JP2006309929A - 読み取り／書き込みオフセットに適合するスタッド付きトレーリングシールドを有する垂直磁気書き込みヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スタッド付きトレーリングシールド設計およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】スタッド付きトレーリングシールド設計は、互いに並んでいない読み取り／書き込み素子を有するヘッド設計においても、トレーリングシールド３２９と書き込み磁極３１０との間の重要な間隔を維持し、またスタッド付きトレーリングシールド接続構造３１６の間の重要な間隔も維持する。
【選択図】図４

Description

本発明は、垂直磁気記録に関し、より具体的には、新規なトレーリング磁気シールド設計およびそのようなシールド構造の製造方法に関する。

コンピュータの長期記憶の中心となるのは、磁気ディスクドライブと称されるアセンブリである。磁気ディスクドライブは、回転する磁気ディスク、回転する磁気ディスクの表面に隣接するサスペンションアームによって吊り下げられる書き込みおよび読み取りヘッド、ならびにサスペンションアームを揺動して、回転するディスクの選択された円形トラック上に読み取りおよび書き込みヘッドを配置するアクチュエータを包含する。読み取りおよび書き込みヘッドは、空気軸受け面（ＡＢＳ）を有するスライダ上に直接配置される。サスペンションアームは、ディスク表面に向けてスライダを付勢し、また、ディスクが回転すると、ディスクに隣接する空気はディスクの表面と共に移動する。スライダは、この動いている空気を緩衝材にして、ディスクの表面上で浮遊する。スライダが空気軸受けに乗っている時に、書き込み及び読み取りヘッドは、回転するディスクに磁気転移を書き込み、またそこから磁気転移を読み出すのに使用される。読み取りおよび書き込みヘッドは、書き込み及び読み取り機能を実施するコンピュータプログラムにしたがって動作する処理回路群に接続される。

書き込みヘッドは、従来、第１、第２および第３絶縁膜（絶縁スタック）に埋め込まれたコイル層を包含し、絶縁スタックは、第１および第２の磁極片層の間に挟まれる。ギャップは、書き込みヘッドの空気軸受け面（ＡＢＳ）で、ギャップ層によって第１および第２の磁極片層の間に形成され、これらの磁極片層はバックギャップで接続される。コイル層に導通された電流は、上述の回転するディスク上の円形トラックなどの、動いている媒体上のトラックに上述の磁気転移を書き込む目的で、磁極片中の磁束を誘導して、書き込みギャップにおける磁界をＡＢＳでフリンジさせる。

近年の読み取りヘッド設計では、回転する磁気ディスクから磁界を感知するために、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサとも称されるスピンバルブセンサが使用されている。このセンサは、以下にスペーサ層と称される非磁性導電層を包含し、固定層および自由層と以下に称される第１および第２の強磁性層の間に挟まれる。第１および第２のリード線は、スピンバルブセンサに接続され、そこを通してセンス電流が導通される。固定層の磁化は空気軸受け面（ＡＢＳ）に垂直に固定され、自由層の磁気モーメントはＡＢＳと平行に配置されるが、外部磁界に応じて自由に回転する。固定層の磁化は、一般的には、反強磁性層との交換結合によって固定される。

スペーサ層の厚さは、センサを通る伝導電子の平均自由工程よりも小さくなるように選択される。この構成により、スペーサ層と固定層および自由層それぞれとの界面近くで、伝導電子の一部分が散乱される。固定層および自由層の磁化が互いに対して平行の場合、散乱は最小であり、また、固定層および自由層の磁化が反平行の場合、散乱は最大限にされる。θが固定層および自由層の磁化間の角度のとき、散乱の変化によって、スピンバルブセンサの抵抗はｃｏｓθに比例して変化する。読み取りモードでは、スピンバルブセンサの抵抗は、回転するディスクからの磁界の大きさに比例して変わる。センス電流がスピンバルブセンサを介して通電される場合、抵抗の変化によって、再生信号として検知され処理される電位の変化が生じる。

スピンバルブセンサが単一の固定層を使用する場合、シングルスピンバルブと称される。スピンバルブが反平行（ＡＰ）固定層を使用する場合、ＡＰ固定スピンバルブと称される。ＡＰスピンバルブは、Ｒｕなどの薄い非磁性カップリング層によって分離された第１および第２の磁性層を包含する。スペーサ層の厚さは、固定層の強磁性層の磁化を反平行結合するように選択される。スピンバルブは、固定層が頂部にある（自由層の後に形成される）か底部にある（自由層の前に形成される）かによって、トップ型またはボトム型スピンバルブとしても知られている。

