JP2010118099A - 磁気ヘッド・スライダ及び磁気ヘッド・スライダの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ヘッド素子部と磁気ディスクとの間の磁気スペーシングを低減し、磁気情報の記録及び／もしくは再生をより高精度に行う。
【解決手段】本発明の一実施形態において、スライダ上のヒータ素子１５からの熱によるヘッド素子部の熱膨張によってスペーシングを調整する。さらに、本形態のヘッド構造において、記録ヘッド１３のリターン磁極１３１及び／もしくは再生ヘッド１１のシールド１１３にくぼみ部が形成されている。さらに、そのくぼみ部に応じて、オーバーコートにくぼみ部が形成されている。このくぼみ部により、リターン磁極あるいはシールドの突出が、磁気スペーシングの制御に及ぼす影響を低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は磁気ヘッド・スライダ及び磁気ヘッド・スライダの製造方法に関し、特に、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のスペーシング調整のためのヒータ素子を有する磁気ヘッド・スライダ及びその製造方法に関する。

ディスク・ドライブ装置として、光ディスク、光磁気ディスク、あるいはフレキシブル磁気ディスクなどの様々な態様のディスクを使用する装置が知られているが、その中で、ハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）は、コンピュータの記憶装置として広く普及し、現在のコンピュータ・システムにおいて欠かすことができない記憶装置の一つとなっている。さらに、コンピュータにとどまらず、動画像記録再生装置、カーナビゲーション・システムあるいは携帯電話など、ＨＤＤの用途はその優れた特性により益々拡大している。

ＨＤＤは、磁気ディスクと磁気ヘッド・スライダとを備え、磁気ディスクのデータは磁気ヘッド・スライダによって読み書きされる。磁気ディスクの単位面積当たりの記録容量を大きくするためには、面記録密度を高める必要がある。しかしながら、記録されるビット長が小さくなると、媒体の磁化の熱揺らぎのために面記録密度を上げられない問題がある。一般に、熱揺らぎは、Ｋｕ・Ｖ／ｋＴ（Ｋｕは磁気異方性定数、Ｖは磁化最小単位体積、ｋはボルツマン定数、Ｔは絶対温度）の値が小さい程影響が大きくなる。したがって、熱揺らぎの影響を小さくするためにはＫｕもしくはＶを大きくする必要がある。

この問題を解決できるものとして、単磁極の記録ヘッドで軟磁性の裏打層を備えた二層垂直媒体に垂直な方向に磁化信号を記録する垂直記録方式がある。この方式を用いるとより強い記録磁界を磁気ディスクに印加することができる。したがって、磁気ディスクの記録層に磁気異方性定数（Ｋｕ）の大きなものを使用することができる。また、垂直磁気記録方式の磁気ディスクでは、膜厚方向に磁性粒子を成長させることで、媒体表面の粒径は小さいままで、すなわちビット長は小さいままでＶを大きくできる利点もある。

ＨＤＤで使用される磁気ディスクは、同心円状に形成された複数のデータ・トラックとサーボ・トラックとを有している。各サーボ・トラックはアドレス情報を有する複数のサーボ・データから構成される。また、各データ・トラックには、ユーザ・データを含む複数のデータ・セクタが記録されている。円周方向に離間するサーボ・データの間に、データ・セクタが記録されている。揺動するアクチュエータに支持されたヘッド・スライダのヘッド素子部が、サーボ・データのアドレス情報に従って所望のデータ・セクタにアクセスすることによって、データ・セクタへのデータ記録及びデータ・セクタからのデータ再生を行うことができる。

磁気ディスクの記録密度の向上には、磁気ディスク上を浮上するヘッド素子部と磁気ディスクとの間のスペーシング及びその変化を小さくすることが重要である。このため、スペーシングを調整するいくつかの手法が提案されている。そのうちの一つは、ヘッド・スライダにヒータを備え、そのヒータでヘッド素子部を加熱することよってスペーシングを調整する（例えば、特許文献１を参照）。本明細書において、これをＴＦＣ（Thermal Fly height Control）と呼ぶ。ＴＦＣは、ヒータに電流を供給して発熱させ、熱膨張によってヘッド素子部を突出させる。これによって、磁気ディスクとヘッド素子部との間のスペーシングを小さくする。

図９は、ヘッド・スライダ９の空気流出端面（トレーリング側端面）近傍の構成を示す断面図である。スライダ９１はヘッド素子部９２を支持する。ヘッド素子部９２は、再生ヘッド９３と記録ヘッド９４とを有している。記録ヘッド９４は、記録コイル９４１を流れる電流で主磁極９４２から磁界を生成し、磁気データを磁気ディスクに記録する。再生ヘッド９３は磁気異方性を有する磁気抵抗素子９３１を備え、磁気ディスクからの磁界によって変化する抵抗値によって磁気データを再生する。

ヘッド素子部９２は、スライダ９１を構成するアルチック（ＡｌＴｉＣ）基板に薄膜形成プロセスにより形成される。磁気抵抗素子９３１は磁気シールド９３２、９３３によって挟まれている。記録ヘッド９４と再生ヘッド９３の周囲にアルミナなどの保護膜９５が形成されている。記録ヘッド９４及び再生ヘッド９３の近傍にはヒータ素子９６が存在する。パーマロイなどを使用した薄膜抵抗体を蛇行させ、間隙をアルミナで埋めてヒータ素子９６を形成することができる。

ヒータ素子９６に電力が供給されると、ヒータ素子９６の熱によってヘッド素子部９２が突出変形する。電力供給量の増加／減少により、ヘッド素子部９２の突出量が増加／減少する。反対に、スペーシングは、電力供給量の増加／減少により、減少／増加する。
特開２００８−１２３６５４号公報

上述のように、ヒータ素子からの熱によりヘッド素子部が膨張・突出し、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のスペーシングを調整することができる。しかし、ヘッド素子部は記録ヘッドと再生ヘッドとを含み、それらは複数の素子で構成されている。そのため、ヘッド素子部のディスク対向面における突出量は全ての位置で一定ではなく、ヘッド素子部（のディスク対向面）内の位置によって、突出量が変化する。

