(57)【要約】任意形状のギャップを備えた薄膜磁気記録ヘッドを製造するために、先ず、基板を製作する。この基板の製作は、薄膜ヘッドを製作するための在来のウェハー加工技法であるバーチカル・プレーナ・プロセスを用いて行い、これは、集積型サブギャップ／サブ磁極構造体を構成するプロセスである。続いて、その基板即ちウェハーを切り分けて複数のロウ・バーにする。こうして製作したロウ・バーは、そのロウ・バーの、記録媒体が磁気−電気変換作用を発生する際の走行方向に対して平行な位置付けられる表面に、サブギャップ及びサブ磁極が露出している。続いて、その構造体即ちロウ・バーに加工処理を施して、そのコイル深さないしギャップ深さを所定寸法に仕上げる。その表面の形状は平面形状とすることもあり、円筒面形状とすることもある。薄膜でサブギャップが形成されているこのロウ・バーに対して、続いて、成膜工程を実行し、そのロウ・バーの、ウェハー主面に直交する表面に、磁性体薄膜を成膜する。この工程はホリゾンタル・プレーナ・プロセスであり、これによって表面薄膜記録ヘッドの一対のサブ磁極の間に任意形状のギャップ構造体を形成することができ、この任意形状のギャップ構造体は通常、サブギャップの真上に形成される。この磁性体薄膜即ち表面薄膜は、ヘッドのテープ担持面上に成膜されてパターニングが施されるものであり、これによって様々なエレメントの配置形態と、ギャップ・パターンと、ヘッドとテープ媒体との接触状態とを、最適なものとすることができる。任意形状のギャップを備えた薄膜磁気記録ヘッドを製造するために、互いに直交する２つの薄膜加工主面を利用するようにしており、それらのうち第１加工主面はウェハー・レベルのプロセスを実行する加工主面であり、第２加工主面はサブウェハー・レベルのプロセスを実行する加工主面であって第１加工主面に直交している。また、第１加工主面は磁気的にアクティブな基板を画成するための加工主面であり、この基板は、コイル、サブギャップ、及びサブ磁極部材を含むものである。第２加工主面は表面薄膜を画成するための加工主面であり、磁束はこの表面薄膜を通って、サブ磁極からこの表面薄膜に形成されているギャップ部へ伝達される。以上によって、記録ヘッドとして機能する構造体が得られ、この記録ヘッドをサーボ系の電子回路に接続して、任意形状のギャップ・パターンによって磁気テープをフォーマットする。【選択図】図５Ｃ
2007536683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの記録エレメントを備えた、記録媒体に対して任意形状のギャップ・パターンの書込み及び読取りを行うための集積型表面薄膜磁気記録ヘッドにおいて、
ａ）実質的に低透磁性のサブギャップ部材によって互いに隔てられた透磁性薄膜から成る一対のサブ磁極部材と、部分的にサブギャップ構造体に埋込まれ且つ部分的に前記一対のサブ磁極部材の間に位置する導電性コイル構造体とを備え、前記サブギャップ部材と前記一対のサブ磁極部材とで磁気回路の一部が形成されており、
ｂ）少なくとも一方の前記サブ磁極部材から他方のサブ磁極部材に亘って延展しており１つまたは複数の任意形状の記録ギャップ・パターンを有する高透磁性の表面薄膜層を備える、
ことを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項２】
複数の記録エレメントを備えることを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド。
【請求項３】
実質的に互いに磁気的に絶縁されて互いに電気的に独立しており各々が個別のコイルを有する複数の記録エレメントを備えることを特徴とする請求項２記載の磁気記録ヘッド。
【請求項４】
１個の共通コイルを共有している複数の記録エレメントを備えることを特徴とする請求項２記載の磁気記録ヘッド。
【請求項５】
２個以上のヘッドを組合せて用いて１組のサーボ・マークを記録媒体上に形成するようにしたことを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド。
【請求項６】
第１加工主面と該第１加工主面に直交する第２加工主面とから成る２つの加工主面を備えた、記録媒体に対して任意形状のギャップ・パターンの書込み及び読取りを行うための集積型薄膜磁気記録ヘッドにおいて、
前記第１加工主面上に形成され、実質的に低透磁性のサブギャップ部材によって互いに隔てられた透磁性薄膜から成る一対のサブ磁極部材を備え、前記サブギャップ部材と前記一対のサブ磁極部材とで磁気回路の一部が形成されており、
前記サブギャップの表面下に設けられ且つ部分的に前記一対のサブ磁極部材の間に位置する導電性コイル構造体を備え、
前記第２加工主面上の最上部に形成され、任意形状の記録ギャップを有する高透磁性の表面薄膜層を備える、
ことを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項７】
前記表面薄膜層が、前記記録ヘッドの表面のうちの主として前記一対のサブ磁極の間の部分にのみ形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド。
【請求項８】
前記薄膜層のうちの所定部分が選択的に除去されることで、前記透磁性表面薄膜の複数のエレメントの各々が互いに磁気的に絶縁されている一方で、前記ヘッドの表面の所定領域では前記薄膜層が除去されずに残されることで、準連続的なテープ担持面が形成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気記憶ヘッド。
【請求項９】
書込みギャップが、記録媒体上の該ギャップより外側の位置に不要マークが書込まれるのを防止する丸みの付いた末端部または傾斜した末端部を有することを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１０】
前記表面薄膜が、前記サブ磁極から発して該表面薄膜のうちの非透磁性の前記サブギャップ領域の表面に沿って延在する部分を通過する磁束を収束させることによって、前記ギャップへ供給される磁束を最大化するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッド。
【請求項１１】
前記パターンが、タイミング・ベース・サーボ・パターンであることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項１２】
前記パターンが、振幅ベース・サーボ・パターンであることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項１３】
前記パターンが、タイミング・ベース方式と振幅ベース方式とを併用したサーボ・パターンであることを特徴とする請求項１記載の磁気ヘッド。
【請求項１４】
前記コイル構造体が、単層コイル構造体であることを特徴とする請求項１記載の記録ヘッド。
【請求項１５】
前記コイル構造体が、多層コイル構造体であることを特徴とする請求項１記載の記録ヘッド。
【請求項１６】
前記一対のサブ磁極のうちの第１サブ磁極と第２サブ磁極との間にアペックス部が存在しておらず、前記サブギャップの表面から前記コイルの第１巻きまでの距離が主要制御パラメータであることを特徴とする請求項１記載の記録ヘッド。
【請求項１７】
前記一対のサブ磁極のうちの第１サブ磁極と第２サブ磁極との間にアペックス部が存在しており、前記サブギャップの表面から前記アペックス部までの距離が主要制御パラメータであることを特徴とする請求項１記載の記録ヘッド。
【請求項１８】
任意形状の表面薄膜を備えた磁気記録ヘッドのための薄膜サブギャップ／サブ磁極基板の製造方法において、
Ａ）第１加工主面のプロセスとして、
１）ウェハー基板上にサブ磁極のための第１磁極層を成膜して形成し、
２）コイル絶縁層及び部分サブギャップ層を成膜して形成し、
３）コイル層を成膜して形成し、
４）完成サブギャップ層を形成し、前記コイル層を絶縁し、必要に応じて平坦化加工を施し、
５）第２磁極層を形成し、
６）オーバーコート層を成膜し、必要に応じて該オーバーコート層の平坦化加工を施し、
７）コイル末端部へ通じる窓をエッチ加工によって形成し、末端部スタッドにメッキ加工を施して厚い前記オーバーコート層の表面の高さまでのメッキ層を形成し、
８）前記ウェハーに切断加工を施して切り分けることにより、前記第１加工主面に対して垂直に延在する第２加工主面を形成する平面を有する複数のロウ・バーを製作し、
Ｂ）前記第１加工主面に対して垂直に延在する前記第２加工主面のプロセスとして、
１）前記第２加工主面の研削加工及び研磨加工を行って、ギャップ深さまたはコイル深さを所定寸法に仕上げ、
２）前記第２加工主面上に軟透磁性の磁性体表面薄膜ヘッド層を成膜して加工することで、該表面薄膜ヘッド層が任意形状のギャップ・パターン及び任意形状の表面薄膜パターンを備えるようにする、
ことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記磁性体表面薄膜にメッキ加工を施して、メッキ・パターンで画成されるギャップを形成し、更に、選択メッキ加工を実行する過程でギャップ・パターンが形成されるようにすることで、後続のエッチ加工を不要化することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記磁性体表面薄膜を成膜した後に、収束イオンビーム法（ＦＩＢ法）により前記磁性体表面ギャップ・パターンを形成することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２１】
先に形成したギャップの上にスパッタ法により表面薄膜を成膜した後に、その表面薄膜の不要部分をリフトオフ法により除去することで、前記磁性体表面薄膜ギャップ・パターンを形成することを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２２】
書込みギャップが、記録媒体上の該ギャップより外側の位置に不要マークが書込まれるのを防止する丸みの付いた末端部または傾斜した末端部を有するようにすることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２３】
前記表面薄膜が、前記ヘッドの表面の前縁から後縁までに亘って存在するようにすることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２４】
前記薄膜が、前記ヘッドに穿設される複数のエア・ブリード・スロットどうしの間にのみ存在するようにすることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２５】
前記薄膜が、実質的に前記サブギャップの上及び前記一対の些事の間にのみ存在するようにすることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２６】
前記パターンが、タイミング・ベース・サーボ・パターンであることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２７】
前記パターンが、振幅ベース・サーボ・パターンであることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２８】
前記パターンが、タイミング・ベース方式と振幅ベース方式とを併用したサーボ・パターンであることを特徴とする請求項１８記載の方法。
【請求項２９】
サーボ・データとして機能するパターンが表面薄膜磁気記録ヘッドによって書込まれた磁気テープにおいて、
前記パターンは、少なくとも１つの記録ギャップにより形成されたパターンであって、当該パターンは、一対の透磁性薄膜サブ磁極部材の間にあって、透磁性表面薄膜のうちの前記一対の透磁性薄膜サブ磁極部材の間の部分に形成されており、それによって磁気回路が形成されており、
前記磁気回路は、所定の電流状態にあるときに、前記一対の透磁性薄膜サブ磁極部材と前記透磁性表面薄膜とを通るように磁束を導くものであり、当該磁束の一部が前記少なくとも１つの記録ギャップ上に漏れ出て前記磁気テープに接触することによって、前記パターンが前記磁気テープに書込まれる、
ことを特徴とする磁気テープ。
【請求項３０】
前記パターンが、タイミング・ベース・サーボ・パターンであることを特徴とする請求項２９記載の磁気テープ。
【請求項３１】
前記パターンが、振幅ベース・サーボ・パターンであることを特徴とする請求項２９記載の磁気テープ。
【請求項３２】
前記パターンが、タイミング・ベース方式と振幅ベース方式とを併用したサーボ・パターンであることを特徴とする請求項２９記載の磁気テープ。
【請求項３３】
少なくとも前記第１透磁性薄膜サブ磁極部材から前記第２透磁性薄膜サブ磁極部材までに亘って存在している高透磁性の表面薄膜層が、少なくとも１つのギャップによって形成されたパターンを含み、
部分的に前記サブギャップの内部に存在する少なくとも１つの層の中にあり、前記サブギャップの表面からその下方の最初のコイル巻きまでのコイル深さ距離を有するコイル構造体。
【請求項３４】
前記第１透磁性薄膜サブ磁極部材及び前記第２透磁性薄膜サブ磁極部材によってアペックス部が形成されており、該アペックス部によってギャップ深さが規定され、且つ、高精度の配置形態によって前記サブギャップの表面からその下方の最初のコイル巻きまでの距離が前記アペックス部に対して関係付けられていることを特徴とする請求項３３記載の記録ヘッド。
【請求項３５】
前記コイル構造体が多層構造体であることを特徴とする請求項３３記載の記録ヘッド。
【請求項３６】
前記コイル構造体が単層構造体であることを特徴とする請求項３３記載の記録ヘッド。
【請求項３７】
少なくとも１つのエレメントを備えた集積型表面薄膜磁気記録ヘッドにおいて、
実質的に低透磁性のサブギャップ部材によって互いに隔てられた一対の透磁性薄膜サブ磁極部材を備え、前記サブギャップ部材と前記一対のサブ磁極部材とによってサブギャップ部が形成されており、サブ磁極基板を備え、該サブ磁極基板上に高透磁性の表面薄膜層が形成され、該表面薄膜層に任意形状の記録ギャップ部が形成されている、
ことを特徴とする磁気記録ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、広く一般的には磁気記録ヘッドに関し、より詳しくは任意形状のギャップを備えた磁気記録ヘッドを製造するのに適したヘッド構造に関するものである。任意形状のギャップを備えた磁気記録ヘッドは、磁気テープ上に高密度でデータを記録するデータ・ストレージ・システムに用いられており、その種のデータ・ストレージ・システムは、例えばサーボ・フォーマット・ヘッドとして、任意形状の複合ギャップ構造体を備えたヘッドを必要とすることがあり、また、アジマス記録方式における傾斜ギャップ書込みヘッドとして、現在用いられている最先端の書込みヘッドまたは将来用いられるであろう書込みヘッドに対応することのできるサーボ・パターンを書込むことのできる最先端のサーボ・ヘッドを必要とすることがある。
