JP2009129488A - 磁気ヘッドスライダ及びこれを備えた磁気ディスク装置 - Google Patents

Abstract

【課題】浮上量を高速で制御することができ、かつ量産に適した磁気ヘッドスライダを提供すること。
【解決手段】磁気ディスク（９０）に対向する対向面と前記対向面に垂直な先端面とを有するスライダ基板（１１）と、前記スライダ基板（１１）の先端面側に形成され、前記磁気ディスク（９０）に情報の書き込み又は読み出しを行う磁気ヘッド素子（３２）と、前記スライダ基板（１１）と前記磁気ヘッド素子（３３）との間に形成されたアクチュエータ（１８）とを備えたことを特徴とする磁気ヘッドスライダによる。
【選択図】図５

Description

本発明は、磁気ディスクに対しデータの読み書きを行う磁気ヘッドスライダ及びこれを備えた磁気ディスク装置に関し、特に磁気ディスクからの浮上量を調整できる磁気ヘッドスライダ及びこれを備えた磁気ディスク装置に関する。

近年、磁気ディスク装置（ハードディスク装置）のより一層の大容量化が要求され、垂直磁気記録方式が開発されるなど、磁気記録媒体（磁気ディスク）の記録ビット長及びトラック間隔の狭小化が進んでいる。このような、微細化された記録ビットに対して確実なデータの書き込み及び読み取りを行うためには、磁気ヘッド（書き込み素子及び読み取り素子を含む）と磁気ディスクとの間隙、すなわち磁気ヘッドスライダの浮上量を非常に小さくする必要がある。ところが、磁気ヘッドスライダの浮上量が非常に小さくなると、僅かな浮上量の変化でも書き込み及び読み取りエラーが発生するおそれがある。しかしながら、空気流のみによる浮上量制御ではこのような小さな浮上量に対して浮上量を一定に保つにはもはや不十分となりつつある。

一方、磁気ヘッドスライダに駆動機構を設けて磁気ヘッドスライダの浮上量を電気的に制御する技術が種々提案されている。このような技術を開示するものとして、例えば特許文献１乃至５がある。

特許文献１には、スライダ基板の端面に圧電素子を貼り付け、この圧電素子により浮上量を制御する磁気ヘッドスライダが記載されている。特許文献２には、磁気ヘッドスライダを支持するサスペンションアームに圧電素子を設け、そのサスペンションアームを変形させて磁気ヘッドスライダの浮上量を制御する技術が記載されている。

特許文献３には、磁気ヘッドスライダと磁気ディスク間に電圧を印加することによって、磁気ヘッドスライダと磁気ディスクとの間に逆符号の電荷を発生させ、静電的な吸引力（反発力）により磁気ヘッドスライダの浮上量を制御する技術が記載されている。

特許文献４には、磁気ヘッドスライダの浮上面（Air Bearing Surface；ＡＢＳ面）の反対側の面に圧電素子を設け、この圧電素子の変形によって磁気ヘッドスライダをロール方向に撓ませることにより浮上量を調整する技術が記載されている。特許文献５には、磁気ヘッドスライダのＡＢＳ面に形成された溝に圧電素子を埋め込み、この圧電素子により磁気ヘッドを上下にスライドさせて浮上量を調整する技術が記載されている。
特開２０００−３４８３２１号公報 特開平７−２６２７２６号公報 特開平９−８２０１４号公報 特許第３９１７４０９号明細書 特開平４−１３７２１４号公報

しかし、圧電素子を磁気ヘッドから離れたサスペンションアーム等に配置する場合（例えば特許文献２等）には、駆動すべき磁気ヘッドと圧電素子との距離が長くなるとともに駆動部分の質量も大きくなるため共振周波数が低下してしまう。このため、磁気ヘッドスライダの浮上量を高速（高周波数）で安定に制御することができなくなるという問題点がある。

また、特許文献１のような磁気ヘッドスライダでは、スライダ基板（ウエハ）の上面に圧電素子を機械的に取り付ける工程を必要とするため、生産コストが高くなってしまう。さらに、圧電素子は接着剤などで取り付けられているため、接着剤のムラによる傾き等が生じて均一な特性を得ることができず、歩留まりが悪化してしまう。

また、特許文献５のような磁気ヘッドスライダは、磁気ヘッドスライダごとに微細な圧電素子を溝に埋め込む作業が必要であり、量産には向かない。

本発明の目的は、浮上量を高速で制御することができ、かつ量産に適した磁気ヘッドスライダを提供することである。

本発明の一観点によれば、磁気ディスクに対向する浮上面を有するスライダ基板と、前記スライダ基板の一端側に形成され、前記磁気ディスクに情報の書き込み又は読み出しを行う磁気ヘッドと、前記スライダ基板と前記磁気ヘッドとの間に形成され、電圧の印加により前記対向面と交差する方向に伸縮して、前記磁気ヘッドを前記浮上面と交差する方向に移動させるアクチュエータとを備えたことを特徴とする磁気ヘッドスライダが提供される。

