KR20090027435A - 수직자기기록헤드 및 그 제조방법 - Google Patents

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KR20090027435A KR1020070092653A KR20070092653A KR20090027435A KR 20090027435 A KR20090027435 A KR 20090027435A KR 1020070092653 A KR1020070092653 A KR 1020070092653A KR 20070092653 A KR20070092653 A KR 20070092653A KR 20090027435 A KR20090027435 A KR 20090027435A
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선우국현
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삼성전자주식회사
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Abstract

수직자기기록헤드 및 그 제조방법이 개시된다.
개시된 수직자기기록헤드는 메인폴; 상기 메인폴이 기록 매체에 정보를 기록하는 자기장을 발생시키도록 상기 메인폴을 솔레노이드 형태로 둘러싼 코일; 상기 메인폴과 함께 자기장의 자로를 형성하는 것으로, 상기 메인폴과 소정 갭을 사이에 두고 마주하는 스롯부를 가지는 리턴요크;를 포함하며, 상기 갭은 ABS 쪽 일단에서의 두께가 타단에서의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.

Description

수직자기기록헤드 및 그 제조방법{Perpendicular magnetic recording head and method for manufacturing the same}
본 발명은 수직자기기록헤드 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 고주파 기록 특성이 개선되도록 요크 길이를 대폭 감소한 구조의 수직자기기록헤드 및 그 제조방법에 관한 것이다.
자기 기록은 기록 방식에 따라 크게 수평 자기 기록 방식과 수직 자기 기록 방식으로 나눌 수 있다. 수평 자기 기록 방식은 자성층의 자화 방향이 자성층의 표면에 평행하게 정렬되는 것을 이용하여 정보를 기록하는 방식이고, 수직 자기 기록 방식은 자성층의 자화 방향이 자성층의 표면에 수직 방향으로 정렬되는 것을 이용하여 정보를 기록하는 방식이다. 기록 밀도 측면에서 볼 때, 수직 자기 기록 방식은 수평 자기 기록 방식보다 훨씬 유리하여, 다양한 구조의 수직 자기기록 헤드가 개발되고 있다.
도 1은 일반적인 수직자기기록헤드(10)의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 수직 자기 헤드(10)는 메인폴(22), 리턴요크(24), 서브 요크(28) 및 코일(26)을 구비하는 기록헤드부와 두 개의 자기실드층(30)과 상기 자기실드 층(30) 사이에 게재된 자기저항소자(32)를 구비하는 재생헤드부를 포함한다. 코일(26)은 메인폴(22)과 서브 요크(28)를 솔레노이드 형태로 둘러싼 구조를 가지며, 코일(28)에 전류가 인가되면 메인폴(22), 서브 요크(28), 리턴요크(24)는 자기장의 자로(magnetic path)를 형성한다. 메인폴(22)에서 기록 매체(미도시)를 향한 자로는 기록매체의 기록층을 수직방향으로 자화시킨 후 리턴요크(24)로 돌아오는 경로를 형성하며 이에 의해 기록을 수행한다. 또한, 자기저항소자(32)는 기록층의 자화(magnetization)로부터 발생하는 자기장 신호에 의한 전기 저항이 변하는 특성을 나타냄으로써 기록매체에 기록된 정보를 읽는다.
기록밀도를 높이기 위해서는 고주파 기록 특성이 향상되어야 한다. 고주파 기록 특성을 향상시킨다는 것은 고주파에서의 기록 자기장을 강하게 유지하고 동시에 기록 자기장의 반응시간(rise time)을 짧게 하는 것을 의미한다. 기록 자기장의 짧은 반응시간을 위해서는 기록헤드의 인덕턴스(inductance)를 줄이고 와전류 손실(eddy current loss)을 줄이는 것이 매우 중요하다.
