KR20090000497A

KR20090000497A - 수직 자기 기록 헤드 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20090000497A
Application number: KR1020070064603A
Authority: KR
Inventors: 신규식
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2007-06-28
Filing date: 2007-06-28
Publication date: 2009-01-07
Also published as: CN101335009B; US20090002885A1; CN101335009A; JP2009009689A; KR100924695B1

Abstract

수직 자기 기록 헤드 및 그 제조방법이 개시된다. 개시된 수직 자기 기록 헤드는 메인 폴, 리턴 요크 및 상기 메인 폴이 기록 매체에 정보를 기록하는 자기장을 발생시키도록 전류가 인가되는 코일을 구비하는 수직 자기 기록 헤드에 있어서, 상기 메인 폴의 양측에 각각 형성된 것으로, 상기 메인 폴과 제1간극으로 이격된 두 개의 사이드 실드; 상기 리턴 요크의 일단에 제2간극을 사이에 두고 상기 메인 폴 및 상기 사이드 실드와 마주하게 형성된 탑 실드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수직 자기 기록 헤드 및 그 제조방법{Perpendicular magnetic recording head and method for manufacturing the same}

도 1a는 수직 자기 기록 헤드의 일반적인 구조를 개략적으로 보인 단면도이고, 도 1b는 도 1a 일부의 확대도로서 리턴 요크 팁의 형상을 자세히 보인 사시도이다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드의 구조를 개략적으로 보인 단면도이고, 도 2b는 도 2a 일부의 확대도로서 리턴 요크 팁의 형상을 자세히 보인 사시도이다.

도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드의 제조방법의 각 단계를 설명하는 도면이다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드의 제조방법의 각 단계를 설명하는 도면이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

110...자기실드층 120...자기저항소자

130...서브 요크 140...메인 폴

152...제1절연층 154...제2절연층

156...유전체층 170...스탑 레이어

200...리턴 요크 220...리턴 요크 팁

223...사이드 실드 226...탑 실드

본 발명은 수직 자기 기록 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 리턴 요크 팁이 복수의 실드로 분리되어 메인 폴의 둘레를 둘러싼 구조로 형성된 수직 자기 기록 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

자기 기록 헤드는 하드 디스크 드라이브에 채용되어 미디어에 정보를 기록 하고 기록된 정보를 재생하는데 사용된다. 산업화 및 정보화가 빠르게 이루어지면서 개인 또는 단체가 취급하는 정보의 양이 급격히 증가함에 따라 하드 디스크 드라이브에 채용되는 자기 기록 헤드의 고밀도화가 요구되고 있다. 자기 기록은 기록 방식에 따라 크게 수평 자기 기록 방식과 수직 자기 기록 방식으로 나눌 수 있는데, 기록 밀도 측면에서, 자성층의 자화 방향이 자성층의 표면에 수직 방향으로 정렬되는 것을 이용하여 정보를 기록하는 수직 자기 기록 방식이 수평 자기 기록 방식보다 훨씬 유리하여, 다양한 구조의 수직 자기 기록 헤드가 개발되어 왔다.

고밀도를 구현하기 위한 구조로, 랩 어라운드 실드 형태의 수직 자기 기록 헤드가 IEEE Transactions on Magnetics, vol. 38, No.4, July 2002 에 소개된 바 있다. 도 1a는 수직 자기 기록 헤드(10)의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이고, 도 1b는 상기 논문에서 개시된 랩 어라운드 형태의 리턴 요크 팁(62)의 구조를 자세히 보인 사시도이다. 도면들을 참조하면, 종래의 수직 자기 기록 헤드(10)는 메인 폴(50), 리턴 요크(60), 서브 요크(40) 및 코일(C)을 구비하는 기록헤드부(W)와 두 개의 자기실드층(30)과 자기실드층(30) 사이에 게재된 자기저항소자(20)를 구비하는 재생헤드부(R)를 포함한다. 리턴 요크(60)의 일단에는 소정 간극을 사이에 두고 메인 폴(50)과 마주하는 리턴 요크 팁(62)이 형성되어 있다. 리턴 요크 팁(62)은 메인 폴(50)의 끝단을 랩 어라운드 형태로 둘러싼 형상을 갖는다. 코일(C)은 메인 폴(50)과 서브 요크(40)를 솔레노이드 형태로 둘러싼 구조를 가지며, 코일(C)에 전류가 인가되면 메인 폴(50), 서브 요크(40), 리턴 요크(60)는 자기장의 자로(magnetic path)를 형성한다. 메인 폴(50)에서 기록 매체(미도시)를 향한 자로는 기록매체의 기록층을 수직 방향으로 자화시킨 후 리턴 요크 팁(62)으로 돌아오는 경로를 형성하며 이에 의해 기록을 수행한다. 또한, 자기저항소자(20)는 기록층의 자화(magnetization)로부터 발생하는 자기장 신호에 의한 전기 저항이 변하는 특성을 나타냄으로써 기록매체에 기록된 정보를 읽는다.

