(57)【要約】本発明は、優れた熱放散性、機械的硬さ及び表面平滑度を必要とするあらゆるデバイスにおいて、基層又は下地層、平坦化層、リード層、ライト層及びカプセル化層として供される改良された表面を作製するためのプロセスを開示する。より具体的には、本発明は、そのようなデバイスに使用される改良された材料、セラミックの前駆体ポリマー、並びに、この材料を使用する磁気記録トランスデューサ、半導体及び超小型電子機械システムのトランスデューサを作製する方法を開示する。この材料は、改良された熱放散性、機械的硬さ及び表面平滑度を提供する。本発明は、開示される方法を用いて、そのような材料で作られたデバイスについても開示する。
2005520278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの層がセラミックの前駆体ポリマーから形成されている磁気記録トランスデューサ。
【請求項２】
層は、下地層、平坦化層、リードギャップ層、ライトギャップ層、接着層及びカプセル化層から成る群から選択される請求項１に記載のトランスデューサ。
【請求項３】
層は下地層である請求項１に記載のトランスデューサ。
【請求項４】
層は平坦化層である請求項１に記載のトランスデューサ。
【請求項５】
層はカプセル化層である請求項１に記載のトランスデューサ。
【請求項６】
層は第１のリードギャップ層である請求項１に記載のトランスデューサ。
【請求項７】
層は第２のリードギャップ層である請求項１に記載のトランスデューサ。
【請求項８】
層はライトギャップ層である請求項１に記載のトランスデューサ。
【請求項９】
層は接着層である請求項１に記載のトランスデューサ。
【請求項１０】
セラミックの前駆体ポリマーは、式 [ＣＲ]n で表され、Ｒは、同じであるか又は異なっており、水素、炭素原子数１〜３０の飽和直鎖又は分鎖炭化水素、環の中に炭素原子５〜１４を含み、環の炭素原子の各々が非置換又は置換形態である不飽和環式炭化水素、ハロゲン、４族金属、１３族乃至１６族の元素からなる群から選択され、
Ｒが置換形態の場合、置換基は、ハロゲン、ニトロ、シアノ、アルコキシ、カルボキシ、アリール、ヒドロキシ、複素環アルキル基、複素環アリール基、４族金属、１３族乃至１６族の元素からなる群から選択され、ｎは８以上である請求項１に記載のトランスデューサ。
【請求項１１】
ＲはＳｉである請求項８に記載のトランスデューサ。
【請求項１２】
ＲはＨである請求項８に記載のトランスデューサ。
【請求項１３】
磁気記録トランスデューサに層を成膜する方法であって、
（i）下面を作製し、
（ii）該下面に前駆体ポリマー液の層を成膜し、
（iii）前駆体ポリマー液をセラミック材料に転換するのに十分な温度で、該前駆体ポリマー層をベーキングする、
ことを含んでいる方法。
【請求項１４】
層は、下地層、平坦化層、リードギャップ層、ライトギャップ層、接着層及びカプセル化層から成る群から選択される請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
層は下地層である請求項１１に記載の方法。
【請求項１６】
層は平坦化層である請求項１１に記載の方法。
【請求項１７】
層はカプセル化層である請求項１１に記載の方法。
【請求項１８】
層は第１のリードギャップ層である請求項１１に記載の方法。
【請求項１９】
層は第２のリードギャップ層である請求項１１に記載の方法。
【請求項２０】
層はライトギャップ層である請求項１１に記載の方法。
【請求項２１】
ベーキングは、約２０℃〜１８００℃の温度で、約５分〜６０時間行われる請求項１１に記載の方法。
【請求項２２】
ベーキングは、約３００℃〜６００℃の温度で、約２時間行われる請求項１１に記載の方法。
【請求項２３】
成膜は、スピニング、ディッピング、スプレー又はワイピングから成る群から選択される方法によって行われる請求項１１に記載の方法。
【請求項２４】
成膜は、前駆体ポリマー液をスピニングすることによって行われる請求項１１に記載の方法。
【請求項２５】
成膜は、前駆体ポリマー液をスピニング面にスプレーすることによって行われる請求項１１に記載の方法。
【請求項２６】
前駆体ポリマー液は、式 [ＣＲ]n で表され、Ｒは、同じであるか又は異なっており、水素、炭素原子数１〜３０の飽和直鎖又は分鎖炭化水素、環の中に炭素原子５〜１４を含み、環の炭素原子の各々が非置換又は置換形態である不飽和環式炭化水素、ハロゲン、４族金属、１３族乃至１６族の元素からなる群から選択され、