スピンバルブセンサは、第１および第２の非磁性の電気絶縁読み取りギャップ層の間に配置され、また、第１および第２の読み取りギャップ層は、強磁性の第１および第２のシールド層の間に配置される。マージ型磁気ヘッドにおいて、単一の強磁性層は、読み取りヘッドの第２のシールド層として、また書き込みヘッドの第１の磁極片層として機能する。ピギーバックヘッドでは、第２のシールド層および第１の磁極片層は別個の層である。
固定層の磁化は、通常、強磁性層の１つ（ＡＰ１）とＰｔＭｎなどの反強磁性材料の層との交換結合によって固定される。ＰｔＭｎなどの反強磁性（ＡＦＭ）材料は、本質的にかつ自然には磁化を持たないが、磁性材料と交換結合された場合、強磁性層の磁化を強力に固定することができる。

データ転送速度およびデータ容量の改善を求めて大きくなる声に応えるために、研究者は、近年、垂直記録システムの開発に主力を注いでいる。上述の書き込みヘッドを組み込んだものなどの、従来の長手記録システムは、磁気ディスク表面のトラックに沿って長手方向に配向された磁気ビットとして、データを格納する。この長手方向のデータビットは、書き込みギャップによって分離された一対の磁極間に生じる漏れ磁場によって記録される。

対照的に、垂直記録システムは、磁気ディスク面に対して垂直に配向された磁気転移としてデータを記録する。磁気ディスクは、薄い硬磁性最上層によって被覆される軟磁性下地層を有する。垂直書き込みヘッドは、非常に小さな横断面をもつ書き込み磁極と、より大きな横断面をもつ戻り磁極とを有する。非常に集束した強い磁界は、書き込み磁極から磁気ディスク表面に垂直な方向で放射して、硬磁性最上層を磁化する。得られる磁束は次に軟磁性下地層を通過し、磁束が、戻り磁極へ戻る途中で硬磁性最上層を通過する際に、書き込み磁極によって記録された信号を消去しない程度十分に散乱して弱い場合には、戻り磁極に戻る。

垂直記録システムの特徴の１つは、磁気媒体のうち保磁力の高い最上層が、高い反転磁界を有することである。このことは、データの磁気ビットを書き込む際に媒体の磁気モーメントを切り替えるために、強磁界が必要であることを意味する。反転磁界を減少させて、かつ記録速度を上昇させるために、書き込み磁極から放射される書き込み磁界を角度付けるまたは「傾ける」試みがなされてきた。媒体の法線に対してある角度で書き込み磁界を傾けることにより、反転磁界を減少させて媒体の磁気モーメントを切り替えることがより容易になる。モデリングは、垂直記録システムの単磁極ライタが、改善された転移鮮鋭度（すなわち、より良好な磁場の勾配および分解能）を示し、より良好な媒体の信号対雑音比を達成し、また、単一の磁粉のためのＳｔｏｎｅｒ−Ｗｏｈｌｆａｒｔｈモデルによれば、有効な磁束フィールドが角度付けられていれば、磁場の保磁力がより高い媒体によるより面密度の高い磁気記録を可能にすることを示している。磁界を傾けるために研究されてきた方法は、書き込みヘッドに隣接する、書き込み磁極からの磁界を磁気的に引き付けるためのトレーリング磁気シールドを提供することであった。

トレーリングシールドは、磁気トレーリングシールドが、書き込みヘッドの他の構造と直接ではなく磁気的に接続される、浮遊する設計であることができる。書き込み磁極からの磁界は、結果として、本質的に、磁気媒体を介して書き込みヘッドの戻り磁極に戻る、シールド中の磁束となる。シールドの様々な寸法は、浮遊するトレーリングシールドを正確に操作するために重要である。例えば、有効な磁束フィールドの有効な角度付けまたは傾けは、書き込み磁極からトレーリングシールドの間隔（ギャップ）が、ヘッドから軟磁性下地層の間隔（ＨＵＳ）にほぼ等しく、また、トレーリングシールドの喉部の高さが、書き込み磁極のトラック幅の半分にほぼ等しい場合に最適化される。この設計により、書き込み磁極の勾配が改善されるが、有効な磁束フィールドが犠牲になる。トレーリングシールドに対する有効な磁束フィールドの損失を最小限に抑え、さらに所望の効果を得るために、ギャップおよびシールドの厚さを調整して、シールドにおける飽和ならびにシールドに対する磁束フィールドの損失が最小化される。

浮遊するトレーリングシールド設計に関連する問題は、磁気媒体を介して戻り磁極にシャントされた磁束が、ＡＢＳで戻り磁極の飽和を引き起こす傾向がある点である。磁束は、磁気媒体を介して戻り磁極にシャントされる時に、やはり磁気媒体を介して流れる書き込み磁極からの所望の磁束と結合される。

これを克服する１つの方法は、磁気媒体が磁束を戻り磁極へ伝導することに依存するのではなく、トレーリングシールドを戻り磁極に直接磁気的に結合することである。しかしながら、トレーリングシールドから戻り磁極へのそのような直接の磁気的結合を構築することは、主に、トレーリングシールドと戻り磁極との間の距離が大きいため、困難である。さらに、多くの設計においては、読み取りセンサと書き込み磁極が並んでおらず、またそのような設計では、戻り磁極もやはり書き込み磁極と並んでいない場合がある。そのような設計によって示される課題は、書き込み磁極からの所望の間隔を提供できるのと同時に、並んでいない戻り磁極にも接続する、接続構造を構築することである。