리턴 요크(60)를 구비하는 수직 자기 기록 헤드는 메인 폴(50) 만으로 이루어진 싱글 폴 타입의 수직 자기 기록 헤드에 비해 필드 기울기 특성이 좋다는 것이 알려져 있다. 또한, 도 1b와 같이 메인 폴(50)의 끝단을 둘러싼 구조를 갖는 리턴 요크 팁(62)을 구비한 디자인은 트랙 모서리 근방에서의 필드 기울기 특성을 향상시켜 트랙 피치를 줄일 수 있도록 도출된 것이다. 그러나 이와 같은 디자인은 높은 토포그라피(topography)를 갖는 구조로서, 제조가 용이하지 않다. 특히, 스롯 길이(throat height, TH)은 리턴 요크 팁(62)의 설계시 결정되는 요소로서, 스롯 길 이(TH)가 긴 경우 메인 폴(50)에서의 자속 중 기록매체를 경유하지 않고 직접 리턴 요크 팁(62)을 향하는 양이 증가하여 기록 효율이 감소하므로 적정한 길이로 제어되는 것이 중요하지만, 높은 토포그라피(topography)를 갖는 경우 스롯 길이(throat height)의 제어가 용이하지 않아 그 산포가 커지며 양산성이 저하된다는 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 문제점을 개선하기 위해 안출된 것으로, 리턴 요크 팁이 복수의 실드로 분리된 형태로 메인 폴의 둘레를 둘러싸는 구조를 갖는 수직 자기 기록 헤드 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직 자기 기록 헤드는 메인 폴, 리턴 요크 및 상기 메인 폴이 기록 매체에 정보를 기록하는 자기장을 발생시키도록 전류가 인가되는 코일을 구비하는 수직 자기 기록 헤드에 있어서, 상기 메인 폴의 양측에 각각 형성된 것으로, 상기 메인 폴과 제1간극을 이루며 이격된 사이드 실드; 상기 메인 폴의 상부 영역 및 상기 사이드 실드의 상부 영역에 걸쳐 형성된 것으로, 상기 메인 폴과 제2간극을 이루며 상기 사이드 실드와 소정 거리로 이격된 탑 실드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 사이드 실드와 상기 탑 실드가 이격된 거리는 상기 제2간극과 같게 형성될 수 있다.

상기 사이드 실드의 스롯 길이(throat height)는 상기 탑 실드의 스롯 길이 와 같거나 또는 이보다 긴 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직 자기 기록 헤드의 제조방법은 (가) 메인 폴과, 상기 메인 폴의 양 측부에 상기 메인 폴과 제1간극 만큼 이격된 사이드 실드를 형성하는 단계; (나) 상기 메인 폴의 상부 영역 및 사이드 실드의 상부 영역에 걸쳐 형성되는 것으로, 상기 메인 폴과 제2간극을 이루고 상기 사이드 실드와 소정 거리로 이격된 탑 실드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 (가) 단계는, 메인 폴을 형성하는 단계; 상기 메인 폴의 측면 및 상면을 상기 제1간극과 대략 같은 두께로 둘러 싸는 제1절연층을 형성하는 단계; 상기 메인 폴의 양측으로 사이드 실드를 형성하는 단계; 상기 사이드 실드 및 절연층이 형성된 메인 폴을 연마하는 단계;를 포함할 수 있다.

