JP3967335B2 - 記録装置 - Google Patents

Description

本発明は記録装置に関し、特に、コンタクト・スタート・ストップ（ＣＳＳ）方式のヘッドスライダを備えた磁気記録装置（磁気ディスク装置）や光記録装置（光ディスク装置）などの記録装置に関する。

磁気ディスク装置においては、浮動型ヘッドを用いるＣＳＳ方式が採用されることが多い。ＣＳＳ方式は、磁気ディスク装置の停止時及び起動時に磁気ヘッドを磁気ディスクの面に接触させ、情報の記録又は再生の時には磁気ディスク表面から磁気ヘッドのスライダを浮上させるものである。浮上した磁気ヘッドのスライダは、サスペンションによって支持されながら磁気ディスク面の上方を移動される。そのスライダには、一般に読出し用及び書込み用の磁気ヘッド素子が取付けられる。

磁気ヘッドのスライダが浮上するのは、磁気ディスクの回転によって磁気ディスク表面に生じる空気流の作用、即ち磁気ディスク表面での動圧空気軸受けの原理によるものである。

スライダを浮上させるために、スライダのうち磁気ディスクに対向する側の面に空気流により浮上力を発生する凸部が形成してあり、空気流の流入端にテーパを形成する構造を有している。その凸部は、一般にレール面（浮上面）と呼ばれる。

そのスライダのレール面は、磁気ディスクの起動時（立ち上がり時）と停止時（立ち下がり時）に磁気ディスクに摺接する。

そこで、磁気ディスク面の磨耗や損傷を防止するために、磁気ディスクの記録層の上にはカーボン等の硬い材料からなる保護膜を形成している。また、その保護膜上に潤滑層を形成して保護膜の摩擦及び磨耗を低減し、保護膜の耐久性を向上している。

また、磁気ディスク装置の高記録密度化及び小型化に伴って、磁気ヘッドと磁気ディスクとの浮上量（スペーシング量）を小さくする傾向にある。浮上量を小さくしようとする場合には、浮上状態の磁気ヘッドと磁気ディスクとの接触を回避するために磁気ディスクの表面の粗さをできるだけ小さくする必要がある。

しかし、磁気ディスクの停止状態においては、磁気ディスクの表面が平滑になるほど磁気ディスクとスライダとの接触面積が大きくなってスライダと磁気ディスクの吸着が生じ易くなってしまう。

そのような吸着の力が大きければ、磁気ディスクを回転させるスピンドルモータの始動時の負荷が大きくなったり、また、磁気ディスクの回転起動の際にスライダ支持用のサスペンションや磁気ヘッド素子や磁気ディスク記録層が破損し易くなる。

そのような吸着力を小さくするために、磁気ヘッドのスライダのうちの磁気ディスクと対向するレール面（空気軸受面）に突起を設けて磁気ディスクとの接触面積を小さくすることが、例えば特開昭６３−３７８７４号公報に記載されている。

磁気ディスク装置の小型化に伴ってスライダの平面サイズは２ｍｍ四方又はそれ以下と小さくなっているので、突起が形成されるレール面の幅も数百μｍ程度となる。また、浮上量は１００ｎｍ以下となっている。

このため、レール面のエッチング時間の制御によって突起の高さを精度良く調整することは難しくなり、歩留りが低下するといった問題がある。また、スライダの浮上開始又は浮上停止の際の安定動作をさらに向上するために、突起の高さを精度良く形成するとともに突起の配置等の適正化を図る必要がある。また、スライダに関しては、光ディスク装置でも、磁気ディスク装置と同じような状況下にある。

本発明は、かかる従来技術における課題に鑑みなされたもので、ヘッドスライダに搭載するトランスジューサの記録媒体への距離を小さくすることができる記録装置を提供することを目的とする。

