CN102998635A - 磁头元件检查方法及其装置 - Google Patents

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佐藤武史
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斋藤尚也
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Abstract

本发明提供一种磁头元件检查方法及其装置，能够不受外部环境影响地测定形成在磁头的卸料器上的各个磁头元件所形成的磁场的二维分布。在对形成了多个磁头的卸料器的各磁头的写入磁道的有效磁道宽度进行检查的磁头元件检查装置中，构成为将托盘部、载物台部、样品交接部、磁场测量部和有效磁道宽度测量部搭载在对来自外部的振动进行隔断的除振台部上，并用隔音部遮蔽托盘部、载物台部、样品交接部、磁场测量部、有效磁道宽度测量部和除振台部，来隔断外部的噪音。

Description

磁头元件检查方法及其装置
技术领域
本发明涉及对磁头元件进行检查的方法及其装置，特别涉及在磁头元件制造工序的过程中，在形成在基板上的多个磁头元件分别分离之前的卸料器（rover）状态下对写入磁道的有效磁道宽度进行测定时适用的磁头元件检查方法及其装置。
背景技术
作为非破坏性地检查磁头的装置，有使用光学显微镜的方法、使用扫描型电子显微镜（Scanning Electron Microscope：SEM）的方法、使用原子间力显微镜（Atomic Force Microscope：AFM）的方法、使用磁力显微镜（Magnetic ForceMicroscope：MFM）的方法等。
上述方法分别有优缺点，但在能够非破坏地对磁头为了对硬盘进行写入而产生的磁场进行检查这一点上，使用磁力显微镜（MFM）的方法比使用其他方式的观察手段的方法更优越。
例如，在日本特开2010-175534号公报（专利文件1）中记载了使用该磁力显微镜（MFM）在磁头元件分别分离之前的卸料器状态下对写入磁道的有效磁道宽度进行测定的情况。即，在专利文件1中记载了以下的内容：通过对作为样品的卸料器的磁头电路图案施加电流来产生磁场，二维地对悬臂进行扫描，来将安装在悬臂上的磁性探针接近该产生的磁场，检测悬臂的探针的位移量，由此二维地测定样品所产生的磁场。
在专利文件1中记载了以下内容：通过二维地扫描具有探针的悬臂，来测定形成在磁头的卸料器上的各个磁头元件所形成的磁场的二维分布，但没有涉及用于将样品设置在测量位置，不受周围环境的影响地高精度地进行测定的结构及其方法。
专利文件1：日本特开2010-175534号公报
发明内容
本发明的目的在于解决上述的现有技术的问题，提供一种能够测定形成在磁头的卸料器上的各个磁头元件所形成的磁场的二维分布的磁头元件检查方法及其装置。
为了解决上述问题，在本发明中，构成了一种磁头元件检查装置，用于对形成了多个磁头的卸料器的各磁头的写入磁道的有效磁道宽度进行检查，其中，包括：托盘部，其将检查前的卸料器和检查后的卸料器分离容纳；载物台部，其能够在检查位置与样品交接位置之间移动；样品交接部，其从上述托盘部取出检查前的卸料器，交接到在上述样品交接位置等待的上述载物台部；磁场测量部，其测量在上述样品交接位置取得了上述检查前的卸料器的上述载物台部移动到上述检查位置的状态下通过向形成在上述卸料器上的磁头施加交流电流而产生的磁场；有效磁道宽度测量部，其根据由该磁场测量部测量所得的数据，判断形成在上述磁头上的写入磁道的有效磁道宽度的优劣；除振台部，其搭载了上述托盘部、上述载物台部、上述样品交接部、上述磁场测量部和上述有效磁道宽度测量部，隔断来自外部的振动；以及隔音部，其遮蔽上述托盘部、上述载物台部、上述样品交接部、上述磁场测量部、上述有效磁道宽度测量部和上述除振台部来隔断外部的噪音。