도 2는 수직자기기록헤드(10)의 요크 길이(YL)와 메인폴(22)의 비저항(ρ) 값에 따라 기록 자기장의 반응시간을 예시하여 보인 그래프이다. 그래프를 참조하면, 요크 길이(YL)를 줄이는 방법과 메인폴(22)에 높은 비저항 값을 가진 재료를 사용하는 방법에 의해 기록 자기장의 반응시간을 줄일 수 있음을 알 수 있다. 그러나, 메인폴(22)의 재질은 비저항 값뿐만 아니라 포화 자화, 투자율 등 다른 물성과의 균형을 고려하여 결정되므로 요크 길이(YL)를 줄이는 방법이 보다 확실하고 효과적으로 고주파 기록 특성을 향상시키는 방법이 된다. 　　　그러나, 요크 길이를 단 순히 줄이는 경우 코일 턴수도 함께 줄어들게 되어 기록 자기장의 희생이 수반된다. 도 3은 코일 턴수에 따른 기록 자기장을 보이는 그래프이며, 코일 턴수를 줄임에 따라 기록 자기장의 크기가 작아짐을 알 수 있다. 　
본 발명은 상술한 종래의 문제점에 따라 안출된 것으로, 요크 길이가 짧아지고 코일 턴수가 줄어들면서도 기록 자기장의 감소는 최소화되어 고밀도 기록에 적합한 수직자기기록헤드 및 그 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 수직자기기록헤드는 메인폴; 상기 메인폴이 기록 매체에 정보를 기록하는 자기장을 발생시키도록 상기 메인폴을 솔레노이드 형태로 둘러싼 코일; 상기 메인폴과 함께 자기장의 자로를 형성하는 것으로, 상기 메인폴과 소정 갭을 사이에 두고 마주하는 스롯부를 가지는 리턴요크;를 포함하며, 상기 갭은 ABS(Air Bearing Surface) 쪽 일단에서의 두께가 타단에서의 두께보다 얇은 것을 특징으로 한다.
상기 갭은 웨지 형상을 가질 수 있다.
상기 메인폴은 ABS 쪽으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상을 포함할 수 있다.
상기 코일은 상기 메일 폴을 1회 둘러싼 구조로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수직자기기록헤드의 제조방법은 메인폴, 상기 메인폴을 솔레노이드 형태로 둘러싸는 코일 및 상기 메인폴과 소정 갭을 사이에 두고 마 주하는 스롯부를 가지는 리턴요크를 구비하는 수직자기기록헤드의 제조방법에 있어서, (가) 하부 코일층, 메인폴 및 제1절연층을 순차 형성하는 단계; (나) 상기 제1절연층 위에 상부 코일층을 형성하는 단계; (다) 상기 상부 코일층을 덮는 제2절연층을 형성하는 단계; (라) 상기 갭의 ABS 쪽 두께가 상기 상부 코일층에 인접한 부분의 두께보다 얇아지도록 상기 제1절연층 및 상기 제2절연층을 식각하는 단계; (마) 상기 갭과 마주하는 스롯부를 가지는 리턴요크를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 수직자기기록헤드는 요크 길이가 짧아지고 코일 턴수가 줄어도 기록 자기장의 감소는 최소화되는 구조를 가진다. 코일 턴수를 1회로 한 경우에도 종래 코일 턴수를 3회로 한 경우에 버금가는 기록 자기장을 구현하고 있으며, 또한 요크 길이가 종래 구조에 비해 짧아 고주파 기록 특성이 우수하므로, 고밀도 기록에 적합하다.
