KR100785009B1 - 수직 자기 헤드 및 그 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 수직 자기 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 메인 폴, 리턴 요크 및 상기 메인 폴이 기록매체에 정보를 기록할 수 있도록 자기장을 발생시키는 코일을 포함하는 수직 자기 헤드에 있어서, 상기 수직 자기헤드는, 정보를 기록하는 과정에서 상기 메인 폴에서 발생하는 자기장을 상기 기록매체의 선택된 영역에 모아주도록 상기 메인 폴의 측면에 형성된 서브 요크; 정보를 재생하는 과정에서 주위의 자기장의 영향을 감소시키도록 상기 서브 요크와 이격되어 마련된 자기 차폐층을 포함하고, 상기 코일은 상기 자기 차폐증과 상기 리턴 요크 사이에서, 상기 메인 폴 및 상기 서브 요크를 둘러싼 솔레노이드 형태로 형성된 수직 자기 헤드를 제공한다.

Description

수직 자기 헤드 및 그 제조 방법{Perpendicular magnetic head and manufacturing method for the same}
도 1a 및 도 1b는 종래 기술에 의한 수직 자기 기록 헤드를 포함하는 수직 기록 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 헤드를 포함하는 수직 기록 장치를 나타낸 개념도이다.
도 3는 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 헤드를 나타낸 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 헤드의 코일 구조를 탑코일 면에서 나타낸 도면이다.
도 5a 내지 도 5m은 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 헤드 제조 방법을 도 4a의 A-A' 단면을 기준으로 나타낸 도면이다.
도 6a 내지 도 6j는 도 4a에 도시된 연결부(211)의 제조 공정을 B-B'의 단면을 기준으로 나타낸 도면이다.
도 7a 및 도 7b는 Cu 코일 상부에 BCB층을 코팅한 후 및 CMP로 BCB층을 평탄화시킨 뒤 그 단면을 나타낸 이미지이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
10, 20... 자기 기록 매체 11, 21... 연자성 하지층
12, 22... 중간층 13, 23... 기록층
100, 200... 기록 헤드 101, 201... 서브 요크
110, 210... 재생 헤드 111, 2001... 자기 저항 소자
221... 자기 차폐층 202, 222, 203... 절연층
225... 갭층 204... PR층
P1... 메인 폴 P2... 리턴 요크
C... 코일 TC... 탑 코일
BT... 바텀 코일 S1, S2... 자기 차폐층
본 발명은 수직 자기 기록 헤드에 관한 것으로 보다 상세하게는, 수직 자기 기록 헤드의 기록 필드 강도를 향상시켜 기록 매체의 기록 밀도를 향상시키기 위하여 기록 필드를 발생시키는 코일을 메인 폴에 솔레노이드 구조로 형성시킨 수직 자기 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
최근 들어 산업화 및 정보화가 빠르게 이루어지면서 개인 또는 단체가 취급하는 정보의 양이 급격히 증가하고 있다. 그리하여 정보 처리 속도가 빠르며 데이터 저장능력이 큰 컴퓨터는 대중적으로 널리 보급되어 왔다. 컴퓨터의 데이터 처리 속도를 증가시키기 위하여 CPU 칩과 컴퓨터 주변장치의 개선이 이루어지고 있고, 데이터 저장 능력을 향상시키기 위해 다양한 형태의 고밀도 정보 저장 매체들이 소 개되고 있다. 최근 다양한 형태의 기록 매체들이 개발되고 있지만, 통상적으로 가장 많이 사용되는 정보 기록 매체는 자성층을 데이터 기록층으로 이용하는 자기 기록 매체이다.
자기 기록 매체는 데이터 기록 방식을 기준으로 수평 자기 기록 방식과 수직 자기 기록 방식으로 나눌 수 있다. 수평 자기 기록 방식은 기록층인 자성층의 자화 방향이 자성층의 표면에 평행하게 정렬되는 것을 이용하여 데이터를 기록하는 방식이고, 수직 자기 기록 방식은 자성층의 자화 방향이 자성층의 표면에 수직 방향으로 정렬되는 것을 이용하여 데이터를 기록하는 방식이다. 기본적으로 데이터 기록 밀도 측면에서, 수직 자기 기록 방식은 수평 자기 기록 방식보다 훨씬 유리하다.
