JP2014175046A

JP2014175046A - 非磁性シード層の装置および方法

Info

Publication number: JP2014175046A
Application number: JP2014047481A
Authority: JP
Inventors: Wei Tian; ウェイ・ティエン; Rao Inturi Venkateswara; ベンカテスワラ・ラオ・イントゥリ; Lin Doug; ドウ・リン; Huaqing Yin; フアチン・イン; Qiu Jiaoming; ジャオミン・チュー
Original assignee: Seagate Technology LLC
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 2013-03-12
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2014-09-22
Also published as: US20150371668A1; KR101605461B1; EP2779163A2; CN104050977B; US20140272471A1; US9147407B2; EP2779163A3; US9761252B2; CN104050977A; KR20140111978A

Abstract

【課題】書込極の磁性材料と前方シールドの磁性材料との間に実質的に均一な書込ギャップを形成する。
【解決手段】一実施例によれば、磁性材料の主極層と、磁性材料の第２層と、磁性材料の主極層と第２層との間に配置された非磁性材料の第１ギャップ層と、磁性材料の主極層と第２層との間に配置された非磁性材料の第２ギャップ層とを含み、非磁性材料の第２ギャップ層は、磁性材料の第２層に直接隣接して配置されている、装置が構成可能である。一実施例によれば、これによりギャップは、磁性材料の第２層用の非磁性シードとして機能できる。一実施例によれば、そのような装置を製造する方法も利用可能である。
【選択図】図１

Description

背景
ディスクドライブ業界で使用される磁気記録ヘッドなどの磁気素子を形成するために、処理ステップが使用されることがしばしばある。磁気素子の性能は、他の磁気素子に対する配向および分離によって影響され得る。磁気素子は互いにより接近して配置されているため、このことは特に真実であり得る。

概要
この概要は、以下の詳細な説明でさらに説明される選ばれた概念を簡略化された形で紹介するために提供される。この概要は、請求される主題の主要な特徴または本質的特徴を識別するよう意図されてはおらず、また、請求される主題の範囲を限定するために使用されるよう意図されてもいない。請求される主題の他の特徴、詳細、実用性、および利点は、以下のさまざまな実現化例、ならびに添付図面にさらに例示され、添付された請求項で定義されるような実現化例のより特定的に記載された詳細な説明から、明らかとなるであろう。

一実施例によれば、磁性材料の主極層と、磁性材料の第２層と、磁性材料の主極層と第２層との間に配置された非磁性材料の第１ギャップ層と、磁性材料の主極層と第２層との間に配置された非磁性材料の第２ギャップ層とを含み、非磁性材料の第２ギャップ層は、磁性材料の第２層に直接隣接して配置されている、装置が構成可能である。

別の実施例では、磁性材料の主極層を堆積させるステップと、非磁性材料の第１ギャップ層を堆積させるステップと、非磁性材料の第２ギャップ層を堆積させるステップと、非磁性材料の第２ギャップ層が磁性材料の主極層と磁性材料の第２層との間に配置されるように、磁性材料の第２層を、非磁性材料の第２ギャップ層に直接隣接して堆積させるステップとを含む、方法が利用可能である。

これらのならびにさまざまな他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読めば明らかとなるであろう。

図面の簡単な説明
本技術の本質および利点のさらなる理解は、明細書の残りの部分で説明される図面を参照することによって実現され得る。

一実施例に従った、実質的に均一な書込ギャップの断面を有するディスクドライブシステムの例示的な図である。一実施例に従った、主極を形成する際に使用するための磁性材料の初期層を示す図である。一実施例に従った、磁性材料の初期層上に形成された面取り縁を示す図である。一実施例に従った、２つの磁性材料層間のギャップで使用するための材料の初期層を示す図である。一実施例に従った、２つの磁性材料層間のギャップで使用するための材料の第２層を示す図である。一実施例に従った、初期ギャップ材料の上に配置された材料の犠牲層を示す図である。一実施例に従った、犠牲層に凸凹した表面を作る処理が行なわれた後の犠牲層を示す図である。一実施例に従った、犠牲層に平らな上面を形成するための犠牲層材料のさらなる堆積を示す図である。一実施例に従った、犠牲層の上に配置された第２磁性材料層を示す図である。一実施例に従った、実質的に均一なギャップ層を形成する方法を示すフローチャートである。一実施例に従った、ギャップ層を形成する別の実施例を示すフローチャートである。一実施例に従った、非磁性シード層を利用する方法を示すフローチャートである。一実施例に従った、非磁性シード層を利用する別の実施例を示すフローチャートである。一実施例に従った、書込ギャップに非磁性材料層を少なくとも２つ有する、書込ヘッド用の書込ギャップの断面を示す図である。