したがって、戻り磁極との直接の磁気的結合を提供する、実用的かつ製造可能なトレーリングシールド設計に対する強い要求がある。そのようなトレーリングシールドは、好ましくは、読み取りヘッドと書き込みヘッドが並んでいない磁気ヘッド設計において使用可能である。

本発明は、垂直磁気データ記録で使用される、トレーリング磁気シールドを有する磁気書き込みヘッドを提供する。書き込みヘッドは、戻り磁極および書き込み磁極を包含する。磁気台座は、戻り磁極の前側ＡＢＳ端部と接続され、書き込み磁極に向かって延在する。第１および第２の磁気スタッドは、戻り磁極の横方向に対向する端部から延在する。トレーリングシールドは、スタッドの１つから他方に延在し、トレーリングシールドのギャップ層としても作用する非磁性の導電性シード層によって、書き込み磁極から分離される。
このライタおよびトレーリングシールドの設計は、磁気抵抗読み取りセンサが書き込みヘッドの書き込み磁極と横方向にずれて配置される磁気ヘッドにおいて、有利に使用することができる。本発明の可能な実施形態では、戻り磁極および台座は、読み取りセンサと横方向に並ぶことができ、一方、スタッド、書き込み磁極およびトレーリングシールドは、互いに横方向に並ぶことができるが、読み取りセンサ、戻り磁極および台座とは横方向に並ばない。

第１および第２のスタッドは、その横方向内側端部にノッチを付けて、書き込み磁極とスタッド構造との間の間隔を、良好に制御することができる。ノッチを付けた結果、横方向外側に配置され、上向きに延在するノッチがない部分が得られる。トレーリングシールド自体と一体でもよく、また同じ蒸着工程で蒸着されてもよい第３および第４のスタッドは、第１および第２のスタッドの上向きに延在する部分の上面と接続されてもよい。

したがって、本発明は、書き込み磁極を完全に取り囲む磁気遮蔽も提供する一方で、取り囲んでいるシールドからの所望の分離も維持する、トレーリングシールド設計を提供する。構造体のスタッドおよび台座の部分は、隣接する磁気媒体を整形層または書き込みコイルからなどの磁界から保護するための、優れた磁気遮蔽を提供する。

本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、以下の発明を実施するための最良の形態図面と併せ読むことで明らかになると考えられ、図面において、同様の参照番号は全体を通して同様の要素を示す。
本発明の本質および利点、ならびに好ましい使用形態に対するより十分な理解のため、以下の詳細な説明を添付図面と併せて参照されたい。ただし、図面は縮尺によらない。

本発明によれば、書き込み磁極を完全に取り囲む磁気遮蔽も提供する一方で、取り囲んでいるシールドからの所望の分離も維持する、トレーリングシールド構造を提供することができる。

以下の説明は、本発明を実施するために現在考慮される最良の実施形態である。この記載は、本発明の一般的な原理を例証する目的でなされるものであり、本発明で請求する発明概念を制限することを意図しない。
ここで図１を参照すると、本発明を具体化するディスクドライブ１００が示される。図１に示されるように、少なくとも１つの回転可能な磁気ディスク１１２はスピンドル１１４上で支持され、ディスクドライブモータ１１８によって回転される。各ディスク上への磁気記録は、磁気ディスク１１２上における同心のデータトラック（図示なし）の環状パターンの形状をとる。
少なくとも１つのスライダ１１３が磁気ディスク１１２の近くに位置付けられ、各スライダ１１３は１つまたは複数の磁気ヘッドアセンブリ１２１を支持する。磁気ディスク１１２が回転すると、スライダ１１３はディスク表面１２２上で半径方向内向きまたは外向きに移動し、それにより、磁気ヘッドアセンブリ１２１が、所望のデータが書き込まれる磁気ディスク１１２の異なるトラックに接近する。各スライダ１１３は、サスペンション１１５を介してアクチュエータアーム１１９に取り付けられる。サスペンション１１５は、ディスク表面１２２に対してスライダ１１３を付勢する僅かなばね力を提供する。各アクチュエータアーム１１９はアクチュエータ手段１２７に取り付けられる。図１に示されるようなアクチュエータ手段１２７は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）であってもよい。ＶＣＭは、固定の磁界内で移動可能なコイルを備え、コイルの移動方向および速度は、制御装置１２９によって供給されるモータ電流信号によって制御される。

ディスク記憶システムの動作中、磁気ディスク１１２の回転により、スライダ１１３とディスク表面１２２との間に、スライダに上向きの力または揚力を働かせる空気軸受けが生成される。空気軸受けは、したがってサスペンション１１５の僅かなばね力を平衡させて、通常動作の間、小さくかつ実質的に一定の間隔だけ、スライダ１１３をディスク表面から離してその僅かに上で支持する。

