JP2008226431A - 段状フレア構造を備えた垂直書き込みヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気書き込みヘッドのフレア・ポイントと磁気シールドのスロート・ハイトを正確に画定し、制御できる構造あるいは工法に対する強い開発ニーズがある。そうした構造あるいは工法は、現在利用できるツール及びプロセスを用いて製造可能なものでなければならない。
【解決手段】磁気書き込みヘッド３０２は、第２フレア・ポイントＦＰ２を規定する段状磁性シェル部４０４を有する。磁性シェル部によって規定される第２フレア・ポイントは、書き込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）からの距離に関して厳密に制御される。またこのフレア・ポイントは、フォトリソグラフィ的に主磁極構造上に位置する従来のフレア・ポイントよりも、より厳密に制御される。これによって、書き込みヘッドの有効なフレア・ポイントを、現在利用可能なツール及びフォトリソグラフィ技術を利用して可能な程度よりも、より密接にＡＢＳに近づけることが可能となる。
【選択図】図３

Description

本発明は、垂直磁気書き込みヘッドの構造に関し、特に、垂直磁気書き込みヘッドの書き込み磁極のフレア・ポイントを正確に位置決めするための光学ラッピング・ガイドの利用に関する。

コンピュータの長期メモリの心臓部は、磁気ディスク・ドライブと呼ばれる組立体である。この磁気ディスク・ドライブは回転する磁気ディスクと、その回転する磁気ディスクの表面に近接してサスペンション・アームによって浮遊状態で保持される書き込み／読み取りヘッド、及び前記サスペンション・アームを揺動させて前記読み取り／書き込みヘッドを回転するディスク上の指定された環状トラック上に配置するアクチュエータを含んでいる。この読み取り／書き込みヘッドは、空気軸受面（ＡＢＳ）を有するスライダ上に直接配置されている。このサスペンション・アームは前記スライダを前記ディスク面の方向に付勢し、ディスクが回転すると、そのディスク近傍の空気が前記ディスク面に沿って流動するようになっている。スライダは、ディスク表面上の、この流動する空気のクッション上で浮かんだ状態となる。スライダがこの空気軸受上に乗った状態で、書き込み／読み取りヘッドは、回転しているディスクからの磁気転移の読み取り、あるいは回転しているディスクへの磁気転移の書き込みを行うために用いられる。この読み取り／書き込みヘッドはコンピュータ・プログラムに従って作動し、読み取り／書き込み機能を実行する処理回路に接続されている。

従来の書き込みヘッドでは、１つあるいは複数の絶縁層（絶縁スタック）に埋め込まれたコイル層を含んでおり、この絶縁スタックは第１及び第２の磁極片層の間に挟まれている。前記第１及び第２の磁極片層間に、書き込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）のギャップ層によってギャップが形成され、前記磁極片層が後方ギャップで接続されている。前記コイル層に伝導される電流は、前記磁極片内に磁束を誘発させ、これが前記回転ディスク上の環状トラックなど、移動する媒体のトラックに前記磁気転移を書き込む目的でＡＢＳ上の書き込みギャップ周辺に磁界を発生させる。

現在の読み取りヘッドの設計においては、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサとも呼ばれるスピン・バルブ・センサが、回転する磁気ディスクからの磁気を感知するために用いられる。このセンサは以下にスペーサ層と記述される非磁性伝導層を含んでおり、これはピン止め層及びフリー層と呼ばれる第１及び第２の強磁性層の間に挟まれている。第１及び第２の導線が、センス電流を通すためスピン・バルブ・センサに接続されている。ピン止め層の磁化は空気軸受面（ＡＢＳ）に対して垂直方向に固定され、そして前記フリー層の磁気モーメントはＡＢＳに平行に配置されるが、外部磁場に応じて自由に回転する。このピン止め層の磁化は通常は反強磁性層との交換結合によって固定される。前記スペーサ層の厚みは前記センサを通る伝導電子の平均自由行路未満となるように設定される。こうした構成により、前記伝導電子の一部はスペーサ層と各ピン止め層及びフリー層との間の界面により散乱される。

前記ピン止め層及びフリー層の磁化が相互に平行であれば、散乱は最小限であり、ピン止め層及びフリー層の磁化が相互に逆平行であれば、散乱は最大になる。散乱の変化はスピン・バルブ・センサの抵抗をピン止め層及びフリー層の磁化方向間の角度θの余弦に比例して変化させる。読み取りモードの場合、スピン・バルブ・センサの抵抗は回転ディスクからの磁場の強度に比例して変化する。センス電流が前記スピン・バルブ・センサに流れると、抵抗の変化が電位変化を引き起こし、これはプレイバック信号として検出・処理される。

近年、研究者達は記録システムのデータ密度を増大させるために、垂直磁気記録システムの開発に努力を傾注している。こうした垂直記録システムはデータの磁気ビットを通常、磁気媒体の表面に対して垂直な方向に記録する。こうしたシステムで用いられる書き込みヘッドは、通常、空気軸受面（ＡＢＳ）での断面が比較的小さい書き込み磁極とＡＢＳでの断面が比較的大きな戻り磁極を含んでいる。磁気書き込みコイルは磁束を誘発させ、これはその書き込み磁極から基本的に磁気媒体の平面に対して垂直な方向に放出される。この磁束は戻り磁極で書き込みヘッドに戻り、そこで十分に分散して弱められるので、書き込み磁極によって書き込まれる信号を消去することはない。

書き込み磁極は、通常、ＡＢＳから所望の距離だけ後退したフレア・ポイントを有している。このフレア・ポイントの距離は、慎重に制御しなければならない重要な寸法である。書き込みヘッドはトレーリング磁気シールドを含んでいる場合もあり、これは磁界勾配を増やして書き込み速度を増大させるために用いることができる。このトレーリング・シールドのＡＢＳから測定した厚みがこのトレーリング・シールドのスロート・ハイトを画定する。トレーリング・シールドのこのスロート・ハイトも慎重に制御しなければならないもうひとつの重要な寸法である。

しかしながら、磁気ヘッドのサイズが小さくなるにつれ、現在利用できるツール及びフォトリソグラフィ・プロセスの仕様のばらつきによって、フレア・ポイントとトレーリング・シールド・スロート・ハイトを十分正確に制御することが不可能となる。従って、フレア・ポイントとトレーリング・シールド・スロート・ハイトが正確に制御できないと、書き込みヘッド・サイズをさらに縮小させることができなくなり、従って、データ容量の増大が制限されることになる。

従って、磁気書き込みヘッドのフレア・ポイントと磁気書き込みヘッド内の磁気シールドのスロート・ハイトを正確に画定し、制御できる構造あるいは工法に対する強い開発ニーズがある。そうした構造あるいは工法は、現在利用できるツール及びプロセスを用いて製造可能なものでなければならない。

本発明は非常に小さなサイズで非常に厳密に制御可能な第２フレア・ポイントを有する磁気書き込みヘッドを提供する。この磁気書き込みヘッドは磁気コア部分を有する磁性書き込み磁極とその上に形成された磁性シェル部とを含んでいる。この磁性シェル部は、第２フレア・ポイントを規定する段状特性を形成する端面を有している。

この第２フレア・ポイントは、磁気コア部分上に形成されるフレア・ポイントと比較して空気軸受面ＡＢＳにより近づけることができ、この第２フレア・ポイントの位置はＡＢＳに対して非常に正確に規定、制御することが可能である。

この磁気書き込みヘッドは、基板上に磁性書き込み磁極を形成することで構成することができる。フォトレジスト・マスクなどのマスクをこの書き込み磁極の一部上に形成することができ、このマスクは第２フレア・ポイントが望ましい位置に後端部を有している。そして磁性金属をこの磁気書き込みヘッド上にメッキして、ＡＢＳに延びるコア部分を有する磁気書き込みヘッドと、ＡＢＳから後退していて、第２フレア・ポイントを規定する段差形状を形成する（前記コア部分上にメッキされた）磁性シェル部分を形成することができる。

この磁気書き込みヘッドは、書き込み磁極上に非磁性ギャップ材料を堆積させ、次に磁性材料を堆積させてトレーリング・シールドを形成し、その後端部が前記非磁性ギャップ材料によって磁性シェル部分から分離されるようにすることによって形成されるトレーリング磁気シールドを含んでいる。

本発明の上に述べた、及びその他の特徴と利点は以下の好ましい実施の形態の説明と図面を参照することで明らかになるであろう。なおこれらの図面において同一の参照番号は同一の構成要素を示している。

本発明によれば、磁気書き込みヘッドのフレア・ポイントとトレーリング・シールドのスロート・ハイトを正確に画定し、制御できる構造を提供することができる。

以下の説明は、本発明を実施するにあたって現在考えられる最良の実施形態である。この説明は、本発明の一般的原理の例示を目的としてなされるものであって、本明細書において示される発明概念に制限を加えることを意図したものではない。