또한, 본 발명에 따른 수직자기기록헤드의 제조방법은 보조 요크를 형성하는 과정이 불필요하며 리턴요크 형성에 있어 팁 형상을 별도로 제조하는 단계가 생략되므로, 공정 단계가 대폭 감소되어 양산성 측면에서 유리하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성요소의 크기는 설명의 명료성과 편의상 과장되어 있을 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 의한 수직자기기록헤드(100)의 개략적인 단면 구조를 보이는 도면이다. 도면을 참조하면, 수직자기기록헤드(100)는 메인폴(120), 메인폴(120)이 기록매체를 향해 기록 자기장을 발생시키도록 전류가 인가되는 코일(C), 메인폴(120)과 함께 자기장의 자로를 형성하는 리턴요크(130)를 포함한다. 수직자기기록헤드(100)는 ABS로부터 소정 거리 이격된 기록매체(미도시)에 대해 다운트랙 방향(Y 방향)을 따라 상대적으로 이동하며, 메인폴(120)에서의 기록 자기장에 의해 기록매체를 수직방향(Z방향)으로 자화시킴으로써 기록을 수행한다. 또한, 일반적으로, 수직자기기록헤드(100)는 기록매체에 저장된 정보를 읽는 재생헤드(미도시)를 함께 구비한다. 메인폴(120)과 리턴요크(130)는 코일(C)에 의해 발생한 기록 자기장의 자로를 형성하기 위해 자성 물질로 만들어진다. 특히, 메인폴(120)은 기록 매체에 정보를 기록하는 자기장을 인가하는 것으로, 메인폴(120)의 끝단에 집속되는 자기장의 크기는 포화 자속 밀도(Bs)에 의해 제한되므로, 상대적으로 큰 포화자속밀도를 갖는 물질로 형성된다. 일반적으로, 메인폴(120)은 포화 자속 밀도가 리턴요크(130)에 비해 큰 자성물질로 이루어지며, 예를 들어 NiFe, CoFe, CoNiFe 등이 채용될 수 있다. 리턴요크(130)는 높은 주파수의 자기장 변화에 대하여 빠른 응답 특성을 가질 수 있도록 메인폴(120)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. 리턴요크(130)는 갭(140)을 사이에 두고 메인폴(120)과 마주하는 스롯부(130a)를 갖는다. 갭(140)은 메인폴(120)에서의 자기장이 기록매체를 경유한 후 리턴요크(130)로 돌아오는 경로를 형성하기 위해 마련되는 것으로, 일반적으로 Al2O3와 같은 비자성물질로 채워진다. 갭(140)은 전단, 즉, ABS 쪽 일단에서의 두께(g1)가 후단의 두께(g2)보다 짧게 형성된 점에 특징이 있다. 대략, g1은 15nm 에서 40nm 범위의 두께를 가지며, g2는 100nm 에서 200nm 범위의 두께로 형성될 수 있다. 갭(140)은 예를 들어 웨지 형상을 가질 수 있다. 갭(140)이 두꺼워지면 기록매체를 향하는 기록 자기장의 크기는 커지나 필드 기울기는 갭(140)이 얇을수록 높은 값을 가지는 경향이 있으며, 본 발명에서는 갭(140) 두께를 양단에서 다르게 하여, 특히, 갭(140) 후단에서 우회 자속(shunting flux)을 줄임으로써, 기록 자기장과 필드 기울기를 높이고자 하는 것이다. 이와 같은 설계에 의해 동일한 기자력 조건하에서 보다 개선된 필드 프로파일을 갖게 되므로 코일 턴수를 최소화할 수 있다. 본 발명에서 코일(C)은 메인폴(120)을 솔레노이드 형태로 1회 둘러싼 구조를 가진다. 또한, 리턴요크(130)는 코일(C)과 리턴요크(130)를 절연하기 위한 얇은 절연막이 코일(C) 위에 형성된 위에 만들어지므로, 요크 길이(YL)는 대략적으로 스롯 길이(TH)와 한 턴의 코일(C) 폭에 의해 정의되며, 따라서, 요크 길이(YL)가 최소화된 구조를 구현하고 있다. 대략 2um이내로 요크 길이(YL)를 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 수직자기기록헤드(200)의 개략적인 단면 구조를 보이는 도면이다. 도면을 참조하면, 수직자기기록헤드(200)는 메인폴(220), 메인폴(220)이 기록 매체에 정보를 기록하는 자기장을 발생시키도록 전류가 인가되는 코일(C), 메인폴(220)과 함께 자기장의 자로를 형성하는 리턴요크(230)를 포함 한다. 리턴요크(230)는 갭(240)을 사이에 두고 메인폴(220)과 마주하는 스롯부(230a)를 갖는다. 본 실시예는 갭(240)과 마주하는 메인폴(220) 일단의 형상에서 제1실시예와 차이가 있다. 즉, 메인폴(220)은 ABS 쪽으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상을 포함하고 있다. 이와 같은 형상은 메인폴(220)의 ABS 쪽 끝단에 자기장이 집속되는 효과를 보다 높이기 위한 것이다. 본 실시예에서도 갭(240)은 전단에서의 두께(g1)가 후단에서의 두께(g2)보다 얇게 형성되어 있어 기록 자기장 프로파일의 최적화를 도모하고 있으며, 코일(C)은 메인폴(220)을 솔레노이드 형태로 1회 둘러싼 구조를 가지며, 이에 의해 요크 길이(YL)가 최소화되며, 대략 2um이내로 요크 길이(YL)를 형성할 수 있다.