ディスク記憶システムの様々な構成要素は、アクセス制御信号および内部クロック信号などの、制御装置１２９で生成される制御信号によって、動作中制御される。標準的には、制御装置１２９は論理制御回路、格納手段およびマイクロプロセッサを備える。制御装置１２９は、駆動モータ制御信号などの様々なシステム操作を制御するための制御信号を電力線１２３上で、またヘッド位置信号およびシーク制御信号を電力線１２８上で生成する。電力線１２８上の制御信号は、スライダ１１３をディスク１１２上の所望のデータトラックに最適に移動させて位置付けるための、所望の電流プロファイルを提供する。書き込みおよび読み取り信号は、記録チャンネル１２５を介して書き込み及び読み取りヘッド１２１間と通信される。

図２を参照すると、スライダ１１３における磁気ヘッド１２１の配向を、より詳細に見ることができる。図２はスライダ１１３のＡＢＳ図であり、また、図に見られるように、誘導的な書き込みヘッド及び読み取りセンサを包含する磁気ヘッドは、スライダの後縁に配置される。標準的な磁気ディスク記憶システムの上記の記載および付随する図１は、例示目的のみのものに過ぎない。ディスク記憶システムが多数のディスクおよびアクチュエータを含んでもよく、また、各アクチュエータが多数のスライダを支持してもよいことが明白であろう。

次に図３を参照すると、垂直磁気記録システムで使用される磁気ヘッド２２１が記載される。ヘッド２２１は、書き込み素子３０２及び読み取りセンサ３０４を包含する。読み取りセンサは、好ましくは巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサであり、また好ましくは膜面垂直通電型（ＣＰＰ）ＧＭＲセンサである。ＣＰＰ−ＧＭＲセンサは、垂直記録システムでの使用に特によく適している。しかしながら、センサ３０４は、面内電流（ＣＩＰ）ＧＭＲセンサ、またはトンネル接合センサ（ＴＭＲ）あるいは他の何らかのタイプのセンサなどの、別のタイプのセンサであることができる。センサ３０４は、第１および第２の磁気シールド３０６、３０８の間に配置され、これらから絶縁され、また、誘電材料３０７に埋め込まれる。磁気シールドは、例えばＣｏＦｅまたはＮｉＦｅから作成することができ、アップトラックまたはダウントラックデータ信号からなどの磁界を吸収して、読み取りセンサ３０４がシールド３０６と３０８との間に位置する所望のデータトラックのみを検出することを確実にする。非磁性の電気絶縁ギャップ層３０９が、シールド３０８と書き込みヘッド３０２との間に設けられてもよい。

続けて図３を参照すると、書き込み素子３０２は、磁性整形層３１２と磁気的に接続された書き込み磁極３１０を包含し、ＡＢＳ近傍の絶縁材３１１（図４）内に埋め込まれる。書き込み磁極は、空気軸受け面において小さな横断面を有し、ＮｉＦｅまたはＣｏＦｅなどの高い飽和モーメントを有する材料から作成される。整形層３１２は、ＣｏＦｅまたはＮｉＦｅなどの磁性材料から作成され、書き込み磁極３１０よりも極めて大きいＡＢＳ面と平行な横断面を有する。

書き込み素子３０２はまた、好ましくはＡＢＳ面で露出する表面を有し、書き込み磁極３１０よりもはるかに大きいＡＢＳ面と平行な横断面をもつ戻り磁極３１４を有する。戻り磁極３１４は、バックギャップ部分３１５によって、整形層３１２と磁気的に接続される。戻り磁極３１４およびバックギャップ３１５は、例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、または他の何らかの磁性材料から作成することができる。

図３の横断面に示される、導電性の書き込みコイル３１７は、整形層３１２と戻り磁極３１４との間で書き込み素子３０２を貫通する。書き込みコイル３１７は、コイル３１７の巻線を互いに電気的に絶縁し、コイル３１７を周囲の磁気構造３１０、３１２、３１５、３１４から電気的に分離する電気絶縁材料３２０で取り囲まれる。電流がコイル３１７を貫流すると、得られる磁界によって、磁束が、戻り磁極３１４、バックギャップ３１５、整形層３１２および書き込み磁極３１０に流れる。この磁束により、書き込み磁界が隣接する磁気媒体に向かって放射される。

書き込みヘッド素子３０２はまた、トレーリングシールド３２２も包含する。トレーリングシールド３２９は、図４を参照してより明白に理解することができる台座コネクタ構造３１６によって、戻り磁極３１４に接続される。図４において全体が３１６で示されるコネクタ構造は、第１の高さに形成される台座３１８、第１の高さの上の第２の高さに形成される第１および第２のスタッド部分３２１、３２２、ならびに第２の高さの上の第３の高さに形成される第３および第４のスタッド部分３２４、３２６を包含する。