上記の従来技術の課題を解決するため、本発明によれば、図５に例示するように、浮力発生のためのレール面３ｂ及び該レール面３ｂに形成された突起６ａ，６ｂを有するスライダと、前記スライダの空気流出端に取付けられたトランスジューサ２と、前記レール面３ｂ及び前記トランスジューサ２に対向して配置される記録媒体１３とを有する記録装置において、前記スライダが前記記録媒体１３から浮上している状態で、前記空気流出端寄りの突起６ａ，６ｂの浮上量が、前記トランスジューサ２の浮上量よりも大きくなっていることを特徴とする記録装置が提供される。

本発明に係る記録装置によって得られる利点については、以下に記述する詳細な実施の形態を参照しながら説明する。

以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しながら説明する。
（第１実施例）
本発明の第１実施例に係る記録装置に用いられるヘッドスライダの製造工程について、図１〜図３を参照しながら説明する。

まず、図１(a) に示すように、アルミナチタンカーバイド（Al₂O₃TiC）、フェライト或いはチタン酸カルシウムなどの材料からなるウェハ１の主面に磁気トランスジューサ２を縦横に複数個形成する。磁気トランスジューサ２は、例えば磁気抵抗効果素子、インダクタンス素子などからなり、１対の端子に接続されている。

次に、ダイシングソーを用いてウェハ１を図１(a) の破線に沿って切断することにより、磁気トランスジューサ２を複数の列に分割する。これにより、図１(b) に示すように、磁気トランスジューサ２が一列に並んだ棒状体３が１枚のウェハ１から複数個得られる。この棒状体３は、複数に分割されて磁気ヘッドのスライダとなるので、予め空気流の流入端側にテーパを予め形成しておく。

続いて、図１(c) に示すように、ホルダー４の上に複数の棒状体３を載置、固定する。この場合、磁気トランスジューサ２が形成された面を横向きにし、磁気トランスジューサ２の書込み及び読出し側の端部を上側にする。これにより、棒状体３の磁気トランスジューサ２が形成されてない面（以下、基板面という）３ａが上向きになる。なお、ホルダー４の周囲は段状になっていて棒状体３の移動を規制している。

次に、図２(a) に示すように、棒状体３の基板面３ａ上にシリコン膜（中間層）５を５ｎｍの厚さに形成し、さらにシリコン膜５の上にダイヤモンドライクカーボン（以下、ＤＬＣという）膜６を３０ｎｍの厚さに形成する。シリコン膜５は、ＤＬＣ膜６と棒状体３との密着性を向上するために介在されている。なお、これらの膜は、スパッタ法又はＣＶＤ法によって形成する。

続いて、ラミネータを用いて第一のフィルムレジスト７をＤＬＣ膜６の上に積層する。この後に、第一のフィルムレジスト７を露光、現像することにより、図２(b) に示すように、第一のフィルムレジスト７を磁気ディスクと磁気ヘッドの接触部分となる突起形成部分に円形状に残す。パターニングの形状は、ここで円形としたが、浮上時の空気流を乱さない形状であれば楕円形や放物線形など、他の形状でもかわまない。パターニングされた第一のフィルムレジスト７は第一のマスクとして使用される。

なお、図中符号８は、ラミネータのローラを示している。

次に、図２(c) に示すように、第一のマスク７から露出したＤＬＣ膜６を酸素プラズマによりエッチングし、パターニングされたＤＬＣ膜６をスライダ上の突起６ａとして使用する。ＤＬＣ膜６の厚さは突起６ａの高さとなる。このパターニング工程において、酸素プラズマによるシリコン膜５のエッチングレートは極めて小さいか零であるために、シリコン膜５は棒状体３上にそのまま残存する。これによりＤＬＣ膜６のエッチング深さの管理が容易になる。

この後に、図２(d) に示すように、再びラミネータを使用して第二のフィルムレジスト９を棒状体３上に積層し、これにより第一のフィルムレジスト７、シリコン膜５及び突起６ａを覆う。ついで、第二のフィルムレジスト９を露光、現像し、これにより少なくとも棒状体３の幅方向に延びる略ストライプ状の窓９ａを磁気トランスジューサ２の両側に形成する。これにより、図３(a) に示すように、第二のフィルムレジスト９は、磁気トランスジューサ２から延びる領域と磁気トランスジューサ２の間の中央を通る領域とに残される。第二のフィルムレジスト９が残される領域には突起６ａが存在する。