上記観点の磁気ヘッドスライダによれば、アクチュエータによって駆動される駆動部位（磁気ヘッド）とアクチュエータとが近接しているため、共振周波数が高くなり高い周波数まで安定して浮上量制御を行うことができる。

なお、本発明を特定する用語としての圧電体には印加電圧に比例した歪み（変形）を生ずる圧電材料の他に、印加電圧の二乗に比例した歪み（変形）を生じる電歪材料も含むものとする。

さらに、上記観点の磁気ヘッドスライダにおいて、アクチュエータは、前記浮上面に交差する方向に少なくとも２層以上積層された圧電体膜を有する積層構造物を備えるように構成することができる。

この構成によれば、積層された圧電体膜の積層構造物をウエハプロセスにより精度良く作製することができ、特性の安定した磁気ヘッドスライダを歩留まり高く生産することができる。また、製造工程数を増加させることなく圧電体膜の積層数を増やすことができる。

また、上記観点の磁気ヘッドスライダにおいて、アクチュエータを、上述の積層構造物に加えて、更に、前記積層構造物の伸縮方向の両端に配置された一対の梁状部材を設け、前記一対の梁状部材の一方が前記スライダ基板側に係合し、他方が前記磁気ヘッド側に係合するように構成することができる。この構成によれば、圧電体構造物の浮上面に交差する方向の伸縮変形が、梁状部材によってせん断的な変位に変換され、磁気ヘッドを浮上面に交差する方向に変位させることができる。これにより、磁気ヘッドスライダの浮上量の制御を行うことができる。さらに、圧電体膜のｄ３３モードの変形を利用することができ、さらに、同じ電界強度でも大きな変位量を示す電歪材料を使用することができる。

また、上記観点の磁気ヘッドスライダの変形例として、前記アクチュエータを、前記スライダ基板と前記磁気ヘッドとの間の部分で、前記浮上面に交差する方向に複数個配列した磁気ヘッドスライダとすることもできる。これにより、磁気ヘッドを変位させる力が複数の梁状部材から略一様に印加され、磁気ヘッドが傾くことなく平行移動するように浮上面に交差する方向に変位する。これにより、磁気ヘッドのシールド層、読み取り素子及び書き込み素子の浮上量が均一となり、磁気ヘッドのノイズ特性を更に改善することができる。

また、上記観点の磁気ヘッドスライダを磁気ディスク装置に使用することにより、信頼性の高い磁気ディスク装置を得ることができる。

以下、本発明の実施形態について、添付の図面を参照して説明する。

図１は、実施形態の磁気ヘッドスライダを備えた磁気ディスク装置（ハードディスク装置）を示す上面図である。

図１に示すように、磁気ディスク装置８０は、筐体８５と、その筐体８５の内部に収容された円盤状の磁気記録媒体（磁気ディスク）９０と、磁気ディスク９０を回転させるスピンドルモータ（図示せず）と、磁気ヘッドスライダ１０が設けられたスイングアームアセンブリ４０と、スイングアームアセンブリ４０を駆動するボイスコイルモータ（図示せず）と、スピンドルモータ及びボイスコイルモータを制御するとともに磁気ヘッド３２（図２参照）を介して磁気ディスク９０に対してデータの書き込み及び読み出し並びに磁気ヘッドスライダ１０の浮上量の制御を行う制御装置８１とを備える。

磁気ディスク９０は、その中心部がスピンドルモータの回転軸に連結されており、この回転軸を中心として高速で回転する。また、スイングアームアセンブリ４０は、ボイスコイルモータの駆動軸に連結され、駆動軸を中心に図１中の矢印Ａ方向に可動となっている。このスイングアームアセンブリ４０の先端側にはサスペンションアーム４１が設けられ、サスペンションアーム４１の先端部の磁気ディスク９０側には、ジンバル部（図示せず）を介して磁気ヘッドスライダ１０が固定されている。サスペンションアーム４１には、例えば、一対の電極膜（図示せず）及びその電極膜に挟まれた圧電膜（図示せず）からなる歪センサ４２（図６参照）が設けられている。

図１に示すように構成された磁気ディスク装置８０において、スピンドルモータにより磁気ディスク９０が高速で回転すると、磁気ディスク９０の回転によって生じる空気流によって磁気ヘッドスライダ１０は磁気ディスク９０から若干浮上する。制御装置８１は、後述する方法により磁気ヘッドスライダ１０の浮上量を制御するとともに、ボイスコイルモータを制御してスイングアームアセンブリ４０を駆動し、磁気ヘッドスライダ１０を磁気ディスク９０の半径方向の所定の位置に移動させてデータの書き込み又は読み取りを行う。

図２は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダ１０の要部を示す斜視図である。なお、図２において、紙面下側が磁気ディスク９０に対向する面（以下、ＡＢＳ面１０ｂと呼ぶ)であり、図２の白抜きの矢印は磁気ディスク９０（図１参照）の移動方向（回転方向）を示す。なお、以下の説明中において磁気ヘッドスライダ１０の方向として、図２のｘ軸方向に相当する方向を幅方向、ｙ軸方向に相当する方向を厚さ方向、ｚ軸方向に相当する方向を浮上高さ方向と呼ぶ。