상술한 구조의 수직자기기록헤드(100,200)는 갭(140,240)형상을 개선함으로써, 한 턴의 코일에 의한 기자력으로, 또한, 메인폴(120,220)의 끝단에 자기장의 집속을 돕기 위하여 종래 구조에서 통상 구비되는 보조요크를 구비하지 않고서도 충분한 크기의 기록 자기장을 기록매체에 공급할 수 있다. 따라서, 요크 길이(YL)를 대략 2um 이내까지 구현하는 것이 가능하며, 전체적인 자로(magnetic path)의 길이를 대폭 감소함으로써 고주파 특성이 개선된다.
이하에서는 제1실시예 및 제2실시예의 수직자기기록헤드(100,200)가 개선된 기록 특성을 갖는 것에 대해 도 6, 도 7 및 표 1을 참조하여 설명한다.
도 6은 기록 자기장의 반응시간(rising time)을 보이는 그래프이다. 그래프는 요크 길이(YL)가 1.5um인 제1실시예와 비교예로서 요크 길이(YL)가 10um인 경우에 대해 도시하고 있으며, 기자력 조건을 동일하게 하기 위해 비교예의 코일 턴수 도 1회로 한 경우이다. 그래프를 참조하면, 반응시간(rising time)이 100ps인 전류(current)에 대해, 요크 길이가 짧은 실시예의 경우 더 짧은 자기장 반응시간 특성을 나타내고 있다.
도 7은 다양한 스롯 길이(TH)를 가지는 제1실시예와 제2실시예의 수직자기기록헤드에 대하여 다운 트랙 방향의 기록 자기장 프로파일을 보이는 그래프이다. 여기서, 다운 트랙 방향은 수직자기기록헤드가 기록 매체에 대하여 상대적으로 이동하는 방향을 나타내며 도면에서는 Y 방향이다. 그래프를 참조하면, 스롯 길이(TH)가 0.2um인 제1실시예의 경우를 제외한 대부분의 실시예는 코일 턴수가 3이고 요크 길이가 10um인 비교예와 거의 유사한 자기장 특성을 가지고 있다. 이와 같은 결과는 동일한 전류를 인가할 때 실시예들의 기자력이 비교예의 1/3 수준임을 감안할 때 개선 효과가 매우 높은 것임을 알 수 있다.
표 1은 보다 상세한 데이터를 보이고 있으며, 스롯 길이(TH)가 0.1um, 0.15um, 0.2um인 경우 각각 전류(current)를 변화시키면서 기록 특성 파라미터들을 전산 모사한 결과이다.
　 TH current Hw Hr Gradient1 Hw_eff Gradient2
　 (um) (mA) (T) (T) (Oe/nm) (T) (Oe/nm)
제1실시예 0.2 　30 0.638 -0.0928 264.21 1.018 416.10
　 　40 0.714 -0.1117 284.46 1.041 422.73
　 　50 0.778 -0.1237 303.39 1.064 444.38
　 0.15 　30 0.727 -0.0943 312.22 1.159 381.91
　 　40 0.875 -0.1090 397.33 1.358 437.54
　 　50 0.962 -0.1221 428.72 1.422 473.00
　 0.1 　30 0.715 -0.0967 304.67 1.141 372.12
　 　40 0.910 -0.1117 418.94 1.411 452.53
　 　50 1.078 -0.1269 472.52 1.539 508.30
제2실시예 0.2 　30 0.730 -0.0950 259.83 1.139 318.12
　 　40 0.838 -0.1100 336.09 1.335 377.81
　 　50 0.898 -0.1205 371.83 1.435 417.54
　 0.15 　30 0.723 -0.1002 279.82 1.107 279.82
　 　40 0.922 -0.1154 317.94 1.434 360.77
　 　50 1.025 -0.1280 360.37 1.570 410.38
　 0.1 　30 0.695 -0.1035 136.33 1.017 199.31
　 　40 0.882 -0.1186 174.13 1.303 258.49
　 　50 0.901 -0.1203 368.12 1.432 412.65
비교예(3T) 0.2 　30 0.850 -0.1286 326.99 1.366 391.54
　 　 　40 0.862 -0.1446 344.60 1.399 380.86
　 　 　50 0.852 -0.1719 365.16 1.424 419.58
표에서 Hw는 기록 자기장(Recording Field), Hr은 리턴 필드(Return Field), Hw_eff는 유효 기록 자기장(Effective Recording Field)을 의미한다. Hw는 기록 자기장 프로파일에서 나타나는 최대값으로 이 값이 충분히 커야 기록이 가능하다. Hr은 기록 자기장 프로파일에서 기록하고자 하는 방향과 반대 방향으로 형성되며, 따라서, 리턴 필드는 작은 것이 기록에 유리한 조건이 된다. Hw나 Hr이 수직 성분 값을 나타내며, Hw_eff은 수직 기록에 수직 성분뿐만이 아니라 수평 방향 성분도 기여함을 고려한 양이다. Hw_eff는 Z 방향을 수직 방향이라고 할 때 다음과 같이 정의된다.
