JP2009020999A - 垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法を提供する。
【解決手段】メインポールと、メインポールと共に磁路をなすリターンヨークと、メインポールが記録媒体に情報を記録する磁場を発生させるように、メインポールをソレノイド構造で取り囲むコイルと、を備え、メインポールのリターンヨーク側をメインポールの上部とし、メインポールのリターンヨークの反対側をメインポールの下部とする時、コイルは、メインポールの下部を通る下部導線部と、メインポールの上部を通る上部導線部と、下部導線部と上部導線部とを電気的に連結する連結部と、を備え、上部導線部は少なくとも２層で積層された上部導線層を備えることを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。これにより、高記録密度の達成に要請される高周波記録特性を向上させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法に係り、より詳細には、垂直磁気記録ヘッドの記録磁場の強度を向上させて記録媒体の記録密度を向上させるために、記録磁場を発生させるコイルをメインポールにソレノイド構造で形成させたソレノイド型コイル構造を備える垂直磁気ヘッド及びその製造方法に関する。

磁気記録は、記録方式によって水平磁気記録方式と垂直磁気記録方式とに大別できる。水平磁気記録方式は、磁性層の磁化方向が磁性層の表面に平行に整列されることを利用して情報を記録する方式であり、垂直磁気記録方式は、磁性層の磁化方向が磁性層の表面に垂直方向に整列されることを利用して情報を記録する方式である。記録密度の点から見て、垂直磁気記録方式は水平磁気記録方式よりはるかに有利であって、多様な構造の垂直磁気記録ヘッドが開発されている。

かかる垂直磁気記録ヘッドの開発により、ハードディスクドライブの記録密度は最近になって毎年３０〜４０％の向上を見せ、現在約１２００ｋＢＰＩレベルの線記録密度が量産レベルで達成され、今後もさらに増加して１〜２年内には１５００ｋＢＰＩ以上の線記録密度レベルに到達すると予想される。このように高い線記録密度を達成するためには、ヘッドデザインの最適化を通じて高周波記録特性の向上が必要である。高周波記録特性を向上させるとは、高周波で記録磁場を強く保持すると同時に記録磁場の反応速度を速くすることを意味する。記録磁場の速い反応速度のためには、ヘッドインダクタンスと渦電流損失を減らすことが非常に重要である。

渦電流損失を減らす方法には、記録ヘッドのメインポールに高い比抵抗値を持つ材料を使用する方法がある。しかし、メインポールの特性は比抵抗以外に飽和磁化、保磁力などいろいろな要求特性とのトレードオフにより決定されるので、他の特性に影響を及ぼさずにメインポールの比抵抗値のみ高くすることは困難である。

本発明は、前述した従来の垂直磁気記録ヘッドの問題点を改善するためになされたものであり、特に、ソレノイド型コイル構造を持つ垂直磁気記録ヘッドにおいて、記録磁場強度を減少させずに高周波記録特性を向上させた垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明による垂直磁気記録ヘッドは、メインポールと、前記メインポールと共に磁路をなすリターンヨークと、前記メインポールが記録媒体に情報を記録する磁場を発生させるように、前記メインポールをソレノイド構造で取り囲むコイルと、を備え、前記メインポールの前記リターンヨーク側を前記メインポールの上部とし、前記メインポールの前記リターンヨークの反対側を前記メインポールの下部とする時、前記コイルは、前記メインポールの下部を通る下部導線部と、前記メインポールの上部を通る上部導線部と、前記下部導線部と前記上部導線部とを電気的に連結する連結部と、を備え、前記上部導線部は少なくとも２層で積層された上部導線層を備えることを特徴とする。

また、前記の目的を達成するために、メインポールをソレノイド形態で取り囲む構造のコイルを備える垂直磁気記録ヘッドの製造方法は、磁気シールド層上に下部導線部及び連結部を形成する工程と、前記下部導線部上にメインポールを備える第１磁性層を形成する工程と、前記第１磁性層上に第１絶縁層を形成する工程と、前記第１絶縁層上に第１上部導線部及び前記第１上部導線部の上部領域に形成される第２上部導線部を備える上部導線部を形成する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明による垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法は、次のような効果がある。

第１に、磁気記録部のヨーク長を大きく縮めて高周波特性を改善すると同時に記録磁場の強度を改善できる。

第２に、コイルターンがメインポールのエア軸受面の先端部側に集中配置されて記録効率を最大化させることができる。

第３に、ヨーク長を縮めることによってメインポールの幅対高さの縦横比を増加させて、幅方向の形状異方性効果を増大させることができる。

以下、添付された図面を参照して本発明の望ましい実施形態を詳細に説明する。しかし、下記で示される実施形態は、本発明の範囲を限定するものではなく、本発明を当業者に十分に説明するために提供されるものである。以下の図面で同じ参照符号は同じ構成要素を示し、図面上で各構成要素の大きさは、説明の明瞭性及び便宜のために誇張していることがある。