【背景技術】
【０００２】
様々な種類のデータ格納媒体が現在使用されているが、磁気テープは今なお、大量のデータを経済的に格納するための好適な技術であり続けている。この磁気テープという磁気媒体を、高い効率をもって利用するために、磁気テープのフォーマットを、いわゆるマルチ・チャネルのリニア・テープ・フォーマットとすることが広く行われている。このフォーマットでは、磁気テープの長手方向に延在する多数のトラックとして、複数のサーボ・トラックと、複数のデータ・トラックとが設けられている。記録されるデータや、記録されるサーボ情報は、それらトラックに書込まれる磁気遷移部によって表され、それら磁気遷移部は様々な方向でトラックに書込まれる。
【０００３】
磁気テープへのデータの記録は、書込みエレメントによって行われ、データが記録された磁気テープを、その長手方向に、即ち磁気−電気変換作用を発生する方向に走行させつつ、１つまたは複数の読取りエレメントを備えた１つまたは複数のデータ・ヘッドによって読取りを行うと、磁気遷移部がそのヘッドを通過する際にデータが読取られて取出される。多数のデータ・トラックの１本ずつに、そのデータ・トラックに対応した専用のヘッドまたはエレメントを割当てるのは、一般的に得策とはいえず、そのため、複数のデータ・チャネル・ヘッド・エレメントを備えたマルチ・チャネル・ヘッドにおいて、それら複数のエレメントの１つずつに、極めて多数のデータ・トラックを割当てておき、そのヘッドをテープ幅方向に移動させることによって、そのヘッドの各エレメントが、当該エレメントに割当てられている極めて多数のデータ・トラックにアクセスできるようにするということが行われている。この場合、アクセスを行うエレメントを、各データ・トラックの中心線上に高精度で位置付ける必要がある。そして、記録密度が極めて高い場合には、機械的手段だけでは、そのような高精度の位置付けを達成することができないため、トラック追跡サーポ方式が採用されている。この方式では、同じ１つのエレメント（読取りエレメントまたは書込みエレメント）に割当てられている多数のデータ・トラックの集合体である１つのデータ・バンドに対して、予めサーボ情報が記録されている複数のサーボ・トラックの集合体である１つのサーボ・バンドが割当てられており、そのサーボ・バンドに割当てられている専用のサーボ読取りエレメントが、そのサーボ・バンドに含まれている複数のサーボ・トラックからの読取りを実行する。そして、このようなサーボ・バンドを利用して、ヘッドのテープ幅方向の移動を制御している。また、このサーボ・バンドは、ヘッドをトラック上に正しく位置付けるために利用されるだけでなく、トラック上に位置付けたヘッドがトラックから外れないように維持するためにも利用されている。
【０００４】
サーボ・トラックに記録されている情報（サーボ・データ）をサーボ読取りエレメントが読取って得られた結果によって、磁気媒体に対するそのサーボ読取りエレメントのトラック幅方向における相対位置が表される。在来の振幅ベース・サーボ方式のうちには、１本のサーボ・トラックを、２本のハーフ・トラックに分割しているものがある。それらハーフ・トラックの各々に、互いに異なった周波数のサーボ・データが記録されている。サーボ読取りエレメントの幅寸法は、１本のハーフ・トラックの幅寸法に略々等しい。従って、サーボ読取りエレメントが、２本のハーフ・トラックに亘ってトラック幅方向に移動することにより、そのサーボ読取りエレメントの相対位置が判定される。即ち、ある周波数のサーボ信号の相対強度によって、その周波数のハーフ・トラックの中へ、サーボ読取りエレメントがどれほど入り込んでいるかを知ることができる。しかしながら、磁気テープの磁性層の厚さは、薄層化の一途をたどっており、そのことによって、以上に説明したものも含めて、振幅ベース・サーボ方式のヘッドでは、振幅の変動という問題が発生している。即ち、磁性層の厚さが薄くなるほど、その磁性層の表面の凹凸の大きさが同じであっても、磁性層の厚さの変動率はより大きなものとなるため、その表面の凹凸が出力信号に甚だしい影響を及ぼすようになるのである。
【０００５】
振幅ベース・サーボ方式ではこれまで、ヘッドに付着物が集積すること、記録媒体の厚さが不均一であること、それにヘッドの摩耗などによって、サーボ信号の誤差が発生していたが、サーボ信号の誤差をより小さなものとし、それによって、より信頼性の高い位置判定を行えるようにするために、新たなサーボ制御方式が開発されている。米国特許第5,689,384号公報（発明者：Albrecht, Barrett, and Eaton、譲受人：IBM）には、磁気記録ヘッドに、タイミング・ベース・サーボ・パターン（timing-based servo pattern）を利用することが記載されており、同米国特許公報の開示内容はこの言及をもってその全体が本願開示に組み込まれたものとする。
【０００６】
タイミング・ベース・サーボ・パターンは、サーボ・トラックに連続的に幾つも記録しておくようにする、磁気マーク（磁気遷移部）のペアである。１つのペアを構成している２つの磁気マークは、その傾斜角度が互いに異なっている。例えば、ダイヤモンド型のパターンとすることが提案されており、このパターンは実地に採用されて大きな成功を納めている。このダイヤモンド型のパターンは、サーボ・トラックの全幅に亘って延在するように記録される。テープが走行しているときに、サーボ読取りエレメントは、先ず、第１の磁気マークの第１のエッジによって発生する信号即ちパルスを検出する。続いて、その第１の磁気マークの第２のエッジが通過するときに、サーボ読取りエレメントは最初の信号とは逆極性の信号を発生する。この後、更にテープが走行して、第２の磁気マークの第１のエッジが通過するときに、サーボ読取りエレメントは再び信号を発生する。
【０００７】
続いて、その第２の磁気マークの第２のエッジが通過するときに、サーボ読取りエレメントは再び逆極性のパルスを発生する。そして、以上のパターンが、サーボ・トラックの全長に亘って限りなく反復して記録されている。
【０００８】
それゆえ、その第２の磁気マークの第２のエッジが通過した後には、更にその次のペアの２つの磁気マークがサーボ読取りエレメントを通過する。そこで、第１の磁気マークが通過してから第２の磁気マークが通過するまでに要した時間を測定しておく。またそれと共に、（最初のペアの）第１の磁気マ−クが通過してからその次のペアの第１の磁気マークが通過するまでに要した時間を測定しておく。
【０００９】
これら２つの時間的要素の測定値の比によって、そのサーボ・トラックに対するサーボ読取りエレメントの、トラック幅方向における相対位置が表される。即ち、磁気マークが傾斜しているため、読取りヘッドがトラック幅方向に移動するにつれて、この比の値が連続的に変化する。サーボ読取りエレメントの幅寸法は、サーボ・トラックの幅寸法と比べてかなり小さい。理想的には、サーボ読取りエレメントの幅寸法は、サーボ・データが書込まれているトラックの幅寸法の２分の１以下とすべきである。このように、２つの時間測定値（それら時間測定値は、同時に距離測定値でもある）の比を解析することによって位置を判定するようにしており、しかも、それら２つの測定値は比較的近接して測定されるものであるため、この方式によれば、媒体の絶対速度に影響されることなく高精度の位置データを得ることができる。ただし、この方式では、媒体の速度変動は、かなり良好に抑制できるようにしておく必要がある。
【００１０】
こうしてサーボ読取りエレメントの位置を高精度で判定したならば、それによって、そのサーボ読取りエレメントと同一基板上に形成されている複数のデータ読取りエレメントの位置を、同程度の高精度をもって制御及び調節することが可能となる。即ち、同一基板上に形成されているサーボ読取りエレメントとデータ読取りエレメントとを含む複数の読取りエレメントは、それらエレメントどうしの間隔が既知であり、通常はそれが等間隔とされている。従って、サーボ読取りエレメントの位置が分かれば、全てのデータ読取りエレメントの位置を判定することができる。
【００１１】
磁気テープなどの磁気媒体のサーボ・トラックへのサーボ・データの書込みは、通常はその磁気媒体の製造メーカーがその磁気媒体の製造工程の一環として行っている。製造メーカーが書込むことによって、健全性及び連続性に優れたサーボ・トラックが得られ、しかもその健全性及び連続性が長期に亘って維持される。以上に説明したタイミング・ベース・サーボ方式におけるサーボ・トラックへの書込みは、そのギャップ構造を所定の傾斜パターンとした磁気記録ヘッドを用いて行われる。位置を表すサーボ信号の精度を最大限に高めるには、このサーボ・パターンの書込みを極めて高精度で行えるようにしておく必要がある。このことは、サーボ記録エレメントを極めて高精度で製作しなければならないことを意味している。
【００１２】
マルチ・チャネルのリニア・テープ・フォーマットを採用している磁気テープに適用するためのアジマス記録方式が、米国特許出願第10/793,502号（発明の名称：大角度アジマス記録方式（Large Angle Azimuthal Recording System、以下、ＬＡＡＺＲ）、出願人：Schwarz and Dugas、出願日：2004年3月4日）に開示されており、同米国特許出願の開示内容はこの言及をもってその全体が本願開示に組み込まれたものとする。このアジマス記録方式では、サーボ書込みエレメントないしはサーボ読み書きエレメントのための任意形状のギャップを、大傾斜角ギャップ部として形成する必要がある。この大傾斜角ギャップ部は、非傾斜の薄膜ヘッド用ロウ・バー（row bar）を、スライダ・アセンブリに、大傾斜角をもって物理的に組み込むことによって形成される。本発明の提案するヘッドは、ロウ・バーを大傾斜角をもって物理的に組み込むことの必要性を解消し、もって、スライダ・アセンブリの構造をより簡明なものとし、また特に、かかる方式における書込みヘッドの構造をより簡明なものとすることにある。
【００１３】
テープ媒体上にタイミング・ベース・サーボ・パターンを書込むサーボ記録ヘッドのように、複数の任意形状の傾斜ギャップを組合せたギャップ部を設けることのできる記録ヘッドとしては、２つの型式のものが一般的に知られている。それらのうち第１の型式のものは、水平方向薄膜形成プロセスにより製作されるフェライト複合基板アセンブリの形態としたヘッドであり、第２の型式のものは、水平方向薄膜形成プロセスにより製作される完全集積型の薄膜ヘッドである。
【００１４】
第１の型式のものは、おそらく構造的には最も簡明なものであって、フェライト／セラミック複合構造とされており、例えば米国特許第5,689,384号公報（発明者：Albrecht, Barrett, and Eaton、譲受人：IBM）、米国特許第6,269,533号公報（発明者：Dugas、譲受人：ARC）、米国特許第6,496,328号公報（発明者：Dugas、譲受人：ARC）などに開示されている。
【００１５】
第２の型式のものは、完全にホリゾンタル・プレーナ・プロセスのみによって製作される薄膜ヘッドであり、これは、米国特許第5,572,392号公報及び米国特許第5,652,015号公報（いずれも発明者はAboaf, Dennison, Friedman, Kahwaty, and Klugeである）に開示されている。これら特許公報では、そのプロセスを「単一加工主面プロセス」と呼んでいる。本明細書では、そのプロセスを「ホリゾンタル・プレーナ・プロセス（ＨＰＰプロセス）」と呼び、このように呼ぶ理由は、ヘッド基板の加工平面が、完成したヘッドのテープ担持面に対して平行に延在することになるからである。上述した第１の型式のヘッドは、Albrech特許のヘッドも、またDugas特許のヘッドも、実際にはその製作に際してＨＰＰプロセスが用いられている。しかしながら、それらヘッドは、完全集積型ではなく、フェライト／セラミック複合基板に、素線を巻回して成るコイルを組合せて製作されるものである。
【００１６】
完全集積型の薄膜ヘッドは、そのヘッドの全ての構成部分が、様々な材料の層を成膜してパターニングすることにより形成されており、それら材料の層は、通常、基板上に薄膜の形で形成される。例えば、磁性体コア、コイルの巻線、それに低透磁性のバリア材料なども薄膜によって形成される。使用する基板ないしウェハーを、例えばＮｉ−Ｚｎフェライトなどの磁性体材料から成るものとするヘッド構造では、その磁性体の基板は、最終的に、遮蔽材、または磁極、または磁性体ヨークの一部を形成するものとなる。
【００１７】
先に言及したAboaf特許の集積型薄膜ヘッドのヘッド構造及びプロセスによれば、タイミング・ベース・サーボ方式に必要とされる複数の任意形状の傾斜ギャップを組合せたギャップ部を、高精度で形成することが可能であり、これが可能であるのは、ホリゾンタル・プレーナ・プロセスを用いて、そのヘッド構造を形成しているからである。従って、標準的な薄膜ヘッドの製造プロセスに付随している、任意形状のギャップに関連する様々な制約は、同特許のヘッド構造を採用することによって払拭することができるが、しかしながら、同特許のヘッドは製造上の困難が大きく、今なお製品化されるに至っていない。
【００１８】
テープ媒体用またはディスク媒体用の集積型薄膜ヘッドを製造するために典型的に用いられているプロセスを、本明細書では「バーチカル・プレーナ・プロセス（ＶＰＰプロセス）」と呼び、このように呼ぶ理由は、ウェハーの加工平面が、完成したヘッドのテープ担持面に対して垂直に延在することになるからである。このプロセスは、薄膜ヘッドの製造以外には殆ど用いられていない。先に言及した数件の米国特許公報からも容易に理解されるように、ＶＰＰプロセスを用いてデータ記録ヘッドを製造する場合には、タイミング・ベース・サーボ方式のサーボ・ヘッドや複合アジマス記録方式などに必要とされている傾斜ギャップは、即ち、互いに逆方向に傾斜した２本のギャップから成るペアは、形成することができない。以上の事情から、現在に至るまで、ＶＰＰプロセスを用いて製造されるヘッドのように、薄膜のみで構成されるヘッドのヘッド構造は、タイミング・ベース・サーボ方式のサーボ・ヘッドを製造するためのヘッド構造としては不適当であるされており、一方、完全集積型のプロセスであるＨＰＰプロセスによって製造されるヘッドのヘッド構造は、種々の理由から、タイミング・ベース・サーボ方式のサーボ・ヘッドとして用いられる磁気ヘッドを製造するためのヘッド構造としては実用的なものではないと見なされている。
【００１９】