図２に示すように、磁気ヘッドスライダ１０は、スライダ基板１１と、スライダ基板１１の端面（製造工程ではウエハ１１１の上面に該当するため、以下上面１１ａと呼ぶ）の上（厚さ方向（ｙ方向））に形成されたアクチュエータ領域２０と、アクチュエータ領域２０の上（上面２０ａの上）に形成された磁気ヘッド領域３０とを有している。

スライダ基板１１は、図２に示すように、直方体状の部材であり、例えばアルチック（Ａｌ₂Ｏ₃-ＴｉＣ）等のセラミック材料によって構成される。スライダ基板１１はサスペンションアーム４１のジンバル部（図示せず）によって保持されている。

アクチュエータ領域２０には、図２に示すように、その内部にアクチュエータ１８が形成されており、更にアクチュエータ１８に取り付けられた共通電極１７及び共通電極１７から伸びる配線２１等が形成されている。アクチュエータ１８の構造は後述する。

磁気ヘッド領域３０は、図２に示すように、アクチュエータ領域２０を介してスライダ基板１１と接続されており、ＡＢＳ面１０ｂ側に磁気ヘッド３２が形成されている。磁気ヘッド３２は、例えば、磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）等の読み取り素子３３、誘導コイル等で構成された書き込み素子３４、及びこれらの素子を覆うシールド膜３５等で構成される。磁気ヘッド３２は、図２に示す例では磁気ヘッドスライダ１０の幅方向（ｘ方向）の中央付近に設けられているが、これ以外の部分に形成してもよい。

磁気ヘッドスライダ１０の端面上（上面１０ａの上）には、磁気ヘッド３２及びアクチュエータ１８と接続された複数の電極端子が形成されている。電極端子２２は、図２に示すように、シールド層３５の両脇を通る配線２１を通じて共通電極１７と電気的に接続されている。また、磁気ヘッド３２の読み取り素子３３及び書き込み素子３４と接続された複数（例えば４個）の電極端子（図示せず）も、磁気ヘッド領域３０の端面上（上面１０ａの上）に形成されている。このように、アクチュエータ１８の電極端子２２と磁気ヘッド３２の電極端子とが同一の面に形成されているため、配線接続を容易に行うことができる。

以下、図３及び図４を参照しつつ実施形態に係わるアクチュエータ領域２０の構成について更に詳細に説明する。

図３は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダのアクチュエータ領域を示す断面図であり、図２のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す。また、図４は同じく図３のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。なお、図３及び図４において紙面の下側がＡＢＳ面１０ｂである。

図３及び図４に示すように、アクチュエータ領域２０には、アクチュエータ１８（破線で囲われた部分）と、アクチュエータ１８の幅方向（ｘ方向）の両脇に形成された共通電極１７と、アクチュエータ１８を厚さ方向（ｙ方向）から挟む一対の絶縁膜１６と、アクチュエータ１８の周囲を覆う充填材１５とが形成されている。

絶縁膜１６は、図３に示すように、アクチュエータ１８とスライダ基板１１との境界部分及びアクチュエータ１８と磁気ヘッド領域３０との境界部分に形成されている。絶縁膜１６は、例えば、厚さ方向（ｙ方向）に２μｍ程度の厚さに形成され、後述する梁状部材１４ａ、１４ｂが係合する部分には梁状部材１４ａ、１４ｂの一端を保持する溝が形成されている。この溝の深さ（厚さ方向（ｙ方向）の深さ）は、絶縁膜１６の厚さの半分程度（例えば１μｍ程度）とすることができる。絶縁膜１６は、例えばアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）又はチタニア（ＴｉＯ₂）等の絶縁材料で構成される。この絶縁膜１６によってアクチュエータ１８がスライダ基板１１（例えば導電性のアルチック基板等）及び磁気ヘッド領域３０（例えば軟磁性合金からなるシールド層３５等）から絶縁される。

アクチュエータ１８は、図３及び図４に示すように、浮上高さ方向（ｚ方向）に積層された複数の圧電体膜１２と、この圧電体膜１２の上下を挟むように形成された複数の電極膜１３と、圧電体膜１２及び電極膜１３からなる積層構造物の上下の両端に設けられた梁状部材１４ａ及び１４ｂとを有している。圧電体膜１２及び電極膜１３からなる積層構造物は、例えば、奥行き方向（ｙ方向）に３μｍ程度の大きさに形成される。また、この積層構造物の幅方向（ｘ方向）の大きさは任意でよいが、磁気ヘッド３２のシールド膜３５の幅方向の大きさよりも大きくすることが好ましく、例えば５００μｍ程度の大きさに形成される。なお、積層構造物の浮上高さ方向（ｚ方向）の大きさは、圧電体膜１２の積層枚数によって変わるが、例えば１００μｍ程度以下とすることができる。