図１は、本発明の第１実施形態による垂直磁気記録ヘッドの構造を概略的に示す断面図であり、図２Ａないし図２Ｃは、本実施形態のコイルの通電構造を示す断面図である。

図面を参照すれば、垂直磁気記録ヘッド１００は記録媒体Ｍに情報を記録するために、記録媒体Ｍに向かって磁場を放出するメインポール１４０、誘導磁場を発生させるための電流が印加されるソレノイド型コイル、及びメインポール１４０と共に磁場の磁路を形成するリターンヨーク１７０を備える記録ヘッド部Ｗを備える。記録ヘッド部Ｗは、メインポール１４０の記録媒体Ｍ側の終端に磁束が集束されることを助けるサブヨーク１５０をさらに備えることができる。また、記録媒体Ｍに記録された情報を読み取るために、二つの磁気シールド層１２０と前記磁気シールド層１２０の間に介在する磁気抵抗素子１１０で形成される再生ヘッド部Ｒをさらに備えることができる。参照番号１１９、１３９、１５９、１８０、１８９は絶縁層を表す。かかる絶縁層１１９、１３９、１５９、１８０、１８９は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３やその他の絶縁物質で形成される。参照番号Ｓは、垂直磁気記録ヘッド１００の記録媒体Ｍと対向する面であって、エア軸受面という。説明の便宜のために、メインポール１４０のリターンヨーク１７０側をメインポール１４０の上部とし、メインポール１４０の前記リターンヨーク１７０の反対側を前記メインポール１５０の下部と呼ぶことにする。

メインポール１４０、リターンヨーク１７０及びサブヨーク１５０は、コイルにより発生された記録磁場の磁路を形成できるように磁性物質からなる。この時、メインポール１４０のエア軸受面Ｓの終端に集束される磁場の大きさはメインポール１４０の飽和磁束密度により制限されるので、メインポール１４０は、飽和磁束密度がリターンヨーク１７０やサブヨーク１５０より大きい磁性物質からなる。例えば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅなどからなる。サブヨーク１５０やリターンヨーク１７０は、高周波の磁場変化に対して速い応答特性を持つように、前記メインポール１４０より相対的に高い透磁率を持たせることが望ましい。サブヨーク１５０やリターンヨーク１７０の材料としては、例えば、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）のような磁性物質が主に使われ、この時、ＮｉとＦｅとの成分比を調節することによって飽和磁束密度と透磁率とが適切に設計される。

リターンヨーク１７０のエア軸受面Ｓの終端であるリターンヨークチップ１７０ａは、メインポール１４０と離隔形成されている。すなわち、リターンヨークチップ１７０ａとメインポール１４０との間隔は、メインポール１４０から出る漏れ磁束Ｂ_ｌｆが記録媒体Ｍを垂直方向に磁化させた後、リターン経路を形成できるように適切に決定される。たとえば、前記間隙は数百ナノメートル以下に形成される。メインポール１４０の上部面にはサブヨーク１５０がさらに設けられてもよい。サブヨーク１５０は、メインポール１４０のエア軸受面Ｓの終端に磁場が集束されるようにエア軸受面Ｓから所定距離離隔している。一方、サブヨーク１５０とリターンヨーク１７０とは、エア軸受面Ｓから遠い側を通じて磁気的に連結されている。すなわち、サブヨーク１５０とリターンヨーク１７０とは、バックギャップ１５０ａを通じて磁気的に接合されている。

図１及び図２Ａないし図２Ｃは、本実施形態のコイルが３ターンのソレノイド構造である場合を例示的に示す。図２Ａは、図１で垂直磁気記録ヘッド１００をＡ１−Ａ１線に沿って切開した断面図であり、図２Ｂは、図１で垂直磁気記録ヘッド１００をＡ２−Ａ２線に沿って切開した断面図であり、図２Ｃは、図１で垂直磁気記録ヘッド１００をＡ３−Ａ３線に沿って切開した断面図である。