図１Ａは、従来の一般的な、薄膜ＶＰＰ磁気データ記録ヘッド１００の断面側面図であり、このヘッド１００は、磁気ディスクや磁気テープなどの磁気記録媒体上にデータを記録するために用いられるものである。このヘッドは、通常は非磁性体から成る基板１１０と、研磨加工が施されたアルミナ層１１１と、スパッタ法またはメッキ法によって形成された第１磁極１１２と、通常はアルミナ層である絶縁ギャップ層１２０と、コイル１１８と、このコイル１１８を封入している絶縁層１１７と、第２磁極１１４と、平坦化工程によって形成されたオーバーコート層１２２と、磁気テープ用ヘッドの場合には通常は非磁性体から成るクロージャ・ピース（closure piece）１２４とで構成されている。磁気テープ媒体１２６は、矢印１２８で示した方向に走行して、テープ担持面１２９の上を、磁極１１２及び１１４を通過してする運動することによって機能を発揮する。このヘッドは、研削加工によって所定のギャップ深さ１４８を持つように仕上げられており、このギャップ深さ１４８は、テープ担持面１２９から第２磁極１１４のアペックス部（稜部）１２１までの距離である。この研削加工は、研削ガイド部を利用して行われ、この研削ガイド部ウェハー加工プロセスの過程で形成される。矢印１８５は、ウェハー基板表面からの薄膜層の成長方向を示している。
【００２０】
一般的にＶＰＰプロセスを用いて製作するヘッドには、タイミング・ベース・サーボ方式のサーボ・ヘッドに必要とされている複数の傾斜ギャップを組合わせた傾斜ギャップ群を形成することは不可能である。このことを示したのが図１Ｂであり、同図は、図１Ａに示した従来構造の上面図である。ＶＰＰプロセスによって形成されるギャップ１２０は、実質的に平面形状となり、ウェハー１２０の表面に平行に延展することになる。従って、ただ１つの傾斜ギャップ部を形成することですら、例え不可能でないにしても非常に困難であり、ましてや、ヘッドの１つのチャネルに、複数の傾斜ギャップを組合せて形成することは、更に難しいといわねばならない。
【００２１】
集積型水平磁気ヘッドのヘッド構造を用いることによって、平面形状のギャップに関連する以上の制約を払拭することができる。このヘッド構造は、図２Ａに断面図で示し、図２Ｂに上面図で示したように、図１のヘッドの加工主面とは異なる加工主面に対して加工処理を施すようにしたものである。このヘッド構造は、ＨＰＰプロセスを用いてウェハーに対する加工処理を行うようにしており、その点が、ＶＰＰプロセスを用いてウェハーに対する加工処理行う図１の薄膜ヘッドと異なる点である。
【００２２】
ＨＰＰプロセスを用いることによって、タイミング・ベース・サーボ方式に必要とされている任意形状のギャップ構造を形成することができる。この種のヘッドの具体例としては、先に言及した２件のAboaf特許の特許公報（米国特許第5,572,392号公報及び米国特許第5,652,015号公報）に開示されているものに加えて、米国特許第4,837,924号公報（発明者：Jean-Pierre Lazzari、発行日：1989年6月13日、発明の名称：Process For The Production Of Planar Structure Thin Film Magnjetic Recording Head）に開示されているヘッドや、米国特許第5,768,070号公報（発明者：Krounbi and Re、発行日：1998年6月16日、発明の名称：Horizontal Thin Film Write, MR Read Head）に開示されているヘッドなどがある。これらのヘッドは当業界において、ときに「水平ヘッド」と呼ばれることがある。
【００２３】
図２Ａに示したヘッド２００において、磁性体のバックヨーク２３６は、セラミック磁性体の基板そのものから形成されることもあり、また、セラミック基板上に成膜した透磁性体の層によって形成されることもある。この図には、複数備えられている書込みエレメントのうちの１つの書込みエレメント２３２を断面図で示した。コイル２３８は、図示例では４巻き構造のコイルである。水平に延在する上面磁極２４２ａ及び２４２ｂが、バックヨーク２３６からヘッド表面の記録ギャップ２３４へ、磁束を導くようにしてある。２４０で示したのはコイル絶縁層である。通常は、上面磁極２４２ｂを構成する薄膜を、高硬度の窒化物層で形成するようにしている。ギャップ２３４は、図２Ｂの上面図に示したように、任意角度で傾斜させて形成することができる。図２Ａ及び図２Ｂに示した矢印２８５は、基板表面から成業する薄膜の成長方向を示している。図２Ａ及び図２Ｂの両図において、２２６で示したのは記録媒体であり、この記録媒体は矢印２２８で示した方向に走行する。
【００２４】
図２Ｂの上面図に示したように、この図示例における任意形状のギャップは、傾斜ギャップ２３４ｂと非傾斜ギャップ２３４ａとで構成されている。コイル２３８は、図示例では４巻き構造のコイルである。複数の書込みエレメント２３２はいずれも、それらに共通する１つのコイル２３８に結合されている。図２Ｂに示した磁気テープの幅寸法２２６と比べれば明らかなように、ヘッド支持構造体も、コイル２３８も、磁気テープが存在する領域を超えて外側まで張り出しており、これによって、ボンディング・パッド２３７にリード線を接続し易くしている。
【００２５】
図２Ａ及び図２Ｂを参照して以上に説明したヘッドは、任意形状のギャップの傾斜角をどのような角度にもすることのできる融通性を備えている。しかしながら、ギャップを形成するための標準的な加工法として提案されているイオンミリング法を用いてこのヘッドのギャップを形成する際に、そのギャップの壁部を整った形状に形成できるか否かは不明であり、なぜならば、イオンミリング法を用いる場合には、周知のごとく、アスペクト比が問題となるからである。更に、図２Ｂに示したように、ヘッドの表面に対する相対的なコイルの配設位置に関連した問題があるため、複数の書込みエレメント２３２の各々に個別のコイルを組合せようとすると、困難を生じることがある。また、コイルの終端部及びリード線の配設位置を、ヘッドのテープ担持面の外側にしようとすると、ヘッド・アセンブリの設計上の問題を生じることがある。
【００２６】
磁気テープのサーボ・トラックののフォーマットを行うための任意形状の傾斜ギャップを備えたサーボ・ヘッドとして用いられている、現在に既に製品化されている表面薄膜ヘッドの構造及び製造方法を、図３に示したヘッド及び図４に示したヘッドを例にとって説明する。これらヘッドは、ホリゾンタル・プレーナ・プロセスである表面薄膜プロセスを用いて、また、フェライト／セラミック複合基板を用いて製作されている。基板には、その内部に配設するようにしてサブギャップが形成されている。これらヘッドのヘッド構造は、先に言及した米国特許第5,689,384号公報及び米国特許第6,496,328号公報に教示されているように、任意形状の傾斜ギャップを形成するための実際的なヘッド構造である。これらヘッドを、本明細書では、複合フェライト／セラミック表面薄膜ヘッドと呼ぶことにする。
【００２７】
図３Ａに示したのは、従来のヘッド３００である。この複合フェライト／セラミック表面薄膜ヘッド３００は、セラミック製部材３１１に接合された２個のフェライト製ブロック３０８、３０６を含んでおり、セラミック製部材３１１はヘッド３００の全幅に亘って延在している。表面３９０は、所定の形状に仕上げられ、その上に薄膜を成膜するために研磨加工が施される。フェライト製ブロック３０８、３０６の上面３９０と、セラミック製部材３１１の露出している上面部分とに亘って、透磁性薄膜３０４が成膜されている。磁気テープによるエアの巻き込みを軽減するための複数のエア・スロット３１２が形成されている。
【００２８】
薄膜３０４には、サーボ書込みギャップ・パターン３１４が２つ、高精度の任意形状のギャップ・パターンとして形成されている。一方のフェライト製ブロック３０６の周囲に巻線３２０が巻装されており、この巻線に駆動電流が供給されることによって、このフェライト・コア３０６の周囲に磁束が発生し、発生した磁束は薄膜３０４を通るように導かれる。この磁束がギャップ３１４から外部へ漏れ出ることによって、ヘッドの上方を走行している記録媒体（不図示）への書込みが行われる。
【００２９】
図３Ｂに、ギャップ構造体の詳細な構造を示した。１組のギャップ・パターン３１４は２つの山形のギャップ３３０により構成されており、それらギャップの両端には、パターン末端部３３２が形成されている。
【００３０】
このヘッドはインダクタンスが比較的大きく、そのため書込み電流の立上りが比較的遅い。また、このヘッドのヘッド構造は、セラミック製部材３１１により形成されるサブギャップの全長に亘って延在する磁性体薄膜３０４に２つ以上形成されるサーボ書込みエレメントを一斉に駆動する、単一駆動エレメント構造である。このヘッドにおいては、駆動電流レベルを極端に高くしてヘッドを飽和状態にしない限り、磁束が記録ギャップ３１４の内部に十分に局限化されないため、磁束がギャップ・パターンの周囲へ漏れ出ることがある。
【００３１】
これらの、インダクタンスが大きいことによる立上り時間が長いという問題、複数の書込みエレメントを個別に駆動することができないという問題、それに、書込みの均一性の点で劣るという問題を解決することを目的として開発され、実際にそれらの目的を達成することに成功した従来のヘッドが、先に言及した米国特許第6,496,328号公報に開示されているヘッドである。図４Ａは、同特許公報に開示されているヘッド４００を示したものであり、図４Ｂ〜図４Ｄには、その細部構造を示した。
【００３２】
図４Ａ〜図４Ｄのヘッドは、複合フェライト／セラミック構造のヘッドであり、その構造を図４Ａに示した。図４Ｂはエレメント４５０を１個だけ取出して詳細に示した図であり、図示のごとく、セラミック製Ｉ型バーの両側に取付けた２個のフェライト・コア・ピース４０８及び４０６によって、一対の駆動用の磁極が形成されており、セラミック製Ｉ型バーは非磁性体のサブギャップ４１１として機能する。また、図示したように、複数のエア・ブリード・スロット４１２が形成されている。サブギャップ４１１と、一対のフェライト製サブ磁極（フェライト・コア・ピース）と、フェライト製のバック・バー・クロージャ４３０とで、高効率の磁気回路が形成されている。この磁気回路は、コイル４２０を流れる電流により付勢されて、高透磁性材料から成る表面薄膜層４０４を通過する磁束を駆動する。表面薄膜層４０４は、一方のフェライト製サブ磁極から他方のフェライト製サブ磁極まで、サブギャップを横断して延在している。この表面薄膜層４０４を通過する磁束を遮断する形で、２本の任意形状のギャップ４１４が形成されており、それらギャップ４１４のために発生する漂遊磁界によって、記録媒体に磁束が印加される。図４Ｃに、２本のギャップ４１４の詳細な形状を示した。それらギャップ４１４の形状と、書込み電流の波形とによって、記録媒体上に記録されるマークの形状が定まる。図４Ａから明らかなように、複数のセラミック製部材４４０は、エレメントどうしの間隔を定める非磁性体スペーサとして機能するものであるが、図示例の構成では、それらは更に、テープ担持面を提供する機能も果たしている。図４Ｂ及び図４Ｃに示したアクティブ・ヘッド・エレメント４５０は、その両側に図４Ｃに示したように夫々にセラミック製スペーサ部材４４０が接合されており、ただし、アクティブ・ヘッド・エレメント４５０とセラミック製スペーサ部材４４０との間には、図４Ｃ及び図４Ｄに示したガラス接合領域４４１が介在している。複数のギャップ・パターン４１４は、表面薄膜層４０４をメッキ法により成膜する工程を実行する過程において、それらが形成されるようにすることもでき、また、表面薄膜層４０４の成膜工程とは別に、表面薄膜層４０４の成膜後に、フォトリソグラフ法などのエッチ工程を実行することによって、それらを形成するようにすることもできる。これに関しては、先に言及した米国特許第6,269,533号公報などに教示されているとおりである。ヘッドの表面薄膜層の全体は、互いに作用的に分離された２種類の領域に分割されており、この分割は、エッチ工程によって行うようにしてもよく、成膜工程の実行中に分割された形で表面薄膜層が形成されるようにしてもよい。２種類の領域のうち、表面薄膜層４０４を形成している領域は、アクティブ・ヘッド・エレメント４５０の一部を構成しているため、磁気的にアクティブな領域となっている。一方、図４Ｄに示した表面薄膜層４０５は、表面薄膜層４０４と同時に成膜された同一の薄膜層であるが、スロット４０７によって表面薄膜層４０４から分離されていて、非アクティブな領域となっている。スロット４０７は、ブロードビームイオンミリング法や、選択メッキ法などによって形成することができる。エレメントどうしを分離するスロット４０７の典型的な幅寸法は３０μｍ〜７０μｍである。このスロット４０７は、表面薄膜層４０５の領域と表面薄膜層４０４の領域との間の結合を完全に遮断しており、それによって、表面薄膜層４０５は、磁束伝達要素として機能しない非アクティブな領域とされている。ただし、この表面薄膜層４０５は、テープ担持面としての機能を果たしている。この構造を詳細に示したのが図４Ｄの断面図である。図４Ｄに示した構造は、先に言及した米国特許（'528）の継続出願である発明の名称をWear Padsとした米国特許出願の主題となっているものである。
【００３３】
従って、以上に説明した背景技術を十分に考慮するならば、より低インダクタンスであることによって、より高い周波数に対応することができ、また、将来出現することが予想される、高トラック密度の磁気テープ製品のための磁気サーボ・トラックの複雑なマルチ・ギャップ構造体を製作するための優れたプラットフォームとしての役割を担うことのできるマルチ・エレメント・サーボ・ヘッドを製造するための、より効率的な製造方法を案出することが望まれている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００３４】
本発明は、低インダクタンスで高効率の表面薄膜型磁気記録ヘッド及びその製造方法に関するものである。また、このヘッドは、薄膜ヘッドを製造するためのウェハー・レベルでの加工技術であるバーチカル・プレーナ・プロセスと、表面薄膜ヘッドを製造するためのロウ・バー・レベルでの加工技術であるホリゾンタル・プレーナ・プロセスとを組合せて製造するものである。
【課題を解決するための手段】
【００３５】
