JP2007172816A - 垂直磁気記録ヘッド及びサイドシールドの作製方法 - Google Patents

Abstract

【課題】書込みコイル、整形層、戻り磁極からなどの、外来磁界からの磁気遮蔽を提供する新規なシールド構造を有する垂直磁気記録システムで使用される磁気ヘッドを提供する。
【解決手段】シールド構造３３０は、整形層３１６の下側表面または前縁表面とほぼ同一平面である、下側表面または前縁表面を有するように作成される。シールド構造３３０の全てまたは一部は整形層３１６ほど厚くないので、整形層３１６と同じ高さまでは（後縁方向に）延びない上面を有する。シールド３３０を整形層３１６よりも低い高さまでしか延びないようにすることで、書込み磁極３０２からの漏れ磁束が低減されて、磁気性能が改善され、さらに、書込み磁極３０２の製造中など、製造の利点も提供される。製造の利点は、書込み磁極３０２のイオンミリングの間、例えばアルミナの保護層でシールド３３０が覆われるようにする利点を包含する。
【選択図】図３

Description

本発明は、垂直磁気記録のための磁気書込みヘッドに関し、より具体的には、書込みヘッドの他の構成要素に対する損傷を回避する磁気シールドの製造方法のための新規な方法に関する。

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込みおよび読取りヘッド、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取りヘッドおよび書込みヘッドを配置するアクチュエータを包含する。読取りヘッドおよび書込みヘッドは、空気軸受面（ＡＢＳ）を有するスライダ上に直接位置付けられる。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にしてディスク表面の上で浮揚する。スライダが空気軸受に乗っている時に、書込みヘッドおよび読取りヘッドは、回転するディスクに磁気転移を書込み、またそこから磁気転移を読出すのに使用される。読取りヘッドおよび書込みヘッドは、書込み機能および読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、書込みヘッドの空気軸受面（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込む目的で、磁極片中の磁束を誘導して、書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、これは固着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、そこを通して感知電流が導通される。固着層の磁化は空気軸受面（ＡＢＳ）に垂直にピン止めされ、自由層の磁気モーメントはＡＢＳと平行に位置付けられるが、外部磁界に応じて自由に回転する。固着層の磁化は、典型的には、反強磁性層との交換結合によってピン止めされる。

スペーサ層の厚さは、センサを通る伝導電子の平均自由行程よりも小さくなるように選択される。この構成により、スペーサ層と固着層および自由層それぞれとの界面近くで、伝導電子の一部が散乱される。固着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、固着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が固着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。感知電流がスピンバルブセンサを介して導通される場合、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着層を使用する場合、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）固着層を使用する場合、ＡＰ固着スピンバルブと称される。ＡＰスピンバルブは、Ｒｕなどの薄い非磁性結合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、固着層の強磁性層の磁気モーメントを反平行結合するように選択される。スピンバルブは、固着層が頂部にある（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性読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、読取りヘッドの第２のシールド層として、また書込みヘッドの第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。

固着層の磁化は、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。

改善されたデータ転送速度およびデータ容量に対する増大し続ける要求を満たすために、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。垂直書込みヘッドは、非常に小さな横断面をもつ書込み磁極と、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。

垂直磁気記録システムの結果として生じた１つの問題は、磁気媒体が漂遊磁界に特に弱いことである。理想的には、媒体が捕捉する磁界はすべて書込み磁極からのものであり、結果得られる磁束は次に、軟磁性の下地層を通過して戻り磁極に戻る。しかし実際には、軟磁性の下地層は磁界に非常に敏感なので、書込みコイルからの磁界により、また整形層から媒体に直接届く磁界により影響を受ける。整形層は、磁束を書込み磁極に運ぶ磁気構造である。垂直磁気記録設計では、コイルと整形層からのこれらの磁界は、戻り磁極および／またはシールドの角部に集中した大量の磁束を生成することがわかっている。書込みヘッドが高い書込み電流で操作される場合、これらの角部の下の磁界は高く、潜在的にデータ消去を引き起こす場合がある。外部磁界がある状態で書込みが行われると、状況は悪化する。

この問題は、書込みコイルおよび整形層をＡＢＳから離すことで改善できる可能性があるが、適度な書込み電流で書込み磁極から強い書込み磁界を生成するのが困難になるため、書込みヘッド効率の損失が引き起こされる。コイルおよび整形層からの磁気信号消去の問題を克服する１つの試みは、戻り磁極から書込み磁極に向かって延びるシールドを提供することであった。そのような設計は、「戻り磁極の下の磁界が低減されかつ渦電流損失が最小限の垂直磁気記録ヘッド（PERPENDICULAR MAGUETIC RECORDING HEAD HAVING A REDUCED FIELD UNDER THE RETURN POLE AND MINIMAL EDDY CURRENT LOSSES）」という名称の特許文献１に記載されている。

