても十分な書込み特性が得られないことがわかる。これは、ｄＴＨが大きくなるとその分、発生した磁束が周辺に漏れ、媒体対向面ＡＢＳに到達する磁束が減少してしまうためである。

そこで、上述したＴＡＡ（２５）／ＴＡＡ（６０）の目安値からｄＴＨの上限を規定するため、再度実験を行った。本実験は、ｄＴＨ／ＰＥＤを０．２から０．８まで変化させ（ｄＴＨを０．５μｍから２．０μｍまで変化させることに対応している。）、さらに、ＰＥＤとして１．５，２．５、３．５の３ケースについて実験した。図８（ａ）は、実験データを表で示し、（ｂ）はそれをグラフ化して示すものである。これより、ＰＥＤの各ケースを包絡してＴＡＡ（２５）／ＴＡＡ（６０）の目安値０．７を確保可能なｄＴＨ／ＰＥＤはおおむね０．７以下であることがわかる。すなわち、ｄＴＨは、ＰＥＤの０．７倍を超えない範囲に押える必要があり、これがｄＴＨの上限値を規定する条件となる。

以上の述べたように第１磁極部分層８ａの下方の第１ヨーク部分層８ｂの一部を非磁性層８ｃで置換することによって、スロートハイトが実質的にＰＥＤからｄＴＨへと短縮し、周辺への磁束の漏れを効果的に防止することが可能となる。これによってより小さい書込み電流でも良好な再生出力を得ることができ、書込み性能の向上を図ることができる。

図９は、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの書込み性能を従来の非磁性層８ｃのない薄膜磁気ヘッドと比較した結果を示す。（ａ）は、実験データを表で示し、（ｂ）はそれをグラフ化して示すものである。トラック方向幅Ｗは０．３μｍ、ｄＴＨは０．５μｍ、ＰＥＤは２．５μｍとしている。従来例と比較すると、書き込み電流に対する飽和特性が顕著に改善され、小電流でも十分な再生出力が得られることがわかる。

次に、図１０から図１８を参照して、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法について説明する。以下、１つの薄膜磁気ヘッドの製造方法について説明するが、本実施形態では、実際には１枚のウェハ（基板）を用いて複数の薄膜磁気ヘッドが同時に製造される。

本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、まず、図１０に示したように、基板１の上に、例えばスパッタリング法によって絶縁層２を形成する。次に、絶縁層２の上に、例えばスパッタリング法またはめっき法によって下部シールド層３を形成する。

次に、下部シールド層３の上に、例えばスパッタリング法によって下部シールドギャップ膜４を形成する。次に、下部シールドギャップ膜４の上に、例えばスパッタリング法によってＭＲ素子５（図示せず）を形成する。次に、下部シールドギャップ膜４の上に、例えばスパッタリング法によって、ＭＲ素子５に電気的に接続される一対のリード層（図示せず）を形成する。次に、下部シールドギャップ膜４、ＭＲ素子５およびリード層の上に、例えばスパッタリング法によって、上部シールドギャップ膜７を形成する。なお、上記の再生ヘッドを構成する各層は、パターン化されたレジスト層を用いた一般的なエッチング方法やリフトオフ法やこれらを併用した方法によってパターニングされる。

次に、上部シールドギャップ膜７の上に、例えばスパッタリング法またはめっき法によって第１ヨーク部分層８ｂを形成する。

次に、第１ヨーク部分層８ｂの一部を非磁性層８ｃに置換する。図１１はその完成状態を示している。また、図１１Ａは絶縁層を形成する方法を示す。以下図１１Ａを用いて非磁性層８ｃの形成方法を説明する。まず、図１１Ａ（ａ）のように、第１ヨーク部分層８ｂの非磁性層８ｃを形成しようとする位置にフォトレジスト層８ｄを形成する。次に、図１１Ａ（ｂ）のように、イオンミリング法によって第１ヨーク部分層８ｂに台形断面状の凹部８ｅを形成する。次に、図１１Ａ（ｃ）のように、アルミナを凹部８ｅの上に積層し、アルミナ層８ｆを形成する。このとき、アルミナ層８ｆは周囲の第１ヨーク部分層８ｂより多少盛り上がる程度に余裕を持たせて積層する。なお、このとき、フォトレジスト層８ｄの周囲にも同様にアルミナ層８ｆが形成される。次に、図１１Ａ（ｄ）のように、リフトオフ法によって、フォトレジスト層８ｄを、周囲に堆積したアルミナ層８ｆとともに除去する。最後に、図１１Ａ（ｅ）のように、化学機械研磨（ＣＭＰ）によってアルミナ層８ｆを研磨し、周囲の第１ヨーク部分層８ｂと一体の平坦面を持つ非磁性層８ｃを形成する。

次に、第１ヨーク部分層８ｂおよび非磁性層８ｃの上に、例えばスパッタリング法によって、めっき用の電極膜（図示せず）を形成する。そして、図１２に示したように、上記電極膜の上にフォトレジスト層を形成して、フォトレジスト層をフォトリソグラフィによってパターニングして、フレーム２１を形成する。フレーム２１は、第１磁極部分層８ａ、記録ギャップ層９および第２磁極部分層１０ａを形成すべき位置に開口部を有している。