発明者らは、ヘッド素子部の位置による突出量の違いが、磁気スペーシングを低減することの障害となっていることを見出した。ここで、記録における磁気スペーシングは主磁極と記録層との間のスペーシング、再生における磁気スペーシングは磁気抵抗効果素子と記録層との間のスペーシングである。

図１０（ａ）、（ｂ）は、従来のヘッド・スライダ構造における突出量プロファイルの一例を示している。図１０（ａ）は、ヘッド素子部が磁気ディスクに接触するときのプロファイル、図１０（ｂ）は、記録ヘッドによりデータ記録を行うときのプロファイルである。このプロファイルを示すヘッド素子部は、磁気抵抗素子を前後（スライダ進行方向における前後）において挟む二層のシールド素子を有する再生素子と、主磁極の前後に二つのリターン磁極を有する垂直記録ヘッドと、を有する。ヒータ素子は、再生ヘッドの上側（浮上面の反対側）に位置している。

図１０（ａ）から理解されるように、接触時には下部リターン磁極Ｐ１が最も大きく突出しており、それが磁気ディスクと接触する。また、図１０（ｂ）に示すように、データ記録においても下部リターン磁極Ｐ１が最も大きく突出しており、主磁極ＭＰとリターン磁極との間には１ｎｍ弱のギャップが存在する（主磁極が１ｎｍ弱高い位置にある）。

ＴＦＣは、磁気上方の記録・再生を高精度に行うことを目的としており、記録ヘッドの主磁極、再生ヘッドの磁気抵抗効果素子を磁気ディスクに近づける。また、ヘッド素子部と磁気ディスクとが接触しないように、スペーシング・マージンを確保しておくことが必要である。しかし、上記プロファイルのように、主磁極とも磁気抵抗効果素子とも異なるリターン磁極が最も突出する場合、ヘッド素子部と磁気ディスクとの接触を防ぐために、リターン磁極Ｐ１を基準として物理的な最小スペーシングを決めることが必要となる。これは、主磁極や磁気抵抗素子と記録層との間のスペーシング、つまり、記録あるいは再生における磁気スペーシングを小さくすることの障害となる。

従って、主磁極及び／もしくは磁気抵抗素子の最小スペーシングをより小さくすることができるヘッド構造が望まれる。さらに、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のスペーシング及びヘッド素子部の構造は極めて微細なものであり、磁気情報の記録／再生をより高精度に行うことを可能とする高精度な技術が必要である。

本発明の一態様は、スライダと、そのスライダ上に形成されているヘッド素子部とを有する磁気ヘッド・スライダである。前記ヘッド素子部は、主磁極と、前記主磁極からの記録磁界が戻るリターン磁極と、再生素子と、前記再生素子と前記主磁極との間のシールドと、前記ヘッド素子部の浮上面形状を調整するヒータ素子と、前記リターン磁極及び前記シールドの少なくとも一方の素子の先端面に設けた第１くぼみ部と、露出している浮上面に設けた、前記第１くぼみ部に対応する第２くぼみ部とを有している。これにより、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間の磁気スペーシングを低減し、磁気情報の記録及び／もしくは再生をより高精度に行うことができるヘッド素子部を容易に製造することができる。前記第１くぼみ部が前記浮上面で露出することで、前記第１くぼみ部と前記第２くぼみ部とが同一のくぼみ部であってもよい。

前記第１くぼみ部の一部は前記ヘッド素子部の非磁性絶縁膜により埋められており、前記非磁性絶縁膜の先端面は前記第１くぼみ部の外側の先端面よりも引っ込んでいる。これにより、わずかな深さの第２くぼみ部を容易に形成することができる。前記ヘッド素子部の浮上面に付着しているオーバーコートをさらに有し、前記オーバーコートは、前記非磁性絶縁膜によりその一部が埋められた前記第１くぼみ部の形状に応じて形成されている前記第２くぼみ部を有している。これによりヘッド素子部の信頼性を高めることができる。

前記スライダ上において前記再生素子は前記主磁極よりも下層に形成されており、前記ヒータ素子は前記主磁極よりも前記再生素子の近くに形成されており、前記リターン磁極は前記主磁極と前記再生素子との間の層に形成されており、前記リターン磁極はその先端面に前記第１くぼみ部を有している。これにより、ヒータ素子による再生素子と記録素子を効果的に磁気ディスクに近づけることができる。前記シールドは前記リターン磁極と前記再生素子との間の層に形成されており、前記シールドはその先端面に第３くぼみ部を有し、前記露出している浮上面は前記第３くぼみ部に対応する第４くぼみ部を有する。これにより、磁気スペーシング制御におけるシールドとリターン磁極の双方による影響を避けることができる。なお、第３くぼみ部が浮上面で露出している場合、それは第４くぼみ部と同一のものとなる。

前記リターン磁極の前記第１くぼみ部は前記ヘッド素子部の積層方向において前記リターン磁極を貫通しており、前記シールドの前記第３くぼみ部は前記先端面と前記リターン磁極に対向する端面のコーナー部に形成されている。これにより、シールド効果に対する好ましくない影響を低減することができる。前記シールドは積層されている複数の層を有しており、前記複数層の一つの層に前記第３くぼみ部が形成されている。これにより、くぼみ部の多様な形状に容易に対応することができる。

前記第１くぼみ部は、前記ヘッド素子部の積層方向における一方の端面と前記先端面のコーナー部に形成されている。これにより、素子の本来の機能に対する影響を低減することができる。前記一方の素子は積層されている複数の層を有しており、前記複数層の一つの層に前記第１くぼみ部が形成されている。これにより、くぼみ部の多様な形状に容易に対応することができる。