米国特許出願公開第２００３／０２２７７１４号明細書

上記の特許出願に記載された設計は、そうした不要な磁界の影響を減少させる助けとなるが、軟磁性の下地層は非常に敏感なので、媒体の特性と外部場の強さによっては、信号消去がやはり生じる恐れがあることがわかっている。
したがって、書込みコイルおよび整形層からのものなど、不要な磁界の結果として生じる信号消去の問題を克服する、垂直ライタの設計に対する強い必要性がある。そのような設計は、書込み磁界の損失も引き起こさないことが好ましく、また、書込み磁極の形成に悪影響を及ぼさないプロセスによって製造される。そのような設計はさらに、コイルおよび整形層を、優れた磁気ライタ性能を提供するように十分に、ＡＢＳの近くに位置付けることができるとともに、なおかつデータ消去を回避するのが好ましい。

本発明は、書込みコイル、戻り磁極、または整形層などの書込みヘッドの部分からの外来磁界による、偶発的なデータの消去からの優れた保護を提供する、新規なシールド構造を有する垂直磁気記録のための磁気書込みヘッドを提供する。書込みヘッドは、磁気戻り磁極、および戻り磁極と磁気的に接続された磁気整形層を包含する。磁気書込み磁極は、整形層と磁気的に接続され、空気軸受面（ＡＢＳ）まで延びる。

書込みヘッドは、一対の磁気シールドまたは磁束キャッチャーも包含する。これらのシールドは、整形層の底面すなわち前縁表面と同一平面の底面（前縁表面）を有する。しかしながら、シールドは整形層よりも薄いので、それらの頂面すなわち後縁表面は、整形層の後縁表面ほど遠くまでは後縁方向に（すなわち、書込み磁極の方へ）延びない。シールドが整形層ほど遠くまでは後縁方向に延びないので、シールドの後縁は、アルミナなどの非磁性体の層で覆われ得る。この非磁性層は、後に続く書込み磁極の作成の間、シールドを保護する。

シールドが整形層ほど遠くまでは後縁方向に延びない（すなわち、整形層ほど厚くない）ので、シールドと書込み磁極の間に小さな所望の付加的な間隙が設けられる。これにより、書込み磁極からシールドへの漏磁束が防止され、磁気性能が改善される。

シールドおよび整形層は、少なくとも２つのプロセスで作成することができる。例えば、シールド（磁束キャッチャー）と整形層の位置合わせが積極的でない場合、シールドと整形層を、別個のフォトリソグラフィ工程およびめっき工程を用いてめっきすることができる。最初に、Ｎｉ_８０Ｆｅ_２０などの磁気シード層を蒸着することができる。次に、第１のフォトリソグラフィを行って、（例えば）整形層を画定するためのフォトレジストマスクをパターニングする。その後、磁性材料を蒸着して、例えば整形層をめっきする。この第１のマスクを剥離し、第２のフォトリソグラフィ工程を行って、例えばシールド（磁束キャッチャー）を画定するためのフォトレジストマスクをパターニングする。その後、磁性材料をめっきして所望の厚さ（第１のめっきした磁性体層の厚さとは異なる）にし、第２のマスクを剥離し、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによってシード層を除去する。磁束ガイドを最初にめっきした場合には、第２のめっきは第１のめっきよりも薄い厚さにされる。その後、非磁性体の層を蒸着し、磁束ガイドが露出されるまで化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を施す。

シールド（磁束キャッチャー）と整形層の間の利用可能な空間が非常に小さい場合など、それらの位置合わせがより積極的な場合、別の方法を使用することができる。この方法は、最初に基板上に導電性のシード層を蒸着する工程を包含することができる。その後、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｔａ_２Ｏ_５、またはＤＬＣなどのＲＩＥが可能な材料の層を、シード層の上に蒸着することができる。ＲＩＥが可能な材料は、さらに、電気絶縁性の材料であるべきである。

その後、フォトレジストマスクなどの第１のマスクを、ＲＩＥが可能な層の上に形成することができるので、第１のマスクは第１の範囲を覆い、第２の範囲は覆われないままにされる。その後、第１の反応性イオンエッチング（第１のＲＩＥ）を行って、第１のマスクで覆われていない第２の範囲にあるＲＩＥが可能な材料を除去することができる。その後、第１のマスクを除去することができ、また、第２のマスクを形成することができる。第２のマスクは、（ＲＩＥが可能な材料が除去された）第２の範囲の上に蒸着された第１の開口部と、（ＲＩＥが可能な材料が残っている）第１の範囲の上に少なくとも一部が蒸着された第２の開口部とを有する。第１の開口部は整形層を画定し、第２の開口部はシールド構造を画定する。第１の電気メッキプロセスでは、磁性材料は第１の開口部内に蒸着される。第２の開口部の底部には電気絶縁性のＲＩＥが可能な材料が残っているので、磁性材料は、この時点では第２の開口部の所望の部分にめっきされない。