磁気テープへのサーボ・パターンの書込み、ないしは、磁気テープに書込まれたサーボ・パターンのベリファイを行うための、任意形状のギャップ・パターンを備えたヘッド・アセンブリを提供するものである。このヘッド・アセンブリは、その製造に際して、薄膜プロセスを実行するための２つの加工主面を利用するものであり、（ａ）第１加工主面上に、薄膜サブギャップ／サブ磁極基板構造体を形成し、該構造体から、各々が１つまたは複数の記録エレメントを有する１本または複数本のバー構造体を製作し、前記記録エレメントの各々が、２つの駆動用のサブ磁極と、１つの非磁性体のサブギャップと、薄膜コイルまたは薄膜コイルの一部とを有しているようにし、（ｂ）前記第１加工主面に実質的に直交する第２加工主面上に、少なくとも各々の前記記録エレメントの一方のサブ磁極から他方のサブ磁極まで延在する透磁性薄膜を形成し、該透磁性薄膜が、高トラック密度の磁気テープに対する書込みないし読取りを行うのに適した任意形状のギャップ構造体を備えているようにしたものである。また、かかるヘッド・アセンブリをバッチ方式で製造するための方法は、ビデオ記録技術の分野において一般的に用いられている任意形状の傾斜ギャップを備えた記録ヘッドの製造を可能にし、また、高密度テープ・データ・ストレージ市場において一般的に見られる複合サーボ・パターン・ギャップを備えた記録ヘッドの製造を可能にするものである。
【００３６】
更に、ここでは、改良を施して効率とサーボ信号の直線性とを向上させた、タイミング・ベース・サーボ方式におけるサーボ書込みヘッドの傾斜ギャップ構造体についても併せて説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明は任意形状のギャップを備えた完全集積型の記録ヘッドに関するものであり、この記録ヘッドは、１個だけのヘッド・エレメントを備えたものとすることもでき、また、２個以上のヘッド・エレメントを備えたものとすることもできる。本発明は更に、かかるヘッドの製造方法に関するものである。本発明によれば、ウェーハ・レベルのプロセスを実行することで、磁気サブギャップ及びサブ磁極が形成されたロウ・バー（row bar）基板を製作する。次に、このロウ・バー基板に対して、後続のプロセスを実行することによって、２つのサブ磁極の間に挟まれたサブギャップの上に、任意形状のギャップ・パターンを形成する。この任意形状のギャップ・パターンは、磁性体薄膜に形成されるものであり、サブ磁極から発せられる磁束によって駆動される。本発明のヘッドの様々な実施の形態においては、かかるヘッド構造とすることで、従来のヘッドを凌駕する高い動作効率と高い製造効率とを備えたヘッドが得られている。例えば、本発明のヘッドは、比較的高速の周波数応答を有する高効率のマルチ・エレメント型の記録ヘッドを提供することができるものであり、このような記録ヘッドは、サーボ書込みヘッドとしても、また、ベリファイ読取りを行うサーボ読取りヘッドとしても、また更には、データ書込みヘッドとしても好適に用い得るものである。
【００３８】
本発明は、その１つの実施の形態においては、低インダクタンスで高効率の表面薄膜型磁気記録ヘッドとその製造方法とに関するものである。この磁気ヘッドを製造するには、先ず、従来のバーチカル・プレーナ・プロセス（ＶＰＰプロセス）を用いてウェハーを製作し、続いてそのウェハーに更に加工を施してそのウェハーからロウ・バーを切り出す。続いてそのロウ・バーに、セラミック製クロージャ・ピース（closure piece）を取付けるための加工を施す。続いてそのロウ・バーにセラミック製クロージャ・ピースを接合し、更に、そのクロージャ・ピースを接合したロウ・バーに対して、研削加工及び研磨加工を施して、所定の寸法に仕上げると共に所要の表面仕上げを行い、それによって、基本的なヘッド構造を備えた構造体が得られる。このように仕上げた構造体に対して更に、ホリゾンタル・プレーナ・プロセス（ＨＰＰプロセス）を施して、ヘッドの表面に設ける磁性体薄膜の加工処理を行う。このＨＰＰプロセスによって、本発明の集積型ヘッドの様々な実施の形態を形成する基本的なヘッドのギャップ構造が形成される。
【００３９】
以上に概要を述べた製造方法及びヘッド構造によれば、先ず、複数のエレメントを備えると共にサブギャップ及びサブ磁極を備えた集積型薄膜磁気ヘッド基板を製作し、そしてそのヘッド基板に、任意形状のギャップを備えた表面薄膜を形成する。更に、以上のプロセスによれば、複数のエレメントを備え、それらエレメントの各々が独立して個別に制御可能であり、そして隣り合ったエレメントを互いに絶縁した磁気記録ヘッドを製作することができる。或いはまた、単一の駆動チャネルを備え、複数の任意形状のギャップ・チャネルの全てを、それらに共通のサブギャップ／サブ磁極／コイル構造によって駆動するようにした磁気記録ヘッドとすることも可能である。
【００４０】
以下に、ＶＰＰ加工処理技術とＨＰＰ加工処理技術をと組合せて用いる本発明のヘッド構造について、詳細に説明して行く。
【００４１】
図５Ａ〜図５Ｄを参照して、本発明のヘッド製造方法の１つの実施の形態について説明する。図６は、この製造方法のプロセスを図示したフローチャートである。
【００４２】
これらの図に概括的に示したように、本発明のヘッドを製造する方法は、ウェーハ・レベルのプロセスであるＶＰＰプロセスと、ロウ・バー・レベルのプロセスであるＨＰＰプロセスとを組合せたものであり、先ず、ＶＰＰプロセスによってウェハーに対する加工処理を実行し（図６、ブロック６１０）、続いて、そのウェハーに切断加工を施して複数のロウ・バーを切り出し（図６、ブロック６２０）、続いて、ＨＰＰプロセスによってそのロウ・バーに対する加工処理を実行し（図６、ブロック６３０）、そして、ヘッド構造体を完成させる（図６、ブロック６４０）ようにしている。以上を要約して述べるならば、薄膜ヘッドを製作するために用いられている２種類の製作方法であるＶＰＰプロセスとＨＰＰプロセスとを組合せて、様々な用途に用いることのできる、任意形状のギャップ部を備えた磁気記録ヘッドを製作するようにしているのである。
【００４３】
図１Ａ及び図１Ｂを参照して説明した従来の一般的なＶＰＰプロセスに改良を加えて、薄膜サブギャップ／サブ磁極基板を製作するためのＶＰＰプロセスとしている。この薄膜サブギャップ／サブ磁極ＶＰＰプロセスは、書込みヘッドとして構成された薄膜ヘッドを製造するために用いられているＶＰＰプロセスと類似したものであるが、複数のギャップで構成された任意形状のギャップ・パターンを備えた記録ヘッドを構成するために必要とされる様々な要求条件を満足し得るようにしてあるということが、顕著に相違点となっている。それら要求条件のうちには、例えば、新規な平坦化工程ないしは追加の平坦化工程を導入することが含まれる場合があり、そのような平坦化工程が必要とされることがあるのは、サブギャップ層の厚さが、通常の記録用ギャップの寸法と比べてはるかに厚くなることがあるからである。ここでサブギャップと呼んでいるのは、記録用ギャップの下方に形成される、記録用ギャップより大寸法の、ギャップ下部構造のことであり、これをサブギャップと呼ぶのは、記録用ギャップ部と区別するためである。サブギャップが必要とされるのは、その上に表面薄膜を成膜して、その表面薄膜に、傾斜ギャップを含む複数のギャップで構成されたギャップ・パターンなどを形成する場合であり、そのようなギャップ・パターンは、タイミング・ベース・サーボ方式を用いた記録方式に用いられ、具体的には、例えばテープ・サーボ方式であるリニア・テープ・オープン（ＬＴＯ）方式などに用いられるものである。サブギャップは、このような任意形状のギャップ・パターンの形成領域の全体を包含するだけの、大寸法のものでなければならない。本発明は、タイミング・ベース方式の記録フォーマットや、タイミング・ベース方式と振幅ベース方式とを併用した記録フォーマットが更に発展することを予期し、それらの更なる発展を可能にするものである。
【００４４】
薄膜サブギャップ／サブ磁極基板であるウェハーを製作したならば、続いて、そのウェハーに切断加工を施して複数のロウ・バーに切り分ける。最も単純なものは、１本のロウ・バーに、エレメントを１つだけ備えたサブギャップを有するヘッド基板アレイが１つだけ形成されているようにしたものである。そのヘッドが磁気テープ用のヘッドである場合には、通常、そのロウ・バーに、クロージャ・ピースを接合する。こうして得られた構造体に対して、続いて研磨加工を施す。従来の一般的な誘導形薄膜ヘッドの場合には、この研磨工程によって、いわゆるギャップ深さを所定寸法に仕上げるようにしている。ただし本発明における最も重要なパラメータは、ギャップ深さではなくコイル深さである。ここでコイル深さというのは、研磨仕上げされた表面から、その表面下に形成されているコイルのその表面に最も近い巻きまでの距離である。
【００４５】
以下にＶＰＰプロセスによる製造工程について詳細に説明する。
【００４６】
図５Ａ及び図５Ｂに、低インダクタンスで高効率の表面薄膜型磁気記録ヘッド基板の、１つの実施の形態を示した。記録ヘッドのロウ・バー基板５１０は、ウェハー基板５１０と、第１サブ磁極５１２と、第２サブ磁極５１４と、サブギャップ部５２０（２つのサブ磁極５１２、５１４の間に形成されている）と、クロージャ・ピース５２４とを備えている。
【００４７】
図５Ａ及び図５Ｂを参照してＶＰＰプロセスについて説明すると、以下の通りである。先ず、非磁性体基板５１０にベースコート５１１を成膜し、このベースコート５１１の典型的な材料はアルミナである。成膜したベースコート５１１には、その上に第１磁性層を成膜するが、ただし、この第１磁性層の成膜に先立って、ベースコート５１１に研磨加工を施すようにするのもよい。続いて、透磁性薄膜から成る第１サブ磁極５１２を成膜して形成する。この第１サブ磁極５１２の成膜工程は、メッキ法、スパッタ法、蒸着法等々の適宜の方法で行えばよい。メッキ法を用いれば、この第１サブ磁極を、高精度でパターニングした磁極片として基板上に形成することができる。一方、スパッタ法または蒸着法を用いる場合には、成膜した後にエッチ加工を施すことによって、パターニングした磁極片を形成するようにすればよい。エッチ加工を用いて形成するプロセスでは、通常、フォトリソグラフ法によってこの第１サブ磁極を形成する。続いて、コイル絶縁層５１６を成膜する。続いて、コイル絶縁層５１６の上にコイル層５１８を成膜し、このコイル層５１８の成膜は、通常、メッキ法を用いて行う。次に、コイル層５１８を封入するコイル絶縁封入層５１８を形成する。尚、サブギャップ５２０を所定のサブギャップ幅寸法５３８に仕上げるために、このコイル絶縁封入層５１８に、平坦化加工を施すことがある。図示例では、コイル絶縁層５１６とコイル絶縁封入層５１７とでサブギャップ部５２０が構成されている。更に、コイル絶縁封入層５２２の上に、第１サブ磁極５１２の材料と同様の軟透磁性材料の薄膜から成る第２磁極片５１４を成膜する。通常は、成膜工程を実行することによって、図示したようにヘッドのバック・ギャップ領域において、第２磁極片５１４の材料と第１磁極片５１２の材料とを接続するようにする。この接続は、第１磁極片５１２を露出させるように穿設した窓を介して行われる。層厚さの大きなバック・コイル絶縁封入層５２２は、通常はアルミナの層として形成され、以上に説明した構造体の全体の上に成膜された上で、研削加工によって平坦化が施される。更に、コイル絶縁封入層５１７にエッチ加工によって窓を形成し、２個のボンディング・パッド５７９（図にはその一方のみを示した）を、その窓を貫通してコイルに達するように形成することで、電気的に接続する。ボンディング・パッド５７９を形成するための典型的な方法はメッキ法である。
【００４８】
磁気サブギャップ５２０は、２つのサブ磁極５１２と５１４との間に介在して、それら２つのサブ磁極の間の間隔寸法５３８を定めている。磁気サブギャップ５２０は、コイル絶縁ベース層５１６と、コイル絶縁封入層５１７とが組合されて形成されている。また、コイルを封入するためや、中間構造を平坦化するためなどに必要であれば、更にその他の誘電体層を組合せるようにしてもよい。第２サブ磁極５１４の上にオーバーコート層即ち平坦化層５２２が被着されている。オーバーコート層５２２は、通常はアルミナで形成される。このオーバーコート層５２２に対して、研磨加工による平坦化加工を施すこともあり、そうすることによって、後にセラミック製クロージャ・ピース５２４を接合する際の接合面の状態を良好なものとすることができる。
【００４９】
尚、必要に応じて誘電体絶縁材として、アルミナ以外の材料を使用することもあり、また、成膜法及び平坦化法として、以上に説明した以外の方法を採用することもある。サブギャップ及びサブ磁極の寸法が大きくなることが予期される場合や、応力及び加工技術に関する問題が生じることが予期される場合には、以上に説明した以外の誘電体加工技術として、例えば、フォトレジストをスピンコートによって成膜する方法や、リフロー成膜法などをはじめとする、より厚い膜を成膜することのできる成膜法が必要とされることもあり、そのような成膜法を採用する場合も、本発明の概念に包含されるものである。
【００５０】
以上で、ウェハー・レベルのプロセスであるＶＰＰプロセスは完了し、続いて、そのウェハー基板に切断加工を施してロウ・バーを切り出し、切り出したロウ・バーにセラミック製クロージャ・ピース５２４を接合する。セラミック製クロージャ・ピース５２４は、通常、ウェハー構造体５１０と同じ材料で形成する。続いて、ロウ・バー構造体５０１に研削加工を施して、コイル５１８より上方の寸法であるコイル深さ５４８を、所定寸法に仕上げる。通常は、クロージャ・ピース５２４を接合した後に、ＨＰＰプロセスの加工処理を開始するが、ただし、ヘッドの設計形状によっては、クロージャ・ピースそのものが不要なこともある。
【００５１】
以上のプロセスを実行して得られたロウ・バー・アセンブリ５０１を、図５Ｂに斜視図で示した。このロウ・バー５０１に対して、研削加工及び研磨加工を施して、コイル深さ５４８即ちギャップ部深さを所定寸法に仕上げる。こうして仕上げられた新たなプロセス表面が、ホリゾンタル表面５９０と呼ばれる表面である。この表面は、ヘッド表面の設計形状に応じて、平面として形成されることもあり、また、曲面として形成されることもある。
【００５２】
以上によって、第２の加工主面であるＨＰＰ面が新たに形成された。この新たな表面、即ち、ロウ・バーの表面であるところの露出表面５９０は、サブギャップの表面及びサブ磁極の表面を含んでおり、第２加工主面として仕上げられた状態にあり、即ち、ＨＰＰ面となっており、この表面に加工を施して、メイン薄膜である磁性体薄膜を成膜し、その磁性体薄膜に任意形状のギャップ部を形成する。即ち、これより図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、及び図５Ｄを参照して説明するように、以上のようにして形成したロウ・バー基板５０１に対して、また特にその表面５９０に対して、ＨＰＰプロセスを実行し、そして、ＶＰＰプロセスとＨＰＰプロセスとを組合せたデュアル・プレーン・プロセスによって、記録ヘッド５００を製造する。
【００５３】
以下にＨＰＰプロセスによる製造工程について説明する。