図面を参照すれば、コイルは、メインポール１４０の下部を通る単層構造の下部導線部１３０と、メインポール１４０及びサブヨーク１５０の上部を通る複層構造の上部導線部１６０と、下部導線部１３０と上部導線部１６０とを電気的に連結する連結部ＩＣとで形成されている。下部導線部１３０、上部導線部１６０及び連結部ＩＣは、メインポール１４０とサブヨーク１５０とを取り囲んでいてソレノイド構造をなす。前記下部導線部１３０は、第１ないし第３下部導線１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃで形成される。上部導線部１６０のうち、メインポール１４０に相対的に近い第１上部導線層１６１は第１及び第２上部導線１６１ａ、１６１ｂで形成され、上部導線部１６０のうち、メインポール１４０から相対的に遠い第２上部導線層１６２は、第３上部導線１６２ａで形成される。連結部ＩＣは、下部導線部１３０と上部導線部１６０とを電気的に連結する第１ないし第６連結部ＩＣ１〜ＩＣ６を備える。このようにヨーク長ＹＬ１と関係のない下部導線部１３０は、単層構造として形成するが、ヨーク長ＹＬ１と関係のある上部導線部１６０は複層構造で形成することによって、ヨーク長ＹＬ１を縮めつつ、縮まったヨーク長ＹＬ１で多くのターンが入るようにすることができる。また、前記第１ないし第３上部導線１６１ａ、１６１ｂ、１６２ａの断面積は前記第１ないし第３下部導線１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃの断面積より小さくして、ヨーク長ＹＬ１をさらに縮めることができる。この場合、第１ないし第３下部導線１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃの断面積を十分に大きくすることで、第１ないし第３上部導線１６１ａ、１６１ｂ、１６２ａの断面積の減少による抵抗増加を相殺させることができる。ここで、ヨーク長ＹＬ１は、サブヨーク１５０と上部導線部１６０とを電気的に絶縁させる絶縁層１８０のエア軸受面Ｓの終端からバックギャップ１５０ａの終端までの長さを意味する。このようなヨーク長ＹＬ１は、ソレノイド型コイルの中心軸方向の長さに該当する。さらに、第２上部導線層１６２は第１上部導線層１６１の中間位置に配置することが望ましい。これは、メインポール１４０、サブヨーク１５０、及びリターンヨーク１７０で形成される磁路の長さを縮めると同時に、上部導線部１６０上に位置する磁性膜であるリターンヨーク１７０に流れる磁束特性が、急な勾配や段差により低下することを防止するためである。

さらに、図２Ｂと図２Ｃに図示されたように、メインポール１４０の上部を通る第１ないし第３上部導線１６１ａ、１６１ｂ、１６２ａのそれぞれの中間部分の幅は、外側部分の幅に比べて小さくすることができる。このように形成すればヨーク長ＹＬ１をさらに縮めることができ、上部導線部１６０をエア軸受面Ｓ側にさらに集中配置させることができる。たとえば、本実施形態のように上部導線部を２層で形成する場合、通常のフォトリソグラフィ技術でも３ターンのソレノイドコイルの上部導線部をエア軸受面Ｓから約５μｍ以内に配置させることができる。また、図２Ａに図示されるように、メインポールの下部を通る第１ないし第３下部導線１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃのそれぞれの中間部分の幅も、外側部分の幅に比べて小さくすることができる。このように上部導線部１６０及び下部導線部１３０がメインポール１４０のエア軸受面Ｓの終端に隣接した領域に集中配置されることによって、メインポール１４０の終端に磁束を密集させて記録効率を向上させることができる。

前述したようにヨーク長ＹＬ１を縮め、コイルをエア軸受面Ｓに集中配置させるために、上部導線部１６０や下部導線部１３０の導線断面積を縮めることによってコイルの抵抗が増加しうるところを、連結部ＩＣのパッド面積を広げることによって増加した抵抗を相殺させることができる。すなわち、第１ないし第６連結部ＩＣ１〜ＩＣ６の断面積は、上部導線部１６０や下部導線部１３０の導線断面積より大きく形成することが望ましく、上部導線部１６０や下部導線部１３０の導線断面積より２倍以上大きくすることがさらに望ましい。ここで、第１ないし第６連結部ＩＣ１〜ＩＣ６の断面積は、図２Ａないし図２Ｃに示したように、上部導線部１６０や下部導線部１３０が載せられた平面から見た断面積を意味する。

次いで、図２Ａないし図２Ｃを参照して、本実施形態のコイルの通電構造を説明する。下部導線部１３０の第１下部導線１３０ａの一端は外郭の第１入力端子（図示せず）に連結され、第１下部導線１３０ａの他端は、第１連結部ＩＣ１を通じて第１上部導線層１６１の第１上部導線１６１ａの一端に連結される。第１上部導線１６１ａの他端は、第２連結部ＩＣ２を通じて第２下部導線１３０ｂの一端に連結され、第２下部導線１３０ｂの他端は、第３連結部ＩＣ３を通じて第２上部導線１６１ｂの一端に連結される。また、第２上部導線１６１ｂの他端は、第４連結部ＩＣ４を通じて第３下部導線１３０ｃの一端に連結され、第３下部導線１３０ｃの他端は、第５連結部ＩＣ５を通じて第２上部導線層１６２の第３上部導線の一端に連結される。第３上部導線の他端は、第６連結部ＩＣ６を通じて再び下部導線部１３０側に行く。第６連結部ＩＣ６は、第１下部導線１３０ａが載せられた層で外郭の第２入力端子（図示せず）に連結される。

