CN1149125A - 深度传感器 - Google Patents

Abstract

本发明的深度传感器可以高精度检测MR磁头的深度，它包含一个模拟传感器和一个数字传感器，该模拟传感器具有其电阻由于在研磨磁头时与磁头一同在深度方向上被研磨而连续地改变的一个电阻器并用于由所述连续改变的电阻而检测其深度，该数字传感器具有其电阻由于在研磨磁头时与磁头一同在深度方向上被研磨而非连续地改变的一个电阻器并用于由所述非连续改变的电阻而检测其深度。

Description

深度传感器

本发明涉及用于在制造磁头时检测深度用的深度传感器。详细来说，根据本发明的深度传感器可通过模拟传感器与数字传感器两者组合来精确检测深度值。

在诸如硬盘装置等磁记录装置领域，需要把装置做得较小并使得其容量较大。因而，希望磁头形成的行记录密度较高而形成的磁道较窄。近来，研究人员把注意力转向了磁电阻效应型磁头(以下称为MR磁头)。每一种磁头的优势在于它能形成较高的行记录密度并使得磁道较窄。MR磁头检测MR膜由于来自记录介质作为使用磁电阻效应膜(以下称为MR膜)而重放输出的信号磁场所发生的电阻变化，MR膜电阻是基于磁场强度而变化的。

在用于这种MR磁头的MR膜之中，当电阻小时，电阻与外层磁场的变化相关的变化量变小。于是，当MR膜的电阻小时，来自MR磁头的重放输出降低。结果，在MR磁头的情形必须使得MR膜的电阻变得较大。

顺便来说，这种MR磁头被分类为横向型MR磁头与纵向型MR磁头。

如图1中所示，横向型MR磁头使得MR膜101平行于记录介质移动方向M1设置，而电极102、103固定在这个MR膜101的左侧和右侧。这时，MR膜101的电阻R由R＝(ρ×T)/(W×t)表示，其中ρ，W，T，t分别是MR膜101的特定的电阻、宽度、长度和厚度。这样，在横向型MR磁头中，当磁道变窄时，MR膜101的长度T变短。这时，如果MR膜101的宽度W和厚度T不变，则MR膜101的电阻降低，因而重放输出降低。具体而言，例如，MR膜101的宽度W必须设定为等于或者大于1.5μm，以便在具有长度T为2μm的窄磁道的横向型MR磁头中获得具有如同带有长度T为4μm而宽度W为3μm的宽磁道的横向型MR磁头所具有的相同电平的重放输出。这样，在横向型MR磁头的情形中，为了使得磁道变得较窄而同时保持重放输出，则必须使MR膜101的整体形状做得更小。

另一方面，如图2所示纵向型MR磁头是由垂直于记录介质移动方向M1设置的MR膜101以及固定在这一MR101的上和下部分的电极102、103组成的。于是，可在不必使MR膜101整体形状小型化的情形下使得重放输出较高而磁道较窄。这就是说，在纵向型MR磁头的情形下，如果MR膜101的宽度W变得较窄以便磁道变得较窄，则MR膜101的电阻增加。这使得重放输出变得较大。

在这种纵向型MR磁头中，趋近记录介质的一侧上的MR膜101的一端即MR膜头部111由电极覆盖，并且远离记录介质的一侧上的MR膜101的一端即MR膜尾部112也由电极覆盖。MR膜头部111与MR膜尾部112之间的部分，即没有被电极覆盖的部分是MR膜的磁传感部分。由于MR膜头部111与MR膜尾部112被电极覆盖，它们对于重放输出是没有贡献的。于是，当由MR膜头部111的电极所覆盖的部分的长度即深度dp长时，记录介质与磁传感部分之间的距离变长，从而重放输出降低。因此，在纵向型MR磁头中，必须使得深度dp设定成可能得短。在当前的情形下，需要使得这一深度将近0.5±0.2μm。而且，预料将来需要使得这一深度变得更短。

顺便而言，在上述纵向型MR磁头的情形，首先，制造出纵向型MR磁头，同时设定深度长于所需要的深度之长。此后的制造使得记录介质一侧的部分被研磨，直至其深度达到所需要的长度。在研磨上述的纵向型MR磁头的记录介质一侧的部分时，自然必须研磨时同时检测研磨过程中的深度的等级。

然而，如上所述，由于这一深度非常之短，在研磨过程中检测这一深度是很困难的。那么，在研磨纵向型MR磁头的记录介质一侧的部分时，就需要一种能够精确地检测这一深度的深度传感器。