Ｒが置換形態の場合、置換基は、ハロゲン、ニトロ、シアノ、アルコキシ、カルボキシ、アリール、ヒドロキシ、複素環アルキル基、複素環アリール基、４族金属、１３族乃至１６族の元素からなる群から選択され、ｎは８以上である請求項１１に記載の方法。
【請求項２７】
ＲはＳｉである請求項１１に記載の方法。
【請求項２８】
ＲはＨである請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この出願は、３５ＵＳＣ§１１９の規定に基づいて、２００２年４月１２日に出願された仮出願番号第６０／３７２,２４１号及び２００２年１月７日に出願された仮出願番号第６０／３４５,５１１号の優先権を主張する。
本発明は、磁気記録ヘッド装置において、基層つまり下地層、平坦化層、スペーサ層、誘電体層、接着層及びカプセル化層として供することのできる改良された表面を作製するプロセスを開示する。より具体的には、本発明は、これらの層を１又は２以上有する磁気記録リード／ライト用トランスデューサにおいて、前駆体ポリマーをセラミックに用いることにより、改良された熱伝達性、機械的硬さ、平滑度、性能及び寿命をもたらすことのできるトランスデューサに関する。この材料は、静電放電保護の向上にも用いられる。この発明は、半導体、ＭＥＭｓ及びその他の電子デバイスに適用することができ、本発明の材料をこれらの層の１又は２層以上に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
情報格納産業は、市場の需要により、情報を格納するディスクドライブの容量及び性能を絶えず向上させることが要請されている。この需要を反映して、代表的なディスクドライブの記憶容量は毎年倍増している。ディスクやヘッドの追加によるコスト増を招くことなく、この容量需要に応じるために、ディスクやテープドライブのサプライヤーは、格納情報の面密度(areal density)を絶えず増加させることが要請される。リード・ライト用トランスデューサの設計とプロセスは、これらの容量増加を達成するための改良を行なう上で重要な技術である。
【０００３】
誘導性ライト素子(inductive write element)は、第１のポールピース層(pole piece layer)と第２のポールピース層の間に配置された絶縁スタックの中に組み込まれている。第１ポールピース層と第２ポールピース層とのギャップは、ライトヘッドのエアベアリング面(air-bearing surface; ＡＢＳ)のギャップ層によって形成される。ポールピースは、バックギャップで接続されている。コード化データに対応して、急速に変化する電流がコイル層を通じて導入され、ポールピースに磁界を生成する。磁界は、ディスク又はテープのように移動する磁気媒体の近傍で、ＡＢＳのギャップを越えてフリンジ(fringe)する。フリンジ磁界は、ディスク又はテープ上の所定位置で、磁気方向を設定する。方向は、コード化データに対応して変化する。この様にして、データは磁気記憶媒体に書き込まれる。
【０００４】
ディスクからデータを読み出すリード素子(read element)は、２つのシールドの間に挟まれているが、該シールドとは各面のリードギャップによって絶縁されている。読出し作業の間、リード素子は、ディスクの近傍で飛行し、所定のディスク位置の磁気方向を検知する。現在のディスクドライブ及びテープドライブでは、異方性磁気抵抗ヘッド、巨大磁気抵抗(ＧＭＲ)ヘッド、膜面垂直電流ＧＭＲ(ＣＰＰ−ＧＭＲ)ヘッドなどの様々なリード素子技術が用いられている。リード素子の抵抗は、例えばディスク上のコード化データからの磁界のような外部磁界によって変化する点において、それらヘッドの使用方法は一般的に同様である。これらのどの方法(ここには記載しないがその他の方法も同様)も、センス電流はこれら素子を通過し、付属の電子機器を用いて、抵抗の変化が検知される。高電流は、一般的に、より多くの信号振幅を生成するから、高電流で操作することが望ましい。
【０００５】