台座部分は、一般にコイル３１７の高さに形成されるが、コイル３１７の頂部および底部で絶縁層３２０を構成するように、コイル３１７の底部のわずかに下、およびコイル３１７の頂部のわずかに上に延在してもよい。第１および第２のスタッド部分３２１、３２２は、図３では、ページの面内に配置されるので、見ることができない。第１および第２のスタッド部分３２１、３２２は、好ましくは整形層３１２と同じレベルにあり、好ましくは、整形層３１２の底面と同一面の底面と、整形層３１２の上面と同一面の上面とを有する。第１および第２のスタッド部分３２１、３２２の上面は、書き込み磁極３１０の底面とも同一面にある。第３および第４のスタッド部分３２４、３２６は、トレーリングシールドと磁気的に接続されており、それと一体化されていてもよい。

トレーリングギャップとしても作用する非磁性の導電性シード層３２８は、トレーリングシールド３２９と書き込み磁極３１０との間に配置される。ギャップ層３２８は、例えばＲｈまたは他の何らかの好適な材料であることができ、また、平滑な平面に蒸着され、（以下により詳細に記載されるような）完成品のヘッドにおいて完全に残すことができるので、書き込み磁極３１０とトレーリングシールド３２９との間のギャップ距離を非常に正確に画定することができる。

戻り磁極３１４、バックギャップ３１５、整形層３１２、ならびに台座３１８の全体、スタッド部分３２１、３２２、３２４、３２６、およびトレーリングシールド３２２はすべて、例えばＮｉＦｅなどの、電気めっきを施すことが可能な磁性材料から作成することができる。

図４を参照すると、シールド３０６、３０８および戻り磁極３１４はすべて、ＡＢＳから窪んだ外側部分３３０を有して作成されてもよい。そのような窪んだ外側のウィング部分は、磁荷が磁気構造の角部に蓄積される場合に生じる可能性がある、漂遊磁界書き込みを防止することがわかっている。

やはり図４を参照すると、第１および第２のスタッド３２１、３２２は、スタッド３２１、３２２と書き込み磁極３１０との間で所望の量の間隔が維持されることを確実にする、ノッチ３３２、３３４を有する。また、戻り磁極３１４が、読み取りセンサ３０４、書き込み磁極３１０、ならびにトレーリングシールド３２９と並んでいる一方で、台座構造３１６（台座３１８ならびにスタッド３２１、３２２、３２４および３２６を包含する）を接続するトレーリングシールドのすべては、互いに並んでいるが、読み取りセンサ３０４とは並んでいないことが分かる。これは、有利には、書き込み磁極３１０とトレーリングシールド３２２と接続構造３１６との間で、所望の重要な間隔が維持されることを可能にする。

書き込み磁極３１０が、磁気遮蔽材料３２２、３１６で完全に取り囲まれていることが分かる。これは、有利には、書き込み磁極３１０の周囲の領域にある隣接する磁気媒体を遮蔽して、その領域の磁気媒体が、コイル３１７、整形層３１２、または環境からなどの磁界に影響されるのを防ぐ。接続構造３１６と書き込み磁極３１０との間の間隔が重要なのは、間隔が大きすぎると、この構造の遮蔽効果が最適とは言い難いためである。しかしながら、間隔が小さすぎると、磁束は、書き込み磁極３１０からトレーリングシールド接続構造３１６に漏れる。ＣｏＦｅまたはＮｉＦｅ_５０などの高Ｂｓ材料であり得る書き込み磁極３１０が、書き込み磁極３１０の下およびその横に設けられるアルミナＡｌ_２Ｏ_３などの誘電材料内に設置されることも、指摘されるべきである。

次に図５〜１６を参照すると、本発明の一実施形態による磁気ヘッド２２１の作成方法が記載される。特に図５を参照すると、読み取りセンサ３０４、シールド３０６、３０８、絶縁層３０９および戻り磁極３１４は、当業者には周知のフォトリソグラフィ方法および蒸着方法を使用して作成される。その後、図６を参照すると、コイル３１７が作成される。コイルの作成は、フォトレジストフレームを形成し、例えばＣｕのコイルをめっきするなど、当業者には周知の方法によって実施されてもよい。コイル３１７はまた、ダマシーン方法によって作成されてもよい。次に図７を参照すると、台座３１８を作成することができる。台座３１８は、例えばＮｉＦｅであることができ、フォトレジストフレームを形成し、導電性のシード層をスパッタ蒸着し、次に台座３１８を電気めっきを施すことによって、作成することができる。この時点で、台座３１８は、戻り磁極３１４および読み取りセンサ３０４と横方向に並ぶことができることに留意されたい。本明細書で使用されるとき、「横方向に」という用語は、ＡＢＳと平行かつデータトラック方向に垂直な方向（すなわち、様々な層が蒸着される１つの側から他方の側）を指す。台座３１８が作成された後、Ａｌ_２Ｏ_３などの誘電材料の層を蒸着して、絶縁層３２０を形成することができる。化学機械研磨プロセス（ＣＭＰ）を実施して、台座３１８および絶縁層３２０の上面全体にわたって平滑な平面を形成することができる。