도 1a는 종래 기술에 의한 수직 자기 기록 장치의 일 실시예를 나타낸 도면이다. 도 1a를 참조하면, 종래의 일반적인 자기 기록 장치는 기록 매체(10)와 기록 매체(10)에 데이타를 기록하는 기록 헤드(100) 및 기록 매체(10)의 데이타를 재생하는 재생 헤드(110)를 포함한다.
기록 헤드(100)는 메인 폴(main pole)(P1), 리턴 요크(return yoke)(P2) 및 코일(C)을 포함하는 구조를 지니고 있다. 메인 폴(P1) 및 리턴 요크(P2)는 예를 들어, 니켈 철(NiFe)과 같은 자성 물질로 만들 수 있으며, 각각의 성분 비를 다르게 함으로써 포화 자속 밀도(Bs)를 다르게 형성시키는 것이 바람직하다. 메인 폴(P1) 및 리턴 요크(P2)는 수직 자기 기록 매체(10)의 기록층(13)에 데이터를 기록하는데 사용된다. 메인 폴(P1) 측면에는 서브 요크(sub yoke)(101)를 더 형성시켜, 데이터를 기록하는 과정에서 메인 폴(P1)에서 발생되는 자기장을 수직 자기 기록 매체 (10)의 선택된 영역에 모아주는 역할을 하도록 할 수 있다. 코일(C)은 메인 폴(P1)이 기록 매체(10)에 정보를 기록할 수 있도록 자기장을 발생시키는 역할을 한다.
재생 헤드(110)는 제 1 및 제 2자기 차폐(magnetic shield)층(S1, S2)과 제 1 및 제 2 자기 차폐층(S1, S2)사이에 형성된 데이타 재생용 자기 저항 소자(111)를 포함하는 구조를 지닌다. 여기서 제 1 및 제 2 자기 차폐층(S1, S2)은 선택된 트랙의 소정 영역의 데이터를 읽는 동안, 상기 영역 둘레의 자기적 요소로부터 발생하는 자기장이 상기 영역에 도달되는 것을 차단하는 역할을 한다. 통상적으로 데이타 재생용 자기 저항 소자(111)는 GMR 또는 TMR 구조체를 사용할 수 있다.
도 1a의 코일(C)은 메인 폴(P1) 및 리턴 요크(P2)가 만나는 영역을 상하 방향으로 둘러싼 형태로 형성되어 있는데, 이와 같은 코일 구조를 통상 spiral 코일 구조체라 한다. 이 같은 코일 구조체를 지닌 수직 기록 헤드는 낮은 필드 강도(field strength) 및 높은 인덕턴스(inductance)를 나타낸다. 도 1a와 같은 구조의 낮은 필드 강도에 대한 문제점을 해결하기 위하여 도 1b와 같이 메인 폴(P1) 및 제 1자기 차폐층(S1) 사이에 상하부로 형성된 코일 구조체를 더 부가한 구조가 소개되었다. 도 1b와 같은 코일 구조체를 듀얼 팬 케익(dual pancake) 코일 구조체라 한다. 그러나 도 1b와 같은 구조의 경우에도 여전히 인덕턴스 값이 높으며 만족된 필드 강도를 얻기 어려운 문제가 있다.