次に、ストライプ状の第二のフィルムレジスト９を第二のマスクとして使用し、この第二のマスクの窓９ａを通してシリコン膜５と基板面３ａをイオンミリングによりエッチングして凹部１０を形成する。これにより、図３(b) に示すように、少なくとも磁気トランスジューサ２から延びる領域と、２つの磁気トランスジューサ２の間の領域とに残された基板面３ａは、凹部１０によって仕切られることになる。凹部１０の両側の凸状の基板面３ａ又はその上のシリコン膜５が、レール面３ｂとなる。

次に、図３(c) に示すように、第一及び第二のフィルムレジスト７，９を除去した後に、ＤＬＣ、SiO₂、Al₂O₃ などからなる保護膜１１をスパッタ又はＣＶＤにより形成し、棒状体３の突起６ａが形成されている側の面を保護膜１１により覆う。保護膜１１の下層には、保護膜１１の密着性を向上させるためのシリコン膜又はシリコンカーバイド膜などからなる密着層を形成してもよい。

保護膜１１は、トランスジューサ２のレール面３ｂ側への露出部を保護するとともに、レール面３ｂの最表面となるシリコン膜５の汚染を防止する機能を有する。汚染物としては、磁気ディスクから飛散する潤滑剤、突起から発生した炭素などがある。

この後に、１つおきに凹部１０にダイシングソーを入れて棒状体３を複数に分割して、図３(d) に示すようなヘッドスライダ１２の形状にする。

以上のように、本実施例では、ＤＬＣ膜６をフォトリソグラフィー法によりパターニングして、これをレール面３ｂ上の突起６ａとして適用しているので、突起６ａとしての加工が容易になり、大きさや位置の精度が向上する。

また、突起６ａを形成する際にマスクとして膜厚のバラツキが少ないフィルムレジスト７を使用しているので、突起６ａの寸法精度が良く、しかも量産性が向上する。フィルムレジストの代わりに液状のレジストを使用すると、棒状体３上でのレジストの膜厚のバラツキが大きくなり、露光、現像後のパターン精度が悪くなり、ひいては突起６ａの寸法の精度も低下する。

さらに、本実施例では、レール面３ｂ上に突起６ａを形成した後に、突起６ａから離れた領域にに凹部１０を形成しているので、第一のフィルムレジスト７を除去せずにその上に第二のフィルムレジスト９を積層することができ、フィルムレジストの除去工程が１回で済むために工程が短くなる。

これによって形成されたヘッドスライダ１２の具体例を示すと図４のようになる。図４において、レール面３ｂ，３上の保護膜１１は省略している。 このスライダ１２において、磁気ディスク（磁気記録媒体）１３に対向する側のスライダ１２の面には、その両側の縁部に沿って２つの略ストライプ状のレール面３ｂが突出し、また、それらのストライプ状のレール面３ｂの間の凹部１０のうち空気流の流入端側には島状のレール面３ｂが存在する。

ストライプ状のレール面３ｂのうち空気流の流出端寄りには、上記した工程によって突起６ａが１つずつ形成されている。また、島状のレール面３ｃには１つの突起６ｂが形成されている。これにより、突起６ａを結ぶ線は三角形状になるので、磁気ディスクの回転が停止している状態では、スライダ１２は磁気ディスク１３上に安定に載置されることになる。なお、３つの突起６ａ，６ｂは同一工程において形成される。

また、スライダ１２が磁気ディスク１３から浮上する際には、空気流の流入端側の突起６ｂが流出端側の突起６ａよりも早く浮上するので、浮上初期において流出端側の２つの突起６ａによってスライダ１２は磁気ディスク１３上で安定である。しかも、空気流の流入端側の突起６ｂが１つであるので、停止状態での磁気ディスク１３と突起６ａ，６ｂのトータルな接触面積、即ち吸着力は小さくなり、円滑な起動が行われる。