次に図８を参照すると、第１および第２のスタッド部分３２１、３２２は、フォトリソグラフィおよび電気めっきの組み合わせを用いて形成される。シード層も蒸着する必要があってもよい。スタッド部分３２１、３２２は、台座３１８、戻り磁極３１４および読み取りセンサ３０４と横方向に並んでいなくてもよいことに留意されたい。次に図９を参照すると、Ａｌ_２Ｏ_３などの誘電材料９０２が蒸着され、スタッド部分３２１、３２２および誘電体層９０２の全体にわたって平滑な同一面を作るために、化学機械研磨プロセス（ＣＭＰ）が実施される。その後、図１０を参照すると、書き込み磁極材料の層１００２が蒸着される。この材料は、ＣｏＦｅまたはＮｉＦｅ_５０などの高Ｂｓ材料の単一層であってもよく、あるいは、非磁性体の非常に薄い層によって分離された磁性材料の複数の積層として作成することもできる。その後、フォトレジストマスク１００４が書き込み磁極材料１００２上に形成される。フォトレジストマスク１００４は、フォトレジストマスク１００４の縁部を越えて横方向に延在するスタッド部分３２１、３２２の部分を残して、スタッド部分３２１、３２２の一部分だけを被覆し、また、スタッド部分３２１、３２２の間の空間を被覆するように形成される。その後、図１１を参照すると、イオンビームエッチング（ＩＢＥ）などの材料除去プロセス１１０２が実施されて、フォトレジストマスク１００４で被覆されない書き込み磁極材料１００２の部分が除去される。この材料除去プロセス１１０２は、フォトレジストマスク１００４で被覆されていないスタッド３２１、３２２の部分を露出させるように、十分に実施される。さらに、材料除去プロセス１１０２は、位置合わせマーク（図示なし）を露出させるように、十分に実施される。

次に図１２を参照すると、第１のフォトレジストマスク１００４が除去される。その後、ハードマスク１２０２が形成される。ハードマスク１２０２は、例えば、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、デュラミド（Ｄｕｒａｍｉｄｅ）ＳｉＯ_２またはＴｉｓを包含することができる。ハードマスク１２０２は、書き込み磁極３１０が所望される領域を被覆し、また、以前に露出したスタッド３２１、３２２の部分を含めて、残っている書き込み磁極材料１００２で被覆されていない領域を被覆するように形成される。その後、イオンミリング１２０４が実施されて、ハードマスク１２０２で保護されていない書き込み磁極材料１００２の部分が除去される。イオンミリング１２０４は、ＡＢＳから見たときに所望の台形形状をもつ書き込み磁極３１０を形成するために、好ましくは角度を成して実施される。イオンミリング１２０４もまた、ハードマスク１２０２で被覆されていない領域において、スタッド３２１、３２２から材料の所望量を除去するように、十分に実施されることができる。

図１３を参照すると、アルミナＡｌ_２Ｏ_３などの誘電材料１３０２を蒸着することができ、書き込み磁極３１０の頂部を露出させるためにＣＭＰが実施される。図１２を参照して実施されたイオンミリング１２０４により、スタッド３２１、３２２の一部分が除去されて、ノッチ１３０４、１３０６ならびに隆起した外側部分１３０８、１３１０が形成されたことが分かる。

図１４を参照すると、残っているハードマスク１２０２（図１２）は、反応性イオンエッチングＲＩＥなどによって除去され、また、非磁性の導電性シード層３２８が蒸着される。シード層３２８は、例えばＲｈで作成することができ、トレーリングシールドのギャップ高さを画定する厚さを有する。シード層３２８は、有利には、書き込み磁極３１０の上およびその周囲の領域における平滑な平面上に蒸着され、それによって改善された厚さ（すなわちギャップ）の制御が可能になる。

次に図１５を参照すると、別のフォトレジストマスク１５０２が作成される。フォトレジストマスク１５０２は、第１および第２のスタッド部分３２１、３２２の隆起した外側部分１３０８、１３１０の上に形成された開口を有する。その後、別のイオンミリングプロセス１５０４が実施されて、スタッド３２１、３２２の隆起した外側部分１３０８、１３１０の頂部が露出され、さらに位置合わせマーク（図示なし）が露出される。

次に図１６を参照すると、以前に形成されたマスク１５０２が除去される。その後、図１７を参照すると、別のフォトレジストマスク１７０２が形成される。マスク１７０２は、スタッド３２１、３２２の隆起した外側部分１３０８、１３１０の上の領域を露出させる開口を有し、また、トレーリングシールドが形成されるその間の領域を露出させるように、作成される。図１８を参照すると、その後、ＮｉＦｅなどの磁性材料を電気めっきなどによって蒸着させて、第３および第４のスタッド３２４、３２６ならびにトレーリングシールド３２９を形成することができる。さらなるヘッド作成が、当業者には周知の方法によって継続されてもよく、それには、絶縁層（図示なし）の蒸着が包含されてもよい。