또한, 상기 (가) 단계는, 제1절연층 및 스탑 레이어를 순차 형성하는 단계; 상기 제1절연층 및 스탑 레이어를 식각하여 상기 메인 폴 형상의 트렌치를 형성하는 단계; 상기 트렌치 내부 및 상기 스탑 레이어 위로 자성층을 형성하는 단계; 상기 자성층을 연마하는 단계; 상기 제1절연층의 양측 일부 영역을 식각하는 단계; 상기 제1절연층의 양측에 사이드 실드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 수직 자기 기록 헤드 및 그 제조방법을 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설 명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.

도 2a는 본 발명의 실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드의 구조(100)를 개략적으로 보인 단면도이고, 도 2b는 도 2a 일부의 확대도로서 리턴 요크 팁(220)의 형상을 자세히 보인 사시도이다.

도면들을 참조하면, 수직 자기 기록 헤드(100)는 에어베어링면(air bearing surface, ABS)으로부터 소정 거리 이격된 기록매체(미도시)에 정보를 기록하기 위하여, 기록매체를 향해 자기장을 인가하는 메인 폴(140), 자기장을 발생시키기 위한 전류가 인가되는 코일(C), 메인 폴(140)과 함께 자기장의 자로를 형성하는 리턴 요크(200), 리턴 요크(200)의 일단에 메인 폴(140)을 둘러 싸는 구조로 형성된 리턴 요크 팁(220)을 구비하는 기록헤드부(W)를 포함한다. 또한, 기록매체에 기록된 정보를 읽기 위하여, 두 개의 자기실드층(110)과 상기 자기실드층(110) 사이에 게재된 자기저항소자(120)로 이루어지는 재생헤드부(R)를 더 포함할 수 있다.

기록헤드부(W)는 메인 폴(140)의 ABS쪽 끝단에 자속이 집속되는 것을 돕는 서브 요크(130)를 더 포함할 수 있다. 서브 요크(130)는 메인 폴(140)의 ABS 쪽 끝단에 자기장이 집속되도록 ABS로부터 멀어지는 쪽으로 이격되어 있다. 도면에서, 서브 요크(130)는 메인 폴(140)의 하면에 형성되어 있으나, 메인 폴(140)의 상면에 형성되는 것도 가능하다. 메인 폴(140), 리턴 요크 팁(220), 리턴 요크(200) 및 서브 요크(130)는 코일(C)에 의해 발생된 기록 자기장의 자로를 형성할 수 있도록 자성 물질로 만들어 진다. 이 때, 메인 폴(140)의 끝단에 집속되는 자기장의 크기는 포화 자속 밀도(Bs)에 의해 제한되므로, 메인 폴(140)은 일반적으로 리턴 요 크(200)나 서브 요크(130)에 비해 포화 자속 밀도(Bs)가 큰 자성물질로 이루어진다. 메인 폴(140)의 재료로는 Bs가 2.1~2.4T 인 물질, 예를 들어, CoFe, CoNiFe, NiFe 등이 채용될 수 있다. 서브 요크(130)나 리턴 요크(200)는 높은 주파수의 자기장 변화에 대하여 빠른 응답 특성을 가질 수 있도록 상기 메인 폴(140)보다 상대적으로 투자율이 높은 특성을 갖도록 만들어진 것이 바람직하다. 니켈 철(NiFe)과 같은 자성 물질이 주로 사용되며, 이 때 Ni와 Fe의 성분 비를 조절함으로써 포화 자속 밀도(Bs)와 투자율이 적절히 설계된다.

코일(C)은 메인 폴(140)과 서브 요크(130)를 솔레노이드 형태로 3회 둘러싼 구조로 되어 있다. 다만, 코일(C)의 형상이나 턴(turn) 수 등은 예시적인 것이며, 메인 폴(140)의 ABS 쪽 끝단에 기록매체를 향하는 자기장을 형성할 수 있게 하는 구조이면 어떤 형태이든지 가능하다. 예를 들어, 코일(C)은 리턴 요크(200)를 평면 스파이럴(spiral) 형태로 둘러싼 구조가 될 수도 있다.