另外，为了解决上述问题，在本发明中，提供一种磁头元件检查方法，用于对形成了多个磁头的卸料器的各磁头的写入有效磁道宽度进行检查，其中，在用隔断外部的噪音的隔音壁遮蔽的环境中执行以下步骤：从供给用托盘取出检查前的卸料器，交接到在样品交接位置等待的载物台；使取得了该检查前的卸料器的上述载物台移动到检查位置；在该载物台移动到检查位置的状态下，通过上述载物台使上述卸料器上升，使得上述卸料器与安装在磁力显微镜的悬臂的前端部附近的探针之间的间隙成为预定量；在使该卸料器上升后的状态下，向形成在该卸料器上的多个磁头元件中的一个磁头元件施加交流电流，通过该一个磁头元件产生磁场，用上述磁力显微镜测量该产生的磁场的状态；根据该测量出的磁场的状态，判断形成在上述一个磁头元件上的写入磁道的有效磁道宽度的优劣；通过上述载物台使该写入磁道的有效磁道宽度的优劣的判断结束了的上述卸料器下降；通过上述载物台将该下降后的卸料器从上述检查位置搬运到上述样品交接位置；根据上述写入磁道的有效磁道宽度的优劣的判断结果，将被搬运到该样品交接位置的上述卸料器容纳在用于容纳合格品的托盘或用于容纳不合格品的托盘的某一方中。
根据本发明，能够在隔断了周围的噪音和振动的环境中在卸料器的状态下对磁头元件的磁特性进行检查，将不合格品从合格品分离并回收，因此能够提高磁头的产品合格率。
通过以下的根据附图对本发明的优选实施例的详细说明，能够了解本发明的这些特征和优点。
附图说明
图1是表示本发明的实施例中的磁头元件检查装置的全体结构的框图。
图2是表示本发明的实施例中的磁头元件检查装置的结构的平面图。
图3是表示本发明的实施例中的磁头元件检查装置的测定部的概要结构的图2的A-A截面向视图。
图4A是本发明中作为检查对象的卸料器的立体图。
图4B是表示本发明的实施例中的使探头的前端部分与形成在卸料器上的磁头元件的电极接触的状态的磁头元件的平面图。
图5是表示本发明的实施例中的磁头元件检查位置的搬运部的概要结构的图2的B-B截面向视图。
图6是表示本发明的实施例中的磁头元件检查装置的测定部的控制系统的概要结构的框图。
图7是表示本发明的实施例中的检查磁头元件的处理的流程的流程图。
符号说明
1：卸料器；100：测定部；110：XYZ粗动载物台单元；120：XYZ微动载物台单元；130：探针单元；140：探头单元；150：观察单元；310：搬运机器人；330：托盘承载部；400：信号处理控制部；500：除振台；600：隔音箱。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的实施方式。
图1是表示本发明的实施例中的磁头元件检查装置的全体结构的框图。磁头元件检查装置具备测定部100、监视器部200、搬运部300以及信号处理/控制部400。
测定部100、监视器部200、搬运部300成为被隔音箱600遮蔽，为使来自外部的声音不对测量产生影响而隔音的结构。
图2是表示本发明的实施例中的磁头元件检查装置的结构的平面图。
磁头元件检查装置构成为将测定部100和搬运部300配置在被隔音箱600遮蔽的除振台500上。
搬运部300具备：搬运机器人310和对搬运机器人310的X方向的移动进行引导的导轨320；承载供给用托盘331~333的托盘承载部330，该供给用托盘331~333搭载检查前和检查后的卸料器。
H是样品交接站，M是样品测量站。
图3是图2的A-A截面向视图，表示测定部100的详细结构。测定部100具备XYZ粗动载物台单元110、XYZ微动载物台单元120、探针单元130、探头单元140、观察单元150、X轴导轨160。