圧電体膜１２は、図３及び図４に示すように、浮上高さ方向（ｚ方向）に扁平な膜として形成され、例えば、幅方向（ｘ方向）に５００μｍ、厚さ方向（ｙ方向）に３μｍ程度、浮上高さ方向（ｚ方向）に２μｍ程度に形成されている。圧電体膜１２は、ｄ３３モードの変形を示す圧電体（圧電材料及び電歪材料を含む）によって構成さている。すなわち、圧電体膜１２は高さ方向（ｚ方向）に分極しており、浮上高さ方向（ｚ方向）の電界印加により電界方向（浮上高さ方向（ｚ方向））に伸び縮みする。

この圧電体膜１２の材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛[Pb(Zr,Ti)O₃;PZT]又はチタン酸ジルコン酸ランタン鉛[(Pb,La)(Zr,Ti)O₃;PLZT]等の強誘電体材料若しくはニオブ酸カリウム（KNbO₃）等を用いても良い。さらには、信頼性に優れたマグネシウムニオブ酸チタン酸鉛（PMN-PT）や亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛（PZN-PT）等の電歪材料を用いることもできる。このように、圧電体膜１２はｄ３３モードの変形を用いるため、抗電界以上でも電圧による変位を示すとともに、同じ電界強度でも比較的大きな変位量を示す電歪材料を用いることができる。なお、アクチュエータ１８の変形量は、圧電体膜１２の積層数で適宜調整することができる。

電極膜１３は、圧電体膜１２の上面及び下面に接して形成されている。電極膜１３は、図４に示すように、一端が共通電極１７と接続された櫛状に形成されており、異なる極の電極膜１３同士が互い違いに配置されている。電極膜１３は、例えば幅方向（ｘ方向）に４５０μｍ程度、厚さ方向（ｙ方向）に３μｍ程度、浮上高さ方向（ｚ方向）に２μｍ程度に形成されている。電極膜１３の材料には、例えばＣｕ（銅）などを使用できる。なお、電極膜１３と周囲の絶縁膜１６又は圧電体膜１２との密着性を改善するために、電極膜１３を配線材（例えばＣｕ）と圧電体膜１２等との界面に、例えばＣｒやＴｉ等の密着層を設けた構成としてもよい。

梁状部材１４ａは、図３に示すように絶縁体膜１２及び電極膜１３からなる積層構造物の上に形成されている。梁状部材１４ａのスライダ基板１１側の一端は絶縁膜１６側に例えば１μｍ程度突出し、絶縁膜１６の溝に係合している。一方、梁状部材１４ｂは、図３に示すようにその積層構造物の下に形成され、磁気ヘッド領域３０側の一端は絶縁膜１６側に例えば１μｍ程度突出し、絶縁膜１６の溝に係合している。梁状部材１４ａ及び１４ｂは、例えば、幅方向（ｘ方向）に４００μｍ程度、厚さ方向（ｙ方向）に５μｍ程度、浮上高さ方向（ｚ方向）に２μｍ程度に形成される。

アクチュエータ１８の周囲は、図３に示すように充填材１５が埋め込まれている。充填材１５には、弾性変形しやすくかつ絶縁性の材料としてポリイミド等の樹脂材料を使用することができる。充填材１５は弾性変形しやすい樹脂材料なので、アクチュエータ１８の変形を妨げない。

以上のように構成された磁気ヘッドスライダ１０の動作について、図５を参照しつつ、磁気ヘッド領域３０を押し下げる場合を例に説明する。ここに、図５は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダの動作を説明する模式図である。

磁気ヘッドスライダ１０の電極端子２２（図２参照）に所定の電圧を印加すると、アクチュエータ１８において圧電体膜１２を上下方向から挟む電極膜１３の間に電位差が生じ、圧電体膜１２に浮上高さ方向（ｚ方向）の電界が発生する。この電界により積層された各々の圧電体膜１２がｄ３３モードの変形により浮上高さ方向（ｚ方向）に伸びる。これにより、圧電体膜１２及び電極膜１３からなる積層構造物が高さ方向（ｚ方向）に膨張する。

上側の梁状部材１４ａは、積層構造物の膨張により上方向に変位するが、そのスライダ基板１１側の一端は絶縁膜１６の溝に係合しているため変位に追随できず、図５に示すように、上側に反った形に弾性変形する。この梁状部材１４ａの弾性変形によりアクチュエータ１８に対して図５の白抜きの矢印に示すように下向きの力が加わり、アクチュエータ１８及びその周囲の充填材１５を下向きに変位させる。

また、下側の梁状部材１４ｂは、積層構造物の膨張により下方向に変位するが、磁気ヘッド領域３０側の一端は絶縁膜１６の溝に係合しているため変位に追随できず、図５に示すように、下側に反った形に弾性変形する。この梁状部材１４ｂの弾性変形により、磁気ヘッド領域３０側の絶縁膜１６に対して、白抜きの矢印に示すように下向きの力が加わり、磁気ヘッド領域側の絶縁膜１６をアクチュエータ１８よりも下側に変位させる。

これにより磁気ヘッド領域３０は、磁気ディスク側９０に押し下げられ、浮上量が減少する。

なお、電極端子２２に印加する電圧の符号を逆にすれば、圧電体膜１２は浮上高さ方向に収縮して積層構造物が収縮するため、梁状部材１４ａは下方向に、梁状部材１４ｂは上方向に弾性変形し、これにより磁気ヘッド領域３０の浮上量を増加させることができる。