本実施形態はソレノイド型コイルを採用することによって、十分な記録磁場の強度を確保する。図３は、ソレノイド型コイルを持つヘッドにおいて、コイルのターン数による記録磁場の強度を示すグラフである。図３に示したように、ソレノイド型コイルの場合、１ターンでは記録磁場の強度が多少低いが、２ターン以上では磁場の強度が相対的に大きくて互いに類似しており、本実施形態のように３ターンコイルや後述する実施形態のような２ターンコイルで、十分な記録磁場の強度を確保できるということが分かる。

本実施形態は、上部導線部１６０を複層構造としてヨーク長ＹＬ１を縮めることによって、メインポール１４０及びサブヨーク１５０での渦電流損失を減らし、磁気記録部Ｗの高周波特性を向上させる。図４は、ヨーク長と磁気記録部との高周波特性の関係についての実験データであり、メインポールの比抵抗を高めるか、ヨーク長を短くして記録磁場の方向が反転される時間を短縮できるということを示す。本実施形態は、前述するようにヨーク長を短くすることで、記録磁場の反応時間を短縮でき、これにより、磁気記録部の高周波特性を向上させることができる。

さらに、ヨーク長ＹＬ１を縮めることによってメインポール１４０の幅対高さの縦横比を増加させて、メインポール１４０の磁気ドメインがメインポール１４０の幅方向に容易に形成されるように、幅方向の形状異方性効果を増大させることができる。この時、メインポール１４０の高さはエア軸受面Ｓに垂直な方向のメインポール１４０の長さを意味して、メインポール１４０の幅はメインポール１４０の高さに垂直な方向となるメインポール１４０の幅を意味する。

図５は、本発明の第２実施形態による垂直磁気記録ヘッドの構造を概略的に示す断面図である。図面で垂直磁気記録ヘッド２００は、前述した第１実施形態に比べてメインポール１４０とサブヨーク１５０との位置が置き換えられた点のみ差がある。すなわち、サブヨーク１５０はメインポール１４０の下面に形成されている。残りの構成は、前述した第１実施形態と実質的に同一であり、ヨーク長を縮めることによって高周波特性が向上した垂直磁気記録ヘッド２００を具現する。

図６は、本発明の第３実施形態による垂直磁気記録ヘッドの構造を概略的に示す断面図である。本実施形態は、前述した第１実施形態とコイルの構造で差があり、残りの構成は実質的に同一であるので、差異点についてのみ説明する。

図面を参照すれば、垂直磁気記録ヘッド３００は、メインポール１４０、誘導磁場を発生させるための電流が印加されるソレノイド型コイル、及びメインポール１４０と共に磁場の磁路を形成するリターンヨーク１７０を備える。垂直磁気記録ヘッド３００は、メインポール１４０の記録媒体Ｍの終端に磁束が集束されることを助けるサブヨーク１５０をさらに備えることができる。また、記録媒体Ｍに記録された情報を読み取るための再生ヘッド部が磁気シールド層１２０側にさらに設けられることもある。参照番号１３９、１５９、１８０、１８９は絶縁層を表す。かかる絶縁層１３９、１５９、１８０、１８９は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３やその他の絶縁物質で形成できる。

コイルは、メインポール１４０の下部を通る単層構造の下部導線部２３０と、メインポール１４０及びサブヨーク１５０の上部を通る複層構造の上部導線部２６０と、連結部（図示せず）とで形成されている。下部導線部２３０、上部導線部２６０及び連結部は、メインポール１４０とサブヨーク１５０とを取り囲んでいてソレノイド構造をなす。前記下部導線部２３０は２つの下部導線で形成される。上部導線部２６０は、それぞれ一つの上部導線を持つ２層の上部導線層２６１、２６２を備える。すなわち、本実施形態のコイルは２ターンソレノイド構造を持つ。