XYZ粗动载物台单元110具备X粗动载物台111、Y粗动载物台112、Z粗动载物台113。X粗动载物台111被线性电动机161驱动，能够沿着X轴导轨160在X轴方向移动，在样品交接站H与样品测量站M之间移动。
XYZ微动载物台单元120具备X微动载物台121、Y微动载物台122、Z微动载物台123，分别被未图示的具有nm（纳米）级的分辨率的驱动源（例如压电元件）驱动。
探针单元130具备悬臂131、探针132、励振器133、位置检测器134、励振器基座135，由位置检测器134检测由于被励振器133施加了振动的安装在悬臂131的前端部附近的探针132的振动所造成的悬臂131的振动。位置检测器134将光束照射到悬臂131上并检测其反射光，根据检测出该反射光的位置求出悬臂的倾角，求出探针132的位移量。探针132由磁性材料形成，悬臂131的振幅根据测量对象的磁场的强度而变化。即，测定部100作为磁力显微镜（MFM）而工作。
探头单元140具备探头防护装置141和安装在探头防护装置141上的探头142。另一方面，卸料器1如图4所示那样，是形成了多个磁头元件的棱柱状的基板，通过如图4B所示那样在使形成在磁头元件的卸料器1的内部的探头电极11和12与探头142的前端部分1421和1422接触的状态下施加交流电流143，从写入电路部13产生磁场。通过将施加到卸料器1的交流电流的频率设为与悬臂131的共振频率不同的频率，能够高速地测定从卸料器1产生的磁场的分布，测定写入执行磁道宽度。
探头防护装置141通过未图示的结构而构成为能够在Y方向上移动，进行驱动使得探头142的前端部分1421和1422与探头电极11和12进行接触、分离的动作。
观察单元150具备：观察磁头元件的卸料器1和悬臂131的上方观察用照相机151；能够观察磁头元件的卸料器1和探头142的前端部分1421、1422的侧方观察用照相机152。153是支持上方观察用照相机151而将其固定在除振台500上的照相机固定部件，154是支持侧方观察用照相机而将其固定在除振台500上的照相机固定部件。
通过XYZ粗动载物台单元110，能够实现探针132向观察位置的粗略的接近、测定卸料器1后的探针132的后退、更换卸料器1时或更换探针132时的XYZ微动载物台单元120的后退。
另外，XYZ微动载物台单元120具备未图示的压电元件作为驱动源，具有亚纳米的水平分辨率和垂直分辨率。由此，能够在亚纳米级上改变探针132的前端与卸料器1的表面之间的间隔、探针132与卸料器1之间的水平方向的相对位置。
图5是图2的B-B截面向视图。搬运机器人310如图5所示，具备基座311、主框架312、第一手臂313、第二手臂314、工件吸附头部315、工件吸附部316、第一关节部317、第二关节部318以及第三关节部319，用工件吸附头部315的工件吸附部316对检查前和检查后的卸料器1进行真空吸附，并搬运到托盘承载部330的托盘与测定部100之间。
另外，搬运机器人310也可以不使用工件吸附头部315和工件吸附部316，而将卸料器1的两端钓接到钩部（未图示）上，进行上升或下降。
图6表示对测定部100和包含在信号处理控制部400中的测定部100进行控制，并对检测信号进行处理的电路结构的概要。在对包含在信号处理控制部400中的测定部100进行控制并对检测信号进行处理的电路中，具备：使励振器133进行振荡的振荡器401；对从位置检测器134输出的信号进行放大的放大器402；对XYZ微动载物台单元120进行控制的XYZ微动载物台控制器411；对XYZ粗动载物台单元110进行控制的XYZ粗动载物台控制器412；向探头142施加直流电流的恒流源421；测定探头142的前端部分1421和1422之间的电阻值的电阻测定器422；在上下方向驱动探头防护装置141而控制探头142的前端部分1421和1422对卸料器1的电极11和12的接触/非接触（ON/OFF）的探头防护装置控制部423；在来自振荡器401的信号与来自恒流源421的信号之间切换向放大器402输入的信号的开关431；进行信号处理/图像处理和全体的控制的控制器440和显示器450。