【００５４】
図５Ｃを参照してＨＰＰプロセスについて説明すると、次の通りである。このプロセスは、ロウ・バー５０１からヘッド５００を構成するプロセスである。薄膜ヘッドの製造方法のうちのこのＨＰＰプロセスの部分は、サブギャップ／サブ磁極基板であるロウ・バーが用意されたならば、先ず、そのロウ・バー基板５０１の表面５９０に透磁性薄膜５０４を成膜し、その際に、薄膜は矢印５９５で示した方向に成長して行く。また、この成膜工程は、スパッタ法、蒸着法、メッキ法などをはじめとする様々な方法を用いて実行することができる。
【００５５】
ＨＰＰプロセスにおいて表面薄膜５０４を成膜する際に、その成膜方法としてメッキ法を用いる場合には、そのメッキ工程を実行する過程で、ギャップ部や磁束案内部などを形成することができる。一方、メッキ法以外の成膜方法を用いる場合には、成膜完了後に別の工程で所要のギャップ部や磁束案内部を形成するようにし、そのためには通常、写真法とドライエッチ法とを組合せた、サブトラクティブ・エッチ法と呼ばれている方法を用いる。或いはまた、成膜法法として、蒸着法やスパッタ法を用いる場合には、フォトレジストを利用してギャップ部を形成することも可能である。それには、例えば、磁気ギャップ部の形状のフォトレジスト膜を形成するようにすればよい。この場合、ギャップ部のポジティブ・パターンとしてのフォトレジスト膜を形成することになる。続いて、そのギャップ部のポジティブ・パターンとして形成したフォトレジスト膜の上に磁性体薄膜を形成する。このとき形成する磁性体薄膜は、ギャップ部のポジティブ・パターンの周囲とそのポジティブ・パターンの上との両方に形成され、続いて、リフトオフ法によって余分な磁性体薄膜の部分を除去する。以上を要約するならば、メッキ法を用いた場合と同様にギャップ部を形成するのであるが、ただしこの場合には、メッキによって被着形成するのではなく、ギャップ部のポジティブ・パターンの周囲及びそのポジティブ・パターンの上に磁性体薄膜を形成する。メッキ法を用いる場合には、ギャップ部を画成するフォトレジスト・パターンの周囲にギャップ部が被着形成され、この後、フォトレジストが除去される。以上を要約するならば、本発明において、ヘッドの表面に被着形成する磁性体薄膜５０４に高精度で任意形状の記録ギャップ部５６０を画成するために実行するホリゾンタル・プレーナ・プロセスは、以上に説明したどの方法を用いて実行することもできるし、また、その他の方法を用いて実行することも可能なものである。先に言及した米国特許第6,269,533号公報及びその継続出願に記載されているように、フォトレジストと収束イオンビーム法（ＦＩＢ法）とを組合せて用いることによって、そのような表面薄膜に良好に画成した任意形状のギャップ部が得られる。
【００５６】
本発明の１つの実施の形態においては、透磁性体から成る表面薄膜層を、個々のエレメントの、サブギャップ領域の上と２個のサブ磁極の間とに亘って、磁気回路を完成するような好適な形状に形成している。理想的には、個々のエレメントが、互いに磁気的に絶縁されているようにするのがよい。別の実施の形態として、単一の駆動チャネルによって、複数の任意形状のギャップ部を含むアレイを駆動できるようなものもある。
【００５７】
以上の加工が完了した時点のヘッド５００を示したのが図５Ｃであり、この時点では、ヘッド５００は、コイル深さが所定のコイル深さ寸法５４８に仕上げられ、磁極長さが所定の磁極長さ寸法５３２及び５３４に仕上げられ、サブギャップ部の寸法が所定の寸法５３８が仕上げられている。これらの寸法は、薄膜５０４の内部を通過して、図示のごとく表面５９０に形成されるギャップ・パターン５６０を形成する２本のギャップ部５６４を横断する磁束の分布を、部分的に定めるものである。
【００５８】
既述のごとく、ギャップ・パターン５６０や、必要に応じて表面薄膜に形成されるその他の構造部は、選択メッキ法や、成膜後サブトラクティブ・エッチ法や、リフトオフ法などによって形成することができる。
【００５９】
図５Ｄに示したのは、図５Ｃのギャップ領域の拡大図である。磁束５６８及び５６６は矢印で示したように、コイル５１８を流れる電流５６７の状態に応じて、透磁性表面薄膜５０４Ａの中にハッシする。このヘッドの磁気回路は比較的閉塞度の高い経路を通っているため、この磁束のアクティビティが最も高まっている部分は、透磁性表面薄膜５０４Ａのうちの、２個のサブ磁極５１２と５１４との間に存在する部分、即ち、サブギャップ部５２０を横切っている部分である。記録作用を提供する磁束５６８は、ギャップ部４６０の最上部から漏出して、テープ基材５７２に裏打ちされた磁気テープ媒体５７０を通過する磁力線により形成され、磁気テープ媒体５７０は矢印５２８で示した方向に走行している。効率を最大にするためには、磁気テープの記録媒体表面から薄膜５０４Ａ及び５０４Ｂの上面までの距離５６５を非常に小さくしなければならない。多くの場合、この距離５６５は数ｎｍ程度である。
【００６０】
図５Ｄに関して注目すべきことは、薄膜５０４の両端が、２個のサブ磁極の更に先まで延在していても構わないということである。この薄膜５０４のうち、２個のサブ磁極５１２、５１４を超えて延在している部分５０４Ｂは、高度に磁化されることはなく、また、磁気テープにマークを書込むための、ギャップ部などの特殊形状部を備えていない。このような非付勢表面薄膜領域は、適当に設計しておけば、安定支持部としての機能を果たさせることができる。磁束の殆どの部分は、薄膜５０４のうち、２つのサブ磁極の上面及びそれらサブ磁極の間を延在している部分５０４Ａを通過することになる。
【００６１】
図５Ｅに斜視図で示したのは、ＶＰＰプロセスが完了した時点でのロウ・バー・アセンブリ５０１である。図５Ｆは、図５Ｅと同様の図であるが、ただし、上で悦瞑したＨＰＰプロセスによって薄膜５０４及びギャップ・パターン５６０が形成された時点のロウ・バー・アセンブリ５０１を示したものである。図示した記録ヘッド５００は、ＶＰＰプロセスとＨＰＰプロセスとを組合せて実施して製造されたものである。
【００６２】
トラックの一方の側縁から他方の側縁までサーボ・リード信号を均一に形成するためには、サーボ・ライト信号を、トラックの一方の側縁から他方の側辺まで一様に書込んでおく必要がある。１つの実施の形態においては、書込ギャップ部に十分な磁束を寄り効率的に含ませるために、米国特許出願公開第20040109261号公報に開示されている種類の円形形状部及び楕円形形状部を有する終端ボックス部を有するパターンとするようにしてもよい。
【００６３】
磁気ヘッドにエア・ブリード・スロットを形成する必要がある場合には、平坦ではない表面部分を有するヘッドが媒体に接触することに考慮を払わねばならず、またそれと同時に、エア・ブリード・スロットの形成工程が繁雑なものとならないようにすることにも考慮を払わねばならない。更には、このような微細な部品を加工するのであるから、磁気ヘッドのテープ担持面に形成されている薄膜の端縁に接触した状態で磁気テープが走行することによって、その部分の薄膜が破損したり剥離したりすることがないように、その薄膜層を成膜することにも考慮を払う必要がある。このような事情から、１つの実施の形態においては、米国特許出願公開第20030039063号公報（発明者：Dugas、発明の名称：WEAR PADS FOR TIMING-BASED SURFACE FILM SERVO HEADS、発行日：2003年2月27日）に開示されているような耐摩耗パッドを使用して、磁気ヘッドと磁気テープ媒体との間の接触状態を適切なものとすることができるようにしている。尚、同特許公報の開示内容はこの言及をもってその全体が本願開示に組み込まれたものとする。
【００６４】
図５Ｃに示した任意形状のギャップ・パターン５６４は、２つのサブ磁極の間に挟まれたサブギャップの上に形成されており、また、ギャップ５６０の形状を正確に画成するように形成されている。これについては、図３Ｂ及び図４Ｃで説明したものと同様である。記録ヘッド５００は、エレメントを１つだけ備えたものとすることもでき、複数のエレメントを備えたものとすることもできる。即ち、記録ヘッド５００は、複数のギャップ・パターンを備えたものとすることができ、複数のギャップ・パターンを備える場合には、それらギャップ・パターンの各々が１つずつのサーボ・バンド・エレメントを構成するようにすることもあり、また、複数のギャップ・パターンから成るグループが１つのサーボ・バンド・エレメントを構成するようにすることもある。
【００６５】
これら磁気ヘッドは、磁気テープなどの磁気媒体にデータを書込むためのヘッドとして用いることもでき、また、磁気媒体からデータを読取るためのヘッドとして用いることもできる。以下の説明では、読取りヘッドとして用いる場合についても考察するが、それについては特別の力点を置かず、書込みヘッドとして用いる場合について、また特に任意形状のフォーマット書込みヘッドとして用いる場合について、重点的に説明して行く。
【００６６】
また、以下の説明では、任意形状のサーボ・パターンを利用した、即ち、任意形状のギャップ部によって、磁気テープにサーボ書込みを行う場合に即して、本発明を説明して行くが、ただし本発明は、その他の書込みヘッドとしての用途並びに読取りヘッドとしての用途にも、好適に用いることのできるものである。
【００６７】
当業者には容易に理解されるように、本発明の磁気ヘッドにおけるサブ磁極及びサブギャップは、従来の一般的なデータ読み書きヘッドのサブ磁極及びサブギャップと比べて、より厚く形成することができる。サブギャップ及びサブ磁極の寸法は、任意形状のギャップの構造と、そのギャップどうしの間隔寸法とに応じて定められる。任意形状のギャップの配置形態が、そのギャップどうしの間隔寸法の小さなものである場合には、それに応じてサブギャップ及びサブ磁極の幅寸法も、そのギャップどうしの間隔寸法の大きな配置形態である場合より小さなものとなる。間隔寸法の大きなギャップ・パターンの配置形態の具体例としては、ＬＴＯ型タイミング・ベース・ギャップ・パターン、ＩＢＭ３５９２型タイミング・ベース・ギャップ・パターン、それに、ＩＢＭ３５７０型タイミング・ベース・ギャップ・パターンなどに見られるギャップ・パターンの配置形態がある。例えば、ＬＴＯ型デュアル・ギャップ・パターンは、サーボ・トラックの一方の側縁部では、１つのギャップ・パターンから次のギャップ・パターンまでの間隔が約２０μｍとされ、他方の側縁部では、その間隔が約７０μｍとされている。トラック幅は約１９０μｍである。一方、ギャップ・パターンどうしの間のヘッド表面における間隔寸法は７０μｍ〜２００μｍの範囲内にあり、この間隔寸法で離隔しているギャップ・パターンをサブギャップ領域上に配置するためには、サブギャップの幅寸法も略々それに等しい領域を確保できるように７０μｍ〜２００μｍとする必要がある。ここに開示する新規なタイミング・ベース・ギャップ・パターンの構造では、このようなサブギャップの幅寸法を格段に縮小することができ、即ち、磁気的に駆動されるサブギャップの幅寸法を２０μｍ〜５０μｍの範囲にすることができ、場合によってはそれより更に縮小することも可能である。
【００６８】
ある種の用途のヘッドでは、図示例のようにアペックス部を持たない構造とし、従って第２サブ磁極５１４の形状を、アペックス部に至る傾斜部を含まない形状としているものがある。本発明の特徴の１つとして、ＨＰＰプロセスによる表面薄膜加工処理を実行する前の段階で、コイル５１８までの距離を所定距離に仕上げるようにしていることがある。この距離をコイル深さ５４８と呼ぶ。そして、このコイル深さ５４８と、サブ磁極厚さ５３２及び５３４と、サブギャップ幅寸法５３８との組合わせを、ヘッドの性能と、ヘッドごとの性能のばらつきとに関する、磁気特性上の設計パラメータとして利用している。
【００６９】
本発明の基本的な事項を要約するならば、ＶＰＰプロセスによる加工処理工程ではウェハーの表面から矢印５８５（図５Ａ及び図５Ｂ）で示した方向へ薄膜を成長させるようにしており、一方、ＨＰＰプロセスによる加工処理工程ではロウ・バーの表面５９０から矢印５９５（図５Ｃ）で示した方向へ薄膜を成長させるようにしている。方向を示すそれら２つの矢印５８５と５９５は、互いに直交している。矢印５８５の方向は、サブ磁極及びサブギャップ部の成長方向であり、矢印５９５の方向は、任意形状のギャップ部が形成される磁気表面薄膜の成長方向である。
【００７０】
従って、本発明は、互いに直交する２つの加工主面を利用するものであり、それら２つの加工主面に対するプロセスを組合せることによって、複数の任意形状のギャップないしは複数の任意形状のギャップから成るアレイを備えた記録ヘッドを製造するためのヘッド製造方法におけるヘッド構造を形成するものである。かかるヘッドは、従来のヘッドと比べてインダクタンスが非常に小さく、そのため立ち上がり時間が短く、高い周波数応答を備えたものとなる。
【００７１】
これより、ヘッドの上面の表面構造について説明する。
【００７２】
図７Ａに、図５Ａで説明したサブギャップが形成されたロウ・バー基板の２つのエレメント５８０、５８１を示した。図示したように、それら２つのエレメントは、その各々がサブギャップ領域５２０と２つのサブ磁極５１２及び５１４とを備えている。図７Ａには更に、サブギャップ領域５２０の構成要素である、ベースコート５１１、オーバーコート５２４、及び中間誘電体層を示してあり、それらについては既に説明したとおりである。以上の構成要素により形成されている上面５９０の全体が、第２加工処理面として仕上げられており、この第２加工処理面に対してＨＰＰプロセスによる加工処理が施される。
【００７３】
図７Ｂに示したのは、図７Ａに示した構造体の上面５９０に、更に薄膜５０４を成膜した構造体である。図７Ｂには更に、サブギャップ領域５２０の位置と、２つのサブ磁極５１２及び５１４の位置とを、併せて示した。
【００７４】
図７Ｃは示したのは、図７Ｂに示した構造体の薄膜５０４に、更にタイミング・ベース・ギャップ・パターン５６４を形成した後の状態にある構造体である。このギャップ・パターン５６４は、米国特許出願公開第20040109261号公報に記載されているギャップ・パターンと同じく、円形の終端部５６２を備えている。図７Ｃには更に、サブギャップ領域５２０の位置と２つのサブ磁極５１２及び５１４の位置とを併せて示した。薄膜５０４が１つのエレメントからその次のエレメントまで連続して延在している場合には、漂遊磁界が強まるために、ギャップ部の周囲の磁束がシャントされ、そのため、使い方によってはチャネル間のクロストークが発生することがある。
【００７５】