ディスクドライブ記録ヘッドにおいて、リード素子とライト素子は、一般的に、セラミックＡｌＴｉＣのようなウエハー上の統合デバイスの中に組み込まれる。リード素子とライト素子は、アルミナのような誘電性下地層により、セラミックから分離されている。また、組み込まれた後は、デバイス全体をアルミナのような誘電体の中に封入することにより、外部の損傷から保護される。テープヘッドでは、統合デバイスを用いることもできるし、リード素子とライト素子が分離したデバイスを用いることもできる。この場合、リードヘッドとライトヘッドは両方とも、独立して、セラミックウエハー上で加工され、前記の下地層及びカプセル化層によって保護される。追加の層(ここでは、摩耗防止用のキャップ又はキャッピング用基板を意味する)は、必ずしも基板と同じ材料から作られるとは限らず、基板とは反対側のテープヘッドに接合される。移動媒体は、一般的には、テープ記録ヘッド素子と接触しているから、これらの追加層は、テープベアリング面(tape bearing surface; ＴＢＳ)の作製に供され、比較的軟らかいリード素子及びライト素子を摩耗から保護する。
【０００６】
ＭＲＴｓやその他デバイスを製造するのに従来の材料を使用すると、様々な問題を生ずる。例えば、ＡＢＳ又はＴＢＳの作製、及びリード／ライト用トランスデューサの最終形状を決めるのに、幾つかの機械的又は化学機械的ポリッシング(ラッピング)加工を用いられることがある。このラッピングでは、除去する材料の割合が異なる。ポール材料は、比較的軟らかいので、隣接する誘電体よりも腐食が速く進む傾向がある。誘電体は、その上に配備されるセラミック基板より軟らかいので、基板よりも速く腐食する。テープヘッドの場合、テープがテープヘッドの極く近傍で移動するので、この領域では、動作中に追加の腐食源に曝される。データの書込みと読出しを行なう間、移動するテープとテープヘッドとが接触するので、軟らかい方の層はさらなる腐食が起こる。テープヘッドの寿命がある間、この腐食により、ポールの凹部は大きくなるから、ディスク又はテープと、リード／ライト用トランスデューサとの距離が大きくなり、性能低下を招くので好ましくない。テープヘッドにおいて、この距離が大きくなると、フィールドの信頼性を低下させることにもなる。
【０００７】
リード素子にセンス電流を用いると、素子の温度は、周囲環境温度よりも実質的に高くなる。その熱は、隣接層(ギャップ層、シールド、下地層)を通じて、最終的に周囲空気へ放散される。この熱は、例えばエレクトロマイグレーションにより、寿命を短くし、センサーの性能を低下させ、該センサーを通る電流を制限する。また、隣接材料は熱膨脹率が異なるので、この熱により、リード素子に応力が生じる。ディスクドライブの中には、特定ヘッドがアクティブであるときは、それがデータの読出しではなく書込みを行なっている時でも、リード素子にセンス電流が残るものがある。
【０００８】
同様に、ライト素子に使用されるライト電流は、ライトコイルの温度を上昇させる。この熱は、隣接層を通じて放散される。隣接の材料は熱膨脹率が異なるので、この熱の影響により、ライト素子に応力が生ずる。それゆえ、書込み動作が終了した後、この応力によって残留磁化を生じ、シールド及びライトポールに磁化が残ることになる。次に、この残留磁化は、その後、正味ゼロ磁化まで緩和され、後の読出し動作中に、ノイズスパイク(「書込み後の読出しノイズ」又は「ポップコーンノイズ」)を発生する。また、ポール材料の熱膨張が隣接材料と比べて少しでも異なると、ポールの先端は、スライダー本体から外向きに突出することになる。ポールの先端が突出すると、その近傍で動く磁気媒体に接触することになる。これは、記録層の損傷を引き起こし、データの損失を招く。さらに、ディスクと接触すると、接触エネルギーによるさらなる加熱が生じる。
【０００９】
それゆえ、前述のデバイスに使用するために、容易に利用可能な方法及びプロセスを用いて積層することによって、熱放散性(heat dissipation)、機械的硬さ(mechanical hardness)、静電放電保護(electrostatic discharge protection)及び表面平滑度(surface smoothness)を向上をさせることのできる改良された材料が依然として要請されている。
【発明の開示】
【００１０】
＜発明の要旨＞
本発明は、ポリマーをセラミックの前駆体として用いることにより、上記要請に応えるものである。磁気記録トランスデューサの基層又は下地層、リードギャップ、ライトギャップ、平坦化層(planarization layers)、スペーサ層、接着層及びカプセル化層(encapsulation layers)を構築する従来の方法とは異なり、セラミックの前駆体ポリマーを、これら層の中で使用し、セラミックに転換して、所望の特性がもたらされるようにするものである。
望ましい実施例において、セラミックの前駆体ポリマーは、化学式[ＣＲ]nを有しており、これについては後でより詳しく説明する。
【００１１】
