(57)【要約】【課題】　腐食からＧＭＲ素子を保護することのできる、テープ駆動装置用の薄膜ヘッドを提供する。【解決手段】　テープ駆動装置用の薄膜ヘッドは、読出部と、書込部と、読出部内に配置される巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子とを含む。読出部および書込部は、テープ支持面を有する。ＧＭＲ素子のセンス面は、ラップ仕上げプロセスの結果としてテープ支持面から窪んでおり、材料で被覆される。【選択図】　　　　図２
2004079166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　テープ駆動装置用の薄膜ヘッドであって、
　読出部と、
　書込部と、
　前記読出部内に配置されるＧＭＲ素子とを含み、
　前記読出部および前記書込部は、テープ支持面を有し、前記薄膜ヘッドはさらに、
　ラップ仕上げプロセスの結果として前記テープ支持面から窪み、さらには材料で被覆される前記ＧＭＲ素子のセンス面を含む、薄膜ヘッド。
【請求項２】
　前記材料は磁気材料である、請求項１に記載の薄膜ヘッド。
【請求項３】
　前記読出部はシールドを含み、前記書込部は書込ポールを含み、
　前記シールドおよび前記書込ポールの各々の表面は、前記ラップ仕上げプロセスの結果として前記テープ支持面から窪んでおり、前記ＧＭＲ素子の前記センス面を被覆する材料で被覆される、請求項１に記載の薄膜ヘッド。
【請求項４】
　前記材料はダイヤモンド様の炭素である、請求項３に記載の薄膜ヘッド。
【請求項５】
　前記材料は柔らかい磁気材料である、請求項３に記載の薄膜ヘッド。
【請求項６】
　前記材料はＣｏＺｒＴａである、請求項５に記載の薄膜ヘッド。
【請求項７】
　前記材料はスパッタリングされる材料である、請求項５に記載の薄膜ヘッド。
【請求項８】
　前記材料はめっきされる材料である、請求項２に記載の薄膜ヘッド。
【請求項９】
　テープ駆動装置用の薄膜ヘッドを加工するための方法であって、
　前記薄膜ヘッドのテープ支持面をラップ仕上げして窪みのある領域をそこに生成するステップと、
　前記窪みのある領域のうちの少なくとも１つを材料で被覆するステップと、
　窪みのない領域内のいずれかの材料を除去するステップとを含む、薄膜ヘッドを加工するための方法。
【請求項１０】
　前記窪みのある領域のうちの少なくとも１つは、ＧＭＲセンサのセンス面を覆う、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
　前記材料は、めっきされる磁気材料である、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
　被覆するステップは、ラップ仕上げされたテープ支持面を材料で被覆するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
　前記窪みのある領域内の前記材料は、前記薄膜ヘッド内において下にある装置のための保護被覆を形成する、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
　前記窪みのある領域内の前記材料は、スパッタリングされた柔らかい磁気材料を含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１５】
　前記スパッタリングされた柔らかい磁気材料は、ＣｏＺｒＴａである、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　この発明は一般に、データ記憶システムに関し、より具体的には、磁気抵抗センサを用いる読出ヘッドを有するデータ記憶システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
　記憶密度が高まるにつれて、データ記憶システムの読出ヘッド内の磁気抵抗センサによって読出中にセンスされる磁界は、より小さくなる。したがって、改良された読出感度を提供することが常に望まれている。
【０００３】
　読出ヘッドの性能を向上させるための１つのやり方は、従来の異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）センサを巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサと取り替えることである。なぜならば、ＧＭＲセンサは、ＡＭＲセンサと比較して、磁界に対してより大きな応答性を提供するためである。ＧＭＲまたは「スピンバルブ」センサは、ＡＭＲセンサのＭＲ係数よりも実質的に高い磁気抵抗（ＭＲ）係数によって特徴づけられる。ＧＭＲセンサは、通例、薄い非強磁性層によって分けられた２つの強磁性層からなるサンドイッチ状の構造である。強磁性層のうちの１つは、「ピン層」と呼ばれる。なぜならば、それは、反強磁性交換結合を通して、通例「ピンニング(pinning)層」と呼ばれる隣接する反強磁性層によって、固定された