図７Ｄに示した構造体は、図７Ｃに示した構造体のエレメントとエレメントとの間の領域から薄膜を除去したものである。この構造では、エレメント５８０と５８１とは、絶縁されている。また、薄膜５０４は、２つのサブ磁極５１２、５１４を超えて延在しているため、それらサブ磁極のアペックス部が磁気テープ記録媒体と接触することはなく、接触しそうになることもない。サブ磁極のアペックス部が接触するようであると、磁気テープ記録媒体に不要マークが書込まれてしまうおそれがある。矢印５２８は、アップトラック方向及びダウントラック方向における磁気テープの走行方向を表している。
【００７６】
図７Ｅは、図７Ｄと同様の図であるが、ただし、図７のものよりも更に連続性に優れた表面薄膜パターンを示しており、この表面薄膜パターンは、アクティブ薄膜部分５０４Ａ及び５０４Ｂと、非アクティブ薄膜部分５０５とに分離されており、非アクティブ薄膜部分５０５は、アクティブ薄膜部分５０４Ａ、５０４Ｂと同一平面上を延在しており、磁気テープ担持面としての機能だけを提供する部分である。それら薄膜部分を分離しているスロット５０７の典型的な幅寸法は数十μｍである。
【００７７】
図８Ａに、磁束をより強力に案内することのできる形状とした表面薄膜を示した。エレメント５８０及び５８１は、磁束案内部５７１を備えている。この磁束案内部５７１によって形成される磁気境界が、ギャップ部の周囲に漏れ出ようとする磁束を抑制することによって、サブ磁極で発生した磁束の可及的大部分がギャップ領域へ供給されるようになっている。この磁束案内機能によって、アンペア×巻の要求値を低下させることと、トラック幅方向におけるギャップ部の書込み均一性を向上させることとが可能となっている。図５Ｄを参照して説明したように、駆動用のサブ磁極５１２、５１４の外側に位置する表面薄膜部分５０４Ｂは、磁気的に高度にアクティブな領域ではなく、磁気テープ担持面として機能する部分である。また、図示のごとく、丸みを付けた末端部５６２が形成されており、これは、トラックの側縁部を支持する支持部として機能すると共に、ギャップの端部を、磁気的な書込み作用を持たない末端部とするためのものであり、これについては米国特許出願公開第20040109261号公報に記載されている通りである。
【００７８】
図８Ｂに、完成したエレメント５８０及び５８１に必要とされる最小限度の広さの表面薄膜を示した。図示した表面薄膜には、丸みを付けた末端部５４２が用いられている。ここでは説明のために、チャネル５８０としては、磁束を集中させて案内する機能を有する形状にはしていないものを示し、一方、チャネル５８１としては、磁束を集中させて案内する機能を有する形状にしたものを示した。
【００７９】
図８Ｃは、図８Ｂと同様の図であるが、ただし、図８Ｃの磁性体薄膜では、その非アクティブな薄膜部分５０５が、地の部分として設けられており、チャネルの部分は、その地の部分から絶縁されている。非アクティブな薄膜部分５０５が設けられているために、磁気テープ媒体の担持面の連続性が高められている。
【００８０】
標準的な集積型薄膜ヘッドのようにアペックス部を備えたものとするか否か、即ち、明確なギャップ深さを有するものとするか否かは、本発明に係るヘッドを限定する特徴となるものではない。第２サブ磁極を、明確なアペックス部を持ち、ギャップ深さを有する形状の磁極とすることが、構造上または加工上の観点から必要とされる場合には、そのような形状の第２サブ磁極を備えるようにすればよく、そのような第２磁極を備えたヘッドもまた、本発明の範囲に包含されるものである。
【００８１】
図９Ａに示した多層コイル５１８は３層構造のコイルである。単層構造のコイルを備える場合も同様に、アペックス部及びサブギャップ深さを有する構造とそうでない構造とのいずれとすることも可能であり、これに関しては何ら限定されるものではない。多層コイルを備え、しかも、アペックス部及びギャップ深さを有する構造とすることが要求される場合の１つの具体例を、図９Ｂに断面図で示した。アペックス部５２１は、図１Ａに示したアペックス部１２１に対応した部分である。この場合、５４８はコイル深さというよりも、ギャップ深さというべきものであるが、ただし、マスクの形状に関する限りは、コイル深さに対応するものである。
【００８２】
２つ以上のヘッド・モジュールを組合せてアセンブリとしたマルチ・モジュール・ヘッドも、完全に本発明の範囲に包含されるものである。組合わされる２つのヘッド・モジュールが完全に別個に製作されたものである場合には、それらヘッド・モジュールどうしの位置合せ精度は、即ち、それらヘッド・モジュールのパターンどうしの位置合せ精度は、約１μｍ程度になる。そのような２つのヘッド・モジュールを組合せたデュアル・ヘッド方式では、ギャップ・パターンどうしの位置合せ精度は、良好な機械式の位置合せ方法によって達成可能な程度の精度でよいこともある。実際に、その程度の誤差が許容される用途は幾らでもある。しかしながら、用途によっては、一方のヘッド・モジュールのギャップ・パターンと、他方のヘッド・モジュールのギャップ・パターンとが、更に高精度で一致していることを必要とするものもある。
【００８３】
そのようなヘッドは、本明細書において教示する構造の利点を明瞭に利用して新規なマルチ・エレメント構造を実現するものである。そのようなヘッドを製作するには、単一モジュールとして個別に製作したものを機械的位置合せ方法によって互いに位置合せする方法を用いてもよく、また、共通のＨＰＰプロセスによる成膜工程及びパターニング工程によって製作する方法を用いてもよい。パターンどうしの間の位置合せ精度が必要な場合には、後者の方法を採用することによって、より高精度のヘッド・アセンブリを製作するようにするとよい。
【００８４】
本発明が提供するヘッドの製造方法によれば、いかなる任意形状のギャップ・パターンを備えたヘッドでも製作することができるため、本発明の原理を適用することによって、２つのヘッド・モジュールを組合せて構成するデュアル・ヘッド・モジュールを、それらヘッド・モジュールの夫々のギャップ部が協働することで他の方式では得られない高いサーボ精度を達成できるようなものとすることが可能である。この種の応用の１つは、米国特許出願第10/768,719号公報（発明者：Dugas）に開示されているような、単極電流パルスによるタイミング・ベース構造の形成に先立って、トラックに対して直流プレ消去を行うという用途である。更に、この種のその他の応用のうちには、２種類以上の任意形状のギャップ・パターンを組合せて独特のサーボ・パターンを磁気テープ上に記録する用途なども含まれ、その場合の任意形状のギャップ・パターンの組合せとしては、例えば、ダブル・タイム・ベース・パターンとする組合せや、タイミング・ベース・パターンと振幅ベース・パターンとの組合せ、それに、２種類のタイミング・ベース・パターンの組合せなどがあり、更にその他の様々な組合せが可能である。また、本発明のヘッド構造を好適に利用することのできる、更に複雑なギャップ・パターンとしては、特に、米国特許公開第2003/0151844 A1号公報（発明者：James Eaton, Wayne Imaino, and Tzong-Shii Pan、発行日：2003年8月14日）の図１２及び図１３に示されている複合ヘッド構造がある。同特許公開公報には特に、形状的にＬＴＯ型ギャップ・パターンに類似した３本ギャップ型のギャップ・パターンと４本ギャップ型のギャップ・パターンとの両方が開示されている。このEaton特許出願は、デュアル・ヘッド・サーボ方式について教示しているものの（同特許公報の図１３参照）、ヘッド構造そのものは教示しておらず、従って、デュアル・ヘッド・モジュールにおける位置合せを高精度で達成することのできるヘッド構造については何ら教示されていない。また、同様の３本ギャップ型のサーボ・ギャップ・パターンが、米国特許第6,542,325 B1号公報（発明者：Richard Molstad, Michael Kielly, and Douglas Johnson）の主題となっている。この米国特許第6,542,325 B1号公報には、米国特許出願公開第2003/0151844 A1号公報に開示されているものと同様の、３本ギャップ型のギャップ・パターンによるタイミング・ベース構造が教示されており、その３本のギャップのうちの２本は平行であり、３本目のギャップによって、それら２本のギャップを基準とした差分アジマス信号が得られるようにしている。しかしながら、この米国特許第6,542,325 B1号公報には、このタイミング・ベース構造を、複合ヘッド構造に適用することについては何ら教示されていない。
【００８５】
図１０Ａは、サブギャップが形成された２本のロウ・バー５０１を接合して構成したデュアル・モジュール基板の断面図であり、このデュアル・モジュール基板に対して、一度のＨＰＰマスク処理工程によって、ＨＰＰプロセスを施す。この基板は、２本のロウ・バー５０１が、それらの背面どうしを接合することによって一体化されており、そのためボンディング・パッドは外側を向いている。２本のロウ・バーの各々は、図５Ａ〜図５Ｆを参照して先に説明したロウ・バー５０１と同様の構成のものであり、それらを互いに接合した後にＨＰＰプロセスの加工処理工程を実行する。２つのヘッド・モジュールの境界面５９９には、溶剤に侵されることがなく、後続の加工処理工程において支障を生じることのない、高精度の接合が可能な接合剤ないし接着剤が用いられている。図１０Ａに示した２本のロウ・バーは、図５Ａ〜図５Ｆを参照して先に説明したものと同様の構成であり、それらを５０１Ｌ（左側）と５０１Ｒ（右側）とで表した。その他の構成要素も、図５Ａ及び図５Ｂと同様の参照符号で表しており、それら構成要素には、サブギャップ部５２０Ｌ及び５２０Ｒ、サブ磁極５１２Ｌ及び５１２Ｒ及び５１４Ｌ及び５１４Ｒ、コイル５１８Ｌ及び５１８Ｒ、ボンディング・パッド５７９Ｌ及び５７９Ｒ、それに、必要に応じて設けるクロージャ・ピース５２４Ｌ及び５２４Ｒがあり、更に、図５Ａ〜図５Ｆに関連して説明したその他の部分も同様の構成と成っている。矢印５８５Ｌ及び５８５Ｒは、薄膜成長工程における薄膜の成長方向を示している。参照符号は構成要素のうちの一部のみに付してあり、図５Ａ〜図５Ｆのように全ての構成要素に付してはいない。
【００８６】
２本のロウ・バー・モジュールを以上のようにして互いに接合して形成したものを、複合ＨＰＰ基板モジュールと呼ぶ。互いに接合する２本のロウ・バーどうしの位置合せ精度に関する限界誤差は、概ね１μｍ程度である。ＨＰＰ基板モジュールを形成するためにロウ・バーどうしを接合するに際しては、切断して個々のロウ・バーとする前のウェハーの段階で接合してもよく、切断後のロウ・バーの段階で接合するようにしてもよい。互いに接合する２本のロウ・バーは、同一のウェハーから切り出された２本のロウ・バー、即ち同一のＶＰＰプロセスによって製作された２本のロウ・バーとしてもよく、或いは、サブギャップ部及びサブ磁極の構成が互いに異なった、別々のウェハーから切り出された２本のロウ・バーとしてもよい。いずれにせよ、２本のロウ・バーを張り合わせて形成した複合基板に対しては、それに対してＨＰＰプロセスを施すための前加工処理として、研削加工及び研磨加工を施しておく。複合基板１００１は、左側のロウ・バーと右側のロウ・バーとの境界がはっきりと存在してはいるが、それら２本のロウ・バーに共通する１つの平面としての、水平加工処理面５９０を有しており、これは、図５Ａ、図５Ｂ、及び図５Cを参照して説明したのと同様である。
【００８７】
これ以後、ＨＰＰプロセスは、２本のロウ・バーを接合して形成した複合ロウ・バー・アセンブリに対して実行され、従って、それら２本のロウ・バーに対して共通して実行されるプロセスとなる。即ち、即ち、共通の成膜工程、共通のマスク工程、共通のエッチないしパターン・メッキ工程が実行され、そのため、ダウン・トラック及びクロス・トラックのギャップ・パターン・エレメントの全てが、それらエレメントどうしの相対位置精度が０．１μｍ〜０．０５μｍ程度の、高精度で形成される。また、以上に列挙した工程はいずれも、図５に関連して説明した夫々の皇帝と同様にして行われ、従って、図５に関連して説明した全ての処理工程が、図１０Ａ〜図１０Ｃの複合ヘッドにも適用される。図１０Ｂに示したのは、ＨＰＰプロセスが完了した複合ヘッドの断面図である。同図において薄膜５０４は共通のものであるため、その参照符号には左右を区別するＬやＲの文字を付していない。水平に延在する処理平面５９０も共通のものであるため、その参照符号も同様となっている。共通マスクの重要な相違は、ヘッドの左右のギャップ・パターン５６４Ｌ及び５６４Ｒに夫々が対応したギャップ部１６６４Ｌ及びｆ１６６４Ｒが形成されているマスク・プレート１６００にある。
【００８８】
図１０Ｃは、各ヘッド・エレメントにおける２つのチャネルを示した上面図である。図１０Ａ及び図１０Ｂでは、どちらも同じ参照符号５１０でに示した２本のロウ・バー基板を、図１０Ｃでは、参照番号５１０Ｌと５１０Ｒとで区別して示している。同様に、図５において参照符号を付して示したその他の構成部分に対応した夫々の構成部分も、左側のものと右側のものとを区別できるようにした参照符号で示している。各ヘッドの２本のロウ・バーは、一度のＶＰＰプロセスによって、即ち共通のＶＰＰプロセスによって加工を施したものとすることもできる。また、各ヘッドの２本のロウ・バーは、それらが互いに同一構造である場合には、同一のウェハーから切り出した２本のロウ・バーとすることもできる。一方、ギャップ・パターン５６４が左側と右側で異なるために、各ヘッドの２本のロウ・バーの間でサブ磁極やサブギャップの構造が互いに異なる場合には、即ち、左側のギャップ・パターン５４７Ｌと右側のギャップ・パターン５６４とで構造が違いすぎるためにサブギャップないしサブ磁極の構造自体を異ならせる必要がある場合には、図１０Ｃに示した２本のロウ・バー基板５０１Ｌと５０１Ｒとに対して、それらのギャップ・パターン５６４Ｌ及び５６４Ｒの夫々の要求条件を満たせるように、サブ磁極及びサブギャップに関する互いに異なった仕様に合わせて、それら２本のロウ・バー基板５０１Ｌ及び５０１Ｒに対して、互いに異なったＶＰＰプロセスを施すこともあり得る。
【００８９】
図１０Ｃには、具体例を提示することを目的として２本ギャップ型のＬＴＯギャップ・パターンを備えたヘッドを図示したが、採用するサーボ構造の要求条件に応じて、いかなる任意形状のギャップ・パターンを用いることも可能である。図１０のヘッドは、２本のロウ・バー基板の背面どうしを接合して製作したものである。その結果として、それらのボンディング・パッドは、図１０Ｂに５７９Ｌと５７９Ｒとで示したように、ヘッドの外側を向いている。このようなアセンブリでは、磁束を発生させるためのリード線の取回しが容易である。
【００９０】