Hw_eff=((Hx2+Hy2)1/3+Hz2 /3)3/2
필드기울기(field gradient)는 신호대 잡음비(SNR)에 영향을 주는 요소로 서, 표에서는 Gradient 1과 Gradient 2로 나타내고 있다. 각각은 기록 자기장이 기록매체의 보자력(Hc)인 8000Oe에 해당하는 위치에서의 필드기울기 및 최대 필드기울기를 의미한다.
표를 참조하면, 실시예들은 스롯 길이(TH)가 0.2um인 경우를 제외하고는 모두 비교예에 비해 기록 필드는 크고 리턴 필드는 작게 나타나며, 필드기울기도 대부분 개선된 결과를 보이고 있다. 또한, 비교예의 경우 코일 턴수가 3회인 경우로서 기자력이 실시예들에 비해 3배인 경우임을 감안할 때, 실시예들의 개선효과가 매우 양호함을 알 수 있다.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 실시예에 의한 수직자기기록헤드의 제조 방법을 설명하는 도면이다. 각 도면에서 왼쪽은 YZ면에서의 단면도이고, 오른쪽은 ABS 면에서 본 단면도로서, Y 방향이 헤드 구동시 다운 트랙 방향에 해당한다. 먼저, 도 8a를 참조하면, 자기실드층(310) 위에 절연층(313), 하부코일층(316), 메인폴(319) 및 제1절연층(322)이 형성되어 있다. 먼저, 자기실드층(310) 위에 절연층(313) 일부를 형성하고, 도금을 위한 시드층 형성, 포토 리소그라피 공정, 도금 공정에 의해 하부코일층(316)을 형성한 후, 하부코일층(316)을 덮는 절연층(313)을 형성한다. 자기실드층(310)의 하부에는 미도시되었지만 자기저항소자를 구비하는 재생헤드가 일반적으로 형성된다. 메인폴(319)은 절연층(313) 위에 CoFe, CoNiFe와 같이 포화자속밀도(Bs)가 큰 자성물질을 증착 또는 도금하여 형성한다. 다음, 제1절연층(322)을 메인폴(319) 위에 형성한다. 제1절연층(322)은 메인폴(319)과 메인폴(319) 위에 형성될 리턴요크와의 절연을 위해 형성되는 것으로, ALD(atomic layer deposition) 방법에 의해 Al2O3를 증착한다. 다음, 도 8b와 같이 제1절연층(322) 위에 상부코일층(325)을 형성한다. 상부코일층(325)은 미도시된 연결부에 의해 하부코일층(316)과 연결되어 메인폴(319)을 솔레노이드 형태로 둘러싼 구조의 코일을 형성하게 된다. 본 발명에서는 요크 길이를 최소화하기 위해 메인폴(319)을 1회 둘러싼 구조로 코일을 형성한다. 다음, 도 8c 및 도 8d는 웨지 형상의 갭을 형성하는 공정이다. 도 8c와 같이 상부코일층(325)을 덮는 제2절연층(328)을 형성한다. 예를 들어, Al2O3를 ALD를 사용하여 증착한다. 다음, 식각 공정에 의해 제2절연층(328)을 식각한다. IBE(ion beam etching)과 같은 건식 식각 공정이 사용될 수 있다. 이온 입사각에 따라 식각 프로파일이 조절되며, 식각 후 남은 제1절연층(322), 제2절연층(328)을 합한 두께가 ABS쪽에서 보다 얇게 되도록 식각 프로파일을 조절한다. 상부코일층(325) 왼쪽의 제1절연층(322)과 제2절연층(328)의 형상에 의해 갭이 정의된다. 다음 도 8e는 상부코일층(325) 위에 다시 절연물질을 증착하는 공정으로, 예를 들어, Al2O3를 ALD를 사용하여 증착한다. 이 때, 절연물질의 증착은 상기 식각에 의해 드러난 상부코일층(325)을 덮는 최소의 두께로 하는 것이 바람직하다. 