このように、圧電体膜１２及び電極膜１３からなる積層構造物の浮上高さ方向の変形は、梁状部材１４ａ及び１４ｂによって磁気ヘッド３２の浮上高さ方向の変位に変換される。

本願発明者が行ったシミュレーションによれば、圧電体膜１２にｄ３３が２００ｐｍ／Ｖ程度の材料（例えばＰＺＴ等）を用い、この圧電体膜１２を高さ方向（ｚ方向）の厚さを２μｍとし、これを５枚積層したアクチュエータ１８に対し、電極膜１３間に１５Ｖの電圧を印加すると、積層構造物は１５ｎｍ程度膨張し、磁気ヘッド領域３０が磁気ディスク９０側に１０ｎｍ程度変位することが確認された。

次に、図６を参照しつつ、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダ１０を用いた磁気ディスク装置８０での浮上量制御について説明する。ここに、図６は、実施形態に係わる磁気ディスク装置の浮上量制御系を示すブロック図である。

実施形態の磁気ディスク装置８０において、サスペンションアーム４１は磁気ヘッドスライダ１０の浮上量に応じて歪み量が変化する。このサスペンションアーム４１には、歪み量に応じた電荷を発生させる歪みセンサ４２が設けられており、この歪みセンサ４２により磁気ヘッドスライダ１０の浮上量を検出することができる。歪みセンサ４２は信号制御装置８２のチャージアンプ８３と接続されている。このチャージアンプ８３は、歪みセンサ４２の電荷を電気信号に変換してエラーアンプ８４に入力する。エラーアンプ８４は、制御装置８１から入力される基準信号（Ｖｒｅｆ）と、チャージアンプ８３からの電気信号に基づいて、磁気ヘッドスライダ１０の浮上量の基準値からのズレ（浮上量の誤差）に応じた振幅を有するエラー信号を制御装置８１に出力する。制御装置８１は、エラーアンプ８４からのエラー信号が零となるように、すなわち、磁気ヘッドスライダ１０の浮上量が基準値（例えば１０ｎｍ）と一致するように、磁気ヘッドスライダ１０のアクチュエータ１８に対して駆動信号（Ｖｏｕｔ）を出力する。これにより、磁気ヘッドスライダ１０の浮上量を一定に保つことができる。

なお、浮上量の検出を歪みセンサ４２の変わりに、磁気ヘッド３２からの読み取り信号の振幅を用いて行っても良い。この場合には、読み取り信号の振幅（例えば磁気抵抗変化量に基づく）が小さい場合には、制御装置８１は、浮上量が大きいと判断して磁気ヘッドスライダ１０の浮上量を小さくする駆動信号をアクチュエータ１８に出力し、逆の場合（読み取り信号の振幅が大きい場合）も同様に、浮上量を大きくする駆動信号を出力し、浮上量が規定値に収まるようにフィードバック制御を行えばよい。

次に、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダ１０の製造方法について、図７乃至９を参照しつつ説明する。図７乃至９は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダの製造途中の様子を工程順に示す断面図である。

ウエハ１１１は、例えばアルチック（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）等のセラミックからなる円盤状の基板である。まず、ウエハ１１１の表面に絶縁膜１６として、例えばスパッタ法によりアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）膜を厚さ２μｍ程度に形成する。これにより、図７（ａ）に示す構造が完成する。

次に、絶縁膜１６の上に圧電材料又は電歪材料からなる一様な厚さの圧電体膜１２０を形成する（図７（ｂ）参照）。圧電体膜１２０は、例えばスパッタ法によりＰＺＴ膜を厚さ３μｍ程度に堆積させることで形成できる。なお、圧電体膜１２０の成膜方法としては、スパッタ法の他、ゾルゲル法、パルスレーザ蒸着法、ＭＯＣＶＤ法、水熱合成法、又はエアロゾルデポジション法等を使用することができる。

次に、圧電体膜１２０の上にレジストを塗布し、リソグラフィ法及びドライエッチング法により上側の梁状部材１４ａの形成予定領域の圧電体膜１２０及び絶縁膜１６の一部を除去した梁状部材用の溝１６１を形成する。リソグラフィは、例えば水銀ランプのｉ線（波長３６５ｎｍ）を光源として用いたステッパ（ｉ線ステッパ）で行うことができ、ドライエッチングは、例えば、ＰＺＴ膜の除去にはＳＦ₆等のフッ素系ガスを使用したＩＣＰ（Induced Coupled Plasma；誘導結合プラズマ）で行うことができ、アルミナ膜の除去にはＣｌ₂又はＢＣｌ₃等の塩素系ガスを使用したＩＣＰで行うことができる。これにより、梁状部材用の溝１６１が形成され、図７（ｃ）に示す構造が完成する。

次に、ウエハ１１１の表面に再度レジストを塗布し、リソグラフィ法及びドライエッチング法により、圧電体膜１２０の一部を除去して、電圧印加用の電極膜１３及び両脇の共通電極１７を形成するための溝１２１並びに圧電体膜１２を形成する（図７（ｃ）参照）。