本発明の他の態様は、スライダと、そのスライダ上に形成されているヘッド素子部とを有する磁気ヘッド・スライダの製造方法である。この方法は、前記スライダを構成する基板上に、主磁極及びリターン磁極を有する記録ヘッドを形成する。前記基板上に、再生素子及び前記主磁極と前記再生素子との間のシールドを有する前記再生ヘッドを形成する。前記基板上に、前記ヘッド素子部の浮上面形状を調整するヒータ素子を形成する。前記記録ヘッド、前記再生ヘッド、及び、前記ヒータ素子の周囲を囲む非磁性絶縁膜を形成する。前記非磁性絶縁膜は、前記リターン磁極と前記シールドの少なくとも一方の先端面に形成されているくぼみ部を埋めている。前記記録ヘッド、前記再生ヘッド、前記ヒータ素子、そして前記非磁性絶縁膜を形成した後に前記浮上面にドライ・エッチングの処理を施して前記くぼみ部内の前記非磁性絶縁膜の一部を除去することで前記くぼみ部の一部を露出させる。これにより、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間の磁気スペーシングを低減し、磁気情報の記録及び／もしくは再生をより高精度に行うことができるヘッド素子部を容易に製造することができる。

本発明によれば、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間の磁気スペーシングを低減し、磁気情報の記録及び／もしくは再生をより高精度に行うことができる。

以下に、本発明を適用した実施の形態を説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略及び簡略化がなされている。又、各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略されている。以下においては、磁気ディスク・ドライブの一例であるハードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）を例として、本発明の実施形態を説明する。

本実施形態は、ＨＤＤに実装されるヘッド・スライダにおけるヘッド素子部の構造に特徴を有している。本形態のヘッド・スライダの記録ヘッドは、垂直記録ヘッドである。垂直記録ヘッドは、磁気ディスクの記録層の磁化を変化させる磁束を生成する主磁極と、その磁束が戻るリターン磁極とを有している。再生ヘッドは、磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子と記録ヘッドとの間のシールドとを有している。磁気抵抗効果素子は、磁気情報を電気信号に変換する。

本形態のＨＤＤは、さらに、ＴＦＣ（Thermal Fly height Control）により、ヘッド素子部と磁気ディスクとの間のスペーシングを調整する。ＴＦＣは、スライダ上のヒータ素子からの熱によるヘッド素子部の熱膨張によってスペーシングを調整する。これにより、主磁極と磁気記録層との間、あるいは、磁気抵抗効果素子と磁気記録層との間の距離である磁気スペーシングを調整する。

本形態のヘッド構造の特徴として記録ヘッドのリターン磁極及び／もしくは再生ヘッドのシールドにくぼみ部が形成されている。さらに、そのくぼみ部に応じて、ヘッド素子部の露出している浮上面にくぼみ部が形成されている。これにより、リターン磁極あるいはシールドの突出が、磁気スペーシングの制御に及ぼす影響を低減することができる。

図１は、本実施形態におけるヘッド素子部１の構造を模式的に示す図である。ヒータ・パワーが０の初期状態である（これは以下の他の図について同様）。ヘッド素子部１は、再生ヘッド１１、記録ヘッド１３、そしてヒータ素子１５を有している。ヘッド素子部１はスライダ上に形成されており、図１においては、基板であるスライダ上に再生ヘッド１１が形成され、その再生ヘッド１１の上に記録ヘッド１３が形成されている。磁気ディスク２の回転方向は、図１の左側から右側に向かう。つまり、ヘッド素子部１は、図１の右側から左側に進む（飛行する）。

図１において、ヘッド素子部１の飛行における前側をリーディング側、後ろ側をトレーリング側と呼ぶ。図１の構成においては、再生ヘッド１１はリーディング側にあり、記録ヘッド１３はトレーリング側にある。再生ヘッド１１は、リーディング側から積層された、下部シールド１１１、再生素子である磁気抵抗効果素子１１２、上部シールド１１３を有している。磁気抵抗効果素子１１２は、磁性金属で形成された二つのシールド１１１、１１３の間に挟まれている。記録ヘッド１３は、リーディング側から積層された、リターン磁極１３１、薄膜コイル１３２、主磁極１３３を有している。二つの磁極は磁性金属で形成されている。

主磁極１３３は、主磁極ヨーク部３３１と主磁極ポール・ティップ３３２とから構成されている。これらは磁性金属で形成されている。主磁極ヨーク部３３１は、ピラー１３４を介して、リターン磁極１３１に接合されている。主磁極ポール・ティップ３３２は、主磁極ヨーク部３３１の磁気ディスク側の先端に接合されている。主磁極ポール・ティップ３３２は、データ・トラック幅を規定する。

記録ヘッド１３の主磁極１３３から出た磁界は、磁気ディスク２の磁気記録層２１、軟磁性裏打ち層２２を通り、リターン磁極１３１に入る磁気回路を形成する。この磁界は、磁気記録層２１に磁化パターンを記録する。磁気記録層２１と軟磁性裏打ち層２２の間には、中間層が形成されている場合もある。一方、再生ヘッド１１の磁気抵抗効果素子１１２には巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ）やトンネル磁気抵抗効果型素子（ＴＭＲ）などが用いられる。磁気記録層２１からの磁界により磁気抵抗効果素子１１の抵抗値が変化し、その抵抗値に変化により磁気記録層２１の磁化変化を電気信号変化に変換する。

ヒータ素子１５は、下部シールド１１１とそのリーディング側（下側）にあるスライダ本体との間の層に形成されており、再生ヘッド１１に対して、浮上面（磁気ディスク２）の反対側（奥側）に形成されている。ヒータ素子１５は、パーマロイを使用した蛇行する薄膜抵抗体で形成することができる。再生ヘッド１１、記録ヘッド１３そしてヒータ素子１５の周囲及びそれらを構成する要素素子の周囲は、アルミナなどの非磁性絶縁膜１６で埋められている。また、ヘッド素子部１の磁気ディスク２と対向する浮上面には、カーボンによるオーバーコート（図１において不図示）が付着されている。