本发明是就以往的情形所提出的。于是本发明的一个目的是为了提供在制造纵向型MR磁头时能够精确地检测深度的深度传感器。

本发明旨在达到上述目的的深度传感器适用于在研磨磁头时检测深度的长度，以便设定磁头的深度为预定的长度。该深度传感器的特征在于包含有一个模拟传感器和一个数字传感器，该模拟传感器具有其电阻在研磨磁头时与磁头一同被研磨而连续地改变的一个电阻器并用于由上述连续改变的电阻而检测其深度，该数字传感器具有其电阻在研磨磁头时与磁头一同被研磨而非连续地改变的一个电阻器并用于由上述非连续改变的电阻而检测其深度。

根据本发明的深度传感器通过使用数字传感器逐级地粗略地检测深度，并使用模拟传感器连续地精确地检测深度。

这就是说，通过事先使得深度与数字传感器电阻非连续地变化时的情形相关联，数字传感器可以知道数字传感器电阻非连续变化中的每一级的深度。然而，由于数字传感器只能得到数字传感器电阻非连续变化中的每一级的深度，其结果是深度的检测是逐级而粗略的。

另一方面，在模拟传感器中，首先基于数字传感器所检测的结果检验模拟传感器电阻的变化与深度变化之间的关系。这就是，基于数字传感器电阻变化的每一级中模拟传感器电阻以及这时由数字传感器所检测的深度，可以得出模拟传感器电阻变化与深度变化之间的关系。如果这样模拟传感器电阻变化与深度变化之间的关系变得很清楚，则就可以从模拟传感器电阻连续而精确地检测深度。

从以下如附图所示本发明的最佳实施例的说明，本发明的其它目的和先进之处将显而易见。

图1是表示普通横向型MR磁头的一个例子的主要部分的示意图。

图2是表示普通纵向型MR磁头的一个例子的主要部分的示意图。

图3是表示根据本发明的深度传感器一例的顶视平面图。

图4是表示MR磁头与深度传感器的布线模块的主要部分的示意图。

图5是沿图4所示布线模块中X-X线所取的横截剖视图。

图6是以放大形式表示的图3中所示的深度传感器放大的主要部分的平面图。

图7是表示图6中所示沿Y-Y线切割深度传感器的数字传感器部分的横截剖视图。

图8是图6中所示的深度传感器等效电路图。

图9是表示数字传感器一端的一例的顶视平面图。

以下将参照附图详述本发明的一个特定实施例。由于以下所要描述的实施例是本发明的一个最佳实施例，因而技术上各种优选的限制加到实施例上。然而，除非在以下的说明中有本发明特别被限制的解释，本发明的范围是不限于该实施例的。

本实施例中的深度传感器检测以薄膜工艺在一底板上形成的纵向型MR磁头的深度。如图3中所示，当MR磁头10在与MR磁头10等同的基座20上形成时，该深度传感器以薄膜工艺与MR磁头10一同形成。如图3中所示，在基座20上现已联合形成多个MR磁头10。深度传感器30在这些MR磁头10之间形成。当深度传感器30如上所述在与MR磁头10等同的基座20上形成时，深度传感器30能够与MR磁头10一同形成，因而深度传感器30可几乎不用增加新的工艺而形成。而且，深度传感器30以这种方式形成在MR磁头10与MR磁头10之间，深度传感器30的导线如下连接到MR磁头10的导线，并且各个端子是共用的。于是，深度传感器30在底板上所占的面积变小，使得从一个底板20可获得更多的MR磁头10。

当MR磁头成型后，在底板20上形成的MR磁头10和深度传感器30从底板20的一个端面21被逐渐研磨，使得该深度传感器变短，同时借助深度传感器30检测MR磁头10的深度。并且，MR磁头10的深度设定为预定的长度。(以下这一工艺过程称为研磨过程)。在深度设定为预定长度之后，在底板上形成的多个MR磁头10分别切割开，于是MR磁头完工。

如图3中所示，用于以这种方式检测MR磁头10的深度的传感器30包括用于连续检测深度的模拟传感器40与用于非连续检测深度的数字传感器50。模拟传感器40与数字传感器50在底板20上形成使得彼此邻接。这一模拟传感器40在研磨过程中与MR磁头10一同被研磨，并具有其电阻连续变化一个电阻器。深度是从连续变化的电阻中被检测的。数字传感器50在研磨过程中与MR磁头10一同被研磨，并具有其电阻非连续变化一个电阻器。深度是从非连续变化的电阻中被检测的。用于检测各个电阻的导线61、62、63与64是从模拟传感器40与数字传感器50提供的。