図１に、本発明を実施したディスク・ドライブ１００を示す。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が、スピンドル１１４上で支持され、ディスク・ドライブ・モータ１１８によって回転する。各ディスク上の磁気記録は、磁気ディスク１１２上の同心データ・トラック（図示せず）の環状パターンの形態をとる。

少なくとも１つのスライダ１１３は磁気ディスク１１２に近接して配置され、各スライダ１１３は１つ又は複数の磁気ヘッド組立体１２１を支持する。磁気ディスクが回転すると、スライダ１１３は、磁気ヘッド組立体１２１が所望のデータの書き込まれた磁気ディスクの異なるトラックにアクセスできるように、ディスク面１２２上を半径方向内側または外側へ移動する。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は僅かなスプリング力を有し、このスプリング力によってスライダ１１３をディスク面１２２に向けて付勢する。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は固定磁界中で動作可能なコイルを備えており、コイル運動の方向及びスピードは制御装置１２９によって生成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稼働中は、磁気ディスク１１２の回転によって、スライダ１１３とディスク面１２２との間に空気軸受が生成され、この空気軸受がスライダに対して上向力又は揚力を与える。つまり、この空気軸受はサスペンション１１５の僅かなスプリング力との釣り合いを取り、正常動作中は、スライダ１１３をディスク面から離し、小さく、ほぼ一定の間隔をあけた僅かに上方で支持する。

ディスク記憶システムの種々の構成要素は、作動中、アクセス制御信号や内部クロック信号などの、制御装置１２９によって生成される制御信号によって制御される。通常、制御装置１２９には論理制御回路、記憶手段及びマイクロプロセッサが備えられる。制御装置１２９は、ライン１２３上のドライブ・モータ制御信号や、ライン１２８上のヘッド位置及びシーク制御信号などの、種々のシステム動作を制御する制御信号を生成する。ライン１２８上の制御信号によって、スライダ１１３を、ディスク１１２上の所望のデータ・トラックへ最適に移動・配置する所望の電流プロファイルが提供される。書き込み及び読み取り信号は、記録チャネル１２５を経由して、書き込み／読み取りヘッド１２１へと、または書き込み／読み取りヘッド１２１から通信される。

図２に、スライダ１１３における磁気ヘッド１２１の位置付けをより詳細に示す。図２はスライダ１１３のＡＢＳの図であり、この図２に示されるように、誘導型書き込みヘッドと読み取りセンサとを備える磁気ヘッド１２１は、スライダ２０９の後縁部に配置される。スライダのＡＢＳ面は、パッド又はスライダのＡＢＳ面に対しての凹部２０２を有する。なお標準的磁気ディスク記憶システムについての上記記述、また図１の説明図は例示のみをその目的としたものである。ディスク記憶システムが多数のディスク及びアクチュエータを備え、各アクチュエータが多数のスライダを支持するといった構造も可能であることは明らかである。

ここで図３に、垂直磁気記録システムにおいて用いられる磁気ヘッド１２１を示す。ヘッド１２１には書き込み素子３０２及び読み取り素子３０４が含まれる。読み取り素子３０４には磁気抵抗読み取りセンサ３０５が含まれる。センサ３０５は、例えば、膜面内通電型巨大磁気抵抗センサ（ＣＩＰ ＧＭＲ）、膜面垂直通電型巨大磁気抵抗センサ（ＣＰＰ ＧＭＲ）又はトンネル接合センサ（ＴＭＲ）であってもよい。センサ３０５は、第１及び第２磁気シールド３０６、３０８の間に配置され、誘電体材料３０７内に埋設される。例えばＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ又はセンダストを材料として製造可能な磁気シールド３０６、３０８は、アップ・トラック・データ信号又はダウン・トラック・データ信号からの磁界を吸収し、読み取りセンサ３０５が、シールド３０６及び３０８間に挟まれた所望のデータ・トラックのみを検出できるようにする。シールド３０８及び書き込みヘッド３０２間に非磁性のギャップ層３０９を配置することも可能である。センサ３０５がＣＩＰ ＧＭＲセンサである場合、このセンサは、図３において示すように、シールド３０６、３０８から絶縁される。しかし、センサ３０５がＣＰＰ ＧＭＲセンサ又はＴＭＲセンサである場合、シールド３０６、３０８がセンサ３０５にセンス電流を供給する導電性リードとして機能するように、センサ３０５の上部及び下部がこれらのシールドに接触していてもよい。

続けて図３を参照すると、書き込み素子３０２には、磁気形成層３１２と磁気的に接続され、非磁性材料３１１内に埋設される書き込み磁極３１０が含まれる。書き込み磁極３１０は、空気軸受面において小断面を有しており、磁性材料によって構成される。また書き込みヘッド３０２には、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ又はそれらの合金などの磁性材料によって構成され、またＡＢＳ面と平行で、書込み磁極３１０の断面よりかなり大きい断面を有する戻り磁極３１４が含まれる。戻り磁極３１４は、図３に示すように、後方ギャップ部３１６によって磁気形成層３１２及び書き込み磁極３１０と磁気的に接続される。戻り磁極３１４及び後方ギャップ３１６は、例えばＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ又はそれらの合金又はその他の磁性材料によって構成される。

図３においてその断面が示される導電性書き込みコイル３１７は、書き込み素子３０２における磁極層４０２と戻り磁極３１４との間を通過する。このコイル３１７は、例えばアルミナによって構成され、あるいは１つ又は複数の材料から成る１層又は複数層で構成される絶縁層３３０内に埋設される。

電流がコイル３１７を通過すると、その結果として生じる磁界によって、磁束が、磁極層４０２、戻り磁極３１４、後方ギャップ３１６、磁気形成層３１２及び書き込み磁極３１０、場合によっては隣接する媒体３３３内の磁性材料を流れる。この磁束によって、書き込み磁界が、隣接する磁気媒体３３３に向けて放射される。書き込み磁極３１０から放射されたこの磁界は、磁気媒体３３３上の、比較的保磁力の高い、薄い頂部磁性層を磁化する。この磁界は、磁気媒体の軟磁性下地層を通じて、戻り磁極３１４へと流れ、ここで、書き込み磁極３１０の真下に位置していない、媒体３３３上の他の位置のデータを消去してしまわないように十分に拡散される。

書き込み素子３０２のＡＢＳを示す図４において、書き込み磁極３１０が、好ましくは台形状の形状を有する構図が示される。この形状は、歪み（傾き）に関係する隣接トラック干渉の低減のために有効である。図示されていないが、トレーリング・シールドが、書き込み磁極３１０の側部を包み込むように構成することも可能であり、この場合、トレーリング・シールドの側部と書き込み磁極３１０の側部とは非磁性サイド・ギャップ材料によって分離される。

図３、４及び５において、書き込み磁極３１０が段状フレア構造を有する構図が示される。より具体的には、書き込み磁極３１０は、好ましくは、アルミナなどの薄い非磁性層によって分離され、ＮｉＦｅ又はＣｏＦｅなどの磁性積層によって構成される磁気コア４０２を含む。こうした積層書き込み磁極に用いることができる他の材料には、シリカ、Ｔａ、Ｔｉ、ＮｉＰ、Ｐｄ、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｒｈ、Ｒｕ及びＡｌがある。また書き込み磁極３１０は、電気メッキを施した、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ又はそれらの合金などの磁性材料によって構成され、磁気コア４０２を包み込む磁性シェル部４０４をも含む。図４において、磁性シェル４０４が、コア４０２を中心に横方向に左右対称である構図が示される。横方向に左右対称とは、シェル４０４が、トラックの幅方向に、つまり図４の左右方向に対称であるということを意味する。

スライダの積層端部を示す図５において、シェル４０４が、ＡＢＳから凹む段状構造４０６を形成する構図が示される。図５において、コア４０２のシェル４０４によって囲まれる部分は点線によって示され、そしてこの図に示すように、コア４０２は、第１の距離ＦＰ１をおいてＡＢＳから凹むフレア・ポイント４０８を有する。しかし、シェルの最前端部（ＡＢＳ対向端部４１０）によって形成される段状構造４０６は、ＡＢＳから距離ＦＰ２をおいて凹む第２フレア・ポイントを規定する。ＦＰ２はＦＰ１よりも小さい。