ヒータ素子１５に電力を供給すると、ヒータ素子１５が発熱する。その熱により再生ヘッド１１や記録ヘッド１３が膨張する。この膨張により、再生ヘッド１１や記録ヘッド１３が磁気ディスク２に向かって突出し、これらの磁気スペーシングを小さくすることができる。膨張量はヒータ素子１５の発熱量（供給電力）に依存し、ヒータ素子１５を制御することで磁気スペーシングを制御する。

図１０を参照して説明したように、ヘッド素子部１の浮上面の位置により突出量は変化する。ヘッド素子部１の突出量の制御の目的は、磁気スペーシングの制御である。従って、磁気抵抗効果素子１１２や主磁極１３３（主磁極ポール・ティップ３３２）の先端（浮上面側先端）が磁気ディスク２の近づくことを、他の素子ができるだけ妨げないようにすることが重要である。

図１において、リターン磁極１３１の先端は、磁気抵抗効果素子１１２及び主磁極ポール・ティップ３３２の先端よりも奥にあり、磁気ディスクからの距離（スペーシング）が、上記二つの素子よりも大きい。このため、リターン磁極１３１の突出により再生あるいは記録における磁気スペーシング制御を妨げることを防ぐことができる。

図２は、図１に示すヘッド構造を他の視点から見た形状を模式的に示している。図２（ａ）はヘッド素子部１の一部を浮上面側から見た図であり、上部及び下部シールド１１１、１１３、磁気抵抗効果素子１１２、リターン磁極１３１、そして主磁極１３３（主磁極ポール・ティップ３３２）が示されている。図２（ｂ）はトレーリング側から見た主磁極１３３及びリターン磁極１３１を模式的示している。図２（ｃ）は、図２（ｂ）において破線円で囲まれた部分の拡大図である。

図２（ａ）はセルフ・サーボ・ライトに対応したヘッド構造を示しており、磁気ディスク上の記録面のいかなる位置においても主磁極１３３と磁気抵抗効果素子１１２との半径方向における位置（図の左右方向における位置）が異なるような、オフセットが存在している。図２（ａ）、（ｂ）に示すように、リターン磁極１３１は、浮上面側にくぼみ部３１１を有している。くぼみ部３１１は、幅方向において平行に対向する二つの内側面と、ディスクに対向する最奥面（底面）とで画定されている。二つの内側面は、先端面に略垂直である。くぼみ部３１１内の最奥面（底面）３１２は、図１に示した主磁極１３３の先端面である。

図２（ａ）に示すように、くぼみ部３１１の内外周端（図における左右端）が主磁極１３３と磁気抵抗効果素子１１２よりも内周側及び外周側にあるように、くぼみ部３１１の幅（ディスク半径方向における寸法）と位置を設計することが好ましい。このとき、ヘッド・スライダの飛行方向（ヘッド素子部積層方向）において見た場合、主磁極１３３と磁気抵抗効果素子１１２の先端面は、くぼみ部３１１内に収まっている。これにより、リターン磁極１３１による主磁極１３３あるいは磁気抵抗効果素子１１２の磁気スペーシング制御に対する影響をより小さくすることができる。設計によっては、いずれかの素子が、くぼみ部３１１と重なる位置に形成されていなくともよい。

図２（ｂ）、（ｃ）に示すように、くぼみ部３１１内は保護膜であるアルミナ１６で埋められている。また、ヘッド素子部１の浮上面は、カーボン・オーバーコート１７により覆われている。図２（ｃ）の部分拡大図が示すように、カーボン・オーバーコート１７は、リターン磁極１３１の先端面３１３（くぼみ部外の先端面）とくぼみ部３１１内のアルミナ１６の先端面１６１の双方を覆っている。図２（ｃ）において、オーバーコート１７は、階段状になっている。

くぼみ部内アルミナ１６の先端面１６１は、くぼみ部の外側のリターン磁極の先端面３１３よりも奥に引っ込んでおり（ディスクから離れており）、それらの間にはギャップＧ１が存在する。つまり、リターン磁極１３１のくぼみ部３１１が完全にはアルミナ１６で埋められておらず、浅いくぼみが残っている。このギャップＧ１は、数ｎｍである。一方、くぼみ部３１１の奥行き（深さ）は、典型的には、１μｍほどである。オーバーコート１７の厚みは略一定であり、オーバーコート１７は上記浅いくぼみに対応して階段状を示している。オーバーコート１７は、この浅いくぼみを埋めるように奥に向かって（浮上面から離れる方向）凸部を有している。

オーバーコート１７の厚みは略一定であるため、オーバーコート１７は上記凸部に対応するくぼみ部１７１を有しており、このくぼみ部１７１は、ディスク法線方向において、リターン磁極１３１のくぼみ部３１１と略重なる位置に形成されている。くぼみ部１７１の深さはＧ２で示されており、Ｇ１と略同じである。このように、オーバーコート１７の先端面には、リターン磁極１３１のくぼみ部３１１に対応する位置にくぼみ部１７１が形成されている。

リターン磁極１３１のくぼみ部外の先端面３１３の位置は、主磁極１３３の先端面位置と略一致し、それらに重なるオーバーコート１７の先端面（露出する面）の位置も略一致する。従って、オーバーコート１７のくぼみ部１７１の露出している底面１７２は、主磁極１３３の先端面に重なるオーバーコート１７の露出面よりも奥の位置（磁気ディスク２から離れた位置）にあり、それらの間には数ｎｍのギャップＧ２が存在する。

このように、ヒータ・オフにおける初期状態において、オーバーコート１７のくぼみ部１７１内の底面１７２は、磁気ディスクからの距離（スペーシング）が主磁極１３３の先端面に重なるオーバーコート１７の露出面よりも数ｎｍ大きい。このため、ヒータ素子１５による熱によりリターン磁極１３１と主磁極１３３とを膨張するとき、リターン磁極１３１先端部分（を覆うオーバーコート）のスペーシングを小さくすることができ、主磁極１３３の突出制御（磁気スペーシング制御）の妨げとなることを防ぐことができる。