现在，如图4所示，来自模拟传感器40的导线之一的导线61通过薄膜导体65连接到来自MR磁头10的MR薄膜11的导线12。薄膜导体65与来自MR薄膜11所提供的另外的导线13同时形成，在一个连接孔65a连接到来自模拟传感器的一个导线61，并在一个连接孔65b连接到来自MR薄膜11的导线12。也就是，如图5所示，在薄膜导体65上形成一绝缘层65c。连接孔65a，65b在绝缘层65c上两个位置形成。薄膜导体65和作为与薄膜导体65不同的一层形成的导线61在连接孔65a中彼此连接。薄膜导体65和作为与薄膜导体65不同的一层形成的导线12在连接孔65b中彼此连接。

如上所述，由于来自模拟传感器40的导线61通过薄膜导体65连接到来自MR磁头10的MR薄膜11的导线12，故用于从模拟传感器40拾取信号的端子和MR磁头10的端子如图3所示可集成到共用端子71中。此外，由于薄膜导体65、来自连接到薄膜导体65的模拟传感器40的导线61、和来自MR薄膜11的导线12是作为不同层而形成的，于是如上所述，可同时形成薄膜导体65和来自MR薄膜11的另外的导线13。结果，可不必向薄膜工艺添加新的工艺过程而形成薄膜导体65。

顺便说来，只有与MR磁头10相关的导线表示为图4与5中的磁头的导线。然而，也可能该磁头是供记录之用的磁头是层压在MR磁头上的层压型磁头。在用于记录的磁头是这样被层压的情形下，用于记录的磁头的导线如图4与5中所示是在该导线上另外形成的。

另一方面，如图3中所示，来自模拟传感器40的另一导线62连接到来自数字传感器50的导线63。于是，来自这一导线62的端子用作为对于数字传感器50的端子共用的端子72。

如上所述，来自数字传感器50的导线63，64中的一条导线63连接到来自模拟传感器40的导线62。来自这一导线63的端子用作为对于模拟传感器40的端子共用的端子72。另一导线64不连接到模拟传感器40，而端子73是在其末端形成的。然而，这一端子73不必是独立的端子。例如，如图3中所示，端子73可以与用于记录的磁头在MR磁头上层压的端子共用。

以下将更为详细地说明上述的深度传感器30的模拟传感器40与数字传感器50。

模拟传感器40的电阻器部分是借助于与MR薄膜11具有相同的材料的NiFe薄膜以MR薄膜11相同的膜厚而形成的。这样，假设模拟传感器40的电阻器部分与MR薄膜11具有相同的材料和相同的膜厚，由于模拟传感器40和MR磁头10在研磨过程中是同时被研磨的，因此能改进模拟传感器40的精度。

如图6所示，在底板20的端面21附近，这种NiFe薄膜是几乎平行于端面21设置的。导线61，62是从其两端提供的。这两个导线61，62之间的部分是电阻R。这些导线61，62是用来拾取来自模拟传感器40的信号的，并由薄膜导体组成。如上所述，一条导线61连接到来自MR薄膜11的导线12，延伸到MR磁头10共用的端子71。另一条导线62连接到来自数字传感器50的导线63，延伸到数字传感器50共用的端子72。在底板20的端面21附近几乎平行于端面21设置的电阻器R，在研磨过程中研磨进行时其宽度W1是逐渐变窄的，因而其电阻是逐渐增加的。于是，在模拟传感器40中，如果这一电阻的变化与研磨的进程之间的关系是清楚的，就能够通过测量这一电阻找出研磨进程的程度。

另一方面，数字传感器50的电阻器部分与模拟传感器40类似，是借助于与MR薄膜11具有相同的材料的NiFe薄膜以MR薄膜11相同的膜厚而形成的。这样，假设数字传感器50的电阻器部分与MR薄膜11具有相同的材料和相同的膜厚，数字传感器50和MR磁头10在研磨过程中是类似地被研磨的，从而改进了数字传感器50的精度。

这一NiFe薄膜的成形使得第一端51、第二端52、第三端53和第四端54是在底板20的端面21的附近形成的，如图6中所示。这些端头51、52、53、与54分别连接到导线63。这一导线63是用来拾取来自数字传感器50的信号的，该导线如上所述是由薄膜导体组成的，连接到模拟传感器40的导线62，并延伸到对于模拟传感器40共用的端子72。