詳細な説明
本技術の実施例を、ディスクドライブシステムの文脈においてここに開示する。しかしながら、本技術はディスクドライブシステムに限定されておらず、他の技術システムにも容易に適用され得るということが理解されるべきである。

磁気記録媒体の面密度が増加するにつれて、情報のより多くのビットが磁気媒体上に格納されつつある。このため、以前に使用されていたものよりも小さい記憶場所に、情報の各ビットを格納する必要がある。その結果、ディスクドライブの書込ヘッドは、隣接するビット位置に格納された情報を妨害することなく、磁気媒体上にビットを記録できなければならない。

書込極の磁性材料と前方シールドの磁性材料との間に均一なギャップがない場合、書込ヘッドは不十分となり得る。この不均一性により、書込動作中、より多くの磁束が、目標ビット位置を通って方向付けられるのではなく、書込極から前方シールドへと漏れるようになる。その結果、この漏れが生じると、書込極の書込動作の効率が低下する。より均一なギャップ、さらには（空気軸受面に近づく視点から見て）合流するというよりも分岐するギャップであれば、漏れは起こりにくくなるであろう。

一実施例によれば、２つの磁性材料間に実質的に均一な書込ギャップを形成し、その結果、記録ヘッド用ライター構造を形成することを可能にする、新しいプロセスが開示される。何らかの書込ギャップ材料層の堆積の直後に、非磁性書込ギャップの上に（磁性または非磁性の）適切なシードを有する磁性被覆層が形成されてもよい。書込ギャップは、磁性被覆層とともに、特有の構造を形成するよう適合されてもよい。一実施例によれば、このプロセスは、実質的に均一な書込ギャップを形成するために、ギャップ厚さシグマを減少させるために、および狭い書込ギャップを有する書込ヘッドの書込性能を高めるために使用されてもよい。高モーメントの磁性層が、高モーメントの磁性材料の軟磁性を犠牲にすることなく書込ギャップと直接接触できるようにするために、意図的に選択された非磁性シードを使用してもよい。また、磁性材料の軟磁性を変更することなく高モーメントを有するように材料をギャップの両側に構成することは、改良された書込可能性の達成に役立ち得る。ここに例として記載される実施例は一例として書込ヘッドを使用しているものの、このプロセスおよび構造は、材料のギャップによって分離される他の磁性層にも適用され得る。

ここで図１を参照すると、ディスクドライブシステムの一例が図示されている。ディスクドライブシステムは、開示される技術が利用され得るほんの一例である。図１は、一例の斜視図１００を示す。ディスク１０２は、動作中、スピンドル中心またはディスク回転軸１０４を中心に回転する。ディスク１０２は内径１０６と外径１０８とを含み、それらの間には、円形の線で図示された複数の同心データトラック１１０がある。データトラック１１０は実質的に円形である。

情報は、ディスク１０２上の異なるデータトラック１１０のビットに書込まれ、ビットから読出され得る。トランスデューサヘッド１２４は、アクチュエータアセンブリ１２０上の、アクチュエータ回転軸１２２より遠位の端に搭載されている。トランスデューサヘッド１２４は、ディスク動作中、ディスク１０２の表面上方の近傍で浮上している。アクチュエータアセンブリ１２０は、シーク動作中、ディスク１０２に隣接して位置付けられたアクチュエータ回転軸１２２を中心に回転する。シーク動作は、トランスデューサヘッド１２４を、データトラック１１０の目標データトラックの上方に位置付ける。