図３は、図１及び２に示したヘッド構造におけるリターン磁極１３１及び上下のシールド１１３、１１１を模式的に示す図である。図３は、これらをトレーリング側から見た図である。上部シールド１１３と下部シールド１１１とは、同様の形状を有している。シールド１１１、１１３の先端面は、オーバーコート１７で覆われている。これらシールド１１１、１１３は、リターン磁極１３１と異なり、くぼみ部を有しておらず、その先端面はフラットである。このため、オーバーコート１７の露出面（先端面）もフラットである。

磁気抵抗効果素子１１２の先端面の位置（上記深さ方向における位置）は、シールド１１１、１１３の先端面の位置と略一致する。また、これらの位置は、主磁極１３３の先端面位置とも略一致する。このため、オーバーコート１７の露出面と磁気ディスク２との間のスペーシングは、リターン磁極１３１の先端のオーバーコート１７のくぼみ部１７１において大きく、磁気抵抗効果素子１１２の先端において小さい。これにより、ヒータ素子１５による熱によりリターン磁極１３１と磁気抵抗効果素子１１２とを突出させるとき、磁気抵抗効果素子１１２の突出制御（磁気スペーシング制御）の妨げとなることを防ぐことができる。

次に、他のヘッド構造を有するヘッド素子部について、図４を参照して説明する。このヘッド構造において、記録ヘッド１３が二つのリターン磁極を有する。図４（ａ）において、記録ヘッド１３は、下部リターン磁極１３１に加えて、上部リターン磁極１３５を有している。下部リターン磁極１３１は、主磁極１３３とは磁性金属により接続していない。一方、上部リターン磁極１３５はピラー１３６を介して主磁極１３３に接続している。記録ヘッド１３は、さらに、第２の薄膜コイル１３７を有している。ヒータ素子１５は、主磁極１３３とリターン磁極１３１との間の層に形成されており、第２の薄膜コイル１３７の奥にある。

また、図４（ａ）に示すように、このヘッド構造は、二つのヒータ素子１５ａ、１５ｂを有している。ヒータ素子１５ａは、図１を参照して説明したヒータ素子１５と同様の位置に形成されている。ヒータ素子１５ｂは、下部リターン磁極１３１と主磁極１３３との間の層に形成されている。ヒータ素子１５ｂは、ヒータ素子１５ａよりも記録ヘッド１３に近い位置にある。このように、複数のヒータ素子を配置することで、熱膨張によるディスク対向面の形状を制御しやすくなる。

図４に示すようなヘッド構造にも、リターン磁極にくぼみ部を形成することは有効である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、リターン磁極１３１の形状は、図１〜３を参照して説明した形状と同じである。リターン磁極１３１は、その先端にくぼみ部３１１を有している。これにより、ヒータ素子１５による熱により、リターン磁極１３１、磁気抵抗効果素子１１２、主磁極１３３を突出させるとき、リターン磁極１３１の突出が磁気スペーシング制御の妨げとなることを防ぐことができる。

図４の構成のように、記録ヘッド１３が二つのリターン磁極を有する場合、その一方あるいは双方の先端面にくぼみ部を形成することができる。リターン磁極におけるくぼみ部の形成は、リターン磁極（のオーバーコート）と磁気ディスクとの接触により磁気抵抗素子あるいは主磁極の磁気スペーシング制御を阻害することを防ぐことを目的とする。そのため、ヘッド構造に応じて、シミュレーションや測定により、適切な位置及び形状のくぼみ部を形成する。具体的には、ヒータ素子に近い位置にあるリターン磁極がより突出しやすいため、ヒータ素子が一つである場合、そのヒータ素子に近いリターン磁極の先端面（ディスク対向面）にくぼみ部を形成することが好ましい。

図５は、他の好ましいヘッド構造を模式的に示している。これまで説明したヘッド構造においては、リターン磁極にのみくぼみ部を形成している。本構成においては、リターン磁極１３１に加え、上部シールド１１３にもくぼみ部が形成されている。図５（ａ）は、浮上面（磁気ディスク）側から見た再生ヘッド１１及びリターン磁極１３１の構成を模式的に示している。リターン磁極１３１の形状は、図１〜３を参照して説明した形状と同じである。また、上部シールド１１３以外の再生ヘッド１１の構造も、図１〜３を参照して説明した構造と同じである。

上部シールド１１３は、その先端面４１１（ディスク対向面）と上部端面（リターン磁極側の面）のコーナー部に、くぼみ部４１２を有している。図５（ｂ）は、上部シールド１１３のくぼみ部４１２を模式的に示す斜視図である。図５（ｃ）に示すように、このくぼみ部４１２の一部はアルミナ１８で埋められおり、他の一部はオーバーコート１７で埋められている。

図５（ａ）〜（ｃ）に示すように、くぼみ部４１２は、ヘッド素子部の積層方向において貫通しておらず、トレーリング側（リターン磁極１３１の側）にのみ形成されている。そのため、先端面４１１の下部側及び上部シールド１１３の下部側面はフラットである。くぼみ部４１２は、幅方向において平行に向かい合う二つの内側面、浮上面から最も離れている最奥面（底面）、そして、トレーリング側の面の４つの面で画定されている。

上部シールド１１３は、磁気抵抗効果素子１１２のために必要な磁気シールド性能を発揮することが要求される。このように、貫通することなくシールド１１３の上部片面にのみくぼみ部４１２を形成することで、上部シールド１１３のシールド機能への影響を小さくすることができる。なお、設計上可能であれば、上下（飛行方向）に貫通するくぼみ部を形成してもよい。