図１０Ｃを参照して、更に、ヘッドにおける間隔寸法などの典型的な数値例について説明する。矢印１０１０で示した間隔寸法は約２ｍｍ〜約４ｍｍである。これに対して、矢印１０２０で示した寸法は約１０μｍ〜約２００μｍである。形成する様々な層の実際の厚さ寸法は、任意形状のギャップの実際の配置形態に応じて決めることになる。矢印１０２０で示した寸法が約１０μｍ〜約２００μｍであるというのは、サブ磁極及びサブギャップを形成するための複数の薄膜層、コイル形成層、アンダーコート層、それにオーバーコート層などをはじめとする、ＶＰＰプロセスのレベルで成膜する必要のある全ての薄膜層の、成膜厚さを合計した厚さである。従って図面を正確な縮尺図で示すことは不可能である。
【００９１】
矢印１０２０で示した寸法と比べて、矢印１０１０で示した間隔寸法の方がはるかに大きい理由は、基板それ自体が、比較的厚いウェハーによって形成されているからであり、ウェハーの典型的な厚さ寸法は１ｍｍ〜２ｍｍである。基板レベルのプロセスが完了した後に、その基板に研削処理を施してその厚さを減じることによって、矢印１０１０で示した間隔寸法を縮小することが可能である。これは、背面研削薄板化と呼ばれており、半導体技術や薄膜ヘッド技術の分野でしばしば用いられている技法である。ただし、トラックの上流方向と下流方向とに離隔したギャップ・パターンどうしの間隔寸法を非常に小さなものとしたい場合には、これとは別の方法として、図１１Ａのヘッドに示したように、アセンブリにおけるロウ・バー基板の向きを逆にするという方法がある。
【００９２】
図１１Ａの断面図は、第２磁極５１４Ｌと５１４Ｒとが近接する向きにして２本のロウ・バー基板を接合したヘッドを示した図である。２本のロウ・バー基板の向きは、図１０Ａに示した２本のロウ・バー基板の背面どうしを接合した構造における向きとは、逆向きになっている。この構造では、クロージャ・ピース５２４を使用する必要がなく、また、オーバーコート層５２２Ｌ及び５２２Ｒの厚さを最小限にすることができる。ただしこの構造では、書込み動作または読取り動作の際の一方のヘッド・モジュールから他方のヘッド・モジュールへのクロストークを低減するために、２つのヘッド・モジュールの間の境界面５９９の近傍に導電体層を設けることが必要なことがある。それが必要な場合には、例えば、オーバーコート層５２２Ｌ及び５２２Ｒの一方の表面に銅の薄膜を成膜するようにしてもよい。また別法として、２つのモジュールの間に、厚さが例えば１ミル（約２５μｍ）の銅箔を挟み込むことで、銅の薄層を設けるようにしてもよい。これらの銅層は、渦電流を発生することによって、２つのヘッド・モジュールの間を遮蔽する機能を果たすものである。また更に、透磁性体から成る遮蔽層を設けるようにしてもよく、更には、透磁性体から成る遮蔽層と銅層とを併用するようにしてもよい。それらの遮蔽技術は周知のものである。
【００９３】
図１１Ｂは、完成したヘッドの断面図である。図１０Ｂに示したヘッドと全く同様に、図示例ではＨＰＰプロセスにおいて薄膜５０４の成膜工程を共通工程として実行するようにしており、そのため、共通マスク１６００を使用するようにしている。図中に模式的に示したように、この共通マスク１６００には、左側のギャップ・パターン１６６４Ｌ及び右側のギャップ・パターン１６６４Ｒが形成されている。
【００９４】
図１１Ｃは、このヘッドの上面図であり、図示のごとく、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して説明した製造方法で製作したヘッドにおける矢印１０１０で示したギャップ・パターンどうしの間隔寸法と比べて、矢印１１１０で示したギャップ・パターンどうしの間隔寸法は、はるかに小さくなっている。またここでも、ギャップ・パターンとしては、２本ギャップ型のＬＴＯギャップ・パターンを模式的に示しているが、いかなる任意形状のギャップ・パターンを組合せて用いることも可能である。矢印１１００で示した一方のギャップ・パターンの中心から他方のギャップ・パターンの中心までの間隔寸法は、薄膜構造だけによって決まるものであって、基板の厚さには影響されない。そのために、矢印１１００で示した間隔寸法が、矢印１０１０で示した間隔寸法よりはるかに小さくなっているのである。
【００９５】
タイミング・ベース・サーボ方式では、瞬間速度変動（ＩＳＶ）の影響を最小限に抑える必要がある。図１０や図１１に示した複合サーボ構造において、サーボ信号検出方式によっては、一方のギャップ・パターンから他方のギャップ・パターンまでの間隔寸法を小さくする方がＩＳＶの影響を受けにくくなるものがある。また、別のサーボ信号検出方式では、その間隔寸法即ちベースライン寸法を大きくした方がＩＳＢの影響を受けにくくなるものがある。従って、採用しているサーボ信号検出方式に応じて、図１０に示した構造の複合パターンと、図１１に示した構造の複合パターンとのうちの、好都合な方の複合パターンを利用すればよい。
【００９６】
図１１Ａの複合基板構造では、ボンディング・パッドは内側を向くことになる。それゆえ、ボンディング・パッド５７９Ｌ及び５７９Ｒは、図１１Ａ及び図１１Ｂに図示可能な位置には設けることができない。この問題を解決するには、ボンディング・パッドの配設位置をオフセットさせればよい。オフセットさせたボンディング・パッドの配設位置の一例を図１１Ｄ及び図１１Ｅに示した。
【００９７】
ボンディング・パッド５７９Ｌ及び５７９Ｒを設ける領域を、図１１Ｄ及び図１１Ｅに示したように、複数のエレメントが列設されている領域から、いずれかの側方へ寄せることによってこの問題を解決することができる。図１１Ｄに示したように、複数のリード線をロウ・バー・チップの一端側へ引出すことによって、２本のロウ・バーを接合して複合ロウ・バーを形成したときに、各々のロウ・バーがボンディング・パッドを露出させることができる一方で、磁気回路は簡明な形態で結合し、その結合に何の障害も生じることがないようにしている。これを更に示したのが図１１である。また更に、この複合ヘッドを斜視図で示したのが図１１Ｆである。
【００９８】
複合サブギャップ基板の応用例の更に別の具体例として、個別のギャップ・エレメントの個別の書込みを利用して、複合任意形状のサーボ・パターンを形成するということがある。サーボ構造によっては、アップトラックからダウントラックまでの間隔寸法を長くすることが望まれることがあり、図１０Ａ〜図１０Ｃの複合ヘッド・アセンブリを使用することができる。この構造は、基板の背面どうしを接合する方式のものである。別の構造では、その間隔寸法を非常に狭くすることが望ましいものもあり、そのようなものでは、図１１Ａ〜図１１Ｅの複合ヘッド・アセンブリを使用すればよい。
【００９９】
以上の説明から明らかなように、本発明に係るヘッドは、図５Ｆに示したように複数のエレメントを１次元的に並べた構成とすることもでき、また、図１０Ｃ及び図１１Ｃに示したように複数のエレメントを２次元的に並べた複合構造として構成することも可能である。
【０１００】
図１２Ａ〜図１２Ｄに示したのは、本発明に係る記録ヘッドの更に別の実施の形態である。図１２Ａに示したＬＴＯギャップ・パターンは、単一のサブギャップ／サブ磁極構造によって構成されたエレメントの上に配置されている。この実施の形態は、本発明のヘッド構造を、既に製品化されているギャップ・パターンに適用した場合を例示したものである。図１２Ｂに示したのは、図１２Ａに示したものと同じ２本ギャップ型のＬＴＯギャップ・パターンであるが、ただし、図１１Ａ〜図１１Ｅに示した複合ヘッド構造を採用することによって、２本のギャップの各々に、夫々個別のサブ磁極及びサブギャップを設けたものとなっている。図１２Ａ及び図１２Ｂでは、これまでの図と比べて、ＬＴＯギャップ・パターンと、サブギャップと、サブ磁極とが、より正確な縮尺で示された図となっている。図１１Ａ〜図１１Ｅで説明した構造を採用したこの構造方式の利点は、トラック中心線上における２本のギャップの間隔寸法が５０μｍで、ギャップの傾斜角が６°で、トラック幅寸法が１９０μｍの、規格に則ったＬＴＯギャップ・パターンを用いて、しかも、採用するサーボ方式が、各々のギャップごとに個別の書込み動作を行えることを必要とするものである場合に、実際にそれを可能にするということにある。直線５９９は接合面を模式的に示したものであり、また図示例では、表面薄膜５０４は共通プロセスによって成膜及びパターニングされている。更に、図１２Ａに示した実施の形態では、ギャップ・パターン５６４は、左側ギャップ５６０Ｌと右側ギャップ５６０Ｒとで構成されている。図１２Ｂに示した構成においては、図５Ａで説明したギャップ・パターン５６４が、個別の２つのサブギャップ／サブ磁極構造の上に形成されており、ギャップ５６０Ｌと５６０Ｒとは、夫々、それらに個別に対応した不図示の駆動コイル５１８Ｌと５１８Ｒとによって個別に書込み動作を行えるようにしてある。以上の構成は全て、図１０Ａ〜図１０Ｃで説明した構造の概念の範囲内に包含され、また特に、図１１Ａ〜図１１Ｆで説明した概念の範囲内に包含されるものであって、図１１Ａ〜図１１Ｆに説明したものでは、トラック上流方向とトラック下流方向とに離隔したエレメントどうしの間隔を非常に狭いものとしつつ、それらエレメントを個別に駆動できるようにしている。
【０１０１】
図１２Ｃに示したのは、先に説明したものと同じ３本ギャップ型のＬＴＯギャップ・パターンである。このギャップ・パターンを用いる場合には、図示したように、その３本のギャップを、単一のサブギャップ／サブ磁極構造の上に配置することも可能である。この場合も、図３Ａ〜図３Ｂ及び図４Ａ〜図４Ｄで説明した従来のフェライト／セラミック複合構造に替えて、本発明の構造を用いるようにすればよい。一方、図１１Ａ〜図１１Ｄで説明した本発明の構造を用いることによって、このギャップ・パターンを分割して、個別の書込み動作を行えるようにすることも可能であり、そのようにしたものを示したのが、図１２Ｄである。複数のギャップで構成されたマルチ・ギャップ・パターンでは、それらギャップの各々を個別に電気的に制御できるようにすることは、最先端のサーボ方式ではよく行われていることであり、そのことは例えば、米国特許公開第2003/0151844 A1号公報（発明者：James Eaton, Wayne Imaino, and Tzong-Shii Pan、譲受人IBM社）にも示されている。その説明のために、図１２Ｃ及び図１２Ｄでは、左右のギャップを５６０Ｌ及び５６０Ｒで表すと共に、中央のギャップ５６０Ｍで表している。これら３本のギャップから成る構造が、図示のごとく、左右の２つのモジュールに分割されて、左側のモジュールはデュアル・ギャップ構造とされ、右側のモジュールはシングル・ギャップ構造とされている。これらは全て、図１０Ａ〜図１０Ｃを参照して説明した構造の概念と、図１１Ａ〜図１１Ｅを参照して説明した構造の概念とに包含されるものであり、特に後者の概念では、トラックの上流側と下流側とに離隔したエレメントを、その離隔距離を非常に小さなものとしつつ、しかも個別にエレメントを駆動できるように分離することを教示するものである。
【０１０２】
図１３Ａは、先に言及した発明の名称を「大角度アジマス記録方式（ＬＡＡＺＲ）」とした米国特許出願第10/793,502号（出願人：Schwarz and Dugas）に開示されているヘッドに、本発明のヘッド構造を適用した構成を示したものである。同米国特許出願のヘッドは、振幅ベースとタイミング・ベースとを併用したサーボ方式のヘッドであり、この方式では、例えば図１３Ａに示したように、大型のタイミング・パターン１５６４Ｒから振幅パターン１５６４Ｌまでの距離によって、トラックについての判定を行う。これらパターンは、サブミクロン程度の高精度の相対位置関係をもって形成されるものであり、そのため、共通マスク工程によって形成しなければならない。これがテープ上にどのように表れるかを示したのが図１３Ｂであり、この複合ヘッドの構成要素の模式的な配置形態を示したのが図１３Ｃである。図１３Ｃにおいて、ジグザグ形状のアジマス振幅ギャップ・パターン５６４Ｌは、図示のごとく、左側のヘッド・モジュールの上に形成されており、サブ磁極５１２Ｌ及び５１４Ｌによって駆動されるようにしてある。一方、大型のアジマス・タイミング・ギャップ・パターン５６４Ｒは、図示のごとく、右側のヘッド・モジュールの上に形成されており、サブ磁極５１２Ｒ及び５１４Ｒによって駆動されるようにしてある。図示のごとく、境界面５９９が存在しており、表面薄膜５０４が形成されている。ギャップ・パターン５６４Ｌと５６４Ｒとは、一度のフォトリソグラフ工程で成膜された共通の薄膜５０４に形成されている。この薄膜５０４は、成膜した後に分離するようにしてもよく、また、メッキ工程によって成膜するようにしてもよい。
【０１０３】
図１４Ａに示したのは、更に別の、タイミング・ベースと振幅ベースとを併用したサーボ方式のヘッドであり、このヘッドもまた、以上に説明した本発明の概念を適用して実際に製作することができるものである。図１４Ａに示したように、タイミング・トラック識別情報Ｔｒａｃｋ＿ＩＤ＿１、Ｔｒａｃｋ＿ＩＤ＿２、及びＴｒａｃｋ＿ＩＤ＿３が記録されている。更に、図示のごとく、各々のＩＤラベルには、Ａ長さ部分と、Ｂ長さ部分とが付随しており、それらは例えば、Ｔｒａｃｋ＿ＩＤ＿１Ａ、Ｔｒａｃｋ＿ＩＤ＿１Ｂであり、これらが各々のヘッド・サーボ・トラック１５８０、１５８１、１５８２に付随している。このようなパターンがテープ上に、図１４Ｂに示したように、磁気遷移部１５６４Ｌ及び１５６４Ｒとして記録されている。このようなパターンをテープ上に記録することのできるヘッドを示したのが、図１４Ｃである。この図１４Ｃのヘッドは、図１０Ａ〜図１０Ｃ及び図１１Ａ〜図１１Ｆで説明したヘッドの、更に別の具体的構成例である。この図１４Ｃのヘッドでも、磁極ペア５１２Ｌ及び５１４Ｌと、磁極ペア５１２Ｒ及び５１４Ｒとは、個別に駆動可能な磁極ペアとされており、それら磁極ペアによって、ギャップ・パターン５６４Ｌと、ギャップ・パターン５６４Ｒとが個別に駆動される。
【０１０４】
図１５Ａ〜図１５Ｃに示したのは、図１０Ａ〜図１０Ｃ及び図１１Ａ〜図１１Ｆで説明した複合ヘッドの、更に別の具体的構成例である。図１５Ａ〜図１５Ｃに示した方式は、純粋に振幅ベース方式のパターンを記録するものであり、そのための２通りの具体例を例示しているが、記録されるパターンはどちらの具体例でも同じである。図１５Ａに示した磁気遷移部パターンの全体は、磁気遷移部パターン１４６４Ｌの部分と、磁気遷移部パターン１５６４Ｒの部分とで構成されている。これら２つのパターンの部分は周波数が異なっており、サーボ読取りヘッドが両方のハーフトラックに亘って位置しているときには、サーボ読取りヘッドが２つの周波数を特定の重みで検出している。この具体例では、パターン１５６４Ｒの周波数をパターン１５６４Ｌの周波数の２倍にしている。図１５Ａに示した磁気遷移部の組合せは、図１５Ｂに示したヘッドによっても、また、図１５Ｃに示したヘッドによっても形成することができる。図１５Ｃの場合では、連続形状の細長いギャップ・パターン５６４Ｌで書込みを行った後に、断続形状のギャップ・パターン５６４Ｒで上書きを行うようにする。ここでも、各々のギャップ・パターンは個別に制御されるサブギャップ／サブ磁極構造の上に形成されており、それら２つのパターンは、図１０Ａ〜図１０Ｃ及び図１１Ａ〜図１１Ｆを参照して詳細に説明したようにして、一度のフォトリソグラフ工程によて、複合基板上に形成される。