および変化しない方向に磁気的に固定(pinned)または配向されるためである。もう１つの強磁性層は、「フリー」または「非ピン（unpinned）」層と呼ばれる。なぜならば、磁化は、外部の磁界の存在に応答して回転させられ得るためである。磁気記憶媒体によって提供されるような磁界の存在下でセンサにセンス電流を与えると、ＧＭＲセンサの抵抗の変化は、結果として、与えられたセンス電流による電圧の変化となる。この電圧の変化は、情報を読出し直すために測定され、用いられ得る。適切な材料から作製されるＧＭＲセンサは、向上した感度と、ＡＭＲセンサ内で見られるものよりも大きな抵抗の変化とを提供する。したがって、ＧＭＲセンサは、磁気ディスクおよびテープ駆動装置等のデータ記憶システムにとって好ましいタイプの磁気抵抗センサとなった。
【０００４】
　（ディスク駆動ヘッドに対しては、エア支持面（air bearing surface）または「ＡＢ
Ｓ」として、テープ駆動ヘッドに対しては、テープ支持面または「ＴＢＳ」としても公知である）ヘッド面上に晒されるＧＭＲセンサ内の特定の材料は、非常に腐食しやすく、ＧＭＲセンサを用いるヘッドを、それらが動作することが予想される環境内で非常に腐食に弱いものにする。クリーンルームの条件で工場で遮蔽された環境内で動作するディスク駆動ヘッドは、多くの場合かなり過酷な周囲大気に晒されながら動作しなければならないテープ駆動ヘッドよりも、腐食の影響を受けにくい。また、典型的には、ディスク駆動ヘッドのＡＢＳは、ディスク駆動ヘッドのエア支持面上で耐摩耗性を備え、かつ硬い、薄い保護膜で被覆される。残念ながら、テープ録音の性質により、保護膜はテープ駆動ヘッドにとって満足のいかない解決策となる。テープ録音は、常に、テープとヘッドとの接触を含み、テープの表面は、ディスクの表面よりも研磨作用がある。したがって、ＧＭＲセンサ上の保護膜は、許容し難い時間量で磨耗する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
　この発明の１つの局面では、テープ駆動装置用の薄膜ヘッドは、テープ支持面を有する読出部および書込部と、読出部内に配置されるＧＭＲ素子と、ラップ仕上げプロセスの結果としてテープ支持面から窪んでおり、さらには材料で被覆されるＧＭＲ素子のセンス面とを含む。
【０００６】
　この発明の実施例は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。
　材料は、磁気材料であり得る。磁気材料は、めっきされる材料であり得る。
【０００７】
　読出部は、シールドを含み得、書込部は、書込ポールを含み得る。シールドおよび書込ポールは各々、ラップ仕上げプロセスの結果としてテープ支持面から窪んだ表面を有し、ＧＭＲ素子のセンス面を被覆する材料で被覆され得る。その材料は、ダイヤモンド様の炭素であり得るか、または、代替的には、柔らかい磁気材料であり得る。柔らかい磁気材料は、ＣｏＺｒＴａであり得、ＣｏＺｒＴａ材料は、スパッタリングされる材料であり得る。
【０００８】
　この発明の別の局面では、テープ駆動装置用の薄膜ヘッドを加工するための方法は、薄膜ヘッドのテープ支持面をラップ仕上げして窪みのある領域をそこに生成するステップと、窪みのある領域のうちの少なくとも１つを材料で被覆するステップと、窪みのない領域内のいずれかの材料を除去するステップとを含む。
【０００９】
　この発明の実施例は、以下の特徴のうちの１つ以上を含み得る。
　被覆するステップは、ラップ仕上げされたテープ支持面を材料で被覆するステップを含み得る。窪みのある領域内の材料は、薄膜ヘッド内において下にある装置のための保護被覆を形成し得る。
【００１０】
　この発明の特定の実現例は、以下の利点のうちの１つ以上を提供し得る。薄膜ヘッドは、Ｃｕ等の腐食しやすい材料、より少ない程度では、ＣｏＦｅおよびＡＦＭ交換材料がＴＢＳ上に晒されることなく、ＧＭＲ素子がテープ駆動ヘッド内で用いられることを可能にするように、加工される。また、ＧＭＲ素子の活性部分とテープとの間の静電放電（ＥＳＤ）による損傷が防がれる。
【００１１】
　この発明の他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および請求項から明らかとなるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