ところで、空気流の流入端側では、島状のレール面３ｃとストライプ状のレール面３ｂの間に狭いスリット１０ａが存在している。これにより、スライダ１２の凹部１０における圧力は、空気流の流入端側よりも流出端側の方が小さくなるので、浮上状態にあるスライダ１２は流出端側が磁気ディスク１３に最も近くなる。この結果、流出端に形成された磁気トランスジューサ２と磁気ディスク１２の間隙が小さくなる。

スライダ１２の凹部１０の空気流の流出端寄りには幅の狭い島状の突出部１４が形成され、その大きさを変えることにより空気流の流出端側の圧力を調整することが可能となる。

なお、図４において、符号３ｄは、テーパ面を示している。

ところで、浮上状態のスライダ１２の傾きなどの一例を次に説明する。

スライダ１２が浮上している状態において、空気流流出端寄りの突起６ａの浮上量は、磁気トランスジューサ２の浮上量又はスライダ１２の空気流流出端の浮上量よりも大きくなるのが好ましい。このような浮上量は、図５に示すように、スライダ１２の傾斜角θと、空気流流出端からその近傍の突起６ａ中心までの距離Ｌと、突起６ａの高さｈを調整することによって得られる。

これは、スライダ浮上状態において、レール面３ｂに形成された突起６ａを磁気トランスジューサ２よりも磁気ディスク１３側に突出させると、スライダ１２と磁気ディスク１３の距離は突起６ａの浮上量によって決まるので、磁気トランスジューサ２と磁気ディスク１３との距離を十分に小さくできなくなるからである。

一方、レール面３ｂ上に突起６ａを形成すると、スライダ２と磁気ディスク１３との接触面積は減るが、その反対に接触面の圧力が増加して接触部分の磨耗が激しくなる。このために、スライダ１２と磁気ディスク１３の接触状態で、支持バネ２０によるスライダ１２の磁気ディスク１３への押しつけ荷重を２ｇｆ、望ましくは１ｇｆ以下に小さくする必要がある。押しつけ荷重を小さくするためには、また、磁気トランスジューサ２を含むスライダ１２の質量を６ｍｇ以下、好ましくは２ｍ以下にする必要がある。また、押しつけ荷重を小さくするためには、負圧部分を設けるのが有利である。負圧部分としては、例えば図４に示すようなスリット１０ａの空気流流出端側の領域や、レール面内に形成される凹部領域のようなものがある。

磁気トランスジューサ２の浮上量を可能な限り小さくすることにより、記録再生に有利になり、磁気記録装置の高記録密度が可能になる。

例えば、図５において、直径６６μｍの突起６ａを有し且つサイズ１，２５×１×０．３ｍｍ、質量１．５ｍｇのスライダにおいては、傾斜角θを０．００６°、距離Ｌを３５０μｍ、突起高さｈを３０ｎｍとすると突起６ａよりも磁気トランスジューサ２の浮上量が小さくなる。この場合、磁気トランスジューサ２の浮上量Ｇを５０ｎｍとする。

このようなスライダ１２の傾き、突起高さなどの条件は、図４に示すように突起が３つ形成されたものに限るものではない。
（第２実施例）
本発明の第２実施例に係る記録装置に用いられるヘッドスライダの製造工程について、図６及び図７を参照しながら説明する。

まず、第１実施例と同様に、図１(c) のように磁気トランスジューサ２が形成された棒状体３をホルダー４の上に載置、固定する。ここまでの工程は、第１実施例と同じであるので省略する。

次に、図６(a) に示すように、棒状体３のレール面が形成される側の面（以下、基板面という）３ａ上にＤＬＣ、SiO₂、Al₂O₃ などからなる保護膜１５を１０ｎｍ以下の厚さに形成し、保護膜１５の上にシリコン膜５を５ｎｍの厚さに形成し、さらにシリコン膜５の上にＤＬＣ膜６を３０ｎｍの厚さに形成する。これらの膜は、スパッタ法、ＣＶＤ法により形成する。