上部導線部２６０の断面積は、下部導線部２３０の断面積より小さくする。すなわち、前記上部導線の断面積は下部導線の断面積より小さく形成される。下部導線部２３０の断面積を十分に大きくすることで、上部導線部２６０の断面積減少による抵抗増加を相殺させる。このようにコイルのターン数を２ターンとし、上部導線部２６０を複層とすることでヨーク長ＹＬ２を縮めることができ、さらに、上部導線部２６０の断面積を下部導線部２３０の断面積より小さくしてヨーク長ＹＬ２をさらに縮めることができる。このようにヨーク長ＹＬ２を縮めることによって、磁気記録部Ｗの高周波特性を向上させることができ、メインポール１４０の幅対高さの縦横比を増加させて幅方向の形状異方性効果を増大させることができる。

エア軸受面Ｓに垂直な断面を基準とする時、前記第２上部導線層２６２の長さを前記第１上部導線層２６１の長さより短くする。さらに、第２上部導線層２６２は、第１上部導線層２６１の中間位置に配置することが望ましい。これは、メインポール１４０、サブヨーク１５０、及びリターンヨーク１７０で形成される磁路の長さを縮めると同時に、上部導線部２６０上に位置する磁性膜であるリターンヨーク１７０内に流れる磁束特性が、急な勾配や段差により低下することを防止するためである。

一方、本実施形態の垂直磁気記録ヘッド３００はさらに短いヨーク長ＹＬ２を持つため、上部導線部２６０はエア軸受面Ｓ側にさらに集中配置されうる。たとえば、本実施形態のように上部導線部２６０を２層で形成する場合、通常のフォトリソグラフィ技術でも、上部導線部２６０をエア軸受面Ｓから約５μｍ以内に配置させることができ、これにより記録効率が最大化される。

図７は、本発明の第４実施形態による垂直磁気記録ヘッドの構造を概略的に示す断面図である。図面で垂直磁気記録ヘッド４００は、前述した第３実施形態に比べてメインポール１４０とサブヨーク１５０との位置が置き換えられた点のみ差がある。すなわち、サブヨーク１５０はメインポール１４０の下面に形成されている。残りの構成は前述した第３実施形態と実質的に同一であり、ヨーク長を縮めることによって高周波特性が向上した垂直磁気記録ヘッド４００を具現する。

以下、本発明の垂直磁気記録ヘッドの製造方法を説明する。本発明の各実施形態による垂直磁気記録ヘッドは、その構成が多少変形されていてもその製造方法は実質的に同一であるので、第１実施形態の垂直磁気記録ヘッドの製造方法を中心に説明する。

図８Ａないし図８Ｈは、本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドの製造方法の各工程を説明する図面である。各図面で下方の図面は上方の図面でＢ−Ｂ線に沿って切開した部分断面を図示する。

図８Ａは、コイルの下部導線部まで形成された構造を図示する。図８Ａを参照すれば、磁気シールド層（図示せず）上に第１下部絶縁層１３９ａを先ず形成した後、その上に下部導線部１３０を形成する。第１下部絶縁層１３９ａは、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２のような絶縁物質を蒸着するか、フォトレジストをスピンコーティングして熱硬化するなどの方法で形成できる。下部導線部１３０は、メッキまたは蒸着の方法で形成できる。たとえば、下部導線部１３０は、前記第１下部絶縁層１３９ａの全域にわたってシード層を蒸着し、下部導線部１３０の形状によってフォトリソグラフィ法でパターニングした後、銅（Ｃｕ）などでメッキして形成できる。

次いで、図８Ｂ及び図８Ｃは、コイルの連結部を形成する工程まで図示する。

図８Ｂを参照すれば、下部導線部１３０の終端上に以後工程で形成される上部導線部１６０との電気的な連結のための連結部ＩＣを形成する。前記連結部ＩＣを形成する工程は、下部導線部１３０の形成時に用いたシード層をそのまま利用できる。すなわち、前記連結部ＩＣは、下部導線部１３０の終端で連結部ＩＣの形状のみ露出されるように再びパターニングして銅などでメッキし、イオンビームエッチング装置を使用して不要なシード層を除去する工程で形成できる。次いで、下部導線部１３０の上面に第１上部絶縁層１３９ｂを形成する。第１上部絶縁層１３９ｂは、連結部ＩＣが貫通するように形成される。第１上部絶縁層１３９ｂも第１下部絶縁層１３９ａと同じ方法で形成されうる。例えば、第１上部絶縁層１３９ｂは、Ａｌ_２Ｏ_３のような絶縁物質を蒸着してＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）工程を通じて平坦化することで形成される。

次いで、第１上部絶縁層１３９ｂ上にメインポール１４０を形成する。メインポール１４０は、ＣｏＦｅ、ＣｏＮｉＦｅのように飽和磁化の大きい磁性物質を蒸着またはメッキして形成できる。たとえば、メインポール１４０を形成する工程は、シード層成膜工程、フォトリソグラフィ工程、メッキ工程、不要な磁性膜除去工程などを通じて行われる。