第２のマスクは、第１のめっきの後そのまま残しておくことができ、また、第２のＲＩＥを行って、第２の開口部の底部に残っているＲＩＥが可能な材料を除去し、それによって導電性のシード層を露出させることができる。その後、第２の電気めっきプロセスを行って、第２の開口部の中に磁性材料をめっきすることができる。第１の開口部には、既にいくらか磁性材料が蒸着されているので、第１の開口部によって画定された整形層は、第２の開口部によって画定されたシールドよりも厚くなる。この方法により、共通のマスクを用いて整形層とともにシールド（または複数のシールド）を画定することができ、同時に、整形層とシールドの少なくとも一部とを、異なる厚さにめっきすることができる。両方の構造を同じマスク構造によって画定できることにより、複数のフォトリソグラフィプロセスにおいて複数のマスクを位置合わせする必要がなくなる。したがって、シールドおよび整形層を、優れた精度かつ互いに対する配置で画定することができる。

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を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、垂直磁気記録ヘッド用サイドシールドを、書込み磁界の損失を引き起こさず、書込み磁極の形成に悪影響を及ぼすことなく製造することができる。

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に示すように、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、所望のデータが書込まれる磁気ディスク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に示す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、コントローラ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が生成される。空気軸受は、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、コントローラ１２９で生成される制御信号によって、動作中制御される。典型的には、コントローラ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。コントローラ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。書込みおよび読取り信号は、データ記録チャネル１２５を介して書込みおよび読取りヘッド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、誘導的な書込みヘッドおよび読取りセンサを包含する磁気ヘッド１２１は、スライダ１１３の後縁に配置される。典型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および２の例証は、例示目的のみのものである。ディスク記憶システムは多数のディスクおよびアクチュエータを含んでもよく、各アクチュエータは多数のスライダを支持してもよいことは明白であろう。

図３を参照すると、本発明の一実施形態による磁気書込みヘッド３００は、書込み磁極３０２および戻り磁極３０４を包含する。書込み磁極３０２および戻り磁極３０４は、それぞれ空気軸受面（ＡＢＳ）３０６まで延びる。したがって、書込み磁極は、ＡＢＳ端部３０８および後端部３１０を有する。同様に、戻り磁極は、ＡＢＳ端部３１２および後端部３１４を有する。整形層３１６は、書込み磁極３０２と磁気的に接続され、書込み磁極３０２に磁束を運ぶ。磁気台座またはバックギャップ層３１８は、ＡＢＳ３０６から離れたバックギャップの位置で、整形層３１６を戻り磁極３０４と磁気的に接続する。さらに、台座３３８が戻り磁極のＡＢＳ端部に設けられて、書込み磁極の方に延びてもよい。整形層３１６、バックギャップ３１８、および戻り磁極３０４は、ＮｉＦｅなどの磁性材料（好ましくは電気めっきを施すことができる材料）または他の何らかの磁性材料で作成することができる。書込み磁極３０２は、好ましくは、ＣｏＦｅまたはＮｉ_５０Ｆｅ_５０などの高磁気モーメントの飽和（高Ｂｓａｔ）材料で作成される。

引き続き図３を参照すると、磁気書込みヘッドは、好ましくは複数の回旋を有する導電性の非磁性コイル３２０を包含し、その一部は、整形層３１６、書込み磁極３０２、および戻り磁極３０４の間で書込みヘッド３００を貫通する。コイル３２０は、例えばＣｕで作成することができ、絶縁層３２２によって書込みヘッド３００の磁気構造から電気的に絶縁されており、その絶縁層３２２は、例えば、アルミナＡｌ_２Ｏ_３、二酸化シリコンＳｉＯ_２、強焼成したフォトレジスト、または他の何らかの材料、もしくは材料の組み合わせの１つまたは複数の層であることができる。

電流がコイル３２０を通って導通されると、磁界が生成されて、磁束が戻り磁極３０４、バックギャップ３１８、整形層３１６、および書込み磁極３０２を通って流れる。薄い硬磁性表面層３２６および軟磁性下地層３２８を有する隣接する磁気媒体３２４は、磁気回路を完成する。書込み磁極３０２から放射された磁界は、軟磁性下地層３２８を通って戻り磁極３１２に戻る磁束３２９を、磁気媒体中に生成する。書込み磁極３０２からの磁界は強くかつ集中しており、また、媒体３２４の高モーメント表面層３２６を局所的に磁化する。軟磁性下地層３２８を通った後、磁束は戻り磁極３０４に戻り、そこで、書込み磁極３０２によって生成される信号を消去しない程度に十分に拡散されて弱まる。

背景技術の項で上述したように、従来技術の書込みヘッド設計には、書込みコイル３２０および整形層３１６からのものなどの外部磁界が、特に外部漂遊磁界の存在下で、以前に記録された磁気データを消去してしまうのに十分な程度強いという問題があった。コイル３２０および整形層３１６をＡＢＳ３０６から離すことでそうした問題が緩和されるが、それによって、ヘッドの性能の許容できない損失につながる。コイル３２０は、書込みヘッド３０２からの十分に強い書込み磁界を提供するように、ＡＢＳ３０６に十分に近接して位置付けられなければならない。同様に、整形層３１６をＡＢＳから離すことにより、ＡＢＳ端部３０８における書込み磁極３０２の十分な磁化が得られない。