書き込みヘッドがより小さくなれば、ＡＢＳからフレア・ポイントまでの距離も同様により短くなる。しかし、フォトリソグラフィなどの利用可能な製造プロセスは解像度及び変差に制約があり、フレア・ポイントまでの距離を決めるサイズ及び配置については制限が加えられる。例えば、現在利用可能なフォトリソグラフィ・プロセスではその変差が大きすぎ、書き込み磁極のサイズが非常に小さい場合、標準的書き込み磁極のフレア・ポイントの位置が、フレア・ポイントが大きすぎる書き込み磁極とフレア・ポイントを全く有していない書き込み磁極との間で変化してしまう。フレア・ポイントが大きすぎる場合、磁束が圧迫され、書き込み磁界が著しく低減してしまう。またフレア・ポイントが小さすぎる（あるいは全く存在しない）場合、書き込み信号の幅も極端に広くなり、複数の隣接トラックへの書き込みを行ってしまう。当然、このどちらの状況も許容することはできない。磁性シェル４０４によって提供される第２フレア・ポイント４０６は、以下に述べるように、現在利用されているフォトリソグラフィ・ツール及び技術を利用して、フレア・ポイントＦＰ２の位置を精密に制御することを可能にする。

また電気メッキ浴及びプロセスの詳細も関連がある。電気メッキを施す材料は好ましくは強磁性であるが、２層以上の層によって構成され、１つの層が強磁性で、他の層は非強磁性であってもよい。非磁性層の例として、ＮｉＰ合金又はＰｄ合金がある。こうした合金のメッキ処理においては、浴組成物、メッキ面積、電流密度及びその他の要素との間のバランスをとる。その他の要素としては、アノード及びカソード材料、電圧又は電流変化、添加剤、界面活性剤、緩衝剤及び錯化剤を含めた浴組成物、メッキ・セル設計、浴温、メッキ液流量、ウエハ・マスク設計及び磁界がある。

薄い磁性層に電気メッキを施すためには、メッキ工程を制御することが重要となる。即ち、メッキ処理の速度は１００ｎｍ／分未満であるのが好ましい。薄いメッキ層は共形でなければならず、表面の粗度を高めたり、その形を歪めたりするようなことがあってはならない。薄層にメッキをするための、表面の準備として、表面を予め湿らせる方法又は浴中に界面活性剤を用いる方法がある。また、添加剤を加えてメッキ処理の速度を落とし、厚み制御の効率をより高めるといった方法もある。薄膜へのメッキ処理における他のもう１つの重要な要素として、ウエハに電位を印加する前の、ウエハが浴中に滞留する時間の合計である滞留時間がある。浴は、実際、メッキを施す材料（即ちアノード）そのものを食刻又は浸食するものであるから、この滞留時間は最小限化しなければならない。

メッキ浴中の滞留時間を最小限化する方法の１つとして、メッキ浴中に配置する前に、カソード又はアノードに電圧を印加する方法がある。即ち、一旦ウエハがメッキ浴中に入ると、回路が完成し、即座に電気メッキ処理が開始される。この方法において、ウエハは、接地していない送電線と同様に、メッキ浴の外で電圧を加えられて『熱』を帯びるため、以下この方法を『ホット・スタート』プロセスと呼ぶ。

またメッキ処理の方法は、材料の性質及びその最終的な厚みにも影響を及ぼす。パルス・メッキ法の１つにおいては、一連の電圧又は電流パルスを非連続法でメッキ材料に印加する。これによると、最終的に、全体的な平均メッキ速度がパルス印加中のメッキ速度と比べて遅くなる。パルス周波数又は電圧を低減することによって、メッキ処理の速度を落とすことができる。また単にウエハ上に逆の電位を印加したり、食刻（又はメッキを剥す）したりすることによって速度を落とし、最終的なメッキ膜に変更を加えることもできる。
ここで図６−１４を参照し、上述したような磁気書き込みヘッド３０２の製造方法について述べる。特に図６を参照すると、基板又は下地層６０２が示される。基板６０２は、例えば、図３を参照して述べたような充填層３３０及び磁気形成層３１２であってもよい。またヘッド内の他の構造又は装置が、この下地層６０２の内部又はその下にあってもよい。充填層３３０はアルミナによって構成される。磁極材料６０４は基板６０２上に堆積する。磁性材料６０４は、複数の材料で構成可能であるが、好ましくは、アルミナ、二酸化ケイ素又はその他の任意の材料などの薄い非磁性層によって分離される、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ又はそれらの合金などの磁性積層である。マスク構造６０６は磁性層６０４上に形成される。マスク構造には、１つ又は複数のハード・マスク層、１つ又は複数の画像転送層、及びフォトレジスト又は熱画像レジストなどのマスク材料などの種々の層が含まれる。図７を参照すると、マスク構造６０６が、空気軸受面（ＡＢＳ）の平面をこえて延在する書き込み磁極構造を規定するように構成される構図が示される。

ここで図８を参照すると、イオン・ミリングその他の材料除去プロセスを実施することによって、磁性材料６０４のマスク構造６０６によって保護されていない部分を除去し、書き込み磁極構造６０４を形成する。傾斜矢印８０２によって表される材料除去プロセスにおいては、例えば、１つの角度又は法線に対してのいくつかの角度の組み合わせでイオン・ビームを放射し、図８に示すように、台形状の書き込み磁極を形成する。図９を参照すると、残存するマスク材料６０６が、反応性イオン・ミリング、反応性イオン・エッチングなどの、種々の材料除去プロセスのうちの１つ又は複数のプロセスによって除去される。この結果、図９及び１０に示すような、基板６０２上に書き込み磁極構造６０４が形成された構造となる。なお、初期磁極を形成する特定の方法は、本明細書において述べられる構造又は方法の中核を成すものではない。上に述べた方法以外に、磁極６０４を電気メッキによって形成したり、また非磁性積層なしで形成したりすることも可能である。

ここで図１１を参照すると、リフトオフ・プロセスを利用して、書き込み磁極の部分上にメッキ・シードが形成される。例えば、二層フォトレジスト・マスク１１０２を形成して、書き込み磁極構造６０４の大部分を被覆し、一方で書き込み磁極の一部分は被覆されないままとなる。次にＮｉＦｅ又はＴａ及び／又はＩｒ、Ｒｈなどの導電性、磁性シード層１１０４を、スパッタ法などの方法によって堆積させる。続いてマスク１１０２を、化学リフトオフ・プロセスによってリフトオフする。二層マスクの張出構造は、リフトオフ化学溶液をマスク１１０２の端部下に到達させることによって、マスクのリフトオフを円滑化する。結果として生じる、書き込み磁極６０４の一部分（好ましくは、書き込み磁極６０４の後端部近傍）を被覆するシード層１１０４が、図１２において示される。書き込み磁極６０４のシード層１１０４下に被覆される部分は、図１２のクロスハッチ部分内の点線によって示される。また、好ましくは、シード層１１０４は装置間にも堆積される。

図１３を参照すると、フォトレジスト・マスク１３０２などのマスク構造が、書き込み磁極６０４の前側部分上に形成されている。この図に示すように、マスク１３０２は、空気軸受面（ＡＢＳ）から所望の距離をおいて位置する後端部１３０４を有する。示されるように、この後端部１３０４の位置が、第２フレア構造４０６（図５を参照して述べられた）のＡＢＳからの凹みの程度を決定する。言い換えると、後端部１３０４の位置が、完成した書き込みヘッドのフレア・ポイント（ＦＰ２）を確定する。

マスク１３０２を形成した後、電気メッキ・プロセスを実施して、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ又はそれらの合金などの導電性、磁性材料を堆積させる。これによって、磁性材料が、磁極のマスク１３０２によって被覆されていない部分上にメッキされる。図１４は、書き込み磁極６０４の部分断面であり、磁性材料１４０２が書き込み磁極６０４上に均一にメッキされている構図を示す。つまり、電気メッキを施すことによって、磁性材料１４０２は、書き込み磁極６０４のマスク１３０２（図１３）によって被覆されていない部分上に、横方向に左右対称に堆積される。横方向に左右対称とは、磁性材料１４０２の堆積が、トラックの幅方向（即ち図１４の左右方向に）に対称であるということを意味する。

上述のプロセスによって、図３−５を参照して上に述べた書き込み磁極３１０のような書き込み磁極構造が形成される。当業者には理解されるように、フォトリソグラフィ法における変差など、プロセス特有の制約が存在し、標準的な書き込み磁極構造を有する非常に小さな書き込みヘッドにおいて、標準的なプロセスを用いてフレア・ポイントの距離を減少させる場合、その減少量には制限がある。上述のプロセスによって、現在利用可能な製造プロセス及び現在利用可能なフォトリソグラフィ・ツールを利用して、距離を大幅に減少させ、且つ有効なフレア・ポイント（即ち、図５におけるフレア・ポイント４０６）を有する書き込み磁極を構成することが可能となる。従って本発明は、現在及び未来の書き込みヘッドの製造において、書き込みヘッドのサイズの縮小を可能にする。
＜犠牲充填層＞
上述の書き込みヘッド製造法には、書き込み磁極上に段状構造を電気メッキすることによって第２フレア・ポイント（ＦＰ２）を有する書き込み磁極を形成する方法が含まれていた。図１５及び図１６を参照すると、上述の構造と類似し、且つラップアラウンド・トレーリング・シールドをも有する段状第２ノッチ構造を有する書き込みヘッドが示される。特に図１５を参照すると、本発明の一実施形態に基づいた磁気読み取り／書き込みヘッド１５０２は、書き込み磁極３１０の側部を包み込むように構成され、またＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ又はそれらの合金などの磁性材料によって構成されるトレーリング・シールド１５０６を有する書き込みヘッド１５０４を有する。トレーリング・シールド１５０６は、アルミナ（Ａ１_２Ｏ_３）及び／又はＴａ／Ｒｈ、Ｔａ／Ｉｒ、又はＡｕなどの非磁性ギャップ材料１５０８によって書き込み磁極３１０から分離される。トレーリング・シールドは、ＡＢＳから磁性シェル部１５１０の端部に隣接したその後端部までの間で測られるスロート・ハイト（ＴＨ）を有する。