これらの前駆体ポリマー(polymer precursors)の表面は、高い硬さ及び／又は熱伝導率を有している。セラミックは、その後のポリッシング工程の有無に拘わらず、表面が非常にすぐれた平滑性を有するように処理される。当該分野の専門家であれば、この材料及びその塗設方法を用いることにより、幾つかの製造工程をより効率的且つ容易にできることは理解し得るであろう。例えば、磁気記録トランスデューサの基層の場合、スピンオンされてベーキングされる誘電体は、その後の加工のために十分な平滑度を有している。これは、従来の材料で形成された誘電体が、長時間のスパッタリング工程と、化学機械的平坦化工程を別途必要とするのと比べると、必要な処理工程が低減される。
【００１２】
さらに、本発明で使用されるセラミックの導電性は、電荷の放散が促進されるように制御されるので、セラミックの静電放電保護が向上する。
さらに、本発明のセラミックは、デバイスとテープヘッドの「摩耗防止用キャップ(wear cap)」との間の接着層として使用することができる。
【００１３】
磁気記録トランスデューサの作製方法に適用される場合、セラミックの熱伝導性の向上によって、性能を高めることのできる高電流でのリードセンサーの寿命を延ばすことができる。また、表面の改良により、ライト素子の熱の蓄積及びそれに関連する悪影響が低減する。これら層の機械的硬さもまた、スライダーの加工性を向上させ、ポールチップ(pole tip)の後退及びポールの汚れを少なくする。デバイスとテープヘッドの摩耗防止用キャップとの間の接着層として使用することにより、現在使用されているエポキシに比べて、表面は、強い接合が得られ、熱伝導性が向上し、より高硬度となる。これらの改良は、単独で、又は組み合わせて用いられ、良い結果がもたらされる。
【００１４】
それ故、本発明の目的は、様々な悪条件に耐えることができる高性能表面であって、高い硬さと優れた熱伝導性を有し、従来の方法よりも効率良く表面を製造できる方法を提供することである。
本発明の他の目的は、幾つかの方法を単独で、又は組合せて用いることにより、リードセンサー及びライトセンサーの性能及び寿命を向上させることのできる方法及び材料を提供することである。
本発明の他の目的は、シールドとスライダー本体との熱伝導を向上させる材料及び該材料を成膜する方法を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、ＭＲセンサーとシールドとの熱伝導を向上させる材料及び該材料を成膜する方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ライト素子と、その隣接構造(ヒートシンクとして作用し、リード素子シールド及びスライダー本体を含む)との熱伝導を向上させる材料及び該材料を成膜する方法を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、下地層、リードギャップ層、ライトギャップ層及びカプセル化層の機械的硬さを増すことのできる材料及び該材料を成膜する方法を提供することである。
本発明の他の目的は、下地層、ギャップ層及びカプセル化層の粗さを小さくする方法を提供することである。
【００１７】
本発明の他の課題は、単一又は複数の磁気記録ヘッド組立体のための構造を提供することである。
当該分野の専門家であれば、この明細書及び添付図面を参照した以下の説明から、この発明に関するこれら及びその他の特徴は明らかになるであろう。
なお、本発明の適用は、具体的な構成に限定されるものでなく、他の実施例も可能である。また、ここで使用される技術は、説明のためのものであって、限定するためでないことは理解されるべきである。
【００１８】
＜望ましい実施例の説明＞
磁気記録トランスデューサや、半導体及びＭＥＭｓデバイスなどの他の電子デバイスにおける幾つかの層を、本発明の原理に基づいて、セラミックの前駆体ポリマーから形成することができる。望ましい実施例において、下地層、リードギャップ層、ライトギャップ層、平坦化層及びカプセル化層は全て、ＰＰＴＣから作られているが、これらの層は、デバイスの要件に応じて、単独で又は組み合わせて使用することができる。これらの層は、他の電子デバイスでは異なった名称で呼ばれることもあり、ここに記載する方法及び材料は、層が同様な機能及び／又は目的を有する他のデバイスについても、同じ様に適用できることは、当該分野の専門家であれば理解し得るであろう。
【００１９】
この明細書で用いられる「下面(bottom surface)」という語は、その上に前駆体ポリマーが施される層を意味し、これは、どの層(下地層、カプセル化層、リード層、ライト層など)が前駆体ポリマーから形成されるかによって決まる。