리턴 요크(200)의 일단에는 리턴 요크 팁(220)이 마련되어 있다. 리턴 요크 팁(200)은 메인 폴(140)의 양 측부에 제1간극(g₁)을 이루며 이격 형성된 사이드 실드(223)와 메인 폴(140)의 상부 영역 및 사이드 실드(223)의 상부 영역에 걸쳐 형성된 탑 실드(226)를 포함하는 구조이다. 탑 실드(226)는 메인 폴(140)과 제2간극(g₂)로 이격되어 있고 사이드 실드(226)와도 소정 간격으로 이격되어 있다. 도면에서 탑 실드(226)와 메인 폴(140)이 이격된 거리, 탑 실드(226)와 사이드 실드(223)가 이격된 거리는 서로 같은 것으로 도시되어 있으나 이는 예시적인 것이 며, 서로 다른 거리로 이격될 수 있다. 탑 실드(226) 및 사이드 실드(223)의 재료로는 예를 들어 NiFe가 채용될 수 있다. 사이드 실드(223) 및 탑 실드(226)는 트랙 에지에서의 필드 기울기를 보다 향상시키기 위해 마련되는 것으로, 제1간극(g₁) 및 제2간극(g₂)은 적절히 조절될 수 있다. 메인 폴(140)과 탑 실드(226)가 이격된 거리 제2간극(g₂)은 기록 갭(write gap)으로서의 역할을 하며, 탑 실드(226) 및 사이드 실드(223)가 상기 제2간극(g₂)과 마주하는 부분을 스롯(throat)이라고 한다. 사이드 실드(223)의 스롯 길이(TH_s)는 탑 실드(226)의 스롯 길이(TH_t)와 같거나 또는 이보다 길게 형성된다. 상기 두 개의 스롯 길이(TH_s,TH_t) 중 탑 실드(226)의 스롯 길이(TH_t)는 기록 자기장의 크기에 보다 직접적인 영향을 미친다. 일반적으로 탑 실드(226)의 스롯 길이(TH_t)가 길어질수록 메인 폴(140)에서의 자속 중 기록매체를 경유하지 않고 제2간극(g₂)을 통해 탑 실드(226) 및 리턴 요크(200)로 향하게 되는 양이 많아지므로 기록에 불리하다. 또한, 스롯 길이(TH_t)가 지나치게 짧은 경우 부분적 포화에 의해 기록 자기장 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 탑 실드(226)의 스롯 길이(TH_t)는 적정한 길이를 갖도록 제어될 필요가 있다. 본 구조의 경우 탑 실드(226)와 사이드 실드(223)는 스롯 길이(TH_t,TH_s)를 별도로 제조하는 구조이며, 특히 보다 민감한 설계 변수가 되는 스롯 길이(TH_t)는 상대적으로 낮은 포토그라피를 갖는 탑 실드(226)에서 결정되므로 제조에 용이한 구조이다.