書き込みヘッド１５０４は、上述の構造に類似し、ＡＢＳから後退した位置で図１６Ｂに示すように主磁極部４０２の上部及び側部を包み込む磁性シェル段状構造４０４を含む書き込み磁極３１０を含む。また図１６Ｂに示すように、非磁性スペーサ層１５１０は、段状磁性構造４０４の上部及び側部を包み込む。非磁性スペーサは、電気メッキ可能な、ＮｉＰなどの非磁性材料によって構成され、そして図１６Ｂに示すように、磁性段状構造４０４及び非磁性スペーサ１５１０のいずれも、主書き込み磁極部４０２の両側部において、横方向に左右対称である。

ここで図１６Ａを参照すると、トレーリング・シールドが書き込み磁極３１０の側部を包み込み、書き込み磁極３１０の両側部が、トレーリング・ギャップ１５０８と同じ材料（アルミナ、及び／又はＴａ／Ｒｈ、Ｔａ／Ｉｒ又はＡｕなど）又はその他の材料である、非磁性サイド・ギャップ層１５１２によってトレーリング・シールド１５０６から分離される構図が示される。書き込み磁極３１０のトレーリング・エッジ１５１４は、トレーリング・ギャップ距離（ＴＧ）をおいて、トレーリング・シールド１５０６から分離され、書き込み磁極３１０の側部は、サイド・ギャップ（ＳＧ）によってトレーリング・シールドのラップアラウンド部分から分離される。ＳＧ及びＴＧは相互に異なり、サイド・ギャップ（ＳＧ）は、好ましくは（必ずしもそうである必要はないが）トレーリング・ギャップ（ＴＧ）よりも大きい。

図１５を参照すると、トレーリング・シールド１５０６が、戻り磁極３１４、又は戻り磁極３１４と同じ磁性状態を有する付加磁極に磁気的に接続される構図が示される。あるいは、トレーリング・シールド１５０６は、書き込みヘッド１５０４の他の磁気構造に磁気的に接続されない浮動シールドであってもよい。

ここで図１７−３０を参照すると、上述の書き込みヘッド１５０４のような書き込みヘッドを構成するための、想定し得る方法が示される。特に図１７を参照すると、基板１７０２が示される。基板１７０２は、図１５を参照して上に述べた、下地となる、アルミナなどの非磁性の電気絶縁材料３３０、また磁気形成層３１２の全体又は一部を含む。オプションとして、ＴａＯｘなどの、非磁性の下地層材料１７０３を基板１７０２上に堆積させることもできる。下地層１７０３は、以下により詳細に述べるように、製造の過程において、書き込み磁極のアンダーカットを低減させるのに有用である。磁性書き込み磁極材料１７０４は、基板１７０２上に、及び下地層１７０３が存在する場合は、その上に堆積される。書き込み磁極層１７０４は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ又はそれらの合金などの複数の磁性材料によって構成されるが、好ましくは、ＣｏＦｅなどの磁性材料の層を含み、アルミナなどの薄い非磁性層によって分離される積層構造である。

１つ又は複数のマスキング層１７０６が、書き込み磁極材料層１７０４上に堆積される。マスク１７０６は種々の構造及び材料の組み合わせを含んでいてもよいが、マスク１７０６は、好ましくは、書き込み磁極材料１７０４上に形成されるハード・マスク構造１７０７、及びフォトレジスト又は熱画像レジスト１７１４のようなレジストを含む。ハード・マスク構造１７０７は、第１層１７０５、第２層１７０８及び第３層１７０９を有する三層第１ハード・マスク構造である。第１層は、好ましくは、ＤＬＣ（ダイヤモンド状炭素）、Ｔａ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｃｒ又はそれらの組み合わせなどの化学機械研磨（ＣＭＰ）による除去に対して耐性を有する材料である。第２層１７０８は、好ましくは、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）などのイオン・ミリングに対して耐性を有し、約２０ｎｍの厚みを有する材料である。また第１ハード・マスク構造１７０７の第３層１７０９も、好ましくはイオン・ミリングに対して耐性を有し、そして好ましくはＡｌＴｉＯ又はＡｌを含む合金によって構成され、約５０ｎｍの厚みを有する。

磁極を形成するために用いられる方法としては、マスク１７０７が、非磁気トレーリング・ギャップ（ＴＧ）１７０９の一部を成し、イオン・ミリングの過程で終点検出層として利用され、非磁性サイド・ギャップ（ＳＧ）を部分的に規定し、そして転写マスク１７１０を除去する方法がある。この場合、１７０８用に選択されるミル耐性材料は、終点検出用のドープ材料を僅かに含んだ、１７０９のバルク材料を含む。例えば、層１７０８がＡｌ_２Ｏ_３で構成され、そしてギャップ１７０９において、好ましくは、Ａｌ_２Ｏ_３がＴｉでドープされ、ここで終点のため検出される材料はＴｉである。しかし、層１７０９を、終点検出信号を利用して明確に検出可能な他の材料でドープ（１０重量％未満）することも可能である。

またマスク構造１７０６は、第１ハード・マスク構造１７０７上に形成される画像転送層１７１０を含む。画像転送層は、ＤＵＲＡＭＩＤＥ（登録商標）などの可溶性ポリイミド材料である。第２ハード・マスク１７１２は、画像転送層１７１０上に形成され、また約１２５ｎｍの厚みを有する、ＳｉＯ_２で構成される。反射防止被覆層１７１３は、第２ハード・マスク１７１２上に形成される。反射防止被覆層１７１３は、画像転送層１７１０と同じ材料（例えば、ＤＵＲＡＭＩＤＥなどの可溶性ポリイミド溶液）によって構成され、約１２０ｎｍの厚みを有する。レジスト・マスク層１７１４は、約２５０ｎｍの厚みを有しており、反射防止被覆層１７１３上に堆積される。

ここで図１８を参照すると、レジスト層１７１４は、フォトリソグラフィ的にパターン形成されており、書き込み磁極を規定するように構成された形状を有している。続いて図１９を参照すると、１つ又は複数の材料除去プロセス１９０２が実施され、フォトレジスト層の画像が、下地マスク層上に転写される。材料除去プロセスは、好ましくは、マスク層１７０８、１７０９、１７１０、１７１２及び１７１３の除去部分を除去する反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）及び反応性イオン・ミリング（ＲＩＭ）の組み合わせを含み、一方で第１ハード・マスク１７０７の第１副層１７０５を実質的に無傷のまま維持し、磁性書き込み磁極層１７０４が材料除去プロセス１９０２によって損傷を受けることを防ぐ。

続いて図２０を参照すると、イオン・ミリング・プロセス２００２が実施され、イオン・ビームを法線に対して１つの角度で照射して、磁性書き込み磁極材料１７０４の、マスク構造１７０６によって保護されていない部分を除去する。図に示すように、マスク構造１７０６の内の幾分かはイオン・ミリング２００２によって消滅するが、大部分は残存する。角度を付けたイオン・ミリング２００２の実施によって、図２０に示すような、また先に述べたような所望の台形状の形状を有する書き込み磁極１７０４が形成される。

ここで図２１を参照すると、非磁性サイド・ギャップ材料２２０２が堆積される。サイド・ギャップ材料は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）であって、好ましくは、原子層堆積法（ＡＬＤ）又はその他の等厚性成膜プロセスなどの等厚性成膜プロセスによって堆積される。

またサイド・ギャップ材料２２０２は非磁性金属であってもよい。金属がサイド・ギャップ材料２２０２として用いられる場合、その金属は腐食の問題を生じさせずにＡＢＳ内に残存可能な材料でなければならない。続いて、図２２を参照すると、充填材料２２０４が堆積される。この充填材料２２０４は、好ましくは、書き込み磁極材料に損傷を与えることなく、容易に除去することが可能な材料である。例えば、１つの好ましい実施の形態において、充填材料２２０４は、以下に述べるようなプロセスによって後で除去することが可能な、ＳｉＯ_２などの材料である。もう１つの好ましい実施の形態においては、充填材料２２０４は、Ｃｕ又はその他の非磁性材料などの材料である。