【００２０】
また、望ましい実施例において、ＰＰＴＣは、当該分野で知られているフォトレジスト塗設方法(スピンオン式)と同じ要領にて、デバイスへ施されるが、その他にも、デバイス又は基板のスプレー法、ディッピング法、ワイピング法などの方法も可能である。なお、これら方法に限定されるものではない。どの場合にも、ＰＰＴＣのセラミックへの転換は、ベーキングなどの方法を用いて行われる。ベーキングは、例えば、アルゴン雰囲気のような不活性雰囲気中で、約２０℃から約１８００℃の温度範囲にて、５分から６０時間の範囲で行われる。ＭＥＭｓや半導体のようなデバイスの下地層のベーキング場合、望ましくは約３００℃〜６００℃、より望ましくは３５０℃〜４０５℃の温度で、約１〜２時間行なうことが望ましい。その他にも、例えば、ＩＲ又はＵＶ放射のような放射線への曝露、水素プラズマなどのプラズマへの曝露、活性雰囲気中でのベーキングによって行なうことができる。
【００２１】
前駆体ポリマーは、用いられる前駆体ポリマー及び所望される特性に応じて、本発明の目的を変えることなく、ＳｉＣ、ＳｉＮ、ダイヤモンド状炭素、ダイヤモンドなどの如き他のセラミックに転換することもできる。
ここで用いられる「セラミックの前駆体ポリマー(polymer precursor to ceramic)」という語は、セラミックの製造に使用される有機金属ポリマーを前駆体として使用することを意味する。これは、当該分野で理解されていることである。
【００２２】
なお、望ましい実施例の中で用いられる「セラミックの前駆体ポリマー」という語は、米国特許第５,５１６,８８４号に記載されたポリマーを意味しており、該特許は引用を以て本願に組み入れるものとする。これらのポリマーは、液体であって、式 [ＣＲ]n で表され、Ｒは、同じであるか又は異なっており、水素、炭素原子数１〜３０の飽和直鎖又は分鎖炭化水素、環の中に炭素原子５〜１４を含む不飽和環式炭化水素(各々が非置換又は置換の形態)から成る群から選択される。Ｒは、ハロゲン、４族金属、１３族乃至１６族の元素であってもよい。ｎの下限は約８である。置換形態の場合、置換基(substituent groups)は、ハロゲン基、ニトロ基、シアノ基、アルコキシ基、カルボキシ基、アリール基、ヒドロキシ基、複素環アルキル基、複素環アリール基であり、ハロゲン、４族金属、１３族乃至１６族の元素である。ポリマーは、炭素原子が互いに結合された四面体構造の炭素原子を含んでおり、炭素−炭素の３つの単一結合が三次元連続ランダムネットワークのバックボーンの中に形成され、１つのＲ基が炭素原子の各々に結合されている。
【００２３】
それゆえ、当該分野で理解されるように、「セラミックの前駆体ポリマー(polymer precursor to ceramic)」は、シリコンベース又は非シリコンベースの前駆体ポリマーであって、適当な温度で加熱されるとセラミック材料に転換される前駆体ポリマーを包含するものである。上記式の望ましいポリマーの例として、[ＳｉＣ]n（ｎは２０より大きい)、[ＣＨ]n(ｎは８より大きい)が挙げられる。
【００２４】
ダイヤモンド状炭素の硬度は、その結晶構造に応じて、およそ４０ｋｇ／ｍｍ2〜１０,０００ｋｇ／ｍｍ2(後者の値は結晶ダイヤモンドの場合)である。この前駆体ポリマーによって生成されるダイヤモンド状炭素の有利な特徴の１つとして、以後の処理工程を容易にするために、硬さを特定範囲内で制御できることである。例えば、リードギャップの形成において、ダイヤモンド状炭素の表面を、ラッピングによって成膜状態よりも滑らかにする必要がある場合、当該層の硬さは、公知の手段によってより容易にラッピングを行なうことができる硬度に制御することができる。硬度の制御は、転換プロセスを通じて行われ、硬度を高くするには、温度を上げて、転換時間を長くする。この望ましい実施例において、例えばカプセル化層のように、ラッピングの必要がない層の硬度は、約１５００〜１０,０００ｋｇ／ｍｍ2であるが、ラッピングの必要がある層の硬度は、約８００〜１２００ｋｇ／ｍｍ2である。なお、従来の材料の硬度は、一般的には、５０〜５００ｋｇ／ｍｍ2であるが、低硬度のセラミックを処理加工すると、熱伝導率の低下を招く不都合がある。
【００２５】
同様に、材料の熱伝導率は、使用されるポリマー及び転換方法によって決まる。代表的な値は、約１００Ｊ／ｍOＫ〜２０００Ｊ／ｍOＫであり、約８００Ｊ／ｍOＫが望ましい。なお、アルミナのような従来の材料の場合、熱伝導率は２０〜５０Ｊ／ｍOＫであり、代表的な値は、３６Ｊ／ｍOＫである。