次に、図７（ｃ）に示す構造の溝１２１及び溝１６１に、電極膜１３、梁状部材１４ａ及び共通電極１７となる材料（例えばＣｕ）の充填を行う。この工程は、例えば、スパッタ法等により厚さ２００ｎｍ程度のＣｕシード層をパターニングされたＰＺＴ膜（圧電体膜）１２０の表面に形成し、その後鍍金プロセス（例えば電解メッキ等）によりＣｕ膜を厚さ５μｍ程度に形成する。そして、そのＣｕ膜が形成されたウエハ１１１の表面をＣＭＰ法で研磨してＰＺＴ膜（圧電体膜１２）上のＣｕ鍍金膜を除去して平坦化する。これにより、電極膜１３、梁状部材１４ａ及び共通電極１７が形成され、図７（ｅ）に示す構造が完成する。なお、密着性を向上させるためにシード層をＣｒ又はＴｉ等により形成してもよい。

次に、圧電体膜１２、電極膜１３、梁状部材１４ａ及び共通電極１７の上にマスク１６５を形成し、これらの部材以外の部分の圧電体膜１２０をドライエッチング法により除去する（図８（ａ）参照）。その後、マスク１６５を除去する。次に、先の工程で圧電体膜１２０を除去した部分に充填材１５を充填する。充填材１５の充填は、例えば、ポリイミド樹脂をディップコート法又はスピンコート法等によりウエハ１１１の表面に塗布して行うことができる。また、圧電体膜１２、電極膜１３、梁状部材１４ａ及び共通電極１７等の部材の上にあふれ出たポリイミド樹脂はＯ₂ガスを用いたＲＩＥ（Reactive Ion Etching；反応性イオンエッチング）法で除去できる。以上の工程により、充填材１５が充填され図８（ｂ）に示す構造が完成する。

次に、図８（ｂ）に示す構造の上に絶縁膜１６ａを形成する。絶縁膜１６ａは、例えばスパッタ法等によりアルミナ膜を厚さ１μｍ程度に形成する（図８（ｃ）参照）。続いて、下側の梁状部材１４ｂ形成予定領域のアルミナ膜（絶縁膜１６）をリソグラフィ法及びドライエッチング法により除去して図８（ｄ）に示す構造を形成する。

次に、アルミナ膜（絶縁膜１６ａ）をマスクにして酸素ガスを用いたＲＩＥ法でポリイミド樹脂（充填材１５）を除去して、梁状部材１４ｂ用の溝１６３を形成する（図９（ａ）参照）。その後、梁状部材１４ａの形成のときと同様に、スパッタ法によりＣｕシード層を形成し、鍍金プロセスによりＣｕ膜を形成して溝１６３にＣｕを埋め込み、その後ＣＭＰ法による平坦化処理を行うことにより、磁気ヘッド領域２０側に突き出た梁状部材１４ｂが形成され、図９（ｂ）に示す構造が完成する。

次に、ウエハ１１１の上方に絶縁膜１６ｂとして、例えばスパッタ法によりアルミナ膜を厚さ１μｍ程度に形成する。これにより、アクチュエータ領域２０の作製が完了し、図９（ｃ）に示す構造ができあがる。その後、特に図示しないが、共通電極１７と電極端子２２とを接続するための配線２１を形成する。配線２１は共通電極１７から上（厚さ方向（ｙ方向））に延びるビアパターンとして形成でき、例えば、上側の絶縁膜１６ｂの上にレジストパターンを形成し、Ｃｌ₂及びＡｒ等のガスを用いたドライエッチング法により、絶縁膜１６ａ及び１６ｂの一部を除去して共通電極１７を露出させた後、Ｃｕを埋め込むことで作製できる。

その後、磁気ヘッド領域３０として下地層（図示せず）、シールド層３５、読み取り素子３３、書き込み素子３４等を形成する（図９（ｄ）参照）。なお、磁気ヘッド領域３０の形成工程において、配線２１を構成するビアパターンは引き続き形成され、配線２１は磁気ヘッドスライダ１０の上面１０ａまで延びて形成される。その後、磁気ヘッドスライダ１０の上面１０ａの上に、読み取り素子３３、書き込み素子３４、及びアクチュエータ１８の各電極と接続された計６個の電極端子を形成する。

その後、ウエハ１１１をダイシングソーで切り分け、研磨によってＡＢＳ面１０ｂを露出させてスライダ基板１１を略直方体状に整形し、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダ１０が完成する。

なお、磁気ディスク装置８０の製造では、磁気ヘッドスライダ１０は、サスペンションアーム４１の先端に接着剤等で取り付けられる。また、磁気ヘッドスライダ１０の上面１０ａに形成された６個の電極端子は、サスペンションアーム４１のジンバル部（図示せず）に設けられたフレキシブル基板（図示せず）の配線端子と金ワイヤで接続される。