くぼみ部４１２により、上部シールド１１３の先端面（浮上面）を覆うオーバーコート１７には、くぼみ部１７４が形成される。くぼみ部４１２、アルミナ１８、そして、くぼみ部１７４の間の関係は、図２（ｃ）を参照して説明したくぼみ部３１１、アルミナ１６、そして、くぼみ部１７１の間の関係と同様である。アルミナ１８の先端面がくぼみ部４１２内にわずかに入っており、それに応じてオーバーコート１７の一部がくぼみ部４１２内に入る突部を有している。オーバーコート１７の厚みは略一定であり、上部シールド１１３のくぼみ部４１２内に入る突部に応じて、オーバーコート１７のくぼみ部１７４が形成されている。

図５（ａ）において、上部シールド１１３のくぼみ部４１２の幅（ディスク半径方向における寸法であって、図５（ａ）における左右方向）は、リターン磁極１３１のくぼみ部３３１の幅と同じである。また、それらのディスク半径方向における位置も一致している。実際の設計においては、上部シールド１１３のくぼみ部４１２の各寸法は、ヘッド構造により適切な値を選択する。上部シールド１１３は磁気抵抗効果素子１１２に隣接しており、その磁気スペーシング制御への影響も小さい。

そのため、シールド機能への影響を小さくする点から、くぼみ部４１２の幅は、リターン磁極１３１のくぼみ部３３１よりも小さいことが好ましい。一般に、ヘッド素子部の積層方向において見た場合に、磁気抵抗効果素子１１２がくぼみ部４１２内に収まる。また、くぼみ部４１２はリターン磁極１３１のくぼみ部３３１内に収まる。

上部シールド１１３のくぼみ部４１２の奥行き（先端面からの寸法）は、リターン磁極１３１のくぼみ部３３１と一致する必要はない。磁気スペーシングへの影響を小さくするのは、リターン磁極１３１や上部シールド１１３のくぼみ部そのものではなく、それにより形成されるオーバーコート１７のくぼみ部である。上述のように、オーバーコート１７のくぼみ部は、アルミナで埋められることなく残されたくぼみ部内の領域に依存している。このため、リターン磁極１３１や上部シールド１１３のくぼみ部においては、オーバーコート１７に形成するくぼみ部よりも深い奥行き寸法であればよい。

次に、くぼみ部を有するリターン磁極の他の好ましい形状について、図６を参照して説明する。図６（ａ）は、浮上面側から見た再生ヘッド１１及びリターン磁極１３１であり、図６（ｂ）は、そのリターン磁極１３１をトレーリング側から見た形状を示している。図６（ｃ）は、リターン磁極１３１の他の好ましい形状であり、トレーリング側から見た図である。

リターン磁極１３１にくぼみ部３１１を形成すると、そのコーナー部に磁界が集中しやすく、磁気ディスク記録層２１の磁化情報に影響を及ぼすことが危惧される。これを低減するため、くぼみ部１３１を規定する側面をテーパー面とすることが好ましい。図６（ｂ）において、くぼみ部１３１に露出している二つのテーパー側面６１１は積層方向（飛行方向）において傾斜しており、二つの側面６１１の間隔（くぼみ部１３１の幅）は、トレーリング側からリーディング側に進むに従って徐々に小さくなっている。典型的には、二つの側面６１１の双方がテーパー面である。

図６（ｃ）の形状において、くぼみ部１３１に露出している二つの側面６１２は、浮上面から離れる方向において傾斜している。二つの側面６１２の間隔（くぼみ部１３１の幅）は、先端の浮上面から奥に進む（離れる）に従って、徐々に小さくなっている。このような形状でも、磁界集中を低減することができる。テーパー面形状は、上記二つの形状に限るものではない。例えば、図６（ｂ）と図６（ｃ）の双方の傾斜を有するテーパー面を形成してもよい。また、上部シールド１１３にくぼみ部を形成する場合にも、同様に、くぼみ部の側面をテーパー面とすることが好ましい。

図５を参照して説明したように上部シールド１１３にくぼみ部を形成する場合、上部シールド１１３を多層化することは、好ましい構成の一つである。図７は、二層の磁性層７１１、７１２により上部シールド１１３を形成する例を模式的に示している。磁性層７１１、７１２の間には、非磁性層７１３が挿入されている。非磁性層７１３は、例えば、ルテニウムで形成する。磁性層７１１にはくぼみ部７１５が形成されている。磁性層７１１のくぼみ部７１５は、図５を参照して説明したくぼみ部４１２と同様の働きをする。

このように、上部シールド１１３を多層化することで、上部シールド１１３の設計に応じた多様な形状に容易に対応することができる。特に、図５、図７に示すように、積層方向に貫通しないくぼみ部を、上部の磁性層７１１のスパッタやめっきによる付着あるいはエッチングにより、容易に形成することができる。これは、リターン磁極１３１にくぼみ部を形成する場合にも適用することができる。リターン磁極１３１を非磁性層で分離した多層の磁性層で構成することで、くぼみ部の多様な形状に容易に対応することができる。

以下においては、本形態のヘッド素子部の製造方法を、図８のフローチャートを参照しながら説明する。一例として、図1〜３に示した構造の製造工程を説明する。通常のウェハ・プロセスにより、スライダを構成するウェハ上にヒータ素子１５、下部シールド１１１、磁気抵抗効果素子１１２を形成する（Ｓ１１）。形成した層の上にアルミナを付着した（Ｓ１２）後、上部シールド１１３を構成する磁性層を付着する（Ｓ１３）。材料の付着にはスパッタを使用すればよい。

その後、付着した磁性層をエッチングすることで上部シールド１１３を形成する（Ｓ１４）。上部シールド１１３にくぼみ部４１２を形成する場合、このエッチング工程において形成される。上部シールド１１３を形成（Ｓ１４）後、さらに、アルミナを付着する（Ｓ１５）。上部シールド１１３がくぼみ部４１１を有する場合、そのくぼみ部４１１の全領域がアルミナで埋められる。