【０１０５】
当業者には容易に理解されるように、以上のような複合基板の構造を、ただ１つの基板で製作することも可能であり、それには、先ず、サブギャップとそれに付随するサブ磁極とから成るサブギャップ／サブ磁極構造を形成した基板に対して、平坦化工程を実行して完全に平坦化した後に、別のＶＰＰプロセスを実行して、その構造の真上に、同様のもう１つの構造を重ねて形成するようにすればよい。このような方法では、極めて複雑なプロセスとなると思われるが、しかしながら問題外というほどのものではなく、将来のある時点では、これが採用するに足る方策となることもあり得ないことではない。また別法として、本発明の構造を多層構造とすることも考えられ、そうすることによって、様々なデータ格納用途における読取りヘッドや書込みヘッドとして好適に使用することのできる、マルチ・チャネルのマルチ・ギャップ・モジュールを実現することができる。
【０１０６】
本発明に係るヘッドは、シングル・コイル構造とすることもでき、また、マルチ・コイル構造とすることもできる。どちらの構造としたものも、種々様々な用途に用いることができ、いずれも本発明の範囲に包含されるべきものである。即ち、単一のコイルを複数のサーボ・チャネル・パターンに亘って装備して、この単一のコイルでそれらサーボ・チャネル・パターンを駆動するようにすることも可能であり、また、複数のサーボ・チャネル・パターンの各々に個別の駆動用コイルを装備することも可能である。同様に、単一の書込み駆動コイルを使用して、単一の書込み信号によって複数のエレメントを駆動するようにすることもでき、また、マルチ・チャネル書込み駆動コイルを使用して、各々が１つずつの書込み駆動チャネルを備えた複数のチャネルを駆動するようにすることもできる。更に、駆動タイミングに遅延を導入して、複数のチャネルの間で駆動タイミングをずらすようにしてもよい。以上のような書込み駆動方式を用いる場合には、チャネルどうしを絶縁しておくことが前提条件となる。
【０１０７】
以上の説明において、薄膜の成膜工程及びギャップの画成工程では様々な方法を用いることができ、それら方法に関しては何ら制約は存在しない。
【０１０８】
更にこれも当業者には容易に理解されるように、本発明は、本発明の概念及び本発明の中核的特質から逸脱することなく、様々な形態で実施し得るものである。例えば、以上の本発明の説明では、磁気テープに任意形状のサーボ・パターンを書込むサーボ・ヘッドに即して、即ち、任意形状のギャップ部を備えたヘッドに即して説明してきたが、本発明はその他の種類の書込みヘッド及び読取りヘッドの用途にも好適に適用し得るものである。更に、以上の開示は概して、マルチ・チャネルのリニア・テープ・レコーディング方式に本発明を適用した場合の実施の形態に重点を置いて説明したものであったが、以上に説明した本発明の様々な特徴のうちの幾つかは、アジマス記録方式などに見られる、テープ幅方向に対して傾斜した磁気遷移部をトラックに記録するという用途にも、好適に適用し得るものである。
【０１０９】
以上の本発明の説明は、本発明の具体的な実施の形態のうちの幾つかを説明したに過ぎず、本発明の範囲には、以上に説明したもの以外の様々な実施の形態も包含されることは明瞭に理解されるところである。従って本発明は、本明細書中で詳細に説明した具体的な実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲及び本質は特許請求の範囲の記載により規定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１Ａ】バーチカル・プレーナ・プロセスを用いて製作された従来の薄膜ヘッドの断面側面図である。
【図１Ｂ】バーチカル・プレーナ・プロセスを用いて製作された従来の薄膜ヘッドの上面図である。
【図２Ａ】Aboaf, et. al. 特許に開示されている、ホリゾンタル・プレーナ・プロセスを用いて製作された従来の薄膜ヘッドの断面側面図である。
【図２Ｂ】Aboaf, et. al. 特許に開示されている、ホリゾンタル・プレーナ・プロセスを用いて製作された従来の薄膜ヘッドの上面図である。
【図３Ａ】Albrecht et. al. 特許に開示されている、フェライト複合構造を用いた従来の薄膜ヘッドの斜視図である。
【図３Ｂ】Albrecht et. al. 特許に開示されている、従来の表面薄膜に形成されたギャップ・パターンの上面図である。
【図４Ａ】Dugas 特許に開示されている従来の表面薄膜ヘッドの斜視図である。
【図４Ｂ】Dugas 特許に開示されている従来の表面薄膜ヘッドの、その１つのエレメントの斜視図である。
【図４Ｃ】Dugas 特許に開示されている従来の表面薄膜ヘッドの、その１つのエレメントの上面図である。
【図４Ｄ】Dugas 特許に開示されている従来のヘッドの、その１つのエレメントの断面図であり、磁束を導くアクティブな薄膜部分をテープ担持機能を提供する非アクティブな薄膜部分と対比させて示した図である。
【図５Ａ】集積型薄膜サブギャップ／サブ磁極基板の部分断面図である。
【図５Ｂ】集積型薄膜サブギャップ／サブ磁極基板の部分斜視図である。
【図５Ｃ】集積型薄膜サーボ・フォーマット・ヘッドの部分斜視図である。
【図５Ｄ】集積型薄膜サーボ・ヘッドの部分断面図であり、磁束が通過する経路と磁気記録媒体とを示した図である。
【図５Ｅ】集積型薄膜サブギャップ／サブ磁極基板の斜視図である。
【図５Ｆ】集積型薄膜サーボ・ヘッドの斜視図である。
【図６】表面薄膜サブギャップ記録ヘッドを製造するための全体プロセスと、先行するウェハー・レベルのプロセスであるＶＰＰプロセスと、後続のロウ・バー・レベルのプロセスであるＨＰＰプロセスとを示したブロック図である。
【図７Ａ】サブギャップ／サブ磁極基板の２つのエレメントと、それら２つのエレメントの間の領域とを示した部分上面図である。
【図７Ｂ】サブギャップ／サブ磁極基板の２つのエレメントと、それら２つのエレメントの間の領域とを示した部分上面図であり、それらの上に表面薄膜を成膜したところを示した図である。
【図７Ｃ】サブギャップ／サブ磁極基板の２つのエレメントと、それら２つのエレメントの間の領域とを示した部分上面図であり、それらの上に表面薄膜を成膜し、その表面薄膜にギャップ部を形成したところを示した図である。
【図７Ｄ】サブギャップ／サブ磁極基板の２つのエレメントと、それら２つのエレメントの間の領域とを示した部分上面図であり、それらの上に表面薄膜を成膜し、その表面薄膜にギャップ部を形成し、２つのエレメントの間の領域の表面薄膜を除去して、それら２つのエレメントを磁気的及び電気的に絶縁したところを示した図である。
【図７Ｅ】完成した磁気的に絶縁された２つのエレメントを示した図であり、表面薄膜のうちのそれら２つのエレメントの間の部分を、テープ担持面として機能する非アクティブ部分として残した場合を示した図である。
【図８Ａ】完成した磁気的に絶縁された２つのエレメントを示した図であり、磁束を薄膜に集中させる形状としてあること、トラック上流方向及びトラック下流方向の領域にテープ担持面を延長してあること、及び、丸みを付けたギャップ末端部を形成してあることを示した図である。
【図８Ｂ】完成した磁気的に絶縁された２つのエレメントに必要とされる最小限度の広さの表面薄膜を示した図であり、２つのエレメントの一方は磁束を集中させる形状としてあり、２つのエレメントは共に丸みを付けたギャップ末端部を備えている。
【図８Ｃ】図８Ｂと同様の図であるが、ただし、表面薄膜が、テープ担持面として機能する非アクティブ部分を含む場合を示した図である。
【図９Ａ】アペックス部を持たない多層コイル構造体の断面図である。
【図９Ｂ】アペックス部を持ちサブギャップ深さを有する多層コイル構造体の断面図である。
【図１０Ａ】複合サブギャップ／サブ磁極基板の断面図である。
【図１０Ｂ】複合集積型薄膜サーボ・フォーマット・ヘッドの断面図である。
【図１０Ｃ】複合集積型薄膜サーボ・フォーマット・ヘッドの部分上面図である。
【図１１Ａ】複合サブギャップ／サブ磁極基板の断面図である。
【図１１Ｂ】複合集積型薄膜サーボ・フォーマット・ヘッドの断面図である。
【図１１Ｃ】複合集積型薄膜サーボ・フォーマット・ヘッドの部分上面図である。
【図１１Ｄ】複合集積型薄膜サーボ・フォーマット・ヘッドの模式的側面図であり、ボンディング・パッドの配置形態を示した図である。
【図１１Ｅ】複合集積型薄膜サーボ・フォーマット・ヘッドの模式的上面図であり、ボンディング・パッドの配置形態を示した図である。
【図１１Ｆ】複合集積型薄膜サーボ・フォーマット・ヘッドの斜視図である。
【図１２Ａ】２本ギャップ型のタイミング・ベース・ヘッド・エレメントのサブギャップ及びサブ磁極の配置形態を示した上面図である。
【図１２Ｂ】２本ギャップ型のタイミング・ベース・ヘッド・エレメントのサブギャップ及びサブ磁極の配置形態を示した上面図であり、２本のギャップの各々が、複合ヘッド構造の夫々のギャップに専用に割当てられた２つのエレメントによって、個別に書込み動作を行うようにした構成を示した図である。
【図１２Ｃ】３本ギャップ型のタイミング・ベース・ヘッド・エレメントのサブギャップ及びサブ磁極の配置形態を示した上面図である。
【図１２Ｄ】３本ギャップ型のタイミング・ベース・ヘッド・エレメントのサブギャップ及びサブ磁極の配置形態を示した上面図であり、左側ギャップ及び中央ギャップが、複合ヘッド構造のそれら２本のギャップに専用に割当てられた１つのエレメントによって書込み動作を行い、右側のギャップが複合ヘッド構造の当該ギャップに専用に割当てられた別の１つのエレメントによって書込み動作を行うようにした構成を示した図である。
【図１３Ａ】大傾斜角アジマス記録サーボ・フォーマットに則った、トラック識別情報及びフォーマット方式を示した上面図である。
【図１３Ｂ】大傾斜角アジマス記録サーボ・フォーマットにおける、磁気テープ上の磁気遷移部を部分的に示した上面図である。
【図１３Ｃ】大傾斜角アジマス記録サーボ・フォーマットにおける、磁気テープ上に磁気遷移部を記録するために用いることのできる複合サブギャップ／サブ磁極ヘッドを示した上面図である。
【図１４Ａ】振幅サーボ・フォーマットとタイミング・ベース・サーボ・フォーマットとを併用した場合のトラック識別情報及びフォーマット方式を示した上面図である。
【図１４Ｂ】振幅サーボ・フォーマットとタイミング・ベース・サーボ・フォーマットとを併用した場合の磁気テープ上の磁気遷移部を部分的に示した上面図である。
【図１４Ｃ】磁気遷移部を記録するために用いることのできる複合サブギャップ／サブ磁極ヘッドを示した上面図である。
【図１５Ａ】互いに周波数の異なる２つの振幅サーボ・フォーマットを組合せて記録した磁気遷移部を示した上面図である。
【図１５Ｂ】互いに周波数の異なる２つの振幅サーボ・フォーマットを組合せて記録するために用いることのできる複合ヘッド構造を部分的に示した上面図である。
【図１５Ｃ】互いに周波数の異なる２つの振幅サーボ・フォーマットを組合せて記録するために用いることのできる別の複合ヘッド構造を部分的に示した上面図である。
【図１Ａ】
2007536683.tif 000003
【図１Ｂ】
2007536683.tif 000004
【図２Ａ】
2007536683.tif 000005
【図２Ｂ】
2007536683.tif 000006
【図３Ａ】
2007536683.tif 000007
【図３Ｂ】
2007536683.tif 000008
【図４Ａ】
2007536683.tif 000009
【図４Ｂ】
2007536683.tif 000010
【図４Ｃ】
2007536683.tif 000011
【図４Ｄ】
2007536683.tif 000012
【図５Ａ】
2007536683.tif 000013
【図５Ｂ】
2007536683.tif 000014
【図５Ｃ】
2007536683.tif 000015
【図５Ｄ】
2007536683.tif 000016
【図５Ｅ】
2007536683.tif 000017
【図５Ｆ】
2007536683.tif 000018
【図６】
2007536683.tif 000019
【図７Ａ】
2007536683.tif 000020
【図７Ｂ】
2007536683.tif 000021
【図７Ｃ】
2007536683.tif 000022
【図７Ｄ】
2007536683.tif 000023
【図７Ｅ】
2007536683.tif 000024
【図８Ａ】
2007536683.tif 000025
【図８Ｂ】
2007536683.tif 000026
【図８Ｃ】
2007536683.tif 000027
【図９Ａ】
2007536683.tif 000028
【図９Ｂ】
2007536683.tif 000029
【図１０Ａ】
2007536683.tif 000030
【図１０Ｂ】
2007536683.tif 000031
【図１０Ｃ】
2007536683.tif 000032
【図１１Ａ】
2007536683.tif 000033
【図１１Ｂ】
2007536683.tif 000034
【図１１Ｃ】
2007536683.tif 000035
【図１１Ｄ】
2007536683.tif 000036
【図１１Ｅ】
2007536683.tif 000037
【図１１Ｆ】
2007536683.tif 000038
【図１２Ａ】
2007536683.tif 000039
【図１２Ｂ】
2007536683.tif 000040
【図１２Ｃ】
2007536683.tif 000041
【図１２Ｄ】
2007536683.tif 000042
【図１３Ａ】
2007536683.tif 000043
【図１３Ｂ】
2007536683.tif 000044
【図１３Ｃ】
2007536683.tif 000045
【図１４Ａ】
2007536683.tif 000046
【図１４Ｂ】
2007536683.tif 000047
【図１４Ｃ】
2007536683.tif 000048
【図１５Ａ】
2007536683.tif 000049
【図１５Ｂ】
2007536683.tif 000050
【図１５Ｃ】
2007536683.tif 000051
【国際調査報告】
2007536683.tif 000052
2007536683.tif 000053