分解図１４０は、トランスデューサヘッド１２４の一部の断面を示す（縮尺通りではない）。この断面は、一実施例に従って構成可能な実質的に均一な書込ギャップを示している。

磁気記録媒体の面密度が増加するにつれて、情報はより小さい場所に格納され得る。これは、読出ヘッドおよび書込ヘッドがそれぞれ、それらの場所から読出し、それらの場所に書込むことができることを必要とする。書込ギャップとは、書込ヘッドにおいて主ライター極を前方シールドから分離する非磁性ギャップである。書込ギャップの厚さおよび書込ギャップの近傍にある磁性材料が、書込可能性および後縁（trailing edge：ＴＥ）磁場勾配に大きな影響を与え得る。これまでのところ、書込ギャップの厚さは約３０ｎｍの範囲にある。

書込ギャップを形成するプロセスの間、堆積された書込ギャップ材料にフォトリソグラフィプロセスおよびエッチングプロセスを行なうことは稀ではない。このことにより、書込ギャップは、その表面全体にわたって不均一に悪化する。書込ギャップが面取り縁を含む場合、１つの結果は、書込ギャップが面取り点の頂点近くで先細になるか狭くなる場合があるということである。このため、これらのフォトリソグラフィステップおよびエッチングステップによって、不均一な書込ギャップが生成されることがしばしばある。不均一な書込ギャップは、動作中、主ライター極から前方シールドへのより多くの磁束分流をもたらし得る。この磁束損失により、書込動作は効率が低下し、不良となる場合がある。それは、書込可能性の抑制と呼ばれ得る。

ここで図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、図２Ｄ、図２Ｅ、図２Ｆ、図２Ｇ、および図２Ｈを参照すると、一実施例に従って、より均一な書込ギャップを形成するためのプロセスが図示され得る。このプロセスは、書込ギャップシグマを減少させるためにも使用され得る。このプロセスは、ルテニウムなどの代替的なシードが、前方シールドの２．４ＴＦｅＣｏ層用のシード層として使用されることを可能にする、ということが、以下の説明から理解されるであろう。また、そのようなシード層は、強化されたＴＥ磁場勾配を提供するために、ＦｅＣｏ磁性層が書込ギャップと密接に接触することを可能にする。

図２Ａでは、磁性材料の第１層２０４が堆積される。磁性材料は、たとえば、ＦｅＣｏから形成されてもよい。磁性材料のこの層は最終的には、書込ヘッドの動作中に主書込極として機能してもよい。主書込極を形成するために、図２Ｂに示すように、磁性材料層２０４を面取りして面取り縁２０８と面取り点２１２とを形成してもよい。面取りは、たとえば磁性層をフライス削りすることによって形成されてもよい。

図２Ｃでは、ギャップ材料の第１層２１６が、磁性材料層２０４の上に堆積されて図示されている。利用され得る材料の１つのタイプはルテニウムである。ルテニウムは、ギャップ材料として良好に機能し得る非磁性材料である。それはまた、ギャップ材料の第２層用のシード層としても機能し得る。

図２Ｄでは、ギャップ材料の第２層２２０が、ギャップ材料の第１層の上に堆積されて図示されている。ギャップ材料として有用となり得る１つの材料は、アルミナとも呼ばれるＡｌ₂Ｏ₃である。

図２Ｅでは、犠牲材料の第１層が、ギャップ材料の第２層の上に堆積されて図示されている。磁性材料の最終層を堆積する前にフォトリソグラフィステップおよびエッチングステップを行なうことが、しばしば選択されるであろう。そのような処理ステップは、特に面取り縁領域における、それまでに堆積されたギャップ材料の均一性に影響を与え得る。起こり得る１つの不均一性は、書込ギャップが面取り点で先細になることである。前述のように、これは仕上がった書込ヘッドにおける不均一な書込ギャップをもたらす場合があり、それは書込ヘッドによる性能の低下を引き起こす。しばしば行なわれる処理ステップの例は、フォトリソグラフィステップと、次に続くエッチングステップとを含む。他の処理ステップが代替的に行なわれてもよい。にもかかわらず、結果は、書込ギャップが不均一な状態で残されるということである。追加の犠牲材料の堆積によって復元可能な犠牲層を利用することにより、ギャップの不均一性は、損傷を与える処理ステップの後で実質的に修復され得る。このため、図２Ｆは、損傷を与える処理ステップが犠牲層２２４に与える影響を示している。見てわかるように、損傷を与える処理ステップは犠牲層を不均一な状態にしているものの、下に位置するギャップ層は損傷を受けていない。なお、犠牲層はシード層によってシードされてもよい。シード層材料の１つの選択は、ルテニウムである。ルテニウムの代わりに、他の非磁性シード材料が使用されてもよい。