リターン磁極１３１を形成する磁性層をスパッタにより付着（Ｓ１６）した後、エッチングによりリターン磁極１３１を形成する（Ｓ１７）。このとき、リターン磁極１３１のくぼみ部３１１が形成される。リターン磁極１３１の上にアルミナを付着する（Ｓ１８）ことで、くぼみ部３１１の全領域がアルミナで埋められる。その後、コイル１３２、ピラー１３４、主磁極１３３などの記録ヘッド１３の構成素子を形成し、最後にアルミナを付着することで、ヘッド素子部が形成される。

ヘッド素子部形成のウェハ・プロセスが終了すると、ダイシングソーによりウェハから短冊状のロー・バーを切り出す（Ｓ１９）。さらに、ロー・バーを構成する複数のヘッド・スライダの浮上面加工を行う。具体的には、ヘッド素子部１の素子高さが所望の値となるように、ダイヤモンド砥粒を埋め込んだ回転定盤を用いて、浮上面の機械研磨加工を行う（Ｓ２０）。その後、浮上面に形成された導電性スメアの除去を主な目的として、イオン・ビームやプラズマを使用して、ドライ・エッチングによりクリーニングを行う（Ｓ２１）。

このエッチング工程（Ｓ２１）において、くぼみ部３１１（４１１）を埋めていたアルミナの一部が除去され、くぼみ部３１１（４１１）の一部が空間として現れる。これは、アルミナと磁極を形成する磁性金属の間のエッチング速度の違いによる。図２を参照して説明したように、このときに現れるくぼみ（穴／空間）の深さは、数ｎｍである。このエッチング（Ｓ２１）の後、ヘッド素子部浮上面にＤＬＣによるオーバーコート１７を付着する（Ｓ２２）。このオーバーコート１７の付着において、くぼみ部３１１（４１１）に形成されているくぼみに応じて、オーバーコート１７にくぼみ部１７１が形成される。

このように、ウェハ・プロセス（リソグラフィ・プロセス）により形成される素子形状（リターン磁極や上部シールド）においてくぼみ部を形成することで、正確な位置及び寸法で容易にオーバーコート１７におけるくぼみ部１７１を形成することができる。さらに、くぼみ部１７１は、通常処理であるエッチング処理において形成されるため、付加工程を要することなく、数ｎｍレベルのくぼみ部を容易かつ正確に形成することができる。

以上、本発明を好ましい実施形態を例として説明したが、本発明が上記の実施形態に限定されるものではない。当業者であれば、上記の実施形態の各要素を、本発明の範囲において容易に変更、追加、変換することが可能である。本発明は、ＨＤＤ以外のディスク・ドライブ装置に適用してもよい。

ヘッド素子部を保護するために、オーバーコートがヘッド素子部の浮上面を覆っていることが好ましい。しかし、ヘッド設計によっては、このオーバーコートを省略することができる。この場合においても、リターン磁極あるいはシールドの埋め残されているくぼみ部の一部が浮上面に露出しており、本発明の効果を奏することができる。この他、製造上そして設計上許容されるのであれば、リターン磁極あるいはシールドに形成されているくぼみ部を非磁性絶縁膜で埋めることなく、オーバーコートで直接に覆うあるいはそのまま浮上面において露出させてもよい。この構造においても、くぼみ部は露出する浮上面に形成されており、本発明の効果を奏することができる。

各図を参照して説明した各構成要素は、それぞれ個別にあるいは組み合わせることができる。また、シールドを参照して説明した構成をリターン磁極に適用することができる。あるいは、上部シールドにおいて説明した構成を下部シールドに適当することもできる。本発明は、二つのリターン磁極と単一ヒータ素子の構造を有するヘッド素子部にすることもできる。ヘッド素子部の非磁性絶縁膜の保護膜としてはアルミナを使用することが好ましいが、それとは異なる材料を使用してもよい。本発明において重要なことは、リターン磁極及び／もしくはシールドにくぼみ部を形成することであり、記録ヘッドを構成する素子と再生ヘッドを構成する素子の先端面（浮上面に最も近い面）は、一致していなくともよい。

本実施形態において、ヘッド素子部の構造を模式的に示す図である。 本実施形態において、図１に示すヘッド構造を他の視点から見た形状を模式的に示す図である。 本実施形態において、図１及び２に示したヘッド構造におけるリターン磁極及び上下のシールドを模式的に示す図である。 本実施形態において、他の好ましいヘッド構造を有するヘッド素子部を模式的に示す図である。 本実施形態において、他の好ましいヘッド構造を有するヘッド素子部を模式的に示す図である。 本実施形態において、くぼみ部を有するリターン磁極の他の好ましい形状を模式的に示す図である。 本実施形態において、二層の磁性層により上部シールドを形成する例を模式的に示す図である。 本実施形態に係るヘッド素子部の製造方法の流れを示すフローチャートである。 従来の技術に係るヘッド素子部の構造を模式的に示す図である。 従来の技術に係るヘッド素子部の浮上面プロファイルの例を示す図である。

符号の説明

１ ヘッド素子部、２ 磁気ディスク、９ ヘッド・スライダ、１１ 再生ヘッド
１３ 記録ヘッド、１５ ヒータ素子、１６、１８ アルミナ、１７ オーバーコート
２１ 磁気記録層、２２ 磁性裏打ち層、９１ スライダ、９２ ヘッド素子部
９３ 再生ヘッド、９４ 記録ヘッド、９５ 保護膜、９６ ヒータ素子
１１１ 下部シールド、１１２ 磁気抵抗効果素子、１１３ 上部シールド
１３１ リターン磁極、１３２、１３７ 薄膜コイル、１３３ 主磁極
１３４、１３６ ピラー、１３５ 上部リターン磁極、１６１ 先端面
１７１ くぼみ部、１７２ 底面、１７４ くぼみ部、３１１ くぼみ部
３１３ 先端面、３３１ 主磁極ヨーク部、３３２ 主磁極ポール・ティップ
４１１ 先端面、４１２ くぼみ部、６１１、６１２ テーパー側面、７１１ 磁性層
７１３ 非磁性層、７１５ 部、９３１ 磁気抵抗素子、９３２ 磁気シールド
９４１ 記録コイル、９４２ 主磁極