　図１を参照して、磁気テープ駆動システム１０は、支持部１４上に取付けられる読出／書込ヘッド１２を含む。磁気テープ１６は、１対のリール２０および２２によって、順方向または逆方向のいずれかで、ヘッド１２および支持部１４の平面状の「テープ支持面」（または「ＴＢＳ」）１８を通って直線的に移動させられる。駆動コントローラ２４が、順方向および逆方向のリール２０および２２の回転を制御する。
【００１３】
　支持部１４は、可動支持部２６上に取付けられ、これは、磁気テープ１６に対して横方向に動き、ヘッド１２は、長手方向に動くテープ１６に対して磁気情報信号を読み書きし得る。ヘッド１２は、ヘッド１２を所望のトラック内にとどまらせるために、テープ上のサーボ情報を読出し得る。ヘッド１２は、サーボ情報を位置コントローラ２８に提供し、これは、サーボ情報を処理し、ヘッド移動信号を可動支持部２６に提供する。さらに、ヘッド１２は、読出／書込コントローラ３０に接続され、これは、ヘッド１２によってテープから読出されたデータを処理し、書込データをヘッド１２に提供してテープ１６上に記録させる。
【００１４】
　図２は、ヘッド４０として示される、ラップ仕上げ前のヘッド１２の断面の側面図である。ヘッド４０は、基板４４とクロージャ４６との間に形成される読出部（または「リーダ」）４１および書込部（または「ライタ」）４２を含む。基板４４およびクロージャ４６は、酸化アルミニウム炭化チタン（「Ａｌ2Ｏ3ＴｉＣ」、「アルティック（Altic）」
と呼ぶ）または他の同様の材料から構成される。読出部４１は、底部シールド４８および
上部（または共有）シールド５０と、シールド４８と５０との間に配置される巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子５２とを含む読出装置または構造を採用する。ＧＭＲ素子５２は、当該技術分野で公知であるコバルト（Ｃｏ）および銅（Ｃｕ）等の極薄の磁気的に伝導性の材料層と極薄の磁気的に非伝導性の材料層とが交互になった積層を含む。外部の磁界に応答して、ＧＭＲ素子５２の抵抗が変化する。ＧＭＲ素子５２を通して伝えられるセンス電流によって、これらの抵抗変化が電圧の変化として表される。電圧の変化は、図１に示されるデータ制御部３０によって処理される。素子５２は、参照番号５４によって示される、テープ支持面１８に沿ったセンス面を有する。
【００１５】
　ＧＭＲ素子としてセンス素子５２が例示されてきたが、それは、上部または底部スピンバルブＧＭＲ、ＡＭＲ、およびＳＡＦ　ＧＭＲを含むがそれらに限定されていない複数のＭＲタイプのセンサのうちのいずれであってもよい。また、ヘッドは、平面内の電流（current-in-the-plane）（ＣＩＰ）モードまたは平面に対して垂直な電流（current-perpendicular-to-the-plane）（ＣＰＰ）モードでセンサを動作させるように設計され得る。
【００１６】
　書込部４２は、共有シールド５０および書込ポール５６を含む書込装置または構造を含む。書込コイル構造も含まれているが、図示されない。
【００１７】
　アルミナ５８の領域として図中に表わされるアルミナ層が、薄膜ヘッドの作製中にさまざまな装置４８、５０、５４、および５６の上下に形成される。
【００１８】
　例示される実施例は、一つの強磁性層が読出ヘッドのシールドとして、さらには書込ヘッドの底部（戻し）書込ポール構造として機能する組合わされたヘッドであるが、共有シールド層は、これらの機能の各々のための２つの別個の層として実現されてもよいことが理解されるであろう。
【００１９】
　ヘッドの詳細のうちの多くは、簡素化のために省略されている。最も重要であるのは、テープ支持面である。
【００２０】
　従来のラップ仕上げプロセスを用いてテープ支持面１８をラップ仕上げしてストライプの高さおよび他のヘッドパラメータを規定する。通例、ラップ仕上げプロセス中は、所望のストライプの高さが達成されるまで、研磨作用のあるグラインディング面が、シールド間に配置されるＧＭＲ素子５２（「ストライプ」）に加えて書込ポール５６およびシールド４８および５０の先端をラップ仕上げする。ＧＭＲ素子は、書込ポールおよびシールドと同時にラップ仕上げされるため、それは、長期の腐食および他の損傷効果、たとえば、静電放電（ＥＳＤ）に関連した損傷に晒されたままとなる。銅等のＧＭＲ素子層のうちのいくつかは、非常に腐食しやすい。また、従来のラップ仕上げ／グラインディングプロセスは、互いと異なる硬度を有する材料を含む。