이하, 도 3a 내지 도 3f를 참조하여, 본 발명에 실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드의 제조방법을 설명한다. 각 도면들은 도 2a의 A부분을 ABS 에서 본 도면, 즉, YZ 평면에서 본 도면이다. 도 3a를 참조하면, 먼저, 소정 형상을 갖는 메인 폴(140)을 형성한다. 여기서, 메인 폴(140)의 형성은 소정 기판 위에 박막 제조 공정으로 행해지며, 일반적으로, 기판에는 재생헤드부, 코일 구조의 일부 및 절연층이 미리 형성되어 있을 수 있다. 이하에서, 이러한 기판의 도시는 생략한다. 메인 폴(143)의 제조는 예를 들어 시드층(seed layer) 증착, 리소그라피를 이용한 패턴 형성 및 CoFe 또는 CoNiFe와 자성물질을 도금한 후, 메인 폴(140)의 끝단 형상을 만드는 트리밍(trimming) 공정에 의한다. 다음, 도 3b와 같이 메인 폴(140)의 상면 및 측면을 소정 두께(g₁)로 덮는 제1절연층(152)을 형성한다. 제1절연층(152)은 예를 들어 Al₂O₃를 ALD(atomic layer deposition) 방법으로 증착하여 형성할 수 있다. ALD 방법은 스텝 커버리지(step coverage) 특성이 우수하여 메인 폴(140)의 상면 및 측면을 빈틈없이 잘 덮을 수 있으며, 원자 단위의 증착으로 두께 제어에 용이하다. 다음, 도 3c와 같이 메인 폴(140)의 양측에 사이드 실드(223)를 형성한다. 사이드 실드(223)를 예를 들어 NiFe와 같은 자성 물질을 도금하여 형성할 수 있다. 다음, CMP(chemical mechanical polishing)에 의해 제1절연층(152), 사이드실드(223)를 연마하여, 도 3d와 같은 형상이 된다. 다음, 도 3e와 같이, 제2절연층(154)을 사이드 실드(223), 제1절연층(152), 메인 폴(140) 위로 형성한다. 제2절 연층(154)은 예를 들어 Al₂O₃와 같은 비자성물질을 증착하여 형성한다. 제2절연층(154)은 기록 갭(write gap)의 역할을 하는 것으로, g₂의 두께를 갖도록 형성한다. 다음, 도 3f와 같이 탑 실드(226)를 제2절연층(154) 위에 형성한다. 탑 실드(226)는 예를 들어, NiFe와 같은 자성물질을 도금하여 형성할 수 있다. 즉, 시드층의 증착, 포토 리소그라피로 패터닝 및 도금에 의해 탑 실드(226)를 형성한다. 이 때, 탑 실드(226)의 X 방향 길이는 스롯 길이(도 2b의 TH_s)로서 기록 특성에 민감한 영향을 주는 요소이다. 탑실드(226)는 상대적으로 사이드 실드(223)에 비해 토포그라피가 상대적으로 낮으므로 상기 스롯 길이는 보다 낮은 오차 허용도(tolerance)를 갖도록 제어될 수 있다. 상술한 과정들을 거친 수직 자기 기록 헤드는 메인 폴(140)을 분리된 복수의 실드(223,226)가 둘러싸는 구조를 갖게 된다.