次いで、メインポール１４０上の終端の一部領域に第２下部絶縁層１５９ａを形成する。第２下部絶縁層１５９ａは、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２のような絶縁物質で形成され、ＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ Ｌａｙｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）のような蒸着工程が用いられる。第２下部絶縁層１５９ａが形成された側が記録媒体と対向する側になり、第２下部絶縁層１５９ａは、メインポール１４０とリターンヨークチップ１７０ａとの間のギャップ層になる。

次いで、第２下部絶縁層１５９ａ上の終端の一部領域にリターンヨークチップ１７０ａを形成し、メインポール１４０の上面で第２下部絶縁層１５９ａが形成されていない領域にサブヨーク１５０を形成する。かかるリターンヨークチップ１７０ａを形成する工程と、サブヨーク１５０を形成する工程とは同時に行われる。リターンヨークチップ１７０ａとサブヨーク１５０とは透磁率の高い柔磁性物質で形成され、同じ物質または異なる物質で形成される。例えば、ＮｉＦｅやＣｏＮｉＦｅが用いられ、メッキまたは蒸着の方法で形成できる。次いで、リターンヨークチップ１７０ａとサブヨーク１５０との間には第２上部絶縁層１５９ｂで満たす。第２上部絶縁層１５９ｂは第１上部絶縁層１３９ｂの全域にわたって形成され、第２上部絶縁層１５９ｂが形成された後、その上面をＣＭＰなどの方法で平坦化することができる。第２上部絶縁層１５９ｂは連結部ＩＣが貫通するように形成される。

次いで、図８Ｃに示したように、サブヨーク１５０の上面に第３絶縁層１８０を形成する。第３絶縁層１８０は、サブヨーク１５０と第３絶縁層１８０上に形成される第１上部導線層（図８Ｄの１６１）との絶縁のために設けられるものであり、サブヨーク１５０のバックギャップ１５０ａ部分と連結部ＩＣとが露出されるように形成される。このような第３絶縁層１８０は、フォトレジストを塗布して２４０℃以上の炉で７時間以上保持させる熱処理工程を通じて、フォトレジストがクロスリンクされるように熱硬化するなどの方法で形成するか、スパッタやＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）を利用してＡｌ_２Ｏ_３などを蒸着した後、リフトオフやエッチング工程を通じて形成できる。

次いで、図８Ｄに示したように、第３絶縁層１８０上に第１上部導線層１６１を形成する。第１上部導線層１６１は、第３絶縁層１８０上にシード層を形成し、これをパターニングした後でＣｕのような伝導性の優れた物質をメッキする工程を通じて形成できる。

次いで、図８Ｅに示したように、第１上部導線層１６１の上面及び側面を覆う第４下部絶縁層１８９ａを形成する。前記第４下部絶縁層１８９ａには、サブヨークのバックギャップ１５０ａを露出させるように貫通孔１８６が形成されている。下部導線部１３０及び第１上部導線層１６１を、以後に形成される第２上部導線層１６２と電気的に連結する連結部ＩＣは、第４下部絶縁層１８９ａを貫通するようになっている。第４下部絶縁層１８９ａは、第１上部導線層１６１と第２上部導線層１６２とを絶縁するためのものであり、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３のような絶縁物質を蒸着して形成でき、絶縁に必要な範囲内で最小厚さになることが望ましい。

次いで、図８Ｆを参照すれば、第２上部導線層１６２を第４下部絶縁層１８９ａの上面にわたって形成する。第２上部導線層１６２は、第１上部導線層１６１が載せられた領域の上部に配置されるように形成する。第２上部導線部１６２は、Ｃｕのように伝導性の優れた物質をメッキする工程を通じて形成できる。

前記第１及び第２上部導線層１６１、１６２をなす上部導線は、前記メインポール１４０の上部を通る部分が前記メインポール１４０の終端に隣接するように形成することが望ましい。

さらに、前記第１及び第２上部導線層１６１、１６２をなす上部導線は、前記メインポール１４０の上部を通る部分の幅が薄くなるように形成されることがさらに望ましい。

次いで、図８Ｇに示したように、第２上部導線層１６２を覆う第４上部絶縁層１８９ｂを形成する。第４上部絶縁層１８９ｂは、例えば、フォトレジストを塗布した後に熱硬化することで形成するか、Ａｌ_２Ｏ_３を蒸着して形成してもよい。