たとえば、上述のように、ヘッド１２は、アルティックと、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の保護／絶縁膜と、パーマロイ（ＦｅＮｉ）およびセンダスト（ＦｅＡｌＳｉ）等の金属磁気材料とを含む複合材料から構成される。たとえば、基板およびクロージャは、上述のように、アルティックから構成され、領域５８は、アルミナであり、底部シールド４８および共有シールド５０は、パーマロイまたはセンダスト（または、同様のもの）であり得、書込ポール５６は、パーマロイ等から構成され、ＧＭＲ素子は、上述のように、ＣｏおよびＣｕ等の金属を含む。薄膜ヘッド１２のＴＢＳのグラインディングのために従来の自由研磨スラリーが用いられる場合、パーマロイ、センダストおよびＧＭＲ材料、およびアルミナ等の柔らかい金属材料の選択的なグラインディングまたは研磨のために、さらには、これらの材料間、つまり、装置材料とアルミナとの間、装置およびアルミナ材料とアルティック等のより硬い材料との間の硬度の差のために、段差のある、または粗い表面が結果として得られる。この結果、金属装置材料（および、より少ない程度では、アルミナ）が、アルティックから構成されたＴＢＳから窪
んでしまう点において、問題が生じる。この現象は、ポール先端窪み（または「ＰＴＲ」）として公知である。一般に、ＴＢＳと、ヘッド、具体的には、読出および書込装置との間のスペースは、最大限のテープヘッド性能を確保するためにできるだけ小さくなければならない。したがって、窪みは、読出／書込装置と記録媒体との間のスペースを広げるため、それは、好ましくないと考えられる。
【００２１】
　多くの研究が、さまざまな硬度の材料のラップ仕上げ中に起こる窪みの量を制御する方法を開発し始めた。ヘッド技術の分野では、上述のスペースの問題に関しては、目標は、窪みをなくすことであり、つまり、正の方向に行かずに（ポール先端部の突出なしに）窪みの値をできる限り０に近づけることであった。
【００２２】
　技術は、たとえば、さまざまな硬度の材料間のグラインディング量の差を減じるために、非研磨剤等の潤滑剤を反選択的なグラインディング剤として自由研磨スラリー組成に加えることを含む。
【００２３】
　図３は、プロセス６０として示される、読出および書込構造の保護を高めるための、薄膜ヘッド１２′を加工するための方法を示す。プロセス６０は、以下で説明されるように、第２の問題点、つまり、窪みを用いて、晒される材料という第１の問題点を解決する助けとなる。図４Ａ−４Ｃは、プロセス６０によるさまざまな加工ステージの後のヘッド４０を示す。図３および図４Ａ−４Ｃを参照して、加工は、３つの加工ステージ６２、６４、および６６を含む。加工ステージは、制御された膜窪みプロセスを用いて（図２からの）ヘッド４０のＴＢＳをラップ仕上げして、ＴＢＳ１８に沿って異なる深さを有する、参照番号７０によってひとまとめにして表わされる、窪みのある領域を有するヘッド４０′を生成することを含む。ラップ仕上げは、ラップ仕上げ中にヘッドをサポートする回転表面板と、自由研磨スラリーをヘッドに供給する機構と、ある所与の圧力量でヘッドのＴＢＳをグラインディングするグラインディング機構とを含む標準的なラップ仕上げシステムを用いて行なわれる。窪みの量は、たとえば、走査型プローブ顕微鏡（ＡＦＭ）を用いて、ポール先端窪み値を判断することによって、モニターされる。他のモニタリングは、たとえば、ラップ仕上げ中のＧＭＲ抵抗値をモニタすることによって、ストライプの高さをモニタすることを含む。ラップ仕上げプロセス６２は、ヘッドが粗くかつ迅速にラップ仕上げされる第１の段階と、ラップ仕上げが細かくより低いレートのラップに調整されて、生じる窪みの量が微調整される第２および最終のラップ仕上げ段階とを含む。ラップ仕上げは、求められる録音条件に依存した予め定められた範囲に窪みを制御するように調整される。窪みの最大の深さは、対象となる周波数でのウォーレス（Wallace）スペース損失
（周波数による振幅損失）によって限定される。最小の深さは、録音（接触）状態において十分な厚みを保ってＧＭＲ素子を保護するために（加工ステージ６４を参照しながら説明されるように）後に窪みに対して被覆される材料の必要性によって、決定されるであろう。窪みを制御するために用いられるラップ仕上げプロセスパラメータは、当業者には馴染みのあるように、ダイヤモンド研磨粒子サイズ、ラップ仕上げスラリー化学組成、ラップ仕上げ圧力、およびラップ仕上げ方向を含むが、これらに限定されていない。
【００２４】