本発明は、書込みコイル３２０、整形層３１６、または戻り磁極３０４からのものなどの磁界が、磁気媒体３２４に到達するまたは影響するのを防ぐ、新規な磁気シールドまたは「磁束キャッチャー」設計３３０を提供する。図５Ａおよび６Ａを参照すると、磁束キャッチャー設計３３０は単一構造であってもよいことがわかるが、あるいは図５Ｂおよび６ｂに示すように、実際には一対のシールド６１６を包含してもよい。シールド３３０は、書込みコイル３２０および整形層３１６からの磁界を吸収し、そのような磁界を書込みヘッドの磁気構造に引き戻すので、磁界が磁気媒体に悪影響を及ぼさなくなる。図３、６Ａ、および６Ｂからわかるように、シールド３３０は、戻り磁極と磁気的に接続されているシールドまたは台座構造３３８と磁気的に接続される。台座３３８はそれ自体シールドとして作用し、媒体３２４を、コイル３２０または他の構造から放射される場合があるあらゆる外来磁界から磁気的に遮蔽する。台座３３８は、さらに、磁束キャッチャーシールド３３０を戻り磁極に磁気的に接続する役目を果たす。シールド３３０は書込み磁極３０２の直下に位置しないので、シールド３３０は、実際には、図３に示すように紙面から外に出ていることに留意されたい。このことは、以下により詳細に記載する図４および５を参照することで、さらに明らかになるであろう。シールド３３０ならびに台座３３８は、ＮｉＦｅなどの磁性材料で作成することができる。同様に、戻り磁極３０４、バックギャップ３１８、および整形層３１６は、ＮｉＦｅまたは他の何らかの材料などの磁性材料で作成することができる。

図３の線４−４で取った図である図４を参照すると、整形層３１６の上の書込み磁極３０２を示している。磁束キャッチャーシールド３３０は、図４の紙面に埋め込まれており、アルミナ３３６の保護層で覆われている。

次に、図３の線５−５で取った断面図である図５Ａを参照すると、本発明の１つの可能な実施形態による、シールド３３０と整形層３１６の相対的な配向を示している。図からわかるように、シールド３３０は、ある最小距離だけ整形層３１６から分離されている。本実施形態のシールド３３０は、整形層の前面全体を横切って延びる単一のシールドとして形成される。本実施形態は、最大限の遮蔽が必要な場合に望ましいことがあるが、同時にシールド３３０と書込み磁極３０２の間に必要な最小限の間隔を提供する。

図６Ａを参照すると、本発明の一実施形態では、シールド３３０が、比較的薄い中央部分６０２および比較的厚い外側部分６０４を包含することがわかる。より厚い外側部分６０４は、整形層３１６（図５Ａ）の厚さと等しい厚さを有してもよく、また、整形層３１６（図３）の上側（または後縁）表面３３４と同一平面の上側（または後縁）表面６０６を有していてもよい。シールド３３０は、外側部分６０４および内側の中央部分６０２の両方全体に延びる下側または前縁表面６１０を有する。この下側または前縁表面は、整形層３１６の下側または後縁表面と同一平面である。

中央または内側部分６０２は、整形層３１６（図３）の上側表面３３４よりも低い上側または後縁表面６１４を有する。換言すれば、シールド３３０の中央部分６０２の上側または後縁表面６１４は、整形層３１６（図３）の上側または後縁表面３３４ほど遠くには後縁方向に延びない。シールド３３０の中央部分６０２をより薄くすることで、書込み磁極３０２とシールド３３０の中央部分６０２との間の所望の最小間隔を維持することが可能になる。非磁性保護層３３６は、シールド３３０の中央部分６０２を書込み磁極３０２から分離し、さらに、書込み磁極３０２の製造中、シールド３３０の中央部分６０２を保護する。

記録システムの面密度を増加するために、書込みヘッドが非常に小さくされた場合、シールドと整形層の間の距離は非常に小さくなり、維持するのが困難になる。図５Ｂおよび６Ｂは、磁束キャッチャー３３０が一対の別個のシールド６１６を包含する、本発明の代替実施形態を示す。本実施形態によって、所望の最小間隔を維持することが容易になり、書込み磁極３０２から磁束キャッチャー３３０への磁束漏れを防ぐ保護が強化される。第１のシールド６１６および第２のシールド６１６は、それぞれ、整形層３１６（図３）の下側または前縁表面と同一平面である下側または前縁表面を有する。シールド６１６はそれぞれ、整形層３１６の上側または後縁表面３３４ほど遠くには後縁方向に延びない上側表面を有する。これは、シールド６１６が整形層３１６（図３）ほど厚くなく、さらに、書込み磁極３０２と同程度まで（後縁方向に）延びないことを意味する。