ここで図２３を参照すると、化学機械研磨（ＣＭＰ）プロセスを実施することによって、構造を平坦化し、磁極１７０４からマスク層１７０６の大半が除去される。最下層１７０５は、ＣＭＰがこの層１７０５に到達したときにＣＭＰを停止させるＣＭＰ停止層として利用される。残存するマスク材料（ＣＭＰ停止層）１７０５（図２２）は無傷のまま維持され、ＴＧの一部となるか、あるいは層１７０５を形成する材料に適した材料除去プロセスによって除去される。例えば、層１７０５がダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）である場合、この層１７０５は、酸素含有反応性イオン・エッチ（ＲＩＥ）プラズマを利用することによって除去される。続いて図２４を参照すると、充填材料２２０４が除去される。充填層２２０４が二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）などの材料である場合、充填層２２０４は、フッ素含有反応性イオン・エッチング（ＲＩＥ）プラズマ又は反応性イオン・ミリング（ＲＩＭ）ビームによって除去される。あるいは、充填及びＣＭＰプロセスを省略し、反応性イオン・ミリング（ＲＩＭ）プロセスを利用してマスク構造１７１０を除去することも可能である。その場合、下端マスク層１７０５（Ｔｉ又はＲｈなど）又は１７０９を、二次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）を利用して、エッチング停止インジケータとして用い、層１７０５が到達された時点で、そのことを検知する。終点材料から成る層１７０５又は層１７０９を選択することによって、ＴＧの厚みを制御することが可能となる。また層１７０５及び層１７０９内に、２つ以上の終点層を挿入することも可能である。これによって、ヘッドの製造において、異なるギャップ・ターゲットを有する異なる製品のための、トレーリング・ギャップ（ＴＧ）変更の融通性が得られる。またこのことは、関連するサイド・ギャップ（ＳＧ）にも影響を及ぼす。さらに、２つの層内の終点材料は、異なる材料（例えば、１つの層にはＴｉそしてもう１つの終点層にはＴａ）によって構成することも可能である。

上述のプロセスによって、非磁性側壁２２０４、及び書き込み磁極１７０４上に形成された非磁気トレーリング・ギャップ層１７０５を有する書き込み磁極が形成される。

充填材料２２０４がＣｕである場合、ＣＭＰの後にこの充填材料を除去するために異なるプロセスが実施される。Ｃｕ充填層２２０４を除去するために利用される方法の１つは、ＣｏＦｅ磁極材料１７０４を容易には食刻しない塩基性錯化剤含有エッチング浴への浸漬である。またＣｕ充填層２２０４は、電解エッチングによっても除去することができる。

ここで図５、２５及び２６を参照すると、フォトレジスト・マスク２５０２が形成される。図２６に示すように、マスク２５０２は、ＡＢＳ面及び書き込み磁極１７０４のフレア・ポイント４０８間の、ＡＢＳ面の後方に位置する後端部２６０２を有する。図２６に示すように、磁極１７０４及び側壁２２０２のフォトレジスト・マスク２６０２の下に隠れた部分は点線によって示す。

続いて、図２７を参照すると、材料除去プロセスを実施し、側壁材料２２０２の一部が除去される。側壁材料２２０２がアルミナの場合、この側壁材料は、磁極材料（例えば、ＣｏＦｅ）を損傷又は除去することなく、このアルミナ側壁材料２２０２を除去できるように設定されたエッチング・プロセスによって除去される。使用可能なエッチング液には、水酸化テトラメチルアンモニウム（ＴＭＡＨ）、水酸化カリウムなどの金属イオン非含有現像液、又はカリフォルニア州フレモントＣｙａｎｔｅｋ製のＣＲ−７（登録商標）などのクロム・エッチング液などがある。どのエッチング液を使用するかの選択は、サイド・ギャップ材料２２０２によって決まる。いずれのエッチング法を利用するのであっても、以下により詳細に述べるように、磁性材料を磁極１７０４上に効果的にメッキするために、全ての側壁材料がきれいに除去されなければならない。サイド・ギャップ２２０２材料がＺｎ合金である場合、この材料は、電解エッチングによって、マスク２５０２の裏側の領域から除去される。サイド・ギャップ２２０２が酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）で構成される場合、このギャップは、緩衝ＨＦ酸（ＢＯＥ）を用いたエッチングによって除去される。これによって図２７に示すような構造が形成される。

ここで、マスク２５０２の後端部２６０２を越えた領域（図２７に示す）における書き込み磁極の断面を示す図２８を参照すると、磁性材料２８０２が、磁極１７０４の部分上に電気メッキされる。この磁性材料２８０２は、例えばＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、又はそれらの合金であり、好ましくはＣｏＦｅである。この磁性材料は、書き込み磁極上に、図４に示す段４０４と類似した段状構造を形成する。この構造は図１６Ｂにも類似しており、メッキ材料２８０２及び２８０４は、この図１６Ｂに示す４０４及び１５１０と同じである。この段状磁極構造が最適に機能するためには、磁極１７０４及び磁性材料２８０２間に、非磁性の材料が残存していてはならない。このことが、上述の、側壁材料２２０２を除去するために利用されるプロセスにおいて、この材料がより効果的に全て除去されなければならない理由の１つである。続いてオプションとして、非磁性ギャップ層２８０４が、メッキ磁性層２８０２上に堆積される。この非磁性層は、Ｃｕ又はＮｉＰなどの非磁性金属であり、磁性層２８０２上に直接電気メッキされる。

次にレジスト・マスク２５０２をリフトオフし、図２９の側断面図に示されるような構造を残存させる。続いて図３０では、非磁性トレーリング・ギャップ層３００２を堆積させる。この層３００２は、イオン・ビーム堆積法（ＩＢＤ）などの等厚性堆積法によって堆積される、Ｔａ及び／又はＲｈ、Ａｕ及びＩｒなどの非磁性材料である。この非磁性トレーリング・ギャップ層３００２は、図１６Ａに示す所望のトレーリング・ギャップ厚ＴＧ及びサイド・ギャップ厚ＳＧが得られる厚みに堆積される。続いて、磁性材料３００４を電気メッキによって堆積させ、図１５を参照して上に述べたトレーリング・シールド１５０６などの、磁気トレーリング・シールドを生成する。ラッピング・プロセス（図示せず）を利用して、ＡＢＳ面に到達するまで材料を除去（図３０に示す左側から）することによって、空気軸受面（ＡＢＳ）を有し、またＡＢＳから測定する所望のスロート・ハイトを有するトレーリング・シールド１５０６を有する書き込みヘッドを形成する。上述のプロセスによって、図１５、１６Ａ及び１６Ｂを参照して述べた、トレーリング・シールド１５０６を有し、所望の段状磁極構造３１０を有する、磁気書き込みヘッド１５０４が形成される。
＜段状トレーリング・シールドを有する書き込みヘッド＞
ここで図３１を参照すると、段状トレーリング・シールド３１０４を有する磁気書き込みヘッド３１０２が示される。この書き込みヘッドは、図１５、１６Ａ及び１６Ｂを参照して上に述べたコア４０２と類似したコア部３１０８を有する、磁性書き込み磁極３１０６を含む。また磁極３１０６は、図１５及び１６Ｂを参照して述べた磁性シェル４０４と類似した磁性シェル部３１１０を有する。また、トレーリング・シールド３１０４は、図３１Ａに示すように、戻り磁極３１４としての機能をも果たす。

さらに、書き込みヘッド３１０２は非磁性スペーサ層３１１２を含む。非磁性スペーサ層３１１２は、図１５及び１６Ｂを参照して述べたスペーサ１５１０と類似しており、このスペーサは、図３２に示すように、段状磁性シェル構造３１１０の上部及び側部を包み込む。しかし図３１に示すように、非磁性スペーサ構造は、ＡＢＳから段状に後退する。即ち、磁性シェル３１１０は、ＡＢＳから第１の距離だけ後退する前端部３１１４を有しており、非磁性スペーサ３１１２は、ＡＢＳから第１の距離より大きな第２の距離分の間隔を置く前端部３１１６を有する。トレーリング・シールド３１０４は、例えばＮｉＰによって構成されるスペーサ３１１２、及び例えばアルミナ及びＴａ及び／又はＲｈ、Ａｕ及びＩｒによって構成される非磁性トレーリング・ギャップ材料３１２０によって、磁極３１０６から分離される。

この非磁性スペーサ３１１２の追加的な後退によって、磁気シールド３１０４が、ＡＢＳから離れるほど徐々に先細りになる段状後端部３１１８を形成することが可能となる。これによって、磁性シェル構造３１１０の前端部３１１４によって位置決めされる第２フレア・ポイントと一致、又はこの第２フレア・ポイントを過ぎて後退する後端部３１２２を有する磁気シールド３１０４が形成される。単一の段状ノッチとして示されているが、段の数は、必要に応じて、平滑なテーパによりに近づけるように増やすことも可能である。