도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수직 자기 기록 헤드의 제조방법을 설명하는 도면이다. 본 실시예는 다마신 공정(Damascene process)을 이용하는 점에 특징이 있다. 각 도면들은 도 2a의 A부분을 ABS 에서 본 도면, 즉, YZ 평면에서 본 도면이다. 도 4a를 참조하면, 먼저, 다마신(Damascene)용 유전체층(156) 및 스탑 레이어(170)를 순차적으로 형성한다. 여기서도, 예를 들어, 재생헤드부, 코일 구조의 일부 및 절연층이 미리 형성된 기판 위에서 각 공정들이 행해지며, 이러한 기판의 도시는 생략하였다. 유전체층(156)은 예를 들어 SiN 또는 SiO₂를 증착하여 형성한다. 유전체층(156)은 Al₂O₃로 형성될 수도 있으나, SiN 또는 SiO₂를 사용하는 것이 독성의 Cl 계통의 가스를 사용하지 않고 식각될 수 있어 용이하다. 스탑 레이어(170)는 에치 스탑(etch stop) 또는 CMP 스탑을 위한 레이어로 사용되도록 형성하는 것이며, 예를 들어, Ta 또는 Ru를 증착하여 형성한다. 다음, 도 4b와 같이 소정 형상의 트렌치(175)를 형성한다. 상기 트렌치(175)는 제조하고자 하는 메인 폴의 형상을 따라 스탑 레이어(170) 및 유전체층(156)을, 예를 들어, IBE(ion beam etching) 및 RIE(reactive ion etching)에 의해 식각하여 형성한다. 이 때, F 계통의 가스를 사용할 수 있다. 다음, 도 4c를 참조하면, 상기 트렌치(175) 내부 및 스탑 레이어(170)의 상부에 제1자성층(140')을 형성한다. 제1자성층(140')은 시드층의 증착, 패터닝 및 CoNiFe 또는 CoFe를 도금하여 형성한다. 다음, 도 4d와 같이 제1자성층(140')을 연마하여 메인 폴(140) 형상이 된다. 다음 도 4e와 같이, 메인 폴(140)의 양측의 스탑 레이어(170) 및 유전체층(156)의 일부를 식각한다. 식각 후 남은 유전체층(156)의 두께가 g₁이 되도록 패터닝 및 RIE로 식각한다. 다음, 도 4f와 같이 제2자성층(223')을 형성한다. 상기 제2자성층(223')은 형성하고자 하는 사이드 실드의 형상에 따라 패터닝 후 예를 들어 NiFe와 같은 자성물질을 도금하여 형성한다. 다음, 도 4g와 같이 제2자성층(223')을 연마하여 사이드 실드(223)로 형성한다. 다음, 도 4h와 같이 제2절연층(154)을 형성한다. 제2절연층(154)은 예를 들어 Al₂O₃와 같은 비자성물질을 증착하여 형성한다. 제2절연층(154)은 기록 갭(write gap)의 역할을 하는 것으로, g₂의 두께를 갖도록 형성한다. 다음, 도 4i와 같이 제2절연층(154) 위로 탑 실드(226)를 형성한다. 탑 실 드(226)는 예를 들어, NiFe와 같은 자성물질을 도금하여 형성할 수 있다. 즉, 시드층의 증착, 포토 리소그라피로 패터닝 및 도금에 의해 탑 실드(226)를 형성한다. 이 때, 탑 실드(226)의 X 방향 길이는 스롯 길이(도 2b의 TH_s)로서 기록 특성에 민감한 영향을 주는 요소이다. 탑실드(226)는 상대적으로 사이드 실드(223)에 비해 토포그라피가 상대적으로 낮으므로 상기 스롯 길이는 보다 낮은 오차 허용도(tolerance)를 갖도록 제어될 수 있다. 상술한 과정들을 거친 수직 자기 기록 헤드는 메인 폴(140)을 분리된 복수의 실드(223,226)가 둘러싸는 구조를 갖게 된다.

상술한 두 실시예의 제조방법은 탑 실드(226)와 사이드 실드(223)가 분리된 형태로 제조된다는 점에 주요 특징이 있으며, 나머지 공정은 예시적인 것으로, 당업자의 편의에 따라 그 순서나 제조방법의 각 단계의 구체적인 내용은 달라질 수 있다. 예를 들어, 설명에서는 사이드 실드(223)가 탑 실드(226)와 이격된 거리는 메인 폴(140)이 탑 실드(226)와 이격된 거리가 g₂로 같은 것으로 설명하였지만, 상기 거리는 서로 다르게 형성될 수도 있다. 메인 폴(140)과 탑 실드(226)가 이격된 거리는 기록 갭으로서의 역할에 알맞게 정해지며, 사이드 실드(223)와 탑실드(226)가 이격된 거리는 사이드 실드(223)와 탑 실드(226)가 연결된 구조와 대략적으로 동일한 정도의 트랙 에지에서의 필드 기울기를 가질 수 있도록 정해질 수 있는 것이기 때문이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 수직 자기 기록 헤드는 리턴 요 크 팁이 탑 실드와 사이드 실드로 분리된 구조로 메인 폴을 둘러 싸는 형상을 갖는 점에 특징이 있다. 이와 같은 구조는 트랙 에지에서의 필드기울기를 향상시킬 수 있어 트랙 피치를 줄여 기록밀도를 높이기에 유리한 구조이다. 또한, 보다 민감한 설계 변수가 되는 탑 실드의 스롯 길이의 형성은 상대적으로 낮은 토포그라피에서 이루어지게 되므로 스롯 길이의 제어가 용이하며, 제조시의 오차 허용도를 낮추는 것이 가능하여 양산성이 향상된다.