Claims (18)

1. スライダと、そのスライダ上に形成されているヘッド素子部とを有する磁気ヘッド・スライダであって、前記ヘッド素子部は、
   主磁極と、
   前記主磁極からの記録磁界が戻るリターン磁極と、
   再生素子と、
   前記再生素子と前記主磁極との間のシールドと、
   前記ヘッド素子部の浮上面形状を調整するヒータ素子と、
   前記リターン磁極及び前記シールドの少なくとも一方の素子の先端面に設けた第１くぼみ部と、
   露出している浮上面に設けた、前記第１くぼみ部に対応する第２くぼみ部と、
   を有している、
   磁気ヘッド・スライダ。
2. 前記第１くぼみ部と前記第２くぼみ部とは、同一のくぼみ部である、
   請求項１に記載の磁気ヘッド・スライダ。
3. 前記第１くぼみ部の一部は前記ヘッド素子部の非磁性絶縁膜により埋められており、前記非磁性絶縁膜の先端面は前記第１くぼみ部の外側の先端面よりも引っ込んでいる、
   請求項１に記載の磁気ヘッド・スライダ。
4. 前記ヘッド素子部の浮上面に付着しているオーバーコートをさらに有し、
   前記オーバーコートは、前記非磁性絶縁膜によりその一部が埋められた前記第１くぼみ部の形状に応じて形成されている前記第２くぼみ部を有している、
   請求項３に記載の磁気ヘッド・スライダ。
5. 前記スライダ上において、前記再生素子は前記主磁極よりも下層に形成されており、
   前記ヒータ素子は、前記主磁極よりも前記再生素子の近くに形成されており、
   前記リターン磁極は、前記主磁極と前記再生素子との間の層に形成されており、
   前記リターン磁極は、その先端面に前記第１くぼみ部を有している、
   請求項１に記載の磁気ヘッド・スライダ。
6. 前記シールドは、前記リターン磁極と前記再生素子との間の層に形成されており、
   前記シールドはその先端面に第３くぼみ部を有し、前記露出している浮上面は前記第３くぼみ部に対応する第４くぼみ部を有する、
   請求項５に記載の磁気ヘッド・スライダ。
7. 前記リターン磁極の前記第１くぼみ部は、前記ヘッド素子部の積層方向において前記リターン磁極を貫通しており、
   前記シールドの前記第３くぼみ部は、前記先端面と前記リターン磁極に対向する端面のコーナー部に形成されている、
   請求項６に記載の磁気ヘッド・スライダ。
8. 前記シールドは積層されている複数の層を有しており、前記複数層の一つの層に前記第３くぼみ部が形成されている、
   請求項７に記載の磁気ヘッド・スライダ。
9. 前記第１くぼみ部は、前記ヘッド素子部の積層方向における一方の端面と前記先端面のコーナー部に形成されている、
   請求項１に記載の磁気ヘッド・スライダ。
10. 前記一方の素子は積層されている複数の層を有しており、前記複数層の一つの層に前記第１くぼみ部が形成されている、
    請求項９に記載の磁気ヘッド・スライダ。
11. スライダと、そのスライダ上に形成されているヘッド素子部とを有する磁気ヘッド・スライダの製造方法であって、
    前記スライダを構成する基板上に、主磁極及びリターン磁極を有する記録ヘッドを形成し、
    前記基板上に、再生素子及び前記主磁極と前記再生素子との間のシールドを有する前記再生ヘッドを形成し、
    前記基板上に、前記ヘッド素子部の浮上面形状を調整するヒータ素子を形成し、
    前記記録ヘッド、前記再生ヘッド、及び、前記ヒータ素子の周囲を囲む非磁性絶縁膜を形成し、前記非磁性絶縁膜は、前記リターン磁極と前記シールドの少なくとも一方の先端面に形成されているくぼみ部を埋めており、
    前記記録ヘッド、前記再生ヘッド、前記ヒータ素子、そして前記非磁性絶縁膜を形成した後に前記浮上面にドライ・エッチングの処理を施して前記くぼみ部内の前記非磁性絶縁膜の一部を除去することで前記くぼみ部の一部を露出させる、
    磁気ヘッド・スライダの製造方法。
12. さらに、前記ドライ・エッチングの処理を施した浮上面にオーバーコートを付着して、前記露出しているくぼみ部の形状に応じたくぼみ部を前記オーバーコートに形成する、
    請求項１１に記載の磁気ヘッド・スライダの製造方法。
13. 前記再生素子を前記主磁極よりも下層に形成し、
    前記ヒータ素子を、前記主磁極よりも前記再生素子の近くに形成し、
    その先端面に前記くぼみ部を有する前記リターン磁極を、前記主磁極と前記再生素子との間の層に形成する、
    請求項１１に記載の磁気ヘッド・スライダの製造方法。
14. その先端面に前記くぼみ部を有する前記シールドを、前記リターン磁極と前記再生素子との間の層に形成する、
    請求項１３に記載の磁気ヘッド・スライダの製造方法。
15. 前記ヘッド素子部の積層方向において前記リターン磁極を貫通するように前記リターン磁極のくぼみ部を形成し、
    前記シールドの前記先端面と前記リターン磁極に対向する端面のコーナー部に前記くぼみ部を形成する、
    請求項１４に記載の磁気ヘッド・スライダの製造方法。
16. 前記シールドの形成は、複数の層を積層し前記複数層の一つの層に前記くぼみ部を形成する、
    請求項１５に記載の磁気ヘッド・スライダの製造方法。
17. 前記ヘッド素子部の積層方向における一方の端面と前記先端面のコーナー部に前記くぼみ部を形成する、
    請求項１１に記載の磁気ヘッド・スライダの製造方法。
18. 前記一方の素子の形成は、複数の層を積層し前記複数層の一つの層に前記くぼみ部を形成する、
    請求項１７に記載の磁気ヘッド・スライダの製造方法。

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