【００２６】
転換されたポリマーの粗さ(roughness)の制御は、加工手段のスピン速度、スピン時間などを制御することによって行なうことができる。また、下面の前処理として、表面をテトラヒドロフランのような適当な溶媒でプリウエッティング(prewetting)し、表面を例えばダイヤモンドシード結晶の如きシード結晶でシーディングし、ラッピングスラリーで表面を研磨することにより、下面の粗さを制御することができる。基層の粗さＲaは、一般的には、５ｎｍが望ましい。リードギャップの場合、粗さＲaは０.５ｎｍかそれより滑らにする必要がある。この粗さを達成するために、その後に化学機械的ポリッシング工程を行なうこともできる。これに対し、従来の材料では、粗さは１０〜２０００ｎｍである。このため、従来材料は、要求される上記平滑度を達成するために、化学機械的ポリッシングのような平滑化工程(smoothing step)を常に行なわねばならない。
【００２７】
上記のように、本発明で使用されるセラミックの導電率については、電荷の放散が促進されるように制御することができる。追加の望ましい実施例において、前駆体ポリマーの特性は、僅かな導電性をもたらすために、(例えば、バックボーンに付着したボロン原子又はリン原子を使用して)、１０8〜１０10ohm-cmsの範囲内に選択される。これにより、摩擦帯電プロセスその他の電荷移動プロセスで放散される静電荷は、高感度のトランスデューサ素子に悪影響を与る虞れは殆どない。
【００２８】
テープヘッドに関する望ましい実施例において、ＰＰＴＣが接着層として用いられる。これは、ＰＰＴＣが基板及び摩耗防止用キャップ材料と非常に強力に接合するからである。ＰＰＴＣを用いる利点は、デバイスと摩耗防止用キャップとの間の強力な接合が得られるだけでなく、現在使用されている軟らかく耐熱性のエポキシとは異なり、熱伝導性で非常に硬いことである。接着層に使用される望ましいセラミックは、ダイヤモンド状炭素である。
【００２９】
基板は、当該分野で知られている標準的な方法及び材料を用いて作製され、ＰＰＴＣは、上記に記載の任意の方法によって施され、セラミックへ転換される。転換方法の他の適当な方法として、米国特許第５,５１６,８８４号に記載の方法を挙げることができる。下地層の形成に関する望ましい実施例において、ＰＰＴＣは、フォトレジストと同様な方法でスピンオンされ、アルゴン雰囲気中にて、３００℃〜６００℃、より望ましくは３５０℃〜４５０℃の温度で、２時間ベーキングすることによって転換される。下地層の厚さは、１〜６ミクロンの範囲である。スピン速度、ポリマー粘度及び表面処理の条件を変えることにより、異なる厚さの層を得ることができる。セラミックは、デバイスの要求に応じて、化学機械的平坦化(chemomechanical planarization; ＣＭＰ)又は機械的平坦化(mechanical planarization; ＭＰ)を用いて、ポリッシングを行なうことができる。シールドは、従来の方法で形成され、パターン化される。この実施例のシールドの厚さは、１〜３ミクロンである。
【００３０】
望ましい実施例において、ＰＰＴＣは、スピンオンされ、転換され、その後、ＣＭＰ又はＭＰを用いてラッピングされ(lapped back)、シールドを平坦化して、それらの周りに導電性経路を形成する。なお、シールドの平坦化に従来のプロセスを用いても、Ａｌ2Ｏ3のような軟誘電体が成膜されていて、シールドの露出を化学機械的なラッピングで行なう場合、Ａｌ2Ｏ3がある領域は直接熱の放散経路には無いので、実質的な悪影響は受けない。しかしながら、Ａｌ2Ｏ3がＡＢＳ又はＴＢＳの上に露出している場合、従来の方法で起こるように、後退する(recede)ことがある。
【００３１】
ＰＰＴＣは、前述と同じ要領でスピンオンされ、転換されて、第１リードギャップ層が形成される。ディスクヘッドの場合、当該技術の現在の状況におけるリードギャップの代表的な厚さは、３０〜７０ｎｍであって、４０〜５０ｎｍの範囲が望ましい。テープヘッドの場合、リードギャップの代表的な厚さは、７０〜２００ｎｍであって、７０〜１２０ｎｍの範囲が望ましい。第１シールド材料を保護する必要があるため、リードギャップ層の転換工程の温度は、一般的には、２０℃〜３００℃で行なわなければならず、１５０℃〜２５０℃が望ましい。さらなる実施例では、１５０℃〜２００℃が望ましい。また、シールドのオーバーヒートを防止するため、ＵＶ源のような放射線源が用いられる。リードセンサー及び導電線の形成は、常法の要領にて行われる。