该NiFe薄膜的成形使得第一端头51和导线62之间、第一端头51与第二端头52之间、第二端头52与第三端头53之间、第三端头53与导线64之间以及第四端头54与导线64之间连接。如上所述，连接到第三端头53与第四端头54的导线64是用来拾取来自数字传感器50的信号，该导线由薄膜导体组成，并延伸到用于该数字传感器的端子73。于是，第一端头51和导线62之间的NiFe薄膜是第一电阻器R1，第一端头51与第二端头52之间的NiFe薄膜是第二电阻器R2，第二端头52与第三端头53之间的NiFe薄膜是第三电阻器R3，第三端头53与导线64之间的NiFe薄膜是第四电阻器R4，而第四端头54与导线64之间的NiFe薄膜是第五电阻器R5。

在形成MR磁头10的深度部分时，第一到第四端头51、52、53与54是类似于MR磁头10的深度部分形成的。这就是，当这些端头51、52、53与54形成时，如图7所示类似于MR磁头10。首先形成NiFe薄膜55，然后在这一NiFe薄膜上形成绝缘层56，并除去这一绝缘层56的顶部。然后在NiFe薄膜55和绝缘层56上形成由薄膜导体组成的导线63。在这样形成的端头51、52、53与54中，在研磨工艺过程之前NiFe薄膜55和导线63是彼此电连接的，但是在研磨过程中如图7的箭头M2所示的研磨逐渐进行时，当研磨进行到绝缘层56上面的顶部56a时，它们彼此断开。于是，在数字传感器50中，基于NiFe薄膜55和导线63之间的导电状态的变化，可判定研磨是否进行到了绝缘层56的顶部56a位置。在数字传感器50中，每一端头51，52，53与54的形成使得绝缘层56的顶部56a在端头51，52，53与54的每一个中位置不同，于是逐级地进行这种判定。

如前所述，图8表示模拟传感器40与数字传感器50的等效电路图。这就是说，模拟传感器40包含一个对应于电阻器R的可变电阻r以及分别对应于端子71，72的端子t1，t2。在研磨工艺过程中随着研磨的进行可变电阻器r的电阻是逐渐增加的。于是，在模拟传感器40中，可通过测量这一可变电阻器r的电阻Ra连续地检测研磨工艺。另一方面，数字传感器50包括五个电阻器r1，r2，r3，r4与r5分别对应于电阻器R1，R2，R3，R4与R5；四个开关s1，s2，s3及s4分别对应于第一到第四端头51，52，53与54；以及端子t2，t3分别对应于端子72，73。这些开关s1，s2，s3及s4在研磨工艺中进行研磨时顺序地被断开。于是，在数字传感器50中，可通过测量这一整体的电路的电阻Rd逐级检测研磨进程。

以下将更为具体地对于借助于上述的深度传感器40检测深度进行说明。

当在研磨过程中检测深度时，来自模拟传感器40的信号从端子71，72被拾取。然后，监测在模拟传感器40中的电阻器R的电阻Ra。进而，从端子72，73拾取来自数字传感器50的信号。然后，监测数字传感器50中整体电路的电阻Rd。

顺便说来，数字传感器50是按以下方式如图9中所示形成的。这就是说，具有所需的深度d0的的一个位置P0与第一端头51中绝缘层的顶部的位置P1之间的长度51t为0.25μm。具有所需的深度dp的的位置P0与第二端头52中绝缘层的顶部的位置P2之间的长度52t为0.75μm。具有所需的深度dp的的位置P0与第三端头53中绝缘层的顶部的位置P3之间的长度53t为1.5μm。具有所需的深度2dp的的位置P0与第四端头54中绝缘层的顶部的位置P4之间的长度54t为3.0μm。而且，数字传感器50中的第一到第五电阻器R1，R2，R3，R4与R5的形成要使得它们具有足够大的电阻，以便能够以高灵敏度检测这些电阻。

这时，假设d0为所希望的深度，D1为数字传感器50中的第一电阻器R1的电阻，D2为数字传感器50中的第二电阻器R2的电阻，D3是数字传感器50中的第三电阻器R3的电阻，D4是数字传感器50中的第四电阻器R4的电阻，以及D5是数字传感器50中的第五电阻器R5的电阻，那么研磨加工中的深度d与数字传感器50中的整体电路的电阻Rd之间的关系以下列公式表示。

当RdD5，d0＋3.0(μm)＜d

当RdD4，d0＋1.5(μm)＜d＜d0＋3.0(μm)

当RdD3＋D4，d0＋0.75(μm)＜d＜d0＋1.5(μm)

当RdD2＋D3＋D4，d0＋0.25(μm)＜d＜d0＋0.75(μm)