次に図１９を参照すると、本発明の代替実施形態では、追加の遮蔽保護を提供するためにドレープを付けたトレーリングシールド１９０２が提供されてもよい。ドレープを付けたトレーリングシールドは、書き込み磁極３１０の上面の上のレベルまで下方向に延在するドレープのない部分１９０４を有する。このドレープのない部分は、トレーリングシールド上で中央に設けられ、書き込み磁極３１０の領域内に配置され、かつ書き込みギャップ層／シード層によって書き込み磁極３１０から分離される。ドレープを付けたトレーリングシールド１９０２はまた、横方向に対向し、下方向に延在するドレープをつけた部分を有しており、これは、書き込み磁極３１０の最上層と最下層との間のレベルまで延在してもよく、あるいは書き込み磁極３１０の底部のレベルの下まで延在してもよい。ドレープを付けたトレーリングシールドの、この下方向にドレープが付けられた構成は、追加の側面の遮蔽が必要な場合に、そのような遮蔽を提供する。

様々な実施形態を記載してきたものの、これらは例示目的でのみ示されたものに過ぎず、制限目的ではないことを理解されたい。本発明の範囲内にある他の実施形態もまた、当業者には明白になるであろう。したがって、本発明の広がりおよび範囲は、上述の代表的実施形態のいずれによっても制限されるべきではなく、請求項およびそれらの均等物のみにしたがって定義されるべきである。

本発明が実施されてもよいディスクドライブシステムの概略図である。 図１の線２−２に沿った、その上にある磁気ヘッドの位置を示すスライダのＡＢＳ図である。 図２の線３−３に沿った、かつ反時計方向に９０°回転した、本発明の一実施形態による磁気書き込みヘッドの断面図である。 図３の磁気書き込みヘッドをＡＢＳから見た拡大図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の一実施形態による磁気ヘッドの、製造の中間段階を示す図４と同様のＡＢＳ図である。 本発明の代替実施形態のＡＢＳ図である。

符号の説明

１００…ディスクドライブ、
１１２…磁気ディスク、
１１３…スライダ、
１１４…スピンドル、
１１５…サスペンション、
１１８…ディスクドライブモータ、
１１９…アクチュエータアーム、
１２１、２２１…磁気ヘッド、
１２２…ディスク表面、
１２３、１２８…電力線、
１２５…記録チャンネル、
１２７…アクチュエータ手段、
１２９…制御装置、
３０２…書き込み素子、
３０４…読み取りセンサ、
３０６、３０８…磁気シールド、
３０７…誘電材料、
３０９…電気絶縁ギャップ層、
３１０、３１２、３１５、３１４…磁気構造、
３１２…磁性整形層、
３１４…戻り磁極、
３１６…台座コネクタ構造、
３１７…書き込みコイル、
３１８…台座、
３２１、３２２、３２４、３２６…スタッド部分、
３２９、１９０２…トレーリングシールド、
３３２、３３４、１３０４、１３０６…ノッチ、
９０２…誘電体層、
１００２…書き込み磁極材料、
１００４、１７０２…フォトレジストマスク、
１１０２…材料除去プロセス、
１２０２…ハードマスク、
１２０４…イオンミリング、
１３０８、１３１０…外側部分
１５０２…マスク。

Claims (21)