シールド３３０は、様々な構成を有することができ、また、図５Ａおよび５Ｂに示すように、外側部分は曲がってＡＢＳから離れる（すなわち、整形層３１６へと向かう）ことができ、その際、各シールド３３０の外側部分は、ＡＢＳ３０６の近くでより広い部分を有し、かつＡＢＳから窪んで狭くなっている。上述したように、シールド３３０と整形層３１６の間の距離は重要である。非常に小さな書込みヘッド３００上の限定された利用可能な空間は、シールド３３０が整形層３１６に近接していることを必要とする。しかしながら、書込み磁束が整形層３１６からシールド３３０に漏れるのを防ぐために、ある特定の最小距離が維持されなければならない。

シールド３３０を、そのすべてまたは一部が整形層３１６と同じ高さまで延びないように作成することは、いくつかの利点を備える。シールド３３０が所望の磁気遮蔽を提供することができるとともに、書込み磁極からの所望の増加した距離が維持されるので、磁気性能が改善される。シールド３３０をより低い高さに作成することで、磁束が、書込み磁極からシールド３３０に漏れるのが防止され、それによって、強い書込み磁界が確実に書込み磁極から放射される。好ましくは、図５Ｂおよび６Ｂに記載した実施形態では、シールド３３０は、整形層３１６の厚さよりも約０．５〜１．０μｍ少ない厚さを有する。同様に、図５Ａおよび６Ａに記載した実施形態では、磁束キャッチャーシールド３３０の中央部分６０２は、好ましくは整形層３１６の厚さよりも０．５〜１．０μｍ少ない厚さを有する。

シールド３３０をより低い高さに作成することは、さらに製造中の利点を備える。以下により詳細に記載するように、書込み磁極３０２は、磁性材料、好ましくは非磁性材料の薄層で分離された磁性材料の積層体を蒸着することによって形成される。その後、この磁性体層は、マスキングされ、マスクで覆われていない磁性材料の部分を除去する一連のイオンミリング工程によってイオンミリングを施され、ＡＢＳから見て所望の台形形状を備えた書込み磁極を形成する。

シールド３３０が整形層３１６と同じ高さに作成された場合、書込み磁極３０２のイオンミリングは必ずシールド３３０に達する。シールド３３０がそれから作成される磁性材料は、それを取り囲むアルミナ絶縁層よりもはるかに速くミリングで除去されるであろう。したがって、シールド３３０は、書込み磁極を形成するのに使用されるイオンミリングによって損傷されるであろう。さらに、シールド３３０をミリングで除去することで不均一な表面が生じ、それによって書込み磁極の画定の質が低下する。

シールド３３０および整形層３１６は同一平面の底面を有しており、共通して蒸着されたシード層を用いて電気めっきを施すことにより形成できることがわかる。しかしながら、やはり図からわかるように、シールド３３０は整形層３１６ほど厚くはめっきされない。整形層３１６およびシールド３３０を異なる高さに形成する１つの方法は、２つの別個のフォトリソグラフィ工程およびめっき工程を使用することである。この方法では、導電性（好ましくは磁性）材料の共通のシード層が、アルミナ層などの表面に蒸着される。第１のフォトマスクは、第１の範囲、例えば整形層３１６を画定するように形成される。次に、磁性材料が第１の範囲内にめっきされる。その後、この第１のフォトマスクは剥離され、第２のフォトレジストマスクが形成されて、例えばシールド３３０などの第２の範囲を画定する。その後、磁性材料が第２の範囲内に、ただし第１の範囲内に蒸着されたのとは異なる厚さで電気めっきされる。当然ながら、どの要素が最初にめっきされるか（整形層３１６またはシールド３３０）の順序は逆にすることができ、要点は、それらが別個のフォトリソグラフィプロセスおよびめっきプロセスで形成されることである。シールド３３０および整形層３１６が形成された後、アルミナなどの非磁性体の層を蒸着し、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）を施して、アルミナの保護層をシールド３３０の上に残して整形層の頂部を開くことができる。

この方法は、図５Ａおよび６Ａに記載されたものなどの構造を形成するのにも使用することができる。そのような構造を形成するため、第１のマスクは、整形層３１６と磁束キャッチャー３３０のより厚い外側部分６０４とを包含する第１の範囲を画定する。その後、第２のマスクが作成されて、第１の範囲（整形層３１６、および磁束キャッチャー３３０の外側部分６０４）ならびに磁束キャッチャー３３０のより薄い内側部分６０２の両方を包含する第２の範囲を画定する。磁束キャッチャー３３０の外側部分６０４および整形層３１６は２回めっきされ、内側部分６０２は１回だけめっきされるので、外側部分６０４および整形層３１６は同じ高さまでめっきされ、磁束キャッチャー３３０のより薄い中央部分６０２（第２のメッキプロセスで１回だけめっきされる）よりも厚くなる。

図７〜１４を参照すると、単一のフォトリソグラフィによる位置合わせを用いて整形層３１６およびシールド３３０を作成する代替方法が示される。この方法は、複数のマスク構造を位置合わせする必要をなくすことにより、構造３３０、３１６の画定を改善する。特に図７を参照すると、導電性のシード層７０２が基板７０４の上に蒸着される。基板７０４は、アルミナなどの非磁性の電気絶縁性充填材料と台座３３８（図３）の一部との組み合わせであることができる。次に、ＳｉＯ_２などの電気絶縁性のＲＩＥが可能な材料の薄層７０６が、シード層７０２の上に蒸着される。