次いで、図８Ｈのように、リターンヨークチップ１７０ａと第４下部及び第４上部絶縁層１８９ａ、１８９ｂとサブヨーク１５０のバックギャップ１５０ａとを覆うリターンヨーク１７０を形成する。リターンヨーク１７０は、ＮｉＦｅやＣｏＮｉＦｅのような磁性物質を蒸着またはメッキすることによって形成できる。

前述した製造方法は特に、下部導線層と上部導線層とを連結する構造を形成する方法及び上部導線層を形成する工程に主要な特徴があり、残りの工程は例示的なものであり、当業者の便宜によってその順序や製造方法の各工程の具体的な内容は変わりうる。例えば、メインポールが先ず形成され、メインポールの上面にサブヨークが形成されることと説明したが、前述した第２実施形態や第４実施形態のようにサブヨークが先ず形成された後、サブヨークの上面にメインポールが形成されてもよい。

前述した実施形態を通じて多様な形態の本発明による垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法について説明した。本発明は、ヨーク長に影響を与える上部導線部を多層構造で形成することによってヨーク長を最小化させたことにあり、前述した実施形態のように上部導線部が複層構造に限定されるものではない。さらに、前述した実施形態では、３ターンコイルまたは２ターンコイルを例として説明しているが、これは例示的なものであり、ターン数はこれと異なりうる。

本発明の垂直磁気記録ヘッド及びその製造方法は、理解を助けるために図面に図示された実施形態を参考までに説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならばこれより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲により定められねばならない。

本発明は、垂直磁気記録ヘッド関連の技術分野に好適に用いられる。

本発明の第１実施形態による垂直磁気記録ヘッドの構造を概略的に示す断面図である。 図１の垂直磁気記録ヘッドの配線構造を示す断面図である。 図１の垂直磁気記録ヘッドの配線構造を示す断面図である。 図１の垂直磁気記録ヘッドの配線構造を示す断面図である。 コイルの巻取り回数による記録磁場の強度を示すグラフである。 ヨーク長による記録磁場の反応速度を示すグラフである。 本発明の第２実施形態による垂直磁気記録ヘッドの構造を概略的に示す断面図である。 本発明の第３実施形態による垂直磁気記録ヘッドの構造を概略的に示す断面図である。 本発明の第４実施形態による垂直磁気記録ヘッドの構造を概略的に示す断面図である。 本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドの製造方法の各工程を説明する図面である。 本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドの製造方法の各工程を説明する図面である。 本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドの製造方法の各工程を説明する図面である。 本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドの製造方法の各工程を説明する図面である。 本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドの製造方法の各工程を説明する図面である。 本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドの製造方法の各工程を説明する図面である。 本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドの製造方法の各工程を説明する図面である。 本発明の実施形態による垂直磁気記録ヘッドの製造方法の各工程を説明する図面である。

符号の説明

１００ 垂直磁気記録ヘッド
１１０ 磁気抵抗素子
１１９、１３９、１５９、１８０、１８９ 絶縁層
１２０ 磁気シールド層
１３０ 下部導線部
１４０ メインポール
１５０ サブヨーク
１５０ａ バックギャップ
１６０ 上部導線部
１６１ 第１上部導線層
１６２ 第２上部導線層
１７０ リターンヨーク
１７０ａ リターンヨークチップ
Ｂ_ｌｆ 漏れ磁束
Ｍ 記録媒体
Ｗ 記録ヘッド部
Ｒ 再生ヘッド部
Ｓ エア軸受面
ＹＬ１ ヨーク長

Claims (21)