以及  当RdD1＋D2＋D3＋D4，d＜d0＋0.25(μm)。

于是如果在研磨加工中监测数字传感器50中的整体电路的电阻Rd，则直至d＝d0＋0.25(μm)的状态为止可逐级检测在研磨加工中的深度d。

这样，通过数字传感器50逐级检测研磨加工中的深度d时，也同时监测了模拟传感器40中的电阻器R的电阻Ra。这时，基于模拟传感器40的电阻Ra在数字传感器50的电阻Rd每一级中的变化以及这时由数字传感器50所检测的深度，判定模拟传感器40中的电阻器R的电阻Ra的变化与深度d的变化之间的关系。

在研磨过程中当研磨加工中的深度d等于或者小于d0＋0.25(μm)时，使用模拟传感器40监测研磨加工中的深度d，其中如上所述电阻器R的电阻Ra的变化与深度d的变化之间的关系是明显的。这时，由于电阻器R的电阻Ra的变化与深度d的变化之间的关系变得明显，模拟传感器40可从模拟传感器40中的电阻器R的电阻Ra连续而精确地检测深度d。于是，在借助于模拟传感器40连续而精确地检测深度d时，研磨过程进行到深度达到所希望的长度。

这样，在研磨过程中，首先数字传感器50逐级而粗略地检测深度d。然后模拟传感器40连续而细致地检测该深度d。于是，深度d可被精确地检测。结果，在研磨工艺过程中应用根据本发明的深度传感器可精确地将深度设定为所需要的长度。

顺便说来，虽然作为对应于上述实施例中的开关的端头在数字传感器中装设了四个端头51，52，53及54，但是这些端头可以多于或者少于上述情形。例如，在希望比较简便测量深度的情形，可装设较少的对应于那些开关的端头。在希望比较细致地测量深度的情形，可装设较多的对应于那些开关的端头。

从以上说明可见，在根据本发明的深度传感器中，数字传感器逐级而粗略地检测深度，而模拟传感器连续而细致地检测该深度。结果是，深度d可被精确地检测。

在不背离本发明的精神和范围之下可以构造出本发明的广为不同的实施例。应当明白的是，除了如同所附权利要求中所定义以外，本发明是不限于说明书中所述的特定实施例的。

Claims (8)

1.一种用于在研磨磁头时检测深度以便将磁头的深度设定为预定量值的深度传感器，其特征在于包括：

一个模拟传感器，具有其电阻由于在研磨磁头时在深度方向上与磁头一同被研磨而连续地改变的一个电阻器并用于由所述连续改变的电阻而检测其深度；以及

一个数字传感器，具有其电阻通过在研磨磁头时在深度方向上与磁头一同被研磨而非连续地改变的一个电阻器并用于由所述非连续改变的电阻而检测其深度。

2.如权利要求1中所述的深度传感器，其特征在于所述磁头是以薄膜工艺形成的薄膜磁头。

3.如权利要求2中所述的深度传感器，其特征在于所述模拟传感器及所述数字传感器是在作为形成所述薄膜磁头的底板的同一平面上形成的。

4.如权利要求2中所述的深度传感器，其特征在于，用于从所述模拟传感器及所述数字传感器拾取信息的端子的至少一个是与所述磁头端子的一个共用的。

5.一种用于在研磨该薄膜磁头时检测薄膜磁头深度以便将在一底板上所形成的薄膜磁头的深度设定为预定的量值度的深度传感器，其特征在于包括；

一个模拟传感器，具有其电阻通过在研磨薄膜磁头时与该薄膜磁头一同被研磨而连续地改变的一个电阻器并用于由所述连续改变的电阻而检测其深度；以及

一个数字传感器，具有其电阻通过在研薄膜磨磁头时与该薄膜磁头一同被研磨而非连续地改变的一个电阻器并用于由所述非连续改变的电阻而检测其深度，

其中所述模拟传感器与所述数字传感器是在所述底板上以形成该薄膜磁头相同的薄膜工艺而形成的。

6.如权利要求5中所述的深度传感器，其特征在于所述薄膜磁头是磁电阻效应型磁头。

7.如权利要求6中所述的深度传感器，其特征在于所述模拟传感器及所述数字传感器是由如同所述磁电阻效应型磁头的相同的NiFe膜组成的。

8.如权利要求5中所述的深度传感器，其特征在于，来自所述模拟传感器及所述数字传感器的导线的至少一个是与来自薄膜磁头的导线的一个共用的并通过在这些导线的另一层上形成的一个薄膜导体连接。

Images