その後、図８を参照すると、フォトレジストマスク８０２が形成される。マスク８０２は、シールド３３０がめっきされるべき範囲の少なくとも一部を覆い、整形層３１６が電気めっきされるべき範囲を覆われないままで残す。例えば、図５Ａおよび５Ｂを参照して記載した構造を形成するため、マスク８０２は、整形層３１６が後で位置付けられる範囲を覆われないままで残すことができ、さらに、磁束キャッチャー３３０の外側部分６０４が後で設けられる範囲を覆われないままにし、内側部分６０２を覆っておくことができる。図５Ｂおよび６Ｂに示す構造を形成するため、第１のマスク８０２は、整形層３１６（図３）のみを覆われないままにし、磁束キャッチャー３３０（シールド６１６）の範囲を覆っておくことができる。

マスク８０２は、整形層３１６と磁束キャッチャーシールド３３０（図５Ａ、５Ｂ）の覆われた部分とが後でめっきされるところの間のある地点で終端する端部８０４を有する。その後、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）８０６が行われて、マスク８０２で覆われていない電気絶縁層７０６の一部が除去される。使用されるＲＩＥのタイプは、電気絶縁材料７０６を容易に除去するものに選択されるべきである。例えば、層７０６がＳｉＯ_２の場合、ＲＩＥは、ＣＨＦ_３および／またはＣＦ_４などのフッ素ベースの雰囲気中で行うことができる。

次に図９を参照すると、第２のフォトマスク９０２が作成される。フォトマスクは、フォトレジストなどの感光性材料を回転塗布し、次にそのフォトレジストをフォトリソグラフィでパターニングすることによって作成される。マスク９０２は、整形層３１６および磁束キャッチャーシールド３３０（図５Ａ、５Ｂ）が後で設けられる範囲を画定する、開口部９０４および９０６を有する。図からわかるように、残りの絶縁層７０６は、開口部の１つ９０４（他方の９０６ではなく）の中に配置される。シールド３３０のより薄い部分６０２が後でめっきされる（図５Ａ、６Ａの実施形態の場合）、または後述するようにシールド６１６が後で設けられる（図５Ｂ、６Ｂの実施形態の場合）開口部９０４内に、絶縁層７０６が配置される。

次に図１０を参照すると、ＮｉＦｅなどの磁性材料１００２が開口部９０６内に電気めっきされて、整形層３１６（および恐らくはシールド３３０の外側部分６０４）のめっきを開始することができる。図からわかるように、開口部９０４の領域内のシード層７０２は依然として絶縁層７０６で覆われているので、磁性材料はこの開口部９０４内にはめっきされない。図１１を参照すると、めっきが所望の量進んだ後、第２の反応性イオンエッチング１１０２が行われて、開口部９０４内から絶縁材料７０６が除去される。先のＲＩＥ８０６（図８）と同様で、このＲＩＥ１１０２は、好ましくは、絶縁層７０６を容易に除去するようなやり方で行われる。例えば、絶縁層７０６がＳｉＯ_２の場合、ＲＩＥは、ＣＨＦ_３および／またはＣＦ_４を含むものなど、フッ素ベースの雰囲気中で行うことができる。

次に図１２を参照すると、磁性材料１００２のさらなる電気めっきを行うことができる。この時、両方の開口部９０４および９０６から絶縁材料７０６を除去するとともに、磁性材料１００２が両方の開口部９０４および９０６内に電気めっきされる。しかしながら、ある程度の磁性材料１００２が開口部９０６内に既にめっきされているので、この開口部は先にめっきが進み、他の開口部９０４内の材料１００２よりも厚いままになる。材料１００２が所望の厚さに達すると、めっきは終了され、シールド３３０よりも大幅に厚い整形層３１６が得られる。

図１３を参照すると、その後、残りのフォトマスクを除去する（剥離する）ことができ、アルミナ１３０２または他の何らかの非磁性体の層を蒸着することができる。図１４を参照すると、化学的機械的研磨プロセス（ＣＭＰ）を行って、アルミナを平坦化し、かつ整形層３１６を露出させることができ、それによって、アルミナ１３０２および整形層３１６全体にわたって同一平面の平滑な表面が得られる。
上述した方法により、書込み磁極３０２がその上に形成される平滑なトポグラフィーが得られる。

図１５〜１８は、書込み磁極の構造を示すＡＢＳ図である。図１５を参照すると、磁気書込み磁極材料１５０２が基板１５０４上に蒸着される。この書込み磁極材料１５０２は、非磁性体の薄層で分離された磁性材料の積層体を包含してもよい。図１６を参照すると、次にマスク１６０２が形成される。マスクは、アルミナなどの１つまたは複数の硬質マスク１６０４、DURIMIDE（登録商標）などの画像転写層１６０６、およびフォトレジストマスク１６０８を包含してもよい。