1. 磁性材料で作成された、空気軸受け面に向かって配置される端部を有する戻り磁極と、
   前記空気軸受け面（ＡＢＳ）に向かって配置される表面を有する磁性材料で作成され、前記戻り磁極と磁気的に接続された書き込み磁極と、
   ＡＢＳに向かって配置された前記戻り磁極の端部で該戻り磁極と接続された、前記書き込み磁極に向かって延在する磁気台座と、
   前記書き込み磁極に最も近い前記台座の端部から延在する、第１および第２の横方向に対向する磁気スタッドと、
   前記第１および第２のスタッド部分の間に延在し、前記第１および第２のスタッド部分と磁気的に接続され、非磁性ギャップ層によって前記書き込み磁極から分離された磁気トレーリングシールドと、
   を有することを特徴とする垂直磁気記録のための書き込みヘッド。
2. 前記非磁性ギャップ層が導電性であることを特徴とする請求項１に記載の書き込みヘッド。
3. 前記ギャップ層がＲｈを含むことを特徴とする請求項１に記載の書き込みヘッド。
4. 前記第１および第２のスタッドそれぞれの一部分がノッチを有して形成されることを特徴とする請求項１に記載の書き込みヘッド。
5. 前記ノッチが内側端部で形成され、その結果として、横方向内側に配置されたノッチ部分および横方向外側に配置された上向きに延在する部分を有することを特徴とする請求項４に記載の書き込みヘッド。
6. 上面および下面を有し、前記書き込み磁極に磁気的に接続された整形層と、
   前記整形層を前記戻り磁極に磁気的に接続するバックギャップと、をさらに備え、
   前記第１および第２のスタッド部分のそれぞれが、前記整形層の上面および下面と同一面である上面および下面を有する第１の層と、前記第１の層の上に形成された第２の層とを含むことを特徴とする請求項１に記載の書き込みヘッド。
7. 各スタッド部分の前記第１の層がその上面に形成されたノッチを有することを特徴とする請求項６に記載の書き込みヘッド。
8. 各スタッド部分の前記第１の層がその上面に形成されたノッチを有し、前記ノッチが、横方向内側に配置され、かつ横方向外側に配置された上向きに延在する部分を有し、前記スタッドの前記第２の層が、前記第１の層の前記上向きに延在する部分と磁気的に接続されることを特徴とする請求項６に記載の書き込みヘッド。
9. 前記トレーリングシールドが電気めっきによって蒸着されたＮｉＦｅであることを特徴とする請求項６に記載の磁気ヘッド。
10. 読み取りセンサをさらに備え、
    前記台座部分が前記読み取りセンサと横方向に並んでおり、
    前記スタッド、書き込み磁極およびトレーリングシールドが互いに横方向に並び、前記読み取りセンサおよび前記台座とは横方向に並んでいないことを特徴とする請求項１に記載の書き込みヘッド。
11. 垂直磁気記録に使用される磁気ヘッドの製造方法であって、
    空気軸受け面（ＡＢＳ）に向かって配置された前側端部および該前側端部に対向する後側端部を有する磁気戻り磁極を作成し、
    前記戻り磁極上に、該戻り磁極の前側端部に配置される台座を作成し、
    整形層ならびに第１および第２のスタッド部分を形成し、該スタッド部分の少なくとも一部分は前記台座の少なくとも一部分上にそれと接触して形成され、
    書き込み磁極材料層を蒸着し、
    前記第１および第２のスタッドの少なくとも一部分上に開口を有し、書き込み磁極領域上で前記書き込み磁極材料層の一部分を被覆する、ハードマスクを作成し、
    前記書き込み磁極材料の露出した部分を除去するための第１の材料除去プロセスを実施することにより、前記書き込み磁極領域内に書き込み磁極を画定し、
    誘電性の充填材料を蒸着し、
    化学機械エッチング（ＣＭＰ）を十分に実施して、前記書き込み磁極の上面を露出させ、
    前記ハードマスクを除去し、
    非磁性の導電性シード層を蒸着し、
    前記シード層上にフォトレジストマスクを形成し、該フォトレジストマスクは前記第１および第２のスタッドそれぞれの一部分の上に開口を有し、
    前記フォトレジストマスクによって露出される前記シード層の露出した部分を除去する第２の材料除去プロセスを実施し、
    磁性材料を蒸着してトレーリングシールドを形成することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
12. 前記第１の材料除去プロセスがイオンミリングを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 前記第２の材料除去プロセスが反応性イオンエッチングを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 前記非磁性の導電性シード層がＲｈを含むことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 前記台座、スタッドおよびトレーリングシールドが、電気めっきによって形成されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
16. 前記第１の材料除去プロセスが、前記第１および第２のスタッド部分それぞれの一部分を除去して、前記スタッド部分にノッチを形成するように十分に実施されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
17. 前記ノッチが、前記第１および第２のスタッドの横方向内側に配置された部分に配置され、結果として、外側に配置された上向きに延在するノッチがない部分が得られ、また、前記フォトレジストマスクの開口が、前記外側に配置された上向きに延在するノッチがない部分と並ぶことを特徴とする請求項１６に記載の方法。
18. 前記戻り磁極を作成する前に、磁気抵抗センサを作成することをさらに含み、前記戻り磁極が前記磁気抵抗センサと横方向に並び、また前記スタッド、書き込み磁極、およびトレーリングシールドは、互いに横方向に並ぶが、前記戻り磁極および前記磁気抵抗センサとは横方向に並ばないことを特徴とする請求項１１に記載の方法。
19. 前記第１の材料除去プロセスがイオンミリングを含み、前記イオンミリングが、台形形状をもつ書き込み磁極を形成するためにある角度で実施されることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
20. 前記整形層ならびに前記第１および第２のスタッドが、電気めっきプロセスで同時に形成され、共通のフォトレジストフレームによって画定される構成を有することを特徴とする請求項１１に記載の方法。
21. 前記トレーリングシールドが、ドレープのない部分を有し、その少なくとも一部分が前記書き込み磁極上に配置され、また、前記書き込み磁極の上面よりも下のレベルまで下向きに延在する、第１および第２の横方向に対向するドレープを付けた部分を有することを特徴とする請求項１に記載の書き込みヘッド。
    

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