保護膜１５は、磁気トランスジューサ２の基板面３ａ側への露出部と後述するレール面３ｂとを覆い保護するために形成されるものである。

続いて、ラミネータを用いて第一のフィルムレジスト７をＤＬＣ膜５の上に積層する。この後に、第一のフィルムレジスト７を露光、現像し、図６(b) に示すように、第一のフィルムレジスト７を磁気ディスクと磁気ヘッドの接触部分となる突起形成部分に円形状に残す。パターニングされた第一のフィルムレジスト７は第一のマスクとして使用される。

次に、図６(c) に示すように、第一のマスク７から露出したＤＬＣ膜６を酸素プラズマによりエッチングし、パターニングされたＤＬＣ膜６を突起６ａとして使用する。ＤＬＣ膜６の厚さは突起６ａの高さとなる。酸素プラズマによるＤＬＣ膜６のエッチング深さの誤差は±１０ｎｍ程度であるので、エッチング時間により突起６ａの高さを制御することは困難である。しかし、シリコン膜５は酸素プラズマによりエッチングされないので、エッチングストパーとして機能し、エッチングの管理が容易になる。

なお、保護膜１５がＤＬＣにより形成されている場合でも、シリコン膜５の存在により酸素プラズマによる保護膜１５のエッチングが防止される。

突起６ａの周囲に露出したシリコン膜５は、潤滑剤、炭素などにより汚染され易いので、除去する必要がある。

そこで、突起６ａを形成した後に、図６(d) に示すように、CF₄ プラズマによりマスク７から露出したシリコン膜５を除去する。CF₄ プラズマでは保護膜１５は殆どエッチングされないので、シリコン膜５のエッチング深さの制御を時間で行う必要はなく、プロセスを簡略化できる。

この後に、図７(a) に示すように、再びラミネータを使用して第二のフィルムレジスト９を棒状体３の上に積層し、これにより第一のフィルムレジスト７、保護膜１５、突起６ａなどを覆う。

ついで、第二のフィルムレジスト９を露光、現像し、これにより少なくとも棒状体３の幅方向に延びる略ストライプ状の窓９ａを磁気トランスジューサ２の両側に形成する。これにより、図７(b) に示すように、第二のフィルムレジスト９は、磁気トランスジューサ２から延びる領域と磁気トランスジューサ２の間の中央を通る領域に残される。第二のフィルムレジスト９が残される領域には突起６ａが存在する。

次に、ストライプ状の第二のフィルムレジスト９から第二のマスクを形成し、この第二のマスクの窓９ａを通してＤＬＣ膜１５と基板面３ａをイオンミリングによりエッチングして凹部１０を形成する。これにより、図７(c) に示すように、少なくとも磁気トランスジューサ２から延びる領域と、磁気トランスジューサ２の間から延びる領域に凸状に残された基板面３ａ又はＤＬＣ膜１５が浮上面（レール面）３ｂとなる。

図７(d) に示すように、第一及び第二のフィルムレジスト７，９を除去した後に、１つおきに凹部１０にダイシングソーを入れて棒状体３を複数に分割し、これによりヘッドスライダ１６の形状にする。

以上のように、本実施例でも、フォトリソグラフィー法によりＬＤＣ膜６をパターニングすることによりレール面３ｂに突起６ａを形成しているので、突起６ａの大きさや形成位置の精度が向上する。

また、突起６ａを形成する際に膜厚のバラツキが少ないフィルムレジスト７を使用しているので、突起６ａの寸法精度が良く、しかも量産性が向上する。

さらに、本実施例でも、レール面３ａ上に突起６ａを形成した後で、突起６ａから離れた領域に凹部１０を形成しているので、第一のフィルムレジスト７を除去せずにその上に第二のフィルムレジスト９を積層しても支障がなく、フィルムレジストの除去工程が１回で済むために工程が短くなる。

本実施例では、第１実施例と異なり、レール面３ｂ側での磁気トランスジューサ２の露出部とレール面３ｂとを覆う保護膜１５を、シリコン膜５を形成する前に形成しているので、１つのスパッタ成膜装置によって連続して保護膜１５が形成でき、第１実施例に比べて膜形成の手間がかからなくなる。