通过使用锁相放大器作为放大器402，将开关431连接在振荡器401侧，锁定为振荡器401的振荡频率，能够有选择地只取得因悬臂131的振动造成的信号成分。
另外，通过将开关431切换到恒流源421侧，将作为锁相放大器的放大器402锁定为恒流源421的交流电流的频率，能够有选择地检测出由于根据位置检测器134的输出信号而对卸料器1进行了励磁的磁头元件所产生的悬臂131的响应。
使用图7说明通过这样的结构，用搬运机器人310取出容纳在托盘承载部330的供给用托盘331上的卸料器1并搬运到测定部100，与测定的结果对应地将测定部100的测定结束了的卸料器1容纳到托盘承载部330的合格品容纳用托盘332或不合格品容纳用托盘333中的一连串的动作。
首先，通过搬运机器人310用工件吸附头部315的工件吸附部316对容纳在托盘承载部330的供给用托盘331中的卸料器1进行真空吸附而取出。搬运机器人310在不使用工件吸附头部315和工件吸附部316而使用钩部时，由该钩部钓接卸料器1的两端而取出（S701）。接着，搬运机器人310沿着导轨320移动而移动到工件交接位置H，并搭载到在样品交接站H处等待的测定部100的XYZ粗动载物台单元110上的XYZ微动载物台单元120上（S702）。在将卸料器1搭载在XYZ微动载物台单元120上的状态下，XYZ粗动载物台单元110被XYZ粗动载物台控制器412控制，沿着X轴导轨160移动，向样品测量站M移动（S703）。
在向测定位置M的移动结束的状态下，XYZ微动载物台单元120的Z微动载物台123被XYZ微动载物台控制器411控制而上升，使得卸料器1的上表面与安装在悬臂131的前端部附近的探针132之间的间隙成为预定量（S704）。
在将卸料器1设置为这样的状态后，通过上方观察系统151对悬臂131和卸料器1进行摄像，由控制器440对摄像所得到的图像进行处理，计算出探针132与卸料器1的表面的观察对象面之间的位置偏离量，经由XYZ粗动载物台控制器412控制XYZ粗动载物台单元110，或经由XYZ微动载物台控制器411控制XYZ微动载物台单元120，使探针132粗略地向观察对象区域接近（S705）。
接着，通过侧方观察系统152对卸料器1的形成有电极的面（在图3或图6中是卸料器1的左侧的面）和探头142的前端进行摄像，在控制器44中对摄像所得到的图像进行图像处理，检测探头142与卸料器1的接近的状况、卸料器1的端面的位置、卸料器1的序列号等，经由XYZ粗动载物台控制器412控制XYZ粗动载物台单元110，或经由XYZ微动载物台控制器411控制XYZ微动载物台单元120，进行修正以使卸料器1位于预定的测定位置（S706）。另外，也可以将通过侧方观察系统152摄像所得到的图像显示在显示器450的画面上。
接着，使探头142的前端部分1421和1422与形成在卸料器1上的元件的电极面11和12接触（S707），在使探针132以希望的振幅振动的状态下，从探头142经由电极面11和12在写入电路部12中流过交流电流，产生磁场（S708）。在该状态下，通过振荡器401对励振器133进行激励，使悬臂131振动，由此使安装在悬臂131的前端部附近的探针132振动，通过XYZ微动载物台控制器411驱动X微动载物台121和Y微动载物台122，使卸料器1在X-Y方向上移动，从而通过探针132对写入电路部12的上表面的区域进行扫描（S709）。