次に、フレーム２１を用い、フレームめっき法によって、第１磁極部分層８ａ、記録ギャップ層９および第２磁極部分層１０ａを連続的に形成する。第１磁極部分層８ａおよび第２磁極部分層１０ａの材料は、いずれも、めっき法によって成膜可能な磁性材料とする。また、記録ギャップ層９の材料は、めっき法によって成膜可能な非磁性金属材料とする。

次に、フレーム２１を除去し、めっき用の電極膜のうち、第１磁極部分層８ａの下に存在する部分以外の部分をエッチングによって除去する。

次に、図１３に示したように、ここまでの工程によって得られた積層体の上面全体の上に、例えばスパッタリング法によって絶縁層１１を形成する。絶縁層１１は、第１磁極部分層８ａ、記録ギャップ層９および第２磁極部分層１０ａの集合体の側壁部にも形成される。

次に、図１４に示したように、絶縁層１１の上に、例えばフレームめっき法によって薄膜コイル１２を形成する。このとき同時に、第１ヨーク部分層８ｂと第２ヨーク部分層１０ｂとが連結される位置において、絶縁層１１の上にダミー層２２を形成する。

次に、図１５に示したように、薄膜コイル１２を覆うように絶縁層１３を形成する。次に、積層体全体を覆うように、絶縁層１４を形成する。このときの絶縁層１４の厚さは、薄膜コイル１２の厚さ以上とする。

次に、図１６に示したように、例えば化学機械研磨によって、薄膜コイル１２およびダミー層２２が露出するまで、絶縁層１４を研磨する。

次に、図１７に示したように、積層体の上面全体の上に絶縁層１５を形成する。次に、絶縁層１５のうち、第２磁極部分層１０ａ、ダミー層２２および薄膜コイル１２の接続部１２ａの上の部分を選択的にエッチングする。更に、選択的なエッチングによって、ダミー層２２と、ダミー層２２の下の絶縁層１１を除去する。

次に、図１８に示したように、例えばフレームめっき法によって、第２ヨーク部分層１０ｂとリード層１６とを形成する。最後に、積層体全体を覆うように、例えばスパッタリング法によってオーバーコート層１７を形成する。そして、上記各層を含むスライダの加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドを含む薄膜磁気ヘッドの媒体対向面ＡＢＳを形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。この状態は図１に示したとおりである。

本実施形態では、第１磁極部分層８ａ、記録ギャップ層９、および第２磁極部分層１０ａの、基板１の上面に平行な断面の形状は同じである。また、第１磁極部分層８ａ、記録ギャップ層９、および第２磁極部分層１０ａは、第１ヨーク部分層８ｂおよび非磁性層８ｃの平坦面上に、同一のフレーム２１を用いてめっき法によって順に形成される。このように、本実施形態では、フォトリソグラフィによって磁極幅を制御でき、かつ磁極幅を制御するフレーム２１は平坦な面の上に形成される。したがって、本実施形態によれば、例えば０．３μｍ以下のような微小なトラック幅を規定する磁極部分を精度よく形成することができ、また、１枚のウェハを用いて製造される複数の薄膜磁気ヘッドにおける磁極幅のばらつきを抑制することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、微小な記録トラック幅を規定する磁極部分を精度よく形成することができると共に、記録特性を向上させることができる。

次に、本実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。まず、図１９を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。スライダ２１０は、主に図１における基板１およびオーバーコート層１７からなる基体２１１を備えている。基体２１１は、ほぼ六面体形状をなしている。基体２１１の六面のうちの一面は、ハードディスクに対向するようになっている。この一面には、媒体対向面となるエアベアリング面２０が形成されている。ハードディスクが図１９におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、図１９におけるｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図１９におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端部（図１９における左下の端部）の近傍には、本実施形態に係る薄膜磁気ヘッド１００が形成されている。

次に、図２０を参照して、本実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、このスライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２と、ロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、このアーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。

図２０は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。

次に、図２１および図２２を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施形態に係るハードディスク装置について説明する。図２１はハードディスク装置の要部を示す説明図、図２２はハードディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２の反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、本発明における位置決め装置に対応し、スライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。

本実施形態に係るハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドによって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生ヘッドによって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。

本実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置は、前述の本実施形態に係る薄膜磁気ヘッドと同様の効果を奏する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、本発明において薄膜コイル１２は複数の層で構成されていてもよい。また、第２ヨーク部分層１０ｂは、媒体対向面ＡＢＳ側の端部から薄膜コイル１２の上に配置される部分にかけて湾曲していてもよい。また、第２ヨーク部分層１０ｂの媒体対向面ＡＢＳ側の端部は、媒体対向面ＡＢＳに露出していてもよい。

また、本実施形態では、基体側に読み取り用のＭＲ素子を形成し、その上に、書き込み用の誘導型電磁変換素子を積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。