なお、保護膜と棒状体との間に炭化シリコン（SiC ）膜又はシリコン（Si）膜を介在させると、保護膜と棒状体との密着性が高くなる。
（その他の実施例）
上記した実施例では、突起６ａ，６ｂを形成する際に使用した第一のフィルムレジスト７からなる円形状又は楕円形状などのパターンを除去せずに、その上に第二のフィルムレジスト９を積層している。その第一のパターンが厚くその径が６０μｍ以上となる場合には、第二のフィルムレジスト９を形成した後に円形状の第一のフルムレジスト７の回りには環状の気泡が発生する。この気泡が、凹部１０を形成しようとする領域にかかると、ドライエッチングによる凹部１０の形状（残そうとするレール面３ａのパターンの形状）が不良となり、歩留り低下の原因になる。

このような気泡は、第一のフィルムレジスト７の厚さが１０μｍ以下の場合にはほとんど発生しない。突起６ａを形成した後に第一のフィルムレジスト７が１０μｍ以上となる場合には、突起６ａを形成した後にさらに酸素プラズマを供給し続けて第一のフィルムレジスト７を薄層化すればよい。

また、上記した実施例では、ヘッドスライダに凹部１０を形成する際にフィルムレジストを使用しているが、その代わりに液状のレジストを塗布、ベークしたものを使用してもよい。これは、寸法の許容誤差が、突起６ａ，６ｂよりも凹部１０の方が大きいからである。

上記した突起を形成するための材料としては、磁気ディスクとの摺動に耐えうる硬さのものであればよく、ＤＬＣに限定されるものではない。

上記した実施例では突起６ａを形成した後に凹部１０を形成しているが、凹部１０を形成した後に突起６ａを形成してもよい。この場合、突起６ａを形成する前に、凹部１０の形成に使用するレジストを除去する必要がある。

なお、上記した浮上型のスライダは、光情報の読出し又は書込みのための素子を取付けて光記録装置に用いてもよい。この場合、スライダの空気流の流出端又はその近傍に光情報の読出し又は書込み用のトランスジューサを取り付けることになる。

図１において、（ａ）はトランスジューサが形成されたウェハを示す斜視図、（ｂ）はウェハを分割した棒状体を示す斜視図、（ｃ）は棒状体をホルダーに収納した状態を示す斜視図である。 本発明の第１実施例に係る記録装置に用いられるヘッドスライダの形成工程を示す側面図（その１）である。 本発明の第１実施例に係る記録装置に用いられるヘッドスライダの形成工程を示す側面図（その２）である。 図４において、（ａ）は本発明の第１実施例に係るヘッドスライダの一例を示す上面図、（ｂ）はそのＩ−Ｉ線断面図である。 本発明の第１実施例に係る記録装置に用いられるヘッドスライダの浮上状態を示す側面図である。 本発明の第２実施例に係る記録装置に用いられるヘッドスライダの形成工程を示す側面図（その１）である。 本発明の第２実施例に係る記録装置に用いられるヘッドスライダの形成工程を示す側面図（その２）である。

符号の説明

１…ウェハ、
２…磁気トランスジューサ、
３…棒状体、
３ａ…基板面、
３ｂ，３ｃ…レール面、
４…ホルダー、
５…シリコン層（中間層）、
６…ＤＬＣ膜（突起形成用膜）、
６ａ，６ｂ…突起、
７，９…フィルムレジスト、
１０…凹部、
１１，１５…保護膜、
１２，１６…スライダ、
１３…磁気ディスク（記録媒体）、
１４…突出部。

Claims (1)

1. 浮力発生のためのレール面及び該レール面に形成された突起を有するスライダと、前記スライダの空気流出端に取付けられたトランスジューサと、前記レール面及び前記トランスジューサに対向して配置される記録媒体とを有する記録装置において、
   前記スライダが前記記録媒体から浮上している状態で、前記空気流出端寄りの前記突起の浮上量が、前記トランスジューサの浮上量よりも大きくなっていることを特徴とする記録装置。
   

Images