第２リードギャップを形成するために、ＰＰＴＣは、再びスピンオンされ、セラミックへ転換される。センサー材料を保護する必要があるため、転換工程の温度を、第１ギャップ層又は下地層の転換温度より低くせねばならないことがしばしばある。現在テープヘッドに一般的に使用されているＡＭＲセンサーの場合、望ましい温度は、１５０℃〜２００℃である。一実施例では、１５０〜２００℃が望ましい。
現在ディスクヘッドに一般的に使用されているＧＭＲセンサーの場合、望ましい温度範囲は、２０〜１１０℃である。さらなる実施例の温度範囲は、４０〜９０℃が望ましい。このように低い温度が要求されるため、最も望ましい実施例では、ＵＶ源のような放射線源が転換用として使用される。
ＣＰＰ−ＭＲセンサーの場合、リードギャップは、ＰＰＴＣ材料ではなく、一般的には、導電性金属(conductive metal)で作られる。
【００３２】
例えば第２ギャップ層、ライトギャップ層、カプセル化層のように、センサーの形成後に成膜されるどの層についても、転換は、リードセンサーの温度が２０〜１１０℃の範囲内に維持されるように行なう必要がある。リードセンサーの温度は、４０〜９０℃の範囲内に維持されることが望ましい。
【００３３】
次に、第２のリードシールドは、当該分野で知られた標準的な方法で形成され、第１シールドと同じ方法で平坦化することができる。現在のテープヘッド構造のライトギャップの厚さは、１５０〜４００ｎｍであり、ディスクヘッドのライトギャップの厚さは、１００〜２５０ｎｍである。この明細書の中で例示した構造では、ライトギャップは、リードセンサーの後で形成されるから、転換は、リードセンサーの温度が２０〜１１０℃の範囲に維持されるように行われる。望ましい実施例において、ライトギャップの転換が行われる間のリードセンサーの温度は、４０〜９０℃の範囲である。ライト素子の残りの部分は、当該分野の専門家に知られた標準的な方法で形成される。ライト素子が完成し、電気的に相互接続された後、ＰＰＴＣカプセル化層は、前述した本発明の方法でスピンオンされることができる。構造によっては、例えば２〜２０ミクロンの如き厚さを実現するために、カプセル化を２又は３回以上繰り返して行なう必要がある。望ましい実施例において、転換は、リードセンサーの温度が２０〜１１０℃の範囲に維持されるように行われる。望ましい実施例において、カプセル化の転換が行われる間、リードセンサーの温度は、４０〜９０℃の範囲内である。最も望ましい実施例において、転換のために、紫外線源のような放射線源が使用される。カプセル化層は、リードトランスデューサ及びライトトランスデューサへ接続されて電気相互接続が可能となるように、ポリッシングされる。
【００３４】
テープヘッドの実施例において、カプセル化層は、セラミックへ転換された後、必要に応じて、該層を保護するための摩耗防止用キャップを接合するための平面を形成するために、ポリッシングされる。この実施例では、ＰＰＴＣの接着層は、摩耗防止用キャップ又はテープヘッドの上面に設けられ、２つが接触状態で配置される。接合層(bondlayer)の厚さは、０.２〜３ミクロンであり、１〜２ミクロンが望ましい。次に、ＰＰＴＣがセラミックに転換される。ＡＭＲベースのテープヘッドの場合、望ましい温度範囲は、２０〜２００℃であり、さらに望ましい温度範囲は１５０〜２００℃である。この転換プロセスにより、摩耗防止用キャップがカプセル化層へ密着し接合される。ＰＰＴＣと摩耗防止用キャップは、例えばダイヤモンドの前駆体ポリマー及びＡｌＴｉＣウエハーのように、硬度と相互接着特性で選択される。それらはまた、テープベアリング面を形成するための加工適性で選択される。ＰＰＴＣのアウトガス特性によっては、摩耗防止用キャップの適当な位置に、気体放出のための溝又は孔が設けられる。
【００３５】
摩耗防止用キャップの厚さは、接合工程無しで、例えば１０ミルのような要件を達成せねばならないことがしばしばあるが、その場合には、前述のように、転換されたＰＰＴＣの１又は２以上の層の全体に、繰り返して施される。
テープヘッドの他の実施例において、ＰＰＴＣは、Ｓｉのような犠牲用基板(sacrificial substrate)の上に形成され、転換されたＰＰＴＣから作られた下地層及び摩耗防止用キャップの全体が残るように、化学的又は機械的に除去される。
【００３６】