본 발명에서는 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 수직 자기 헤드의 기록 밀도를 향상시키기 위하여 코일의 위치를 최적화시킨 솔레노이드 형 코일 구조를 포함하는 수직 자기 헤드 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에서는,
메인 폴, 리턴 요크 및 상기 메인 폴이 기록매체에 정보를 기록할 수 있도록 자기장을 발생시키는 코일을 포함하는 수직 자기 헤드에 있어서,
상기 수직 자기헤드는,
정보를 기록하는 과정에서 상기 메인 폴에서 발생하는 자기장을 상기 기록매체의 선택된 영역에 모아주도록 상기 메인 폴의 측면에 형성된 서브 요크;와
정보를 재생하는 과정에서 주위의 자기장의 영향을 감소시키도록 상기 서브 요크와 이격되어 마련된 자기 차폐층을 포함하고,
상기 코일은 상기 자기 차폐증과 상기 리턴 요크 사이에서, 상기 메인 폴 및 상기 서브 요크를 둘러싼 솔레노이드 형태로 형성된 수직 자기 헤드를 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 코일은:
상기 메인 폴 상부에 형성된 탑 코일;
상기 메인 폴 하부에 형성된 바텀 코일; 및
상기 메인 폴을 둘러싸도록 상기 탑 코일과 상기 바텀 코일을 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 탑 코일 및/또는 바텀 코일의 일부가 절곡된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 바텀 코일 및 상기 탑 코일은 Cu로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서,
상기 수직 자기헤드는,
정보를 기록하는 과정에서 상기 메인 폴에서 발생하는 자기장을 상기 기록 매체의 선택된 영역에 모아주도록 상기 메인 폴의 측면에 형성된 서브 요크;와
정보를 재생하는 과정에서 주위의 자기장의 영향을 감소시키도록 상기 서브 요크와 이격되어 마련된 자기 차폐층을 포함하고,
상기 코일은 상기 자기 차폐증과 상기 리턴 요크 사이에서, 상기 메인 폴 및 상기 서브 요크를 둘러싼 솔레노이드 형태로 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 코일은 상기 자기차폐층, 상기 서브 요크, 상기 메인 폴 및 상기 리턴 요크와 접촉되지 않도록 이격되게 형성되고,
상기 메인 폴 상에는 ABS면을 향하는 상기 메인 폴의 단부와 상기 리턴 요크의 단부가 물리적으로 이격되도록 갭층이 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 수직 자기헤드는,
상기 자기 차폐층 상에 형성된 제 1 절연층;
상기 제 1절연층 상에 형성된 제 2 절연층; 및
상기 갭층 상에 형성된 제 3 절연층을 포함하고;
상기 서브 요크는 상기 제 2 절연층 상에 형성되고;
상기 메인 폴은 상기 서브 요크 상에 형성되며;
상기 코일의 상기 바텀 코일은 상기 1절연층 및 제 2절연층 사이에 형성되고, 상기 탑 코일은 상기 제 3 절연층 상에 형성되며;
상기 리턴 요크는 상기 갭층, 상기 제 3 절연층 및 상기 탑 코일 상에 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 1절연층, 제 2절연층 또는 제 3절연층은 BCB, Al2O3 또는 SiO2 를 포함하여 형성된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 제 2절연층은 BCB로 형성된 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서는 수직 자기 헤드의 제조 방법에 있어서,
(가) 자기 차폐층 상에 바텀 코일을 포함하는 절연층을 형성하고, 상기 바텀 코일의 양 단부 상에 제 1연결층을 형성하는 단계;
(나) 상기 절연층 상에 서브 요크 및 제 2연결층을 형성하는 단계; 및
(다) 상기 서브 요크 상에 메인 폴을 형성시키고, 상기 제 2연결층 상에 제 3연결층을 형성시킨 뒤, 상기 제 3연결층들과 연결된 탑 코일을 형성하는 단계;를 포함하는 수직 자기 헤드의 제조 방법을 제공한다.