以上のように、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダ１０によれば、アクチュエータ１８と駆動部位である磁気ヘッド領域３０とが近接しているため、共振周波数が高くなり、高い周波数まで安定して浮上量の制御を行うことができる。

また、磁気ヘッドスライダ１０は、アクチュエータ１８をウエハプロセスのみで作製することができるため、アクチュエータ１８の寸法精度が高く、特性の安定した磁気ヘッドスライダ１０を歩留まり良く生産できる。さらに量産も容易であるため、浮上量制御が可能な磁気ヘッドスライダを低コストで生産することができる。

また、磁気ヘッドスライダ１０によれば、圧電体膜１２の変形を磁気ヘッド領域３０の浮上量の変位に変換させる梁状部材１４ａ、１４ｂを備えるため、圧電体膜１２のｄ３３モードの変形を有効に利用でき、抗電界以上でも圧電による変形が可能であり、さらに同じ電界強度で大きな変位量を示す電歪材料を使用することができる。

（変形例）
以上、磁気ヘッドスライダ１０においてアクチュエータ１８を１つだけ形成する構成を例に説明したが、本発明の実施形態はこの構成に限定されず、以下のように構成することもできる。

図１０は実施形態に係わる磁気ヘッドスライダの変形例を示す断面図である。図１０に示すように、変形例の磁気ヘッドスライダ５０では、アクチュエータ領域２０に、アクチュエータ１８が高さ方向に複数形成されている。アクチュエータ１８の間は充填材１５によって覆われている。尚、アクチュエータ１８及び絶縁膜１６、充填材１５の構成は実施形態と同様であり、同様の製法によって作製できる。

変形例の磁気ヘッドスライダ５０によれば、複数のアクチュエータ１８を用いて磁気ヘッド領域を駆動しているため、浮上量制御をより確実に行うことができる。特に、浮上高さ方向（ｚ方向）に分散して配置された複数の梁状部材１４ｂによって磁気ヘッド領域３０を浮上高さ方向（ｚ方向）の力が加えられるため、磁気ヘッド領域３０は、傾くことなく、平行移動するように浮上高さ方向（ｚ方向）に変位する。これにより、磁気ヘッド領域３０のヘッド素子３２において、シールド層３５、読み取り素子３３及び書き込み素子３４の浮上量が均一となり、ヘッド素子３２のノイズ特性をさらに改善することができる。

また、アクチュエータ１８の積層構造物はパターン形成工程により作製されるため、製造工程数を増加せずに磁気ヘッドスライダ１８の数を増やすことができる。

以下、本発明の諸態様を、付記としてまとめて記載する。

（付記１） 磁気ディスクに対向する浮上面を有するスライダ基板と、前記スライダ基板の一端側に形成され、前記磁気ディスクに情報の書き込み又は読み出しを行う磁気ヘッドと、前記スライダ基板と前記磁気ヘッドとの間に形成され、電圧の印加により前記浮上面と交差する方向に伸縮して、前記磁気ヘッドを前記浮上面と交差する方向に移動させるアクチュエータとを備えたことを特徴とする磁気ヘッドスライダ。

（付記２） 前記アクチュエータは、前記浮上面に交差する方向に少なくとも２層以上積層された圧電体膜を有する積層構造物を備えることを特徴とする付記１に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記３） 前記アクチュエータは、更に、前記積層構造物の伸縮方向の両端に配置された一対の梁状部材を有し、前記一対の梁状部材の一方が前記スライダ基板側に係合し、他方が前記磁気ヘッド側に係合していることを特徴とする付記２に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記４） 前記アクチュエータが、前記スライダ基板と前記磁気ヘッドとの間の部分で、前記浮上面に交差する方向に複数個配列されていることを特徴とする付記３に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記５） 前記アクチュエータは、前記浮上面に交差する方向に少なくとも２層以上に積層された圧電体膜と、前記圧電体膜の各々を上下から挟んで配置され、前記圧電体膜に前記浮上面に交差する方向の電界を発生させる電極膜とを備え、前記圧電体膜は前記印加電界方向に伸縮することを特徴とする付記１に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記６） 前記アクチュエータに電圧を印加するための前記電極膜に接続された共通電極が、前記アクチュエータの幅方向の両脇に形成されていることを特徴とする付記５に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記７） 更に、前記アクチュエータと前記スライダ基板との間並びに前記アクチュエータと前記磁気ヘッドとの間に形成された絶縁膜を有することを特徴とする付記３に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記８） 前記梁状部材の一端が前記絶縁膜に係合していることを特徴とする付記７に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記９） 前記アクチュエータの伸縮方向及び幅方向の周囲が、樹脂材料からなる充填材で覆われていることを特徴とする付記１乃至８のいずれか１に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記１０） 前記共通電極は、前記磁気ヘッドの電極端子が形成された面と同一の面上に形成された電極端子に接続されていることを特徴とする付記６に記載の磁気ヘッド。