1. メインポールと、
   前記メインポールと共に磁路をなすリターンヨークと、
   前記メインポールが記録媒体に情報を記録する磁場を発生させるように、前記メインポールをソレノイド構造で取り囲むコイルと、を備え、
   前記メインポールの前記リターンヨーク側を前記メインポールの上部とし、前記メインポールの前記リターンヨークの反対側を前記メインポールの下部とする時、前記コイルは、前記メインポールの下部を通る下部導線部と、前記メインポールの上部を通る上部導線部と、前記下部導線部と前記上部導線部とを電気的に連結する連結部と、を備え、前記上部導線部は少なくとも２層で積層された上部導線層を備えることを特徴とする垂直磁気記録ヘッド。
2. 記録媒体に対向する前記垂直磁気記録ヘッドのエア軸受面に垂直な方向に前記上部導線部の長さが前記下部導線部の長さより短いことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録ヘッド。
3. 前記上部導線部は、前記メインポールに相対的に近い第１上部導線層と前記メインポールから相対的に遠い第２上部導線層とを備え、
   前記垂直磁気記録ヘッドが記録媒体に対向するエア軸受面に垂直な方向を基準とする時、前記少なくとも２層で積層された上部導線層のうち、前記メインポールから遠い側の上部導線部の長さが前記メインポールに近い側の上部導線部の長さより短いことを特徴とする請求項１または２に記載の垂直磁気記録ヘッド。
4. 前記少なくとも２層の上部導線部のうち、前記メインポールから遠い側の上部導線部のターン数が前記メインポールに近い側の上部導線部のターン数と同一またはそれより少ないことを特徴とする請求項１ないし３のうちいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッド。
5. 前記上部導線部をなす上部導線の断面積は、前記下部導線部をなす下部導線の断面積より相対的に小さなことを特徴とする請求項１に記載の垂直磁気記録ヘッド。
6. 前記連結部の断面積は、前記下部導線部をなす下部導線の断面積より大きいことを特徴とする請求項１ないし５のうちいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッド。
7. 前記上部導線部は、前記垂直磁気記録ヘッドが記録媒体に対向するエア軸受面から５μｍ以内に配置されることを特徴とする請求項１ないし６のうちいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッド。
8. 前記上部導線部は、前記メインポールに相対的に近い第１上部導線層と前記メインポールから相対的に遠い第２上部導線層とを備える複層構造であり、前記下部導線部は単層構造であることを特徴とする請求項１ないし７のうちいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッド。
9. 前記第１上部導線層は２個の上部導線で形成され、前記第２上部導線層は１個の上部導線で形成され、前記下部導線部は３個の下部導線で形成されることを特徴とする請求項８に記載の垂直磁気記録ヘッド。
10. 前記第１及び第２上部導線層はそれぞれ１個の上部導線で形成され、前記下部導線部は２個の下部導線で形成されることを特徴とする請求項８に記載の垂直磁気記録ヘッド。
11. 前記メインポールの記録媒体側の端部に磁場が集束されるように、前記端部から所定距離離隔したサブヨークがさらに設けられており、
    前記サブヨークは、前記メインポールと共に前記コイルにソレノイド形態で取り囲まれたことを特徴とする請求項１ないし１０のうちいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッド。
12. 前記サブヨークは、前記メインポールの上部側面または前記メインポールの下部側面に接して形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の垂直磁気記録ヘッド。
13. メインポールをソレノイド形態で取り囲む構造のコイルを備える垂直磁気記録ヘッドの製造方法において、
    磁気シールド層上に下部導線部及び連結部を形成する工程と、
    前記下部導線部上にメインポールを備える第１磁性層を形成する工程と、
    前記第１磁性層上に第１絶縁層を形成する工程と、
    前記第１絶縁層上に第１上部導線部及び前記第１上部導線部の上部領域に形成される第２上部導線部を備える上部導線部を形成する工程と、を含むことを特徴とする垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
14. 下部導線部及び連結部を形成する工程は、
    磁気シールド層上に絶縁層を形成し、
    前記絶縁層上に前記下部導線部を形成する工程と、
    前記下部導線部の終端上に連結部を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１３に記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
15. 前記下部導線部及び連結部は、シード層を利用するメッキ工程を通じて形成され、
    前記シード層は、前記下部導線部及び連結部の形成に共通に用いられることを特徴とする請求項１４に記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
16. 前記上部導線部を形成する工程は、
    前記第１絶縁層上に第１上部導線層を形成する工程と、
    前記第１上部導線層を取り囲む第２絶縁層を形成する工程と、
    前記第２絶縁層上に第２上部導線層を形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１３ないし１５のうちいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
17. 前記第２上部導線層を形成する工程は、
    前記第２上部導線層を前記第１上部導線層の中間位置の上部に配置することを特徴とする請求項１６に記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
18. 前記上部導線部を形成する工程は、
    前記第１及び第２上部導線層をなす上部導線を、前記メインポールの上部を通る部分が前記メインポールの終端に隣接するように形成することを特徴とする請求項１６または１７に記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
19. 前記上部導線部を形成する工程は、
    前記第１及び第２上部導線層をなす上部導線の前記メインポール上部を通る中間部分の各幅を、前記メインポール上部を通る外側部分の各幅に比べて小さく形成することを特徴とする請求項１６ないし１８のうちいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
20. 前記第１磁性層を形成する工程は、
    前記下部導線部上にメインポールを形成する工程と、
    前記メインポールの上面に前記メインポールの一端部から離隔した端部を持つサブヨークを形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１３ないし１９のうちいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。
21. 前記第１磁性層を形成する工程は、
    前記下部導線部上にサブヨークを形成する工程と、
    前記サブヨークの上面に、前記サブヨークの一端部から離隔した端部を持つメインポールを形成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１３ないし１９のうちいずれか１項に記載の垂直磁気記録ヘッドの製造方法。

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