这时，由于检查装置全体被隔音箱600遮蔽，所以能够防止由于外部的噪音而对悬臂131、探针132产生噪声影响。另外，通过除振台500能够隔断外部的振动，因此能够防止对悬臂131、探针132产生噪声影响，能够更高精度地进行测定。
在该写入电路部12中产生了磁场的状态下，由位置检测器134检测因振动的探针132造成的悬臂131的前端部附近的位移量，通过放大器420对检测信号进行放大并输入到控制器440，对该输入的信号进行处理，求出磁头的写入磁道的有效磁道宽度，将该求出的写入磁道的有效磁道宽度与预先设定的基准宽度范围进行比较，判断是否合格（S710）。即，如果测量后求出的写入磁道的有效磁道宽度在基准宽度的范围内，则判断为合格，如果在基准宽度的范围以外，则判断为不合格。该判断的结果被输入到控制器440而存储。
在将检测信号发送到放大器402后，使悬臂132停止振动，将探头142的前端部分1421和1422从形成在卸料器1上的元件的电极面11和12分离（S711），由Z微动载物台控制器411进行控制，使Z微动载物台123下降直到能够在卸料器1与探针132之间产生充分的间隙（S712）。
接着，检查在卸料器1上是否有未测定的位置（S713），在有未测定的位置的情况下（否），通过XYZ粗动载物台控制器412对X粗动载物台111进行驱动，或者通过XYZ微动载物台控制器411对X微动载物台121进行驱动，移动1间距的量，以使卸料器1的下一个磁头元件的电极11和12来到探头142的前端部分1421和1422的位置（S714），重复进行从S704到S712。
在卸料器1的全部磁头元件的测定结束后（S713中的“是”的情况），通过XYZ粗动载物台控制器412对X粗动载物台111进行驱动，使测定后的卸料器1从样品测量站M移动到样品交接站H（S715），通过搬运机器人310从XYZ微动载物台120搬出测定后的卸料器1（S716），并与测定结果对应地将合格品容纳到合格品容纳用托盘332中，将不合格品容纳在不合格品容纳用托盘333中（S717）。
直到没有容纳在托盘承载部330的供给用托盘331中的卸料器1为止，重复进行该一连串的动作S701~S717（S718）。
测定结束而被判断为容纳在合格品容纳用托盘332中的合格品的卸料器1被搬运到磁头制造的下一个工序进行处理。另一方面，被判断为容纳在不合格品容纳用托盘333中的不合格品的卸料器1不送到下一个工序而被废弃，或者为了探明不合格的原因而被搬运到不合格分析工序。
在上述说明的实施例中，说明了通过MFM（磁力显微镜）方式对形成在卸料器1上的磁头元件的状态进行测量的方法，其中，该MFM方式是从探头142向形成在卸料器1上的元件的电极11和12施加交流电流，在从写入电路部13产生磁场的状态下使探针132振动，测量其振动的状态的方式，但是，也能够适用于通过AFM（原子间力显微镜）方式测量卸料器1的表面形状的情况，其中，该AFM方式是不从探头142向形成在卸料器1上的元件的电极11和12施加交流电流，在没有通过写入电路部13产生磁场的状态下，使探针132振动并与卸料器1接触，测量其振动的状态的方式。
在不脱离本发明的宗旨的范围内，可以通过其他特定方式实施本发明。上述实施例仅用于说明本发明，并不对本发明进行限定，本发明的范围只由要求专利保护的范围所限定，而不由以上的说明书限定，在要求专利保护的范围的等同范围以及主旨以内的任何变更都包含于此。

Claims (10)

1.一种磁头元件检查装置，对形成了多个磁头的卸料器的各磁头的写入磁道的有效磁道宽度进行检查，其特征在于，包括：
托盘部，其将检查前的卸料器和检查后的卸料器分离容纳；
载物台部，其能够在检查位置与样品交接位置之间移动；
样品交接部，其从上述托盘部取出检查前的卸料器，交接到在上述样品交接位置等待的上述载物台部；