図１７を参照すると、ほぼ直角（垂直）の配向で第１のイオンミリング１７０２が行われて、書込み磁極の側面を画定する。図１８を参照すると、その後、第２の角度を付けたイオンミリングを行って、磁性材料１５０２の側面に斜角を形成することができ、それによって所望の台形形状を有する書込み磁極３０２が得られる。

様々な実施形態を上記に記載してきたが、それらは例証としてのみ示されているものであり、制限を目的とするものではないことを理解すべきである。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。例えば、本発明を、垂直磁気記録システムに組み込まれるものとして、またそうしたシステムで用いるのに特に好適であろうものとして記載してきたが、本発明は、水平磁気記録システムなどの任意の磁気記録システムで実施されてもよい。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で取った、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で取った、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込みヘッドの断面図である。 図３の線４−４で取った図である。 図３の線５−５で取った図である。 図３の上面図である。 図３の線６-６で取ったＡＢＳ図である。 本発明の代替実施形態のＡＢＳ図である。 整形層と磁気シールドを製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 整形層と磁気シールドを製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 整形層と磁気シールドを製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 整形層と磁気シールドを製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 整形層と磁気シールドを製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 整形層と磁気シールドを製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 整形層と磁気シールドを製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 整形層と磁気シールドを製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 書込みヘッドの書込み磁極を製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 書込みヘッドの書込み磁極を製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 書込みヘッドの書込み磁極を製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。 書込みヘッドの書込み磁極を製造する方法を例証する、製造の中間段階で示される書込みヘッドの一部の断面図である。

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…磁気ヘッドアセンブリ
１２２…ディスク表面、
１２３、１２８…電力線、
１２５…データ記録チャンネル
１２７…アクチュエータ手段、
１２９…コントローラ、
３００…磁気書込みヘッド、
３０２…書込み磁極、
３０４…戻り磁極、
３０６…空気軸受面（ＡＢＳ）、
３１６…整形層、
３１８…バックギャップ層、
３２０…非磁性コイル、
３２２…絶縁層、
３２４…磁気媒体、
３２６…硬磁性表面層、
３２８…軟磁性下地層、
３２９…磁束、
３３０…シールド、
３３８…台座、
３３６、１３０２…アルミナ、
６０２…中央部分、
６０４…外側部分、
７０２…シード層
７０４、１５０４…基板、
７０６…電気絶縁性薄層、
８０２…フォトレジストマスク、
９０２…フォトマスク、
９０４、９０６…開口部、
１００２…磁性材料、
１５０２…磁気書込み磁極材料、
１６０２…マスク、
１６０４…硬質マスク、
１６０６…画像転写層。

Claims (23)