図２Ｇでは、実質的に均一な厚さへと犠牲層を修復するよう、追加の犠牲材料が堆積されてもよい。図２Ｇでは、修復された犠牲層は層２２６と呼ばれる。犠牲層はまた、次の磁性層用のシード層として機能するよう選択されてもよい。

ギャップが一旦実質的に均一な厚さへと修復されると、磁性材料の第２層が堆積されてもよい。たとえば、図２Ｈは、書込ヘッド用の前方シールドとして使用され得る磁性材料の第２層２２８を示す。たとえば、磁性材料として、ＦｅＣｏまたはＦｅＮｉＣｏ固溶体を利用してもよい。厚さは、数ナノメートル〜数百ナノメートルの範囲であってもよい。一実施例によれば、５〜５０ｎｍの厚さが使用されてもよい。

図２Ｈから見てわかるように、結果として生じる書込ギャップは実質的に均一であり、磁性材料の第２層の堆積の前に起こる中間のフォトリソグラフィステップおよびエッチングステップによる影響を受けていない。

ここで図３を参照すると、上述のプロセスの局面を例示するフローチャート３００が図示されている。ブロック３０２で、磁性材料の主極層の上に、非磁性ギャップ材料層が堆積されてもよい。ブロック３０４で、非磁性ギャップ材料層の上に、犠牲材料層が堆積されてもよい。ブロック３０６で、犠牲材料層を全体的に除去するのではなく、犠牲層の一部が、たとえばエッチングプロセスによって処理されてもよい。そして、ブロック３０８で、エッチングされた犠牲層に追加の犠牲材料が堆積されてもよい。

図４では、フローチャート４００はより詳細な一実施例を例示する。ブロック４０２で、磁性材料の主極層の上に非磁性材料層が堆積される。磁性材料の主極層は既に面取りされた構成であってもよい。ギャップを形成するために複数の層および異なる材料が使用されてもよい、ということが理解されるべきである。ブロック４０４は、上部の非磁性ギャップ材料層の上に犠牲材料層が堆積されてもよいことを例示している。

ブロック４０６によれば、エッチングまたは他の処理ステップが構造に対して行なわれてもよい。そのような処理は、特に面取り縁区域に沿って下に位置する層を露出させるために、犠牲層の一部を除去してもよいものの、必ずしも犠牲層全体を除去するとは限らない。エッチングまたは他の処理の結果は、犠牲層が不均一になるということであろう。このため、ブロック４０８で、エッチングされた犠牲層の上に追加の犠牲材料が堆積されてもよい。堆積は、ブロック４１０に示すように、主極層と次に施される前方シールド層との間に実質的に均一なギャップを形成するよう制御可能である。次に、前方シールド材料層が犠牲層の上に施されてもよい。

別の実施例によれば、異なる実用性が達成可能である。すなわち、現在のプロセスは通常、ＦｅＣｏなどの磁性材料の層を前方シールド層として堆積させる前に、ＮｉＦｅなどの磁性材料をシード層として利用する。ＮｉＦｅは、約１．０Ｔの磁気モーメント特性を有する。この磁性材料をシード層として使用することは、後縁（ＴＥ）磁場勾配を劣化させる場合があり、それは次に記録ヘッドの性能を低下させる。