磁场测量部，其测量在上述样品交接位置取得了上述检查前的卸料器的上述载物台部移动到上述检查位置的状态下通过向形成在上述卸料器上的磁头施加交流电流而产生的磁场；
有效磁道宽度测量部，其根据由该磁场测量部测量所得的数据，判断形成在上述磁头上的写入磁道的有效磁道宽度的优劣；
除振台部，其搭载了上述托盘部、上述载物台部、上述样品交接部、上述磁场测量部和上述有效磁道宽度测量部，隔断来自外部的振动；以及
隔音部，其遮蔽上述托盘部、上述载物台部、上述样品交接部、上述磁场测量部、上述有效磁道宽度测量部和上述除振台部来隔断外部的噪音。
2.根据权利要求1所述的磁头元件检查装置，其特征在于，
上述载物台部具备线性电动机，还具备对上述载物台部在检查位置与样品交接位置之间的移动进行引导的导轨部，上述载物台部被上述线性电动机驱动，沿着上述导轨在上述检查位置与样品交接位置之间移动。
3.根据权利要求1所述的磁头元件检查装置，其特征在于，
上述样品交接部具有对上述卸料器进行真空吸附的真空吸附头，通过上述真空吸附头对容纳在上述托盘中的检查前的卸料器进行真空吸附来取出上述卸料器，然后交接到在上述样品交接位置等待的上述载物台部。
4.根据权利要求1所述的磁头元件检查装置，其特征在于，
上述样品交接部具有对上述卸料器的端部进行钓接的钩部，通过上述钩部对容纳在上述托盘中的检查前的卸料器进行钓接来取出上述卸料器，然后交接到在上述样品交接位置等待的上述载物台部。
5.根据权利要求1所述的磁头元件检查装置，其特征在于，
上述磁场测量部具备用于观察放置在上述载物台部上的卸料器的观察单元，根据通过该观察单元观察到的上述卸料器的位置信息，通过上述载物台部调整上述卸料器的位置。
6.一种磁头元件检查方法，对形成了多个磁头的卸料器的各磁头的写入有效磁道宽度进行检查，其特征在于，
在隔断外部的振动的除振台上用隔断外部的噪音的隔音壁遮蔽的环境中执行以下步骤：
从供给用托盘取出检查前的卸料器，交接到在样品交接位置等待的载物台；
使取得了该检查前的卸料器的上述载物台移动到检查位置；
在该载物台移动到检查位置的状态下，通过上述载物台使上述卸料器上升，使得上述卸料器与安装在磁力显微镜的悬臂的前端部附近的探针之间的间隙成为预定量；
在使该卸料器上升后的状态下，向形成在该卸料器上的多个磁头元件中的一个磁头元件施加交流电流，通过该一个磁头元件产生磁场，用上述磁力显微镜测量该产生的磁场的状态；
根据该测量出的磁场的状态，判断形成在上述一个磁头元件上的写入磁道的有效磁道宽度的优劣；
通过上述载物台使该写入磁道的有效磁道宽度的优劣的判断结束了的上述卸料器下降；
通过上述载物台将该下降后的卸料器从上述检查位置搬运到上述样品交接位置；
根据上述写入磁道的有效磁道宽度的优劣的判断结果，将被搬运到该样品交接位置的上述卸料器容纳在用于容纳合格品的托盘或用于容纳不合格品的托盘的某一方中。
7.根据权利要求6所述的磁头元件检查方法，其特征在于，
上述载物台被线性电动机驱动，沿着导轨在上述检查位置与样品交接位置之间移动。
8.根据权利要求6所述的磁头元件检查方法，其特征在于，
通过真空吸附头对容纳在上述托盘中的检查前的卸料器进行真空吸附来取出上述卸料器，并交接到在上述样品交接位置等待的上述载物台部。
9.根据权利要求6所述的磁头元件检查方法，其特征在于，
通过钩部对容纳在上述托盘中的检查前的卸料器进行钓接来取出上述卸料器，并交接到在上述样品交接位置等待的上述载物台部。
10.根据权利要求6所述的磁头元件检查方法，其特征在于，通过观察单元观察放置在上述载物台上的卸料器，根据该观察到的上述卸料器的位置信息，通过上述载物台调整上述卸料器的位置。
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