（付記１１） 前記アクチュエータは、幅方向の長さにおいて、前記磁気ヘッドよりも長いことを特徴とする付記１０に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記１２） 前記磁気ヘッドスライダの前記端面には圧電体駆動用電極端子が形成され、前記圧電体駆動用電極端子と前記共通電極とが、前記シールド層の側方を通る配線を介して接続されていることを特徴とする付記１１に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記１３） 前記アクチュエータを構成する圧電体膜の材料が圧電材料又は電歪材料からなることを特徴とする付記２又は３に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記１４） 前記梁状部材、前記電極膜、及び前記共通電極は同一材料からなることを特徴とする付記６に記載の磁気ヘッドスライダ。

（付記１５） 前記磁気ヘッドスライダを位置決めする駆動機構と、情報を記録する磁気ディスクと、磁気ディスクに対向する浮上面を有するスライダ基板と、前記スライダ基板の一端側に形成され、前記磁気ディスクに情報の書き込み又は読み出しを行う磁気ヘッドと、前記スライダ基板と前記磁気ヘッドとの間に形成され、電圧の印加により前記浮上面と交差する方向に伸縮して、前記磁気ヘッドを前記浮上面と交差する方向に移動させるアクチュエータとが形成された磁気ヘッドスライダと、を有することを特徴とする磁気ディスク装置。

（付記１６） 更に、前記磁気ヘッドスライダの浮上量を検出する浮上量検出手段と、前記浮上量検出手段の検出結果に基づいて、前記アクチュエータに印加する電圧を調整して前記磁気ヘッドスライダの浮上量を一定値に保つ制御装置とを備えたことを特徴とする付記１５に記載に磁気ディスク装置。

図１は、実施形態に係わる磁気ディスク装置を示す上面図である。 図２は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダの要部を示す斜視図である。 図３は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダのアクチュエータ部分を示す断面図であり、図２のＩ−Ｉ線に沿った断面を示す。 図４は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダの要部を示し、図３のＩＩ−ＩＩ線に沿った断面図である。 図５は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダの動作を説明する模式図である。 図６は、実施形態に係わる磁気ディスク装置の制御系を示すブロック図である。 図７（ａ）〜（ｆ）は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダの製造途中の様子を工程順に示す断面図である（その１）。 図８（ａ）〜（ｄ）は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダの製造途中の様子を工程順に示す断面図である（その２）。 図９（ａ）〜（ｄ）は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダの製造途中の様子を工程順に示す断面図である（その３）。 図１０は、実施形態に係わる磁気ヘッドスライダの変形例を示す断面図である。

符号の説明

１０、５０…磁気ヘッドスライダ、１１…スライダ基板、１２…圧電体膜、１３…電極膜、１４ａ、１４ｂ…梁状部材、１５…充填材、１６、１６ａ、１６ｂ…絶縁膜、１７…共通電極、１８…アクチュエータ、２０…アクチュエータ領域、２１…配線、２２…電極端子、３０…磁気ヘッド領域、３２…磁気ヘッド、３３…読み取り素子、３４…書き込み素子、３５…シールド膜、４０…スイングアームアセンブリ、４１…サスペンションアーム、４２…歪センサ（圧電素子）、８０…磁気ディスク装置、８１…制御装置、８２…信号制御回路、８３…チャージアンプ、８４…エラーアンプ、８５…筐体、９０…磁気記録媒体（磁気ディスク）、１１１…ウエハ、１２０…圧電体膜、１２１、１６１、１６３…溝、１６５…マスク。

Claims (5)

1. 磁気ディスクに対向する浮上面を有するスライダ基板と、
   前記スライダ基板の一端側に形成され、前記磁気ディスクに情報の書き込み又は読み出しを行う磁気ヘッドと、
   前記スライダ基板と前記磁気ヘッドとの間に形成され、電圧の印加により前記対向面と交差する方向に伸縮して、前記磁気ヘッドを前記浮上面と交差する方向に移動させるアクチュエータとを備えたことを特徴とする磁気ヘッドスライダ。
2. 前記アクチュエータは、前記浮上面に交差する方向に少なくとも２層以上積層された圧電体膜を有する積層構造物を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッドスライダ。
3. 前記アクチュエータは、更に、前記積層構造物の伸縮方向の両端に配置された一対の梁状部材を有し、前記一対の梁状部材の一方が前記スライダ基板側に係合し、他方が前記磁気ヘッド側に係合していることを特徴とする請求項２に記載の磁気ヘッドスライダ。
4. 前記アクチュエータが、前記スライダ基板と前記磁気ヘッドとの間の部分で、前記浮上面に交差する方向に複数個配列されていることを特徴とする請求項３に記載の磁気ヘッドスライダ。
5. 前記磁気ヘッドスライダを位置決めする駆動機構と、
   情報を記録する磁気ディスクと、
   磁気ディスクに対向する浮上面を有するスライダ基板と、前記スライダ基板の一端側に形成され、前記磁気ディスクに情報の書き込み又は読み出しを行う磁気ヘッドと、前記スライダ基板と前記磁気ヘッドとの間に形成され、電圧の印加により前記浮上面と交差する方向に伸縮して、前記磁気ヘッドを前記浮上面と交差する方向に移動させるアクチュエータとが形成された磁気ヘッドスライダと、を有することを特徴とする磁気ディスク装置。

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