この問題に対処するために、一実施例は、前方シールド層で使用される磁性材料用のシード層として、非磁性材料を利用する。この非磁性材料は、ＮｉＦｅなどの磁性材料とは対照的に、より良好な磁場勾配が達成されることを可能にする。非磁性材料シード層として、異なる材料が利用されてもよい。しかしながら、１つの可能な選択は、ルテニウムである。他の可能な材料はたとえば、ＮｉＲｕ、ＮｉＣｒ、Ｃｕ、ならびに、Ｆｅ合金、Ｎｉ合金、およびＣｏ合金と組合された高モーメント材料である。シード層の厚さは、たとえば１〜１０ｎｍの範囲であってもよい。

堆積プロセスは、磁性材料の第２層用に非磁性シード層が利用される図２Ａ〜図２Ｈに関して図示したものと同様であってもよい。さらに、図５は、さまざまな局面を実証するフローチャートを例示する。

図５のフローチャート５００では、ブロック５０２は、磁性材料の主極層が堆積されることを示す。ブロック５０４で、少なくとも２つの非磁性ギャップ材料層が堆積される。そして、ブロック５０６で、磁性材料の第２層が堆積される。とりわけ、磁性材料の第２層は、非磁性ギャップ材料の上層に直接隣接して堆積される。これにより、非磁性ギャップ材料は、磁性材料の第２層用のシード層として機能するようになる。

図６は、いくぶんより詳細な一実施例を示す。図６のフローチャート６００では、ブロック６０２で、磁性材料の主極層が堆積される。ブロック６０４で、少なくとも２つの非磁性ギャップ材料層が堆積される。前述の実施例で述べたように、ギャップは、ルテニウムの第１層、それに続くＡｌ₂Ｏ₃の層、それに続くルテニウムのシード層といった複数の層から形成されてもよい。

ブロック６０６で、磁性材料の第２層が堆積されてもよい。この層は、たとえば、書込ヘッドにおける前方シールドとして使用されてもよい。この第２層は、十分な勾配を形成するよう、非磁性ギャップ材料に直接隣接して堆積されてもよい。また、この非磁性ギャップ材料は、ブロック６０８によって示すように、磁性材料の第２層用のシード層として使用されてもよい。ブロック６１０によって示すように、磁性材料の第２層用の材料としてＦｅＣｏが利用されてもよい。ブロック６１２は、磁性材料の第２層が、書込ヘッドで使用するための前方シールドへと形成されてもよいことを示している。

図７は、非磁性材料の２つ以上のギャップ層から形成されるギャップ層の一例を示す。図７は、書込ヘッドとして機能する磁性材料の第１層７０２を示す。ＦｅＣｏは、第１磁性層に使用可能な磁性材料の１つのタイプである。非磁性材料の第１ギャップ層７０４が、磁性材料の上に直接隣接して配置されて図示されている。使用可能な１つの材料は、たとえばルテニウムである。非磁性材料の第２ギャップ層７０６が、第１ギャップ層の上に直接隣接して配置されて図示されている。たとえば、Ａｌ₂Ｏ₃は、この材料に使用可能な材料の１つのタイプである。非磁性材料の第３ギャップ層７０８が、第２ギャップ層の上に直接隣接して配置されて図示されている。第１ギャップ層との対称性を提供するために、材料としてルテニウムがこの層に利用されてもよい。また、ルテニウムは、磁性材料の第２層７１０用のシード層として機能する上で有用である。層７１０は、第３ギャップ層の上に直接隣接して配置されて図示されている。ＦｅＣｏは、主極用の前方シールドとして機能するために層７１０に使用可能な磁性材料の一例である。

なお、ここに記載された構造、材料、および行為の多くは、機能を実行するための手段または機能を実行するためのステップとして記載され得る。したがって、そのような文言は、引用により援用されるあらゆる事項を含む、本明細書内に開示されたすべてのそのような構造、材料、または行為、ならびにそれらの均等物を網羅する資格を有することが理解されるべきである。

ここに説明された実施例の装置および方法は、本明細書から理解されると考えられる。上述の説明は特定の実施例の完全な説明であるものの、上述の説明は、請求項によって定義されるような特許請求の範囲を限定するよう解釈されるべきではない。