본 발명에 있어서, 상기 (가) 단계는,
상기 자기 차폐층 상에 제 1절연층을 형성하는 단계;
상기 제 1절연층 상에 바텀 코일을 형성하는 단계;
상기 제 1절연층 및 상기 바텀 코일 상에 제 2절연층을 형성하는 단계; 및
상기 바텀 코일의 양 단부를 노출시킨 뒤, 상기 바텀 코일의 양 단부 상에 제 1연결층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (나) 단계는,
상기 절연층 상에 서브 요크를 형성하고, 상기 제 1연결층 상에 제 2연결층을 형성하는 단계; 및
상기 서브 요크 상에 절연물질을 도포하고 상기 서브 요크를 노출시키도록 평탄화하는 단계;포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 (다) 단계는,
상기 서브 요크 상에 메인 폴을 형성하는 단계;
상기 메인 폴 상에 갭층 및을 형성하고, 상기 갭층 상의 단부 영역에 리턴 요크 팁을 형성하는 단계;
상기 제 2연결층 상에 제 3연결층을 형성하는 단계;
상기 갭층 및 상기 리턴 요크 팁 상에 절연 물질을 도포하는 단계; 및
상기 절연 물질 상에 상기 제 3연결층들과 연결된 탑 코일을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드 형 코일 구조를 포함하는 수직 자기 기록 헤드에 대해 상세히 설명하고자 한다. 여기서, 도면에 도시된 각 층이나 두께는 설명을 위하여 다소 과장되게 도시하였음을 명심하여야 한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 의한 솔레노이드형 코일 구조를 포함하는 수직 자기 기록 헤드를 포함하는 수직 기록 장치를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 수직 자기 기록 장치는 기록 매체(20)와 기록 매체(20)에 데이타를 기록하는 기록 헤드(200) 및 기록 매체(20)의 데이타를 재생하는 재생 헤드(210)를 포함한다. 여기서 기록 헤드(200)는 메인 폴(P1), 리턴 요크(P2) 및 메인 폴(P1)의 기록 필드, 즉 유도 자기장을 발생시키는 코일(C)을 포함하는 구조를 지니고 있다. 여기서 코일(C)은 종래 기술에 관한 도 1a 및 도 1b의 구조와는 달 리, 기록 매체(20)와 대향하는 기록 헤드의 단면인 ABS(air bearing surface) 면에 인접한 영역의 메인 폴(P1)을 솔레노이드 구조로 둘러싼 형태를 나타내고 있다. 실질적으로 메인 폴(P1) 측면에는 서브 요크(sub yoke)(201)가 형성되어 있으며, 코일(C)은 메인 폴(P1) 및 서브 요크(201)를 모두 둘러싸고 있는 형태를 나타낸다.
재생 헤드(210)는 제 1 및 제 2자기 차폐(magnetic shield)층(S1, S2), 제 1 및 제 2 자기 차폐층(S1, S2)사이에 형성된 재생용 자기 저항 소자(2001)를 포함하는 구조를 지닌다.
도 3은 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드를 나타낸 도면이다. 도 2의 경우에는 코일(C)이 메인 폴(P1)을 둘러싼 형태를 나타내기 위해 다소 과장되게 표현하였으나, 도 3의 경우 명확하게 코일(C)의 단면부를 나타내었다.
도 3을 참조하면, 자기 차폐층(magnetic shield)(221) 상부에 제 1절연층(222)이 형성되어 있으며, 제 1 절연층(222) 상에는 코일(C)의 일부가 형성되어 있음을 알 수 있다. 코일(C)의 상부 및 그 측부에는 제 2절연층(202)이 형성되어 있다. 제 2절연층(202)의 일측 상부에는 메인 폴(P1)의 기록 필드를 향상시키기 위한 서브 요크(201)가 형성되어 있다. 여기서 서브 요크(201)는 메인 폴(P1)의 기록 필드를 향상시키기 위해 ABS면으로부터 소정 간격을 두도록 제 2절연층(202)의 단층 영역에 형성된 것을 알 수 있다. 서브 요크(201) 상에는 메인 폴(P1)이 형성되어 있으며, 메인 폴(P1) 상에는 리턴 요크(P2)가 형성되어 있다. 다만, 메인 폴(P1)과 리턴 요크(P2) 사이에는 물리적인 접촉을 방지하기 위해 갭(writing gap)층(225)이 형성되어 있음을 알 수 있다. 갭(225) 층의 ABS 영역에는 리턴 요크(P2)가 형성되 어 있으며, 그 영역의 내부에는 제 3절연층(203) 및 코일(C)의 일부가 형성된 PR층(204)이 형성되어 있다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드를 메인 폴(P1)의 상방에서 나타낸 도면이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 메인 폴(P1)의 상방에 형성된 코일을 탑 코일(top coil : TC)이라 하고 메인 폴(P1) 하부에 형성된 코일을 바텀 코일(bottom coil : BC)이라 정의한다.