　加工ステージ６４では、加工ステージ６２によって生成された窪み（窪みのある領域）は、充填されるべき窪みよりも大きな深さにまでＴＢＳをスパッタリングまたは陰極アーク等のプロセスによって材料で被覆することによって、充填される。堆積される材料は、多くの場合には保護層として用いられるダイヤモンド様の炭素等の保護被覆であり得る。薄膜ヘッドの場合、装置は一般に、アルミナによって囲まれる。したがって、アルミナは、ＴＢＳ上にスパッタリングされるのに適合した材料であり得る。ＣｏＺｒＴａ等のスパッタリングされる柔らかい磁気材料は、窪みを充填するためにも用いられ得る。
【００２５】
　図４Ｂで示されるように、結果として得られたヘッド４０″は、ＴＢＳに沿って、参照
番号８０によって示される材料被覆を含む。
【００２６】
　代替的には、図４Ｂで示されるように表面全体を被覆する代わりに、好ましくは磁気材料を用いてＧＭＲ素子自体だけを被覆することも望ましいであろう。磁気材料は、めっき電極として薄膜ＧＭＲ材料を用いることによって、めっきされ得る。磁気材料を用いる目的は、腐食からＧＭＲ素子を保護することと、ヨークタイプのＧＭＲ構造を形成することとの両方であり得る。
【００２７】
　加工ステージ６６では、基板およびクロージャ等の、対象の構造部分（窪み領域）を形成しない表面部分を覆う材料が、表面から除去されてほぼ平面状の表面が達成される。この「余分な」材料は、伝統的なクリーニングテープまたは同様のものを用いて除去され得る。代替的には、不必要な材料は、伝統的なラップ仕上げによっても除去され得る。図４Ｃは、ヘッド４０′′′として示される、加工ステージ６６の後のヘッドを示す。被覆材料は、窪みが作られた装置の表面領域にのみ、場合によっては、アルミナにもある程度、残る。残った被覆材料は、参照番号９０によって示される。
【００２８】
　装置間および装置から離れた領域内のアルミナ窪みは、装置４８、５０、５２、および５６上の窪みよりも常に少ない。アルミナ窪みは、「平衡窪み」と呼ばれることもある。窪みは、上述のように、平衡窪みよりも大きな深さにまで充填されるであろう。材料を除去する目的は、アルミナだけのための平衡窪みに近づくことのみである。
【００２９】
　１つのヘッド１２しか図示されていないが、より多くのヘッドが同時に加工され得ることが理解されるべきである。通例、当該技術分野で周知であるように、複数のスライダがウェハ上で作製され、そのウェハが切断されてバーとなり、各バーは、何列にも並んだ磁気変換器を含む複数のスライダを含む。プロセス６０の加工は、多数の薄膜ヘッドが同時に加工されるように、各バーに対して行なわれるであろう。一旦各バーが加工されると、次に、それは、さらに加工され（レールエッチング）、従来の様態で個別のスライダへと切断される。
【００３０】
　他の実施例は、前掲の請求項の範囲内にある。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】薄膜読出／書込ヘッドを有する磁気テープ駆動システムを示す簡素化された図である。
【図２】読出／書込ヘッドの断面の側面図である。
【図３】装置の保護を高めるために読出／書込ヘッドのＴＢＳを加工するための方法を示すフロー図である。
【図４Ａ】さまざまな加工ステージにおける読出／書込ヘッドの断面の側面図である。
【図４Ｂ】さまざまな加工ステージにおける読出／書込ヘッドの断面の側面図である。
【図４Ｃ】さまざまな加工ステージにおける読出／書込ヘッドの断面の側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
　１０　磁気テープ駆動システム、１８　テープ支持面、４０　薄膜ヘッド、４１　読出部、４２　書込部、５２　ＧＭＲ素子、５４　センス面。
【図１】
2004079166.tif 000003
【図２】
2004079166.tif 000004
【図３】
2004079166.tif 000005
【図４Ａ】
2004079166.tif 000006
【図４Ｂ】
2004079166.tif 000007
【図４Ｃ】
2004079166.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年11月21日(2003.11.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2004079166.tif 000009
【図２】
2004079166.tif 000010
【図３】
2004079166.tif 000011
【図４Ａ】
2004079166.tif 000012
【図４Ｂ】
2004079166.tif 000013
【図４Ｃ】
2004079166.tif 000014