図１〜図４を参照すると、図１は、ディスクドライブ用に適した磁気抵抗式リード／ライトヘッド(5)の一実施例をエアベアリング面から見た図である。図２は、リード／ライトヘッドの断面図であり、図３及び図４は、リード素子(6)(図３)とライト素子(7)(図４)が別個に配備されたトランスデューサを示している。リード／ライトヘッド(5)は、データを読み取るための磁界センサー(26)と、データをディスクに書き込むための磁界発生器を具えている。磁界発生器は、ライトギャップ(46)によって分離した上ポール(10)と下ポール(14)の２つのポールを含んでいる。図２及び図４に示されるように、コイル素子(54)によって形成されたコイルの中を電流が流れて、ポール(10)(14)が励磁されると、磁界が発生する。ライトギャップ(46)が磁気媒体の近傍にあるとき、ポール(10)(14)によって発生した磁界は、磁気媒体上の選択された位置に、選択された磁場配向を生成する。
【００３７】
磁界センサー(26)(図２及び図３にも示している)は、上シールド(18)と下シールド(22)の２つのシールド要素の間に配置されている。センサー(26)は、「リードギャップ」と称される層(30)により、シールド要素(18)(22)から離間している。
図２及び図４に示される平坦化層(42)を用いて絶縁体が形成され、該絶縁体の上にリードコイル(54)が形成される。
【００３８】
図１及び図２に示されるリード／ライトヘッド(5)、又は、図３及び図４に示される別個のリード素子(6)とライト素子(7)は、基板(34)の上に形成される。該基板は、一般的には、ＡｌＴｉＣで作られたセラミックに下地層(38)でコーティングされており、基層とも称される。作製された後、リード／ライトヘッド(5)、又は別個のリード素子(6)とライト素子(7)は、カプセル化層(50)によってさらに保護される。テープヘッドの場合、上記のように、比較的軟らかいリーダ素子とライタ素子の摩耗を防止するために、キャッピング基板(38)と称される追加の層が用いられる。キャッピング基板は、接着層(60)により、カプセル化層(50)に接着される。
【００３９】
磁気記録トランスデューサの作製は、前述した下地層、平坦化層、リードギャップ、ライトギャップ及びカプセル化層の適用以外については、当該分野で標準的なものとして知られている。
【００４０】
その他の同様なヘッド構造(例えば、米国特許第６,１０５,２３８号、米国特許第６,０８１,４０８号及び米国特許第６,２７８,５９１号に記載のもの)や、ライターとリーダーの製作順を逆にした装置を、ここに記載するＰＰＴＣ材料及び方法と共に使用することができる。
【００４１】
＜実施例＞
現在使われているアルミナ基層をダイヤモンド状炭素膜の層と交換する実験において、[Ｈ-Ｃ]nポリマー(ｎは２００より大きい)を、米国特許第５,５１６,８８４号に記載の方法によって作製した。超音波撹拌を利用して、ポリマーを、濃度がおよそ１ｇ／ｍｌのテトラヒドロフラン溶媒の中で溶解した。ポリマーは、圧縮乾燥空気でエアゾール化し、１０００ｒｐｍでスピニングしながら、６インチのＡｌ／ＴｉＣウエハーに１０秒間スプレーした。スプレーのポリマー添加速度(rate of addition)は測定していない。スプレー作業の完了後、厚さがより均一となるように、また溶媒を部分的に蒸発させるために、回転数を２５００ｒｐｍに上げて、ウエハーを５分間スピニングした。ウエハーは、次に、真空チャンバーの中に２時間装入し、溶媒を完全に蒸発させた。次に、ウエハーは、４００℃の窒素雰囲気中で２時間ベーキングした。ランプアップレートは１Ｃ／分であったが、ランプダウンレートは制御できなかった。
【００４２】
本発明を望ましい実施例に関連して説明したが、多くの変形を行なうことはできるし、それら変形についても本発明の範囲に含まれる。ここに開示した具体的実施例については、限定するものと解すべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】ディスクドライブ用に適した磁気記録トランスデューサの一実施例であって、エアベアリング面から見た図である。
【図２】ディスクドライブ用に適した磁気記録トランスデューサの一実施例の断面図である。
【図３】別個のリード素子とライト素子を使用するテープドライブ用に適した磁気記録リードトランスデューサの一実施例の断面図である。
【図４】別個のリード素子とライト素子を使用するテープドライブ用に適した磁気記録ライトトランスデューサの断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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