탑 코일(TC) 및 바텀 코일(BC)은 연결부(211)(interconnection)에서 전기적으로 연결되도록 형성되어 있다. 도 4a의 경우에는, 탑 코일(TC)은 직선형으로 형성되어 있으며, 솔레노이드 형태를 위해 바텀 코일(BC)이 절곡된 형태로 형성된 실시예를 나타내었으며, 제 4b의 경우에는 탑 코일(TC) 및 바텀 코일(BC)이 일부 절곡된 형태를 나타내었다. 탑 코일(TC) 및 바텀 코일(BC)의 구조는 기본적으로 연결부(211)를 통하여 메인 폴(P1)을 둘러싸는 구조이며, 메인 폴(P1)에 기록 필드를 유도할 수 있는 형태이면 제한이 없다.
이하, 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드의 제조 방법에 대해 상세히 설명하고자 한다. 도 5a 내지 도 5m은 제조 공정을 도 4a의 A-A'의 단면을 기준으로 나타낸 도면이며, 도 6a 내지 도 6j는 도 4a에 도시된 연결부(211)의 제조 공정을 B-B' 단면을 기준으로 나타낸 도면이다. 여기서 유의할 것은 도 5a 내지 도 5m의 공정과 도 6a 내지 도 6j의 공정은 별개의 공정이 아니라, 모두 동일한 자기 저항 헤드 제조 공정에서 이루어지는 것이다.
도 5a를 참조하면, 자기 차폐층(221) 상에 BCB, SiO2 또는 Al2O3 등으로 제 1절연층(222)을 형성하고, 제 1절연층(222) 상에 Cu와 같은 전도성 물질을 도금하고, PR을 제거하여 바텀 코일(BC)을 형성한다. 도 5b를 참조하면, 바텀 코일(BC) 상에 BCB(Bisbenzene Cyclobutene)를 도포하여 제 2절연층의 하부 영역(202a)를 형성한다.
도 5c를 참조하면, 제 2절연층의 하부 영역(202a)을 CMP 공정으로 평탄화시킨 뒤 제 2절연층의 하부 영역(202a) 상에 서브 요크(201)를 형성시킨다. 여기서 도 5c의 좌측 단부는 수직 자기 기록 매체와 대향하는 면(ABS : air bearing system)으로서, 추후에 형성될 메인 폴의 기록 필드 집중을 위해 서브 요크(201)는 ABS 면으로부터 소정 간격 이격하여 형성시키는 것이 바람직하다.
도 5d를 참조하면, BCB, SiO2 또는 Al2O3를 서브 요크(201)의 좌측 단부 및 상부에 도포하여 제 2절연층의 상부 영역(202b)을 형성시킨다. 바람직하게는 BCB를 도포한다. 그리고 도 5e에 나타낸 바와 같이, 서브 요크(201) 상부의 제 2절연층의 상부 영역(220b)을 CMP(chemical mechanical polishing) 공정에 의해 제거하여 서브 요크(201)의 표면을 노출시킨다.
도 5f를 참조하면, 서브 요크(201) 및 제 2절연층의 상부 영역(220b) 상에 메인 폴(P1)을 형성시킨다. 메인 폴(P1)은 NiFe와 같은 자성 물질로 형성시킨다. 그리고, 도 5g를 참조하면, 메인 폴(P1) 상에 리턴 요크를 형성하기 위하여 절연 물질로 갭층(225)을 리프트 오프(lift-off) 공정을 사용하여 메인 폴(P1)의 우측 단부 및 코일 연결부(211)를 제외한 영역에 성막한다.
도 5h를 참조하면, 자성 물질을 도포하고, 필드 에칭 공정을 실시하여 메인 폴(P1)의 좌측 단부 상방에 리턴 폴 팁(226)을 형성한다. 그리고, 도 5i 및 도 5j를 참조하면, BCB를 코딩하여 제 3절연층(203)을 형성한 뒤, CMP 공정으로 리턴 폴 팁(226)을 노출시킨다.
도 5k를 참조하면, 제 3절연층(203) 상에 탑 코일(TC)를 형성한다. 그리고, 도 5l을 참조하면, 탑 코일(TC) 상부에 PR을 도포하고 열처리 공정을 실시하여 하드 큐어링된 PR층(204)을 형성시킨다.