ここで図３３Ａ−４２を参照すると、上述の書き込みヘッド３１０２のような磁気書き込みヘッドを構成する方法が示される。特に図３３Ａを参照すると、磁性書き込み磁極コア部３３０２が基板３１０１上に形成され、非磁性側壁３３０４（好ましくはアルミナ）が磁気コア３３０２を取り囲む。フォトレジスト・マスク３３０６は書き込み磁極コア３３０２の前部上に形成され、このマスクは、ＡＢＳ及びコア部のフレア・ポイント３３１０間の後端部３３０８を有する。続いて材料除去プロセスが実施され、側壁材料３３０４のマスク３３０６によって被覆されていない部分（即ち、マスク３３０６の後端部３３０８を越えた部分）が除去される。これは、図１７−２４を参照して上に述べたような方法によって実施される。

続いて図３４を参照すると、ＣｏＦｅなどの磁性材料３４０２が、好ましくは電気メッキによって、磁性書き込み磁極コア３３０２上に堆積される。次にＮｉＰ、ＺｎＮｉ、Ｃｕ、Ｃｒ又はＡｕなどの非磁性金属３３０４が、好ましくは電気メッキによって、磁性層３３０２上に堆積される。続いて、図３５Ａの側断面に示す構造を残して、レジスト・マスクがリフトオフされる。同様に図３６において、電気メッキされるスタックを含む磁性及び非磁性層は、１つの層と他のもう１つの層との間に段差を有しており、ここで１つのメッキ層の第１端部３６０４が、第２メッキ層の端部３６０２と比べて突出している。

プロセス・フローの一実施例が図３３Ｂに示される。このプロセス・フローにおいては、ステップ３３１５で形成した磁極が、マスキング・ステップ３３２０によって位置決めされるフレア・ポイントを有する。続いてステップ３６０２において、磁極３３０２上の材料のエッチングを行う。しかし、これは非磁性材料が磁極を被覆している場合にのみ必要となる。続いてステップ３３４０において、磁性層を、磁極３３０２上に直接電気メッキする。オプションとして、ステップ３３５０において、磁性層をメッキした後、マスク層を変形させることもできる。追加のステップ３３６０において、オプションの非磁性部分を、磁性メッキ磁極部分上にメッキすることもできる。マスクはステップ３３７０において除去され、プロセスは３３８０へと続く。

図３３Ａ、３３Ｂ、３５Ａ及び３６を参照すると、メッキを施す前に材料除去プロセス３６０２が実施され、非磁性層３３０４の一部が除去される。材料除去プロセス３６０２は、磁性層３４０４又は３３０２に影響を及ぼすことなく非磁性金属３３０４を除去するために、慎重に選択されるプロセスである。このプロセス３６０２はウェット・エッチングであってもよい。例えば、非磁性層３４０４がＺｎＮｉで構成される場合、この非磁性層は電解エッチングによって除去される。非磁性層３４０４がＣｕで構成される場合、この非磁性層は、過硫酸アンモニウム及び水酸化アンモニウムを含んだ塩基性溶液を用いたエッチングによって除去される。非磁性層３４０４がＣｒである場合、この非磁性層は、Ｃｙａｎｔｅｋ Ｃｏｒｐ製のＣＲ−７（登録商標）などのＣｒエッチング液を用いてエッチングされる。非磁性層３４０４がＡｕである場合、この非磁性層は、ヨウ化カリウムを用いてエッチングされる。図３５Ｂに示すように、非磁性層３３０４の一部を除去することによって、磁性層３４０２及び非磁性層３４０４をメッキすることが可能となり、前端部３５０９が画定される。少なくとも、第１電気メッキ層の前端部３５０９は、新しいフレア・ポイント３５３５を規定する。

続いて図３７を参照すると、Ｔａ及び／又はＲｈ、Ａｕ、及びＩｒなどの非磁性トレーリング・ギャップ層３７０２が堆積され、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、又はそれらの合金などの磁性材料３７０４が、電気メッキによって堆積され、段状後端部を有するトレーリング・シールドが形成される。このようにして、磁性シェル層３４０２の前端部３６０４によって規定されるフレア・ポイントと一致又はその後方に位置する後端部３７０６を有するトレーリング・シールドが構成される。

ここで図３８を参照すると、段状シールド構造を形成するために実施可能な方法が示される。下地層１７０３及び基板３１０１上に書き込み磁極コア部３３０２を形成した後、フォトレジスト・マスク３８０２が形成される。次に磁性材料３８０４の層が堆積され、磁気コア３３０２上に磁性シェルが形成される。続いて図３９を参照すると、ＳＡＦＩＥＲ（登録商標）コーティングなどの可溶性材料３９０２が、この構造上に堆積（即ち、スパン・オン）される。次にここまで形成された構造を加熱する。この加熱によって、可溶性コーティング３９０２が収縮して、フォトレジスト・マスク３８０２を引き寄せ、図４０に示すように、マスク３８０２が磁性シェル３８０４上に重なる構造が形成される。続いて図４１Ａを参照すると、収縮性コーティング３９０２が除去され、非磁性金属４１０２が磁性シェル３８０４上にメッキされる。次に図４２を参照すると、堆積可能なＴａ及び／又はＲｈ、Ａｕ、及びＩｒなどの非磁性ギャップ層４２０２、及びＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、又はそれらの合金などの磁性材料が、電気メッキによって、ギャップ層４２０２上に堆積される。図に示すように、これによって、段状後端部４２０６を有する磁気シールド４２０４が形成される。もう一つの方法として、図４１Ｂに示すように、多段構造を形成することも可能である。この場合、２つ以上の材料から成る多段構造が、シード４１０１を有する基板上に電気メッキされる。同様に、図４１Ｃに示すような、電気メッキされた構造を形成することも可能である。これは、１つ又は複数の段を有する１つ又は複数の材料によって構成され、ここで、各段が５０ｎｍ未満の距離ずつ後退することで、図４１Ｄに示すように、この構造は段階的に幅が狭くなっている。ヘッドの設計によるが、フレア・ポイントからＡＢＳ３７３７までの距離は、トレーリング・シールドの後端部からＡＢＳ３７４７までの距離未満か、等しいか、あるいはそれよりも長い距離である。
＜自己整合電子ラッピング・ガイド（ＥＬＧ）＞
図３７に示すように、上述の実施形態のような、磁気書き込みヘッドの形成においては、フレア・ポイント（フレア・ポイント及びＡＢＳ３７３７間の距離）及びトレーリング・シールド・スロート・ハイト（ＡＢＳ３７４７から計測したトレーリング・シールドの厚み）を慎重に制御することが必要とされる。書き込み磁極フレア・ポイント及びトレーリング・シールド・スロート・ハイトの両方は、ラッピング加工によって規定されるＡＢＳの位置から計測される。このラッピング加工は、ウエハがスライダの列にカットされた後に行われる。スライダの列の側部又は個々のスライダはラッピングされ、所望のＡＢＳ面位置に到達するまで材料が除去される。この時点で、スライダの列は、個々のスライダにカットされる。しかし、このラッピング加工の制御は困難である。

電子ラッピング・ガイド（ＥＬＧ）は、どのポイントでラッピングを終了させるのかを確定するために利用される。ラッピング・ガイドは、目的とするＡＢＳ面からの所定の位置、又はこのＡＢＳ面の位置に正確に位置する端部を有する、導電性材料である。ラッピングが進行するにつれ、ラッピング・ガイドに電圧を印加することによって、ラッピング・ガイドの電気抵抗値が計測される。この抵抗値が所定のレベルに達すると、オペレータは、ＡＢＳ面が到達され、ラッピングを終了させる時点であると判断する。

当然のことながら、ラッピング・ガイドの端部の位置決めは、目的のＡＢＳに関連して、またフレア・ポイント及びシールド・スロート・ハイトに関連して慎重に制御されなければならない。しかし、多重マスク・フォトリソグラフィ・ステップの調整などの、製造公差の問題が、この端部位置の制御を一層困難にしている。以下に述べる方法によって、ＡＢＳ、フレア・ポイント及びシールド・スロート・ハイトに関連して、ラッピング・ガイドの重要な端部を正確且つ確実に位置決めする正確な自己整合プロセスを提供する。