また、本発明は、誘導型電磁変換素子のみを備えた記録専用の薄膜磁気ヘッドや、誘導型電磁変換素子によって記録と再生を行う薄膜磁気ヘッドにも適用することができる。

本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの主要部の概略断面図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの主要部を示す拡大断面図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの第１磁極部分層、記録ギャップ層および第２磁極部分層の集合体の平面図である。 図３に示した集合体の側方図である。 図３に示した集合体付近の拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの記録特性の説明図である。 本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの記録特性の説明図である。 本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの記録特性の説明図である。 本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの記録特性の説明図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの絶縁層の製造工程図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程図である。 図１に示した薄膜磁気ヘッドの製造工程図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るヘッドジンバルアセンブリを含むヘッドアームアセンブリを示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係るハードディスク装置の要部を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係るハードディスク装置の平面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 絶縁層
３ 下部シールド層
４ 下部シールドギャップ膜
５ ＭＲ素子
７ 上部シールドギャップ膜
８ 下部磁極層
８ａ 第１磁極部分層
８ｂ 第１ヨーク部分層
８ｃ 非磁性層
８ｄ フォトレジスト層
８ｅ 切り欠き
８ｆ アルミナ層
９ 記録ギャップ層
１０ 上部磁極層
１０ａ 第２磁極部分層
１０ｂ 第２ヨーク部分層
１１ 絶縁層
１１ａ コンタクトホール
１２ 薄膜コイル
１２ａ 接続部
１３ 絶縁層
１４ 絶縁層
１５ 絶縁層
１６ リード層
１７ オーバーコート層
ＡＢＳ 媒体対向面

Claims (8)

1. 記録媒体に対向する媒体対向面において互いに対向する磁極部分を各々有し、前記媒体対向面から離れた位置で互いに磁気的に連結される第１および第２の磁極層と、
   前記第１の磁極層の前記磁極部分と前記第２の磁極層の前記磁極部分との間に設けられた記録ギャップ層と、
   少なくとも一部が前記第１および第２の磁極層の間に設けられ、かつ前記第１および第２の磁極層に対して絶縁された薄膜コイルと、
   基板とを有し、
   前記第１および第２の磁極層、前記記録ギャップ層、および前記薄膜コイルは、前記基板上に積層され、かつ、前記第１および第２の磁極層のうち、第１の磁極層の方が前記基板に近い位置に配置され、
   前記第１の磁極層は、前記第１の磁極層の前記磁極部分を含む第１磁極部分層と、前記第１磁極部分層に連結された第１ヨーク部分層とを有し、
   前記第２の磁極層は、前記第２の磁極層の前記磁極部分を含む第２磁極部分層と、前記第２磁極部分層に連結された第２ヨーク部分層とを有し、
   前記第１磁極部分層、前記記録ギャップ層、および前記第２磁極部分層の、前記基板の上面に平行な断面の形状は略同一である薄膜磁気ヘッドにおいて、
   前記第１ヨーク部分層は、前記第１磁極部分層と対向する領域で、厚さが相対的に厚い拡張部と、厚さが相対的に薄い縮小部とを、前記拡張部が前記媒体対向面側に位置するように有し、
   前記第１磁極部分層は、前記拡張部で前記第１ヨーク部分層と連結し、前記縮小部では前記第１ヨーク部分層と磁気的に分離されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 前記媒体対向面から前記縮小部までの距離をｄＴＨ、前記媒体対向面と垂直な方向における前記第２磁極部分層の長さをＰＥＤ、前記磁極部分のトラック方向幅をＷとしたとき、以下の関係式、
   Ｗ ≦ ｄＴＨ ≦ ０．７×ＰＥＤ
   を満たす、請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
   前記第１ヨーク部分層を形成する工程と、
   前記第１ヨーク部分層にフォトレジスト層を形成する工程と、
   前記第１ヨーク部分層の、前記フォトレジスト層に囲まれた部分に凹部を形成する工程と、
   前記凹部に非磁性層を形成する工程と、
   前記フォトレジスト層を除去する工程と、
   前記絶縁層の上面を周囲の前記第１ヨーク部分層に合わせて平坦化する工程と、
   前記第１ヨーク部分層の上に、同一のフレームを用いて、前記第１磁極部分層、前記ギャップ層、および前記第２磁極部分層を順に形成する工程と、
   前記薄膜コイルを形成する工程と、
   前記第２ヨーク部分層を形成する工程と
   を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
4. 前記第１磁極部分層、ギャップ層および第２磁極部分層を形成する工程は、めっき法を用いることを特徴とする請求項３に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
5. 請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッドを含み、前記記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを弾性的に支持するサスペンションとを有するヘッドジンバルアセンブリ。
6. 請求項５に記載のヘッドジンバルアセンブリと、
   前記ヘッドジンバルアセンブリが取り付けられたアームとを有するヘッドアームアセンブリ。
7. 複数のアームを備えたキャリッジと、
   前記キャリッジの各アームにそれぞれ取り付けられた、請求項５に記載のヘッドジンバルアセンブリとを有するヘッドスタックアセンブリ。
8. 請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッドを含み、回転駆動される円盤状の記録媒体に対向するように配置されるスライダと、
   前記スライダを支持すると共に前記記録媒体に対して位置決めする位置決め装置とを有するハードディスク装置。
   

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