도 5m을 참조하면, 리턴 요크 팁(226), PR층(204) 및 메인 폴(P1) 상에 자성 물질을 도포하여 리턴 요크(P2)를 형성시킨다. 리턴 요크(P2)는 메인 폴(P1)이나 자기 차폐층(221)과 동일한 물질로 형성하는 것이 가능하다.
상술한 도 5a 내지 도 5m 공정과 관련하여 바텀 코일(BC) 및 탑 코일(TC)을 연결하는 연결층을 형성하는 공정을 도 6a 내지 도 6j를 참조하여 설명하고자 한다. 도 5a 내지 도 5m에서는 바텀 코일 및 탑 코일이 4개인 실시예를 나타냈다. 도 6a 내지 도 6j의 바텀 코일 및 탑 코일이 8개인 것으로 도시하였으나, 이는 선택적인 것으로 메인 폴(P1)에 대한 코일의 턴(turn) 수는 임의로 선택적으로 실시 가능하다.
도 6a를 참조하면, 자기 차폐층(221) 상에 제 1절연층(222)을 형성하고, 그 상부에 바텀 코일(BC)을 형성한다. 도 6a에 나타낸 공정은 상기 도 5a 공정과 동일한 것이다. 다음으로 도 6b에 나타낸 바와 같이, PR(231)을 도포하고 패터닝을 실 시한다.
도 6c를 참조하면, PR(231) 패턴 내의 바텀 코일(BC) 상에 금속을 도금하여 제 1연결층(232)을 형성시킨다. 그리고 도 6d에 나타낸 바와 같이 PR 스트리핑(stripping)에 의해 PR(231)을 제거한다.
도 6e를 참조하면, BCB를 코팅하여 제 2절연층의 상부 영역(202a)을 형성시킨다. 이때의 공정은 상기 도 5b의 공정과 동일한 것이다. 도 6f를 참조하면 CMP 공정에 의하여 표면 평탄화를 하여 제 1연결층(232)을 노출시킨다. 그리고, 도 6g를 참조하면, 제 1연결층(232) 상에 금속을 도금하여 제 2연결층(234)을 형성한다.
도 6h를 참조하면, BCB를 코팅하여 제 2절연층의 상부 영역(220b)을 형성한다. 이때의 공정은 상기 도 5d의 공정과 동일한 공정이다. 그리고, 도 6i에 나타낸 바와 같이 CMP 공정에 의해 제 2절연층의 상부 영역(202b) 표면을 평탄화시킨다. 이때의 공정은 상기 도 5e의 공정과 동일한 것으로, 도 5e의 서브 요크(201) 상에 BCB를 코팅하여 제 2절연층의 상부 영역(202b)을 형성한 뒤 CMP 공정에 의해 서브 요크(201)를 노출시키면서, 동시에 도 6i에 나타낸 바와 같이 제 2연결층(234)을 노출시키게 되는 것이다.
도 6j를 참조하면, 제 2연결층(234) 상에 금속을 도금하여 3연결층(211)을 형성한 뒤, BCB를 도포하여 제 3절연층(203)을 형성한 뒤, CMP 공정에 의해 평탄화시킨다. 도 6j 공정은 도 5j 공정과 동일한 것으로, 그 뒤 도 5k에 나타낸 바와 같이 탑 코일(TC)을 형성시키면서 탑 코일(TC)의 단부를 제 3연결층(211)과 접합하도록 하면 도 4a에 나타낸 형태와 같이 바텀 코일(BC) 및 탑 코일(TC)이 상호 연결된 구조가 완성된다.
도 5a 내지 도 5m 및 도 6a 내지 도 6j에 개시된 제조 공정을 단일 공정 형태로 정리하면 다음과 같다.