ここで図４３及び３５Ｂを参照すると、図２６を参照して述べた製造段階と類似した製造段階における書き込み磁極構造３３０２が示される。この構造は、書き込み磁極コア部３３０２及び、この書き込み磁極コア部３３０２を取り囲む非磁性側壁３４０４を含む。導電性ＥＬＧ４３０４は、書き込み磁極３３０２の側方のカーフ領域内に形成される。このＥＬＧ材料は、二重フォトレジスト・マスク（図示せず）を形成し、導電性材料を堆積し、続いてマスクをリフトオフするといったような、リフトオフ・プロセスによって形成される。またサブトラクティブ法を利用することも可能である。形成されるマスク構造４３０２は、図２６に示すマスク２５０２に類似しているが、マスク構造４３０２が目的のＡＢＳ面に関連して整合された後端部４３０６を有しているという点で異なる。実際は、端部４３０６は図に示すようにＡＢＳ面に位置し、あるいはＡＢＳ面に対する他の任意の所定の位置に位置する。マスク４３０２及び端部４３０６は、図４３に示すように、ＥＬＧ材料４３０４の少なくとも一部分上に延在する。

ここで図４４を参照すると、図２７を参照して上に述べた材料除去プロセスなどの材料除去プロセスが実施され、非磁性側壁３４０４のマスク４３０２によって被覆されていない部分が除去される。これによって、側壁３３０４の、マスク４３０２の後端部２６０２を越えて延在する部分が除去される。これと同じ又は別の材料除去プロセス（反応性イオン・エッチングなど）を利用し、ＥＬＧ４３０４の、マスク４３０２の後端部４３０６を越えて延在する部分を除去することもできる。先の説明において述べたように、マスク４３０２の端部２６０２の位置は、第２フレア・ポイント（例えば、図５におけるＦＰ２）の位置及びトレーリング・シールド・スロート・ハイト（例えば、図１５及び３０におけるＴＨ）を画定する。このようにして、先に述べた方法及び実施形態に関連して上に述べたプロセスを継続することによって、ＥＬＧラッピング・ガイドの後端部４４０４が、書き込みヘッド・フレア・ポイント及びシールド・スロート・ハイト及びＡＢＳに合わせて、自己整合される。また端部４４０４を自己整合させることによって、マスク層４３０２のフォト端部２６０２を利用して、ＥＬＧ及びフレア・ポイント（ＦＰ２）及びその関連するシールド・スロート・ハイトＴＨを規定することができ、複数のマスクを複数のフォトリソグラフィ・ステップにおいて整合する必要がなくなる。ラッピングの過程において、電圧がＥＬＧ４３０４に印加され、ＥＬＧの抵抗値が計測される。ラッピングが矢印３４０８で示す方向に進行するにつれて、ＥＬＧは消費される。ＥＬＧの消費される部分が大きくなればなるほど、ＥＬＧの抵抗値も大きくなり、そして所定の抵抗値に到達すると、ラッピングは停止する。図４４に示すように、後端部をＡＢＳに直接配置することによって、ラッピング・ガイド４３０４の抵抗値は、ラッピング材料が無くなるまで、無限（即ち、ラッピング・ガイド４３０４が完全に除去された時点）に増大する。

図４３Ａに、パターニングが可能な代替装置であるセンサ４３０４を示す。これは、書き込みヘッドがセンサ構造と同一平面上に存在する並列ヘッド内に存在する。書き込みヘッドのＥＬＧ材料４３０４のパターニングと同様に、センサ４３４３の後端部は、マスク４３０２の端部４３０６によって画定される。センサ４３４３は堆積され、また場合によっては規定マスク４３０２の堆積の前に、部分的にパターニングされる。図４４Ａに象徴されるように、センサ４３４３は、装置の外部と電気的に接続される。この結果、フレア・ポイントＦＰ及びそれに関連したスロート・ハイト（ＴＨ）に対して自己整合された、センサの後端部４４４４を有するヘッドが形成される。

フレア・ポイントＦＰ及びその関連するスロート・ハイトＴＨを、マスク４３０２の種々の形状を利用することによって、マスク４３０２の後端部２６０２が、同一平面のセンサ４３４３及び書き込みヘッドのＥＬＧ材料４３０４に沿うようにまとめて規定することも可能である。

図４５においては、ラッピングを構成するもう１つの方法が、Ａｕなどの導電性ラッピング・ガイド材料４３０４を堆積させるステップを含む。続いて、上述のフレア・ポイントＦＰ２及びそれに関連するシールド・スロート・ハイトＴＨを画定するように配置される後端部２６０２を有する第１部分４４０４ａを含んだマスク構造が形成される。またこのマスクは、ＡＢＳ面と同一線上又は他の位置に存在する、ラッピング・ガイドの後端部を画定するように配置された前端部４４０６を有する部分４４０４ｂを含む。続いて、図４６においては、ＣｏＦｅなどのエッチング可能な材料４６０２が、マスク４４０４ｂに隣接した、ラッピング・ガイド材料４３０４上にメッキされる。図４６においては、エッチング可能な材料４６０２が、ラッピング・ガイド領域上のみに示されているが、これは例示のみをその目的として示されるものである。このエッチング可能な材料４６０２は、実際は、後のエッチングによって除去されるように、全体にわたって堆積される。次にマスク部分４４０４ｂが、ラッピング材料４３０４上の、メッキされていない部分４５１０を残して除去される。続いてメッキされていない部分４５１０をエッチングすることによって、書き込みヘッドＥＬＧの後端部が形成される。ＥＬＧ材料４３０４上に電気メッキされたメッキ材料３４０４及びＥＬＧ材料３４０４自体が、図４７に示すように、後端部４７０２を有するＥＬＧを共同で形成する。マスク構造４４０４ａ及び４４０４ｂは同じフォトリソグラフィ・ステップにおいて画定されるので、端部４７０２は、ＡＢＳ面、フレア・ポイントＦＰ２及び端部２６０２の配置によって画定されるシールド・スロート・ハイトＴＨと正確に整合される。同様に、ＥＬＧ４３０４は、このＥＬＧ４３０４の抵抗値の変化を測定することによって、ＡＢＳ面を監視することができるように、電気的に接続される。これによって、ＡＢＳ面をＥＬＧ４３０４の後端部４７０２と関連付ける抵抗値の測定が可能となる。

さらに、図４８に示すように、同様の添加プロセスによって、メッキ材料３４０４をセンサ４８４８上に添加し、ここでセンサの後端部４７０２が、フレア・ポイントＦＰ及びその関連するスロート・ハイトＴＨを規定した同じマスク４３０２の一部によって形成されてもよい。

種々の実施の形態について上に述べてきたが、これらは例示のためにのみ示されたものであり、制限を意図して示されたものではない。本発明の範囲に含まれるその他の実施の形態も当業者には明らかなことであろう。従って、本発明の範囲は、上述の例示としての実施の形態のいずれによっても制限されることはなく、添付の請求項及びそれらの相当物のみに基づいて定義されるのでなければならない。

本発明の実施されるディスク・ドライブ・システムの概略図である。 図１の線２−２から見たスライダのＡＢＳの図であって、その上に磁気ヘッドが配置された構図を示す。 図２の線３−３から見た、磁気ヘッドの断面図であって、拡大し且つ反時計方向に９０度回転させ、垂直磁気書き込みヘッドに組み込まれる本発明の実施形態を示す図である。 書き込みヘッドの、図３の線４−４から見たＡＢＳの図である。 図４の線５−５から見た平面図である。 本発明の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 製造の中間段階における書き込みヘッドを示す図である。 本発明の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による磁気ヘッドの側断面図である。 図１５の線１６Ａ−１６Ａから見たＡＢＳの図である。 図１５の線１６Ｂ−１６Ｂから見た断面図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明の別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による磁気ヘッドの側断面図である。 図３１の書き込みヘッドの変形例を示す図である。 図３１の線３２−３２から見た断面図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドを構成する方法を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造プロセスを示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 本発明のさらに別の実施形態による書き込みヘッドの製造の中間段階を示す図である。 磁気書き込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を正確に規定する自己整合電子ラッピング・ガイドを形成する方法を示す平面図である。 磁気書き込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を正確に規定する自己整合電子ラッピング・ガイドを形成する方法を示す平面図である。 磁気書き込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を正確に規定する自己整合電子ラッピング・ガイドを形成する方法を示す平面図である。 磁気書き込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を正確に規定する自己整合電子ラッピング・ガイドを形成する方法を示す平面図である。 磁気書き込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を正確に規定する自己整合電子ラッピング・ガイドを形成する方法を示す平面図である。 磁気書き込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を正確に規定する自己整合電子ラッピング・ガイドを形成する方法を示す平面図である。 磁気書き込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を正確に規定する自己整合電子ラッピング・ガイドを形成する方法を示す平面図である。 磁気書き込みヘッドの空気軸受面（ＡＢＳ）を正確に規定する自己整合電子ラッピング・ガイドを形成する方法を示す平面図である。