다음, 도 8f는 이후 형성될 리턴요크와 메인폴(319)이 연결되도록 연결부를 형성하는 공정이다. 메인폴(319) 상면의 후단, 즉, ABS의 반대편에 형성되어 있는 제1절연층(322) 및 제2절연층(328)을 식각하여 메인폴(319)이 드러나게 한다. 다음, 도 8g와 같이 리턴요크(331)를 형성한다. 리턴요크(331)는 NiFe 또는 CoNiFe와 같은 자성물질을 증착 또는 도금함으로써 형성할 수 있다. 리턴요 크(331)는 도 8g의 오른쪽에 도시된 바와 같이 메인폴(319)의 끝단을 둘러싸는 랩 어라운드 형태로 형성되어 있으나, 메인폴(310)의 상부에만 리턴요크(331)가 형성되는 구조로 형성하는 것도 가능하다. 상술한 과정에 의해, 전단, 즉, ABS 쪽 일단에서 본 갭(340) 두께가 후단에서의 갭(340) 두께보다 얇은 형상을 가지며, 요크 길이가 최소화된 구조의 수직자기기록헤드(300)가 제조된다.
다음, 도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수직자기기록헤드의 제조방법을 설명하는 도면이다. 이하의 도면에서도 왼쪽은 YZ면에서의 단면도이고, 오른쪽은 ABS 면에서 본 단면도로서, Y 방향이 헤드 구동시 다운트랙 방향에 해당한다. 본 실시예는 메인폴(319)이 ABS 쪽으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상을 갖도록 제조하는 점에 특징이 있으며, 이를 중심으로 설명한다. 도 9a는 하부코일층(316), 메인폴(319), 제1절연층(322), 상부코일층(325), 제2절연층(328)이 형성된 구조를 도시하며, 이의 제조과정은 도 8a 내지 도 8c에서 설명한 것과 같다. 도 9b는 웨지 형상의 갭을 형성하고, 이와 함께 웨지형의 끝단 형상을 갖는 메인폴(319')을 형성하는 과정을 보이는 도면이다. 이 단계에서는 IBE(ion beam etching)과 같은 건식 식각 공정이 사용되며, 이온 입사각에 따라 식각 프로파일이 조절되며, 식각 후 남은 제1절연층(322), 제2절연층(328)을 합한 두께가 ABS쪽에서 보다 얇게 형성되고, ABS쪽의 두께가 얇아진 메인폴(319')이 형성되도록 식각 프로파일을 조절한다. 도 9c는 절연물질을 증착하여 식각에 의해 드러난 상부코일층(325) 및 메인폴(319') 끝단을 덮는 공정으로, ALD를 사용하여 Al2O3를 증착한다. 상부코일층(325)의 왼쪽의 제1절연층(322)과 제2절연층(328)의 형상에 의해 갭이 정의된다. 다음, 도 9d와 같이, 메인폴(319')의 후단 상면을 드러내는 식각 공정을 거친 후, 도 9e와 같이 리턴요크(331)를 형성한다. 이와 같은 과정에 의해, ABS 쪽 끝단의 두께가 얇은 메인폴(319')을 구비하고, ABS 쪽 전단의 갭 두께가 후단의 갭 두께보다 얇은 형상을 가지며, 또한 요크 길이가 최소화된 구조의 수직자기기록헤드(400)가 제조된다.
상술한 제조방법들은 보조요크를 형성하는 과정이 불필요하며, 리턴요크 형성에 있어 팁 형상을 별도로 제조하는 단계가 생략되므로, 대폭 감소된 공정 단계에 의해 고밀도 자기기록을 위한 수직자기기록헤드를 제공한다. 또한, 상술한 제조방법들은 웨지 형상의 갭을 형성하고 솔레노이드형 코일을 1회로 형성하여 요크 길이를 짧게 형성하는 과정에 주요 특징이 있으며, 나머지 공정은 예시적인 것으로, 당업자의 편의에 따라 그 순서나 제조방법의 각 단계의 구체적인 내용은 달라질 수 있다.