먼저, 자기 차폐층(221)을 포함하는 하부 구조체 상에 바텀 코일(BC)을 포함하는 제 1 및 제 2절연층(222, 202a)을 형성한다. 그리고, 바텀 코일(BC)의 양 단부와 연결되며, 수직 방향으로 형성된 제 1연결층(232)을 형성하고, 상기 바텀 코일(BC)을 포함하는 제 1 및 제 2절연층(222, 202a) 상에 서브 요크를 형성하면서, 제 1연결층(232) 상에 제 2연결층(234)을 형성한다. 다음으로, 서브 요크(201)을 형성한 뒤 BCB 코팅에 의해 제 2절연층의 상부 영역(220b)을 형성한 뒤 평탄화 공정을 실시하고, 서브 요크(201) 상에 메인 폴(P1)을 형성시킨다. 메인 폴(P1) 형성 후, 제 2연결층(234) 상에 제 3연결층(211)을 형성하고, 메인 폴(P1) 상에 제 3절연층(203)을 도포하고, 탑 코일(TC)을 형성한다. 그 뒤 리턴 요크(P2) 등의 형성 공정은 종래 기술에 의한 수직 자기 기록 헤드 관련 기술로부터 용이하게 실시할 수 있다.
도 7a는 본 발명에서 절연층 및 평탄화 재료로 사용하는 BCB를 코일 상에 형성시킨 것을 나타낸 이미지이며, 도 7b는 CMP 공정을 실시한 이미지를 나타낸 것이다. 도 7a에서 사용된 시편은 기판 상에 Cu를 도포한 뒤 이를 패터닝하였고 그 상부에 BCB를 코팅하고, 진공에서 섭씨 약 250도에서 1시간 동안 베이킹(baking) 공정을 실시한 것이다. 별도의 평탄화 과정을 거치지 않았으나, 코일과 코일 사이의 단차가 심하지 않은 비교적 깨끗한 표면을 나타내는 것을 알 수 있다. 도 7b를 참 조하면, BCB에 대해 CMP 공정을 실시한 경우, 평탄화가 매우 잘 이루어졌음을 알 수 있다.
절연층 물질로 사용 가능한 것으로 BCB, PR 및 SiO2와 같은 산화물을 들 수 있으나, PR의 경우 코팅후 평탄화에 유리한 면이 있으나, CMP 공정을 실시하기 어려운 면이 있고, SiO2의 경우 CMP 공정을 실시할 수 있으나, 기본적으로 증착 공정을 실시하면 평탄화가 쉽지 않은 단점이 있다. 따라서, 절연층을 형성하고 CMP 공정을 실시하는 경우 PR 및 SiO2에 비해 BCB를 사용하는 것이 유리하다. 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 헤드의 제조 공정에 있어서, 절연 물질 도포 후 평탄화 공정이 특히 중요한 제 2절연층(202) 및 제 3절연층(203)는 BCB를 사용하여 형성시키는 것이 특히 유리하다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 본 발명의 수직 자기 헤드에서 메인 폴(P1) 및 리턴 요크(P2) 등의 구조를 변형하여 제조하는 것이 가능하고, 도면에 나타낸 코일보다 더 많은 코일들을 포함하는 것 등은 상세한 설명에 나타낸 것을 변형하는 것이 가능하다. 따라서, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
본 발명에 의하면 ABS 인접한 메인 폴 주변에 솔레노이드 구조의 코일을 형성함으로써, 수직 자기 헤드의 인덕턴스를 감소시키며, 높은 필드 강도를 얻을 수 있다. 따라서, 정보 기록시 기록 밀도를 향상시킬 수 있는 장점이 있다. 또한, 제조 공정에 있어서, 비교적 간단한 방법으로 메인 폴 주변에 솔레노이드형 코일을 형성할 수 있으며, 평탄화 및 CMP 공정에 유리한 BCB를 사용함으로써 안정된 구조를 지닌 수직 자기 헤드를 제공할 수 있다.

Claims (15)

  1. 메인 폴, 리턴 요크 및 상기 메인 폴이 기록매체에 정보를 기록할 수 있도록 자기장을 발생시키는 코일을 포함하는 수직 자기 헤드에 있어서,
    상기 수직 자기헤드는,
    정보를 기록하는 과정에서 상기 메인 폴에서 발생하는 자기장을 상기 기록매체의 선택된 영역에 모아주도록 상기 메인 폴의 측면에 형성된 서브 요크;와
    정보를 재생하는 과정에서 주위의 자기장의 영향을 감소시키도록 상기 서브 요크와 이격되어 마련된 자기 차폐층을 포함하고,
    상기 코일은 상기 자기 차폐증과 상기 리턴 요크 사이에서, 상기 메인 폴 및 상기 서브 요크를 둘러싼 솔레노이드 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 코일은:
    상기 메인 폴 상부에 형성된 탑 코일;
    상기 메인 폴 하부에 형성된 바텀 코일; 및
    상기 메인 폴을 둘러싸도록 상기 탑 코일과 상기 바텀 코일을 연결하는 연결부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 탑 코일 및/또는 바텀 코일의 일부가 절곡된 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드.