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、１２１…磁気ヘッド、１２７…アクチュエータ手段、３０２…書き込み素子、３０４…読み取り素子、３１０…書き込み磁極、３１１…非磁性材料、３１２…磁気形成層、３１４…戻り磁極、３１６…後方ギャップ、３１７…コイル、３３０…充填層、コア…磁極層、４０４…磁性シェル、４０６…第２フレア構造、４０８…フレア・ポイント、６０２…基板、６０４…書き込み磁極、６０６…マスク構造、１１０２…二層フォトレジスト・マスク、１１０４…磁性シード層、１３０２…フォトレジスト・マスク、１３０４…後端部、１４０２…磁性材料、１５０２…磁気読み取り／書き込みヘッド、１５０４…書き込みヘッド、１５０６…トレーリング・シールド、１５０８…トレーリング・ギャップ、１５１０…非磁性スペーサ、１５１２…サイド・ギャップ。

Claims (28)

1. 磁気データ記録用の磁気書き込みヘッドであって、
   空気軸受面（ＡＢＳ）に配置された端部を有する書き込み磁極コア部と、
   前記書き込み磁極コア部の一部分を取り囲み、またＡＢＳから後退し、前記書き込み磁極コア部のフレア・ポイントを規定する端面を有する磁性シェル部と、
   を有する磁気書き込みヘッド。
2. 前記書き込み磁極コア部が上面を有しており、そして前記磁性シェル部が前記ＡＢＳから後退した領域で前記書き込み磁極コア部の上面を被覆することを特徴とする請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
3. 前記書き込み磁極コア部が側部を有しており、そして前記磁性シェル部が前記ＡＢＳから後退した領域で前記書き込み磁極コア部の前記側部を被覆することを特徴とする請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
4. 前記書き込み磁極コア部が上部及び第１及び第２側部を有しており、そして前記磁性シェル部が前記ＡＢＳから後退した領域で前記書き込み磁極コア部の前記第１及び第２側部及び上部を被覆することを特徴とする請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
5. 前記書き込み磁極コア部が当該書込み磁極コア部の長さに沿った軸を有しており、そして前記磁性シェル部が前記軸を中心として対称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ヘッド。
6. 前記書き込み磁極コア部が、薄い非磁性層で分離された磁性材料の層を含んだ積層構造であり、そして前記磁性シェル部が、前記書き込み磁極コア部上に電気メッキされた磁性金属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ヘッド。
7. 前記磁性シェル部が段状フレア構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
8. 前記書き込み磁極コア部が、前記ＡＢＳからの距離ＦＰ１の位置に位置する第１フレア・ポイントを有しており、そして前記磁性シェル部の前記端面が、前記ＦＰ１未満の距離ＦＰ２の位置に位置する第２フレア・ポイントを規定することを特徴とする請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
9. 前記書き込み磁極コア部が、非磁性材料の薄層によって分離された磁性材料の層を含んだ積層構造であり、そして前記磁性シェル部が電気メッキされたＣｏＦｅを含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
10. 前記書き込み磁極コア部が、非磁性材料の薄層によって分離された磁性材料の層を含んだ積層構造であり、そして前記磁性シェル部が電気メッキされたＮｉＦｅを含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気書き込みヘッド。
11. 磁気データ記録用の磁気書き込みヘッドであって、
    空気軸受面（ＡＢＳ）で終端する端部を有し、そしてトレーリング・エッジ及び、第１及び第２の横方向に対向する側部を有するコア部と、前記コア部の一部分を被覆し、前記ＡＢＳから後退した端面を有する磁性シェル部と、を有する書き込み磁極と、
    前記コア部を部分的に取り囲み、非磁性ギャップによって前記コア部の前記トレーリング・エッジから分離され、そして非磁性ギャップによって前記コア部及び磁性シェル部から分離される磁気シールドと、
    を有する磁気書き込みヘッド。
12. 前記磁性シェル部の前記端面が書き込み磁極のフレア・ポイントを規定することを特徴とする請求項１１に記載の磁気書き込みヘッド。
13. さらに、前記ＡＢＳから第１の距離分後退した端面を有する前記磁性シェル部を被覆し、そして前記第１の距離よりも大きい第２の距離分前記ＡＢＳから後退した端面を有する非磁性スペーサ層を有する請求項１１に記載の磁気書き込みヘッド。
14. 前記コア部が薄い非磁性層によって分離された複数の磁性層を含み、そして前記磁性シェル部が磁性金属を含むことを特徴とする請求項１１に記載の磁気書き込みヘッド。
15. 前記コア部が薄い非磁性層によって分離された複数の磁性層を含み、そして前記磁性シェル部が電気メッキされたＣｏＦｅを含むことを特徴とする請求項１１に記載の磁気書き込みヘッド。
16. 前記コア部が薄い非磁性層によって分離された複数の磁性層を含み、そして前記磁性シェル部が電気メッキされたＮｉＦｅを含むことを特徴とする請求項１１に記載の磁気書き込みヘッド。
17. 前記磁性シェル部の前記端面が書き込みヘッドのフレア・ポイントを規定し、そして、前記磁気シールドが、ＡＢＳに露出した前面及び前記前面と反対側の後面とを有しており、前記前面及び後面間の距離が前記磁気シールドのスロート・ハイトを画定し、またここで前記磁気シールドの前記後面が前記ＡＢＳ及び前記フレア・ポイント間に配置されることを特徴とする請求項１１に記載の磁気書き込みヘッド。
18. 前記コア部が第１フレア・ポイントを有しており、また前記磁性シェル部の端面が、前記第１フレア・ポイント及び前記ＡＢＳ間に配置される第２フレア・ポイントを規定することを特徴とする請求項１１に記載の磁気書き込みヘッド。
19. さらに、前記磁性シェル部の少なくとも一部分を取り囲む非磁性スペーサ層を有する請求項１１に記載の磁気書き込みヘッド。
20. さらに、前記磁気シールドと接しており、前記非磁性スペーサ層上に延在する磁性層を有する請求項１９に記載の磁気書き込みヘッド。
21. 前記磁性シェル部が横方向に左右対称であることを特徴とする請求項１１に記載の磁気書き込みヘッド。
22. 前記磁性シェル部及び前記非磁性スペーサ層がいずれも横方向に左右対称であることを特徴とする請求項１９に記載の磁気書き込みヘッド。
23. 前記非磁性スペーサ層が、前記ＡＢＳに向かって配置され、前記ＡＢＳから前記磁性シェル部と同じ距離をおいて配置される端面を有することを特徴とする請求項１９に記載の磁気書き込みヘッド。
24. ハウジングと、
    前記ハウジング内に回転可能に取り付けられる磁気ディスクと、
    サスペンションと、
    前記サスペンションに接続されるスライダと、
    前記スライダを前記磁気ディスクの表面に向けるために前記サスペンションに接続されるアクチュエータと、
    前記スライダ上に形成される磁気書き込みヘッドとを有し、
    前記磁気書き込みヘッドは、
    空気軸受面（ＡＢＳ）で終端する端部を有する書き込み磁極コア部と、
    前記書き込み磁極コア部の一部分を取り囲み、前記ＡＢＳから第１の距離をおいて配置される端面を有する磁性シェル部と、
    前記磁性シェル部の一部分を取り囲み、前記ＡＢＳから前記第１の距離よりも大きい第２の距離をおいて配置される端面を有する非磁性スペーサ層と、
    前記ＡＢＳにおいて配置され、前記書き込み磁極コア部を部分的に取り囲み、そして非磁性ギャップ層によって、前記書き込み磁極コア部及び前記磁性シェル部から分離される磁気トレーリング・シールドと、
    を有するデータ記憶装置。
25. 前記磁気トレーリング・シールドが段状構造を有しており、第１後端部が前記ＡＢＳから第１の距離をおいて配置され、さらに第２後端部が前記ＡＢＳから第２の距離をおいて配置され、そして前記第２の距離は前記第１の距離よりも大きいことを特徴とする請求項２４に記載のデータ記憶装置。
26. 前記磁気トレーリング・シールドの前記第１及び第２後端部が、等厚性の非磁性ギャップ層によって、前記書き込み磁極コア部、磁性シェル部及び非磁性スペーサから分離されることを特徴とする請求項２５に記載のデータ記憶装置。
27. 前記磁気トレーリング・シールドの前記第１後端部が前記磁性シェル部に隣接して配置され、そして前記第２後端部が前記非磁性スペーサに隣接して配置されることを特徴とする請求項２５に記載のデータ記憶装置。
28. 磁気書き込みヘッドを製造する方法であって、
    基板を用意するステップと、
    前記基板上に書き込み磁極を形成するステップと、
    前記書き込み磁極上に、フレア・ポイントを規定する後端部を有するマスク構造を形成するステップと、
    磁性材料を電気メッキして、前記書き込み磁極上に、書き込み磁極フレア・ポイントを規定する端部を有する磁性シェルを形成するステップと、
    を有する方法。

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