1. 垂直磁気記録用の磁気書込みヘッドであって、
   戻り磁極と、
   前記戻り磁極に磁気的に接続された整形層と、
   前記整形層に磁気的に接続された書込み磁極と、
   前記整形層と前記戻り磁極の間を一部が通る導電性のコイルと、
   磁気シールドとを備え、
   前記整形層が、前記シールドの第１の表面と同一平面である第１の表面を有し、かつ前記整形層が前記シールドの少なくとも一部よりも厚い書込みヘッド。
2. 前記シールドが、前記第１の表面と対向する第２の表面を有し、前記シールドの前記第２の表面と接触する非磁性体の層をさらに備える請求項１に記載の書込みヘッド。
3. 前記シールドが、前記第１の表面と対向する第２の表面を有し、前記シールドの前記第２の表面を覆うアルミナの層をさらに備える請求項１に記載の書込みヘッド。
4. 前記戻り磁極と前記整形層の間に配置され、かつそれらを磁気的に接続する磁気バックギャップをさらに備える請求項１に記載の磁気書込みヘッド。
5. 前記書込みヘッドが空気軸受面を有し、前記書込みヘッドが、前記空気軸受面に配置され、かつ前記戻り磁極および前記シールドの両方と接触する磁気台座をさらに備える請求項１に記載の磁気書込みヘッド。
6. 垂直磁気記録用の、空気軸受面ＡＢＳを有する磁気書込みヘッドであって、
   磁気戻り磁極と、
   前記戻り磁極と磁気的に接続され、かつ前記ＡＢＳから離れて配置された磁気バックギャップと、
   前記バックギャップと磁気的に接続され、前記ＡＢＳに向かって、ただし前記ＡＢＳまで達しない程度延びる磁気整形層であって、第１の厚さで分離された前縁表面および後縁表面を有する磁気整形層と、
   前記整形層と磁気的に接続され、前記ＡＢＳまで延びる書込み磁極と、
   前記ＡＢＳの近傍に配置され、前記ＡＢＳまで延びる第１および第２の磁気シールドであって、それぞれ、第２の厚さで分離された前縁表面および後縁表面を有する磁気シールドとを備え、
   前記磁気シールドそれぞれの前記前縁表面が、前記整形層の前記前縁表面と同一平面であり、
   前記第１の厚さが前記第２の厚さよりも大きい書込みヘッド。
7. 前記第１の厚さが前記第２の厚さよりも０．５〜１．０μｍ大きい請求項６に記載の書込みヘッド。
8. 前記第１および第２のシールドそれぞれの前記後縁表面が非磁性体で覆われている請求項６に記載の書込みヘッド。
9. 前記第１および第２のシールドそれぞれの前記後縁表面が、０．５〜１．０μｍの厚さを有する非磁性体で覆われている請求項６に記載の書込みヘッド。
10. 前記第１および第２のシールドそれぞれの前記後縁表面が、前記整形層の前記後縁表面と同一平面の後縁表面を有する非磁性体の層で覆われている請求項６に記載の書込みヘッド。
11. 前記第１および第２のシールドそれぞれの前記後縁表面が、前記第１の厚さと前記第２の厚さの差とほぼ等しい厚さを有するアルミナの層で覆われている請求項６に記載の書込みヘッド。
12. 垂直磁気記録用の書込みヘッドの製造方法であって、
    基板を提供する工程と、
    前記基板上に導電性のシード層を蒸着する工程と、
    前記導電性のシード層の上に、反応性イオンエッチングで除去可能な材料（ＲＩＥが可能な材料）の層を蒸着する工程と、
    前記ＲＩＥが可能な材料の層の上に、第１の範囲を覆い、かつ第２の範囲を覆われないままで残す第１のマスクを形成する工程と、
    第１の反応性イオンエッチング（第１のＲＩＥ）を行って、前記マスクで覆われていない前記ＲＩＥが可能な材料の層の部分を除去する工程と、
    前記第１のマスクを除去する工程と、
    前記ＲＩＥが可能な層と前記シード層の上に、前記第２の範囲の上に配置される、整形層範囲を画定する第１の開口部と、前記第１の範囲の上に少なくとも一部が配置される、シールド範囲を画定する第２の開口部とを有する第２のマスクを形成する工程と、
    磁性材料の第１の電気めっきを行って磁性材料を蒸着する工程と、
    第２の反応性イオンエッチング（第２のＲＩＥ）を行って、前記第２のマスクの前記第２の開口部内に配置された残りのＲＩＥが可能な材料を除去する工程と、
    磁性材料の第２の電気めっきを行う工程とを含む方法。
13. 前記第２のマスクが、前記第１の範囲の上に配置された、第２のシールドを画定する第３の開口部をさらに備える請求項１２に記載の方法。
14. 前記ＲＩＥが可能な材料が、ＳｉＯ_２、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＳｉＯ_ｘＮ_ｙ、Ｔａ_２Ｏ_５またはＤＬＣを含む請求項１２に記載の方法。
15. 前記ＲＩＥが可能な材料がＳｉＯ_２を含み、前記第１および第２の反応性イオンエッチングプロセスがフッ素を含む雰囲気中で行われる請求項１２に記載の方法。
16. 前記ＲＩＥが可能な材料がＳｉＯ_２を含み、前記第１および第２の反応性イオンエッチングプロセスがＣＨＦ_３を含む雰囲気中で行われる請求項１２に記載の方法。
17. 前記ＲＩＥが可能な材料がＳｉＯ_２を含み、前記第１および第２の反応性イオンエッチングプロセスがＣＦ_４を含む雰囲気中で行われる請求項１２に記載の方法。
18. 前記ＲＩＥが可能な材料がＳｉＯ_２を含み、前記第１および第２の反応性イオンエッチングプロセスがＣＦ_４およびＣＨＦ_３を含む雰囲気中で行われる請求項１２に記載の方法。
19. 前記第１および第２のマスク構造のそれぞれが、フォトレジスト材料を蒸着し、前記蒸着されたフォトレジスト材料をフォトリソグラフィでパターニングすることによって作成される請求項１２に記載の方法。
20. 前記シールドの前記第１の表面が前記シールドと前記台座の間の境界面を画定する請求項５に記載の磁気書込みヘッド。
21. 前記整形層が前記シールド全体よりも厚い請求項１に記載の磁気書込みヘッド。
22. 前記シールドが、薄い第１の部分および厚い第２の部分を包含し、前記整形層が、前記第１の部分の厚さよりも大きい前記第２部分の厚さと等しい厚さを有する請求項１に記載の磁気書込みヘッド。
23. 請求項１に記載の磁気書込みヘッドであって、
    前記整形層が、第１の表面および前記第１の表面に対向する第２の表面を有し、前記第１および第２の表面の距離が整形層厚さを画定し、
    前記シールドが、前記整形層の前記第１の表面と同一平面である第３の表面を有し、
    前記シールドが、前記第３の表面に対向する第４の表面を有するより厚い領域を有し、前記第４の表面が前記整形層の前記第２の表面と同一平面であり、
    前記シールドが、前記第３の表面に対向する第５の表面を有するより薄い領域を有し、前記第３の表面と第５の表面との距離が前記整形層厚さよりも小さい厚さを画定する磁気書込みヘッド。

Images