２０４：磁性材料の第１層、２１６：ギャップ材料の第１層、２２０：ギャップ材料の第２層、２２８：磁性材料の第２層。

Claims

磁性材料の主極層と、
磁性材料の第２層と、
磁性材料の主極層と第２層との間に配置された非磁性材料の第１ギャップ層と、
磁性材料の主極層と第２層との間に配置された非磁性材料の第２ギャップ層とを含み、
非磁性材料の第２ギャップ層は、磁性材料の第２層に直接隣接して配置されている、装置。
非磁性材料の第２ギャップ層はルテニウムを含む、請求項１に記載の装置。
非磁性材料の第１層はＡｌ₂Ｏ₃を含み、非磁性材料の第２ギャップ層はルテニウムを含む、請求項１に記載の装置。
書込ギャップの第１の側の磁気モーメントと書込ギャップの第２の側の磁気モーメントとは実質的に同等である、請求項１に記載の装置。
磁性材料の第２層は、前方シールドを形成する、請求項１に記載の装置。
非磁性材料の第１ギャップ層はルテニウムを含む、請求項１に記載の装置。
非磁性材料の第１ギャップ層は、磁性材料の主極層に隣接して配置され、
非磁性材料の第２ギャップ層は、非磁性材料の第１層の上に配置され、
装置はさらに、
非磁性材料の第２ギャップ層と磁性材料の第２層との間に直接配置された非磁性材料の第３ギャップ層を含む、請求項１に記載の装置。
非磁性材料の第１ギャップ層は、磁性材料の主極層に直接隣接して配置されたルテニウムを含み、
非磁性材料の第２ギャップ層は、磁性材料の第２層に直接隣接して配置されたルテニウムを含み、
装置はさらに、
非磁性材料の第１ギャップ層と非磁性材料の第２ギャップ層との間に直接配置されたＡｌ₂Ｏ₃の層を含む、請求項１に記載の装置。
非磁性材料の第２ギャップ層は、磁性材料の第２層用のシード層として機能する、請求項１に記載の装置。
磁性材料の第２層はＦｅＣｏを含む、請求項１に記載の装置。
磁性材料の主極層を堆積させるステップと、
非磁性材料の第１ギャップ層を堆積させるステップと、
非磁性材料の第２ギャップ層を堆積させるステップと、
非磁性材料の第２ギャップ層が磁性材料の主極層と磁性材料の第２層との間に配置されるように、磁性材料の第２層を、非磁性材料の第２ギャップ層に直接隣接して堆積させるステップとを含む、方法。
非磁性材料の第２ギャップ層はルテニウムを含む、請求項１１に記載の方法。
非磁性材料の第１ギャップ層はＡｌ₂Ｏ₃の層を含み、非磁性材料の第２ギャップ層はルテニウムを含む、請求項１１に記載の方法。
書込ギャップの第１の側の第１の磁気モーメントと書込ギャップの第２の側の第２の磁気モーメントとを形成するステップをさらに含み、第１の磁気モーメントと第２の磁気モーメントとは実質的に同等である、請求項１１に記載の方法。
磁性材料の第２層から前方シールドを形成するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
非磁性材料の第１ギャップ層はルテニウムを含む、請求項１１に記載の方法。
非磁性材料の第１ギャップ層は、磁性材料の主極層に隣接して配置され、
非磁性材料の第２ギャップ層は、非磁性材料の第１ギャップ層に隣接して配置され、
方法はさらに、
非磁性材料の第２ギャップ層と磁性材料の第２層との間に直接配置された非磁性材料の第３ギャップ層を堆積させるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
非磁性材料の第１ギャップ層を堆積させるステップは、磁性材料の主極層に隣接して配置されたルテニウムの第１ギャップ層を堆積させるステップを含み、
非磁性材料の第２ギャップ層を堆積させるステップは、ルテニウムの第１層の上に配置されたＡｌ₂Ｏ₃の層を堆積させるステップを含み、
方法はさらに、
Ａｌ₂Ｏ₃の層と磁性材料の第２層との間に直接配置されたルテニウムの第２層を堆積させるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
非磁性材料の第２ギャップ層を、磁性材料の第２層用のシード層として利用するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。
ＦｅＣｏを磁性材料の第２層として利用するステップをさらに含む、請求項１１に記載の方法。