이러한 본원 발명인 수직자기기록헤드 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.
도 1은 일반적인 수직자기기록헤드의 개략적인 구조를 나타낸 도면이다.
도 2는 수직자기기록헤드의 요크 길이와 메인폴의 비저항에 따라 기록 자기장의 반응시간을 예시하여 보인 그래프이다.
도 3은 코일 턴수에 따른 기록 자기장을 보이는 그래프이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 수직자기기록헤드의 단면 구조를 개략적으로 보이는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 수직자기기록헤드의 단면 구조를 개략적으로 보이는 도면이다.
도 6은 제1실시예와 비교예에 대하여 기록자기장의 반응시간을 보인 그래프이다.
도 7은 제1실시예, 제2실시예 및 비교예에 대한 기록 자기장 프로파일을 보인 그래프이다.
도 8a 내지 도 8g는 본 발명의 실시예에 의한 수직자기기록헤드의 제조방법을 설명하는 도면이다.
도 9a 내지 도 9e는 본 발명의 다른 실시예에 의한 수직자기기록헤드의 제조방법을 설명하는 도면이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
120, 220, 319, 319'... 메인폴 130,230,331 ... 리턴요크
140, 240 ... 갭 313 ... 절연층
316 ... 하부코일층 322 ...제1절연층
325 ... 상부코일층 328 ...제2절연층

Claims (12)

  1. 메인폴;
    상기 메인폴이 기록 매체에 정보를 기록하는 자기장을 발생시키도록 상기 메인폴을 솔레노이드 형태로 둘러싼 코일;
    상기 메인폴과 함께 자기장의 자로를 형성하는 것으로, 상기 메인폴과 갭을 사이에 두고 마주하는 스롯부를 가지는 리턴요크;를 포함하며,
    상기 갭은 ABS(Air Bearing Surface) 쪽 일단에서의 두께가 상기 스롯부의 타단에서의 두께보다 얇은 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 갭은 웨지 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 메인폴은 ABS 쪽으로 갈수록 두께가 얇아지는 형상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    ABS 쪽 끝단에서 상기 갭의 두께는 15nm 에서 40nm의 범위인 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 타단에서의 상기 갭의 두께는 100nm 에서 200nm의 범위인 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일은 상기 메일 폴을 1회 둘러싼 구조인 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드.
  7. 메인폴, 상기 메인폴을 솔레노이드 형태로 둘러싸는 코일 및 상기 메인폴과 소정 갭을 사이에 두고 마주하는 스롯부를 가지는 리턴요크를 구비하는 수직자기기록헤드의 제조방법에 있어서,
    (가) 하부 코일층, 메인폴 및 제1절연층을 순차 형성하는 단계
    (나) 상기 제1절연층 위에 상부 코일층을 형성하는 단계;
    (다) 상기 상부 코일층을 덮는 제2절연층을 형성하는 단계;
    (라) 상기 갭의 ABS 쪽 두께가 상기 상부 코일층에 인접한 부분의 두께보다 얇아지도록 상기 제1절연층 및 상기 제2절연층을 식각하는 단계;
    (마) 상기 갭과 마주하는 스롯부를 가지는 리턴요크를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드의 제조방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1절연층 및 상기 제2절연층은 ALD 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드의 제조방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 (마)단계는,
    상기 메인폴의 ABS 쪽 두께가 상기 상부 코일층에 인접한 부분의 두께보다 얇아지도록 상기 제1절연층, 제2절연층 및 메인폴을 식각하는 단계;
    상기 상부 코일층 및 상기 식각에 의해 드러난 메인폴을 덮기 위해 절연물질을 더 증착하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드의 제조방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제3절연층은 ALD 방법으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드의 제조방법.
  11. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코일은 상기 메인폴을 1회 둘러싼 형상인 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드의 제조방법.
  12. 제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    (마)단계는 상기 메인폴의 ABS 쪽 단부를 랩 어라운드 형태로 둘러싼 형상으로 상기 리턴요크를 형성하는 것을 특징으로 하는 수직자기기록헤드의 제조방법.
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