  4. 제 2 또는 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 바텀 코일 및 상기 탑 코일은 Cu로 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 상기 코일은 상기 자기차폐층, 상기 서브 요크, 상기 메인 폴 및 상기 리턴 요크와 접촉되지 않도록 이격되게 형성되고,
    상기 메인 폴 상에는 ABS면을 향하는 상기 메인 폴의 단부와 상기 리턴 요크의 단부가 물리적으로 이격되도록 갭층이 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 수직 자기헤드는,
    상기 자기 차폐층 상에 형성된 제 1 절연층;
    상기 제 1절연층 상에 형성된 제 2 절연층; 및
    상기 갭층 상에 형성된 제 3 절연층을 포함하고;
    상기 서브 요크는 상기 제 2 절연층 상에 형성되고;
    상기 메인 폴은 상기 서브 요크 상에 형성되며;
    상기 코일의 상기 바텀 코일은 상기 1절연층 및 제 2절연층 사이에 형성되고, 상기 탑 코일은 상기 제 3 절연층 상에 형성되며;
    상기 리턴 요크는 상기 갭층, 상기 제 3 절연층 및 상기 탑 코일 상에 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1절연층, 제 2절연층 또는 제 3절연층은 BCB, Al2O3 또는 SiO2 를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 제 2절연층은 BCB를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드.
  10. 수직 자기 헤드의 제조 방법에 있어서,
    (가) 자기 차폐층 상에 바텀 코일을 포함하는 절연층을 형성하고, 상기 바텀 코일의 양 단부 상에 제 1연결층을 형성하는 단계;
    (나) 상기 절연층 상에 서브 요크 및 제 2연결층을 형성하는 단계; 및
    (다) 상기 서브 요크 상에 메인 폴을 형성시키고, 상기 제 2연결층 상에 제 3연결층을 형성시킨 뒤, 상기 제 3연결층들과 연결된 탑 코일을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드의 제조 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 (가) 단계는,
    상기 자기 차폐층 상에 제 1절연층을 형성하는 단계;
    상기 제 1절연층 상에 바텀 코일을 형성하는 단계;
    상기 제 1절연층 및 상기 바텀 코일 상에 제 2절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 바텀 코일의 양 단부를 노출시킨 뒤, 상기 바텀 코일의 양 단부 상에 제 1연결층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드의 제조 방법.
  12. 제 10항에 있어서, 상기 (나) 단계는,
    상기 절연층 상에 서브 요크를 형성하고, 상기 제 1연결층 상에 제 2연결층을 형성하는 단계; 및
    상기 서브 요크 상에 절연 물질을 도포하고 상기 서브 요크를 노출시키도록 평탄화하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드의 제조 방법.
  13. 제 10항에 있어서, 상기 (다) 단계는,
    상기 서브 요크 상에 메인 폴을 형성하는 단계;
    상기 메인 폴 상에 갭층 및을 형성하고, 상기 갭층 상의 단부 영역에 리턴 요크 팁을 형성하는 단계;
    상기 제 2연결층 상에 제 3연결층을 형성하는 단계;
    상기 갭층 및 상기 리턴 요크 팁 상에 절연 물질을 도포하는 단계; 및
    상기 절연 물질 상에 상기 제 3연결층들과 연결된 탑 코일을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드의 제조 방법.
  14. 제 11항에 있어서,
    상기 제 2절연층은 BCB를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 솔레노이드형 코일 구조를 포함하는 수직 자기 헤드의 제조 방법.
  15. 제 11항에 있어서,
    상기 제 1절연층은 BCB, Al2O3 또는 SiO2 를 포함하여 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 헤드의 제조 방법.
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