이러한 본원 발명인 수직 자기 기록 헤드 및 그 제조방법은 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

메인 폴, 리턴 요크 및 상기 메인 폴이 기록 매체에 정보를 기록하는 자기장을 발생시키도록 전류가 인가되는 코일을 구비하는 수직 자기 기록 헤드에 있어서,

상기 메인 폴의 양측에 각각 형성된 것으로, 상기 메인 폴과 제1간극을 이루며 이격된 사이드 실드;

상기 메인 폴의 상부 영역 및 상기 사이드 실드의 상부 영역에 걸쳐 형성된 것으로, 상기 메인 폴과 제2간극을 이루며 상기 사이드 실드와 소정 거리로 이격된 탑 실드;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
제1항에 있어서,

상기 사이드 실드와 상기 탑 실드가 이격된 거리는 상기 제2간극과 같은 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
제1항에 있어서,

상기 사이드 실드의 스롯 길이(throat height)는 상기 탑 실드의 스롯 길이와 같거나 또는 이보다 긴 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
제1항에 있어서,

상기 메인 폴의 기록매체 쪽 단부에 자기장이 집속되도록, 상기 단부로부터 기록매체와 멀어지는 방향으로 이격된 서브 요크가 더 마련된 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
제4항에 있어서,

상기 서브 요크는 상기 메인 폴의 상면 또는 하면에 접하여 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
제1항에 있어서,

상기 메인 폴은 CoFe 또는 CoNiFe로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
제1항에 있어서,

상기 탑 실드 및 사이드 실드는 NiFe로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코일은 상기 메인 폴을 솔레노이드 형태로 둘러싼 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 코일은 상기 리턴 요크를 평면 스파이럴 형태로 둘러싼 구조로 형성된 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드.
수직 자기 기록 헤드의 제조방법에 있어서,

(가) 메인 폴과, 상기 메인 폴의 양 측부에 상기 메인 폴과 제1간극 만큼 이격된 사이드 실드를 형성하는 단계;

(나) 상기 메인 폴의 상부 영역 및 사이드 실드의 상부 영역에 걸쳐 형성되는 것으로, 상기 메인 폴과 제2간극을 이루고 상기 사이드 실드와 소정 거리로 이격된 탑 실드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 (가) 단계는,

메인 폴을 형성하는 단계;

상기 메인 폴의 측면 및 상면을 상기 제1간극과 대략 같은 두께로 둘러 싸는 제1절연층을 형성하는 단계;

상기 메인 폴의 양측으로 사이드 실드를 형성하는 단계;

상기 사이드 실드 및 절연층이 형성된 메인 폴을 연마하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드의 제조방법.
제11항에 있어서,

ALD(atomic layer deposition) 방법으로 Al₂O₃를 상기 메인 폴의 상면 및 측면에 증착함으로써 상기 제1절연층을 형성하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 (가) 단계는,

제1절연층 및 스탑 레이어를 순차 형성하는 단계;

상기 제1절연층 및 스탑 레이어를 식각하여 상기 메인 폴 형상의 트렌치를 형성하는 단계;

상기 트렌치 내부 및 상기 스탑 레이어 위로 자성층을 형성하는 단계;

상기 자성층을 연마하는 단계;

상기 제1절연층의 양측 일부 영역을 식각하는 단계;

상기 제1절연층의 양측에 사이드 실드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드의 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 제1절연층은 SiN 또는 SiO₂를 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드의 제조방법.
제13항에 있어서,

상기 스탑 레이어는 Ta 또는 Ru를 증착하여 형성하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드의 제조방법.
제10항에 있어서, 상기 (나) 단계는,

상기 사이드 실드 및 메인 폴 위에 상기 제2간극과 대략 같은 두께를 갖는 제2절연층을 형성하는 단계;

상기 제2절연층 위에 탑 실드를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드의 제조방법.
제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 사이드 실드의 스롯 길이(throat height)는 상기 탑 실드의 스롯 길이와 같거나 또는 이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드의 제조방법.
제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 메인 폴을 CoFe 또는 CoNiFe로 형성하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드의 제조방법.
제10항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 탑 실드 및 사이드 실드를 NiFe로 형성하는 것을 특징으로 하는 수직 자기 기록 헤드의 제조방법.