JP2000076633A - 磁気ヘッドの検査素子及びウエハ - Google Patents

磁気ヘッドの検査素子及びウエハ

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JP2000076633A
JP2000076633A JP10245194A JP24519498A JP2000076633A JP 2000076633 A JP2000076633 A JP 2000076633A JP 10245194 A JP10245194 A JP 10245194A JP 24519498 A JP24519498 A JP 24519498A JP 2000076633 A JP2000076633 A JP 2000076633A
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Japan
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sensor
magnetic field
wafer
gap
actual
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JP10245194A
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English (en)
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Shunichiro Kuwazuka
俊一郎 鍬塚
Masayuki Takagi
政幸 高木
Ritsu Imanaka
律 今中
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ウエハレベルで磁気ヘッドの書込み特性を測定
することのできる検査素子を提供すること。 【解決手段】下部コア1、上部コア4、ギャップ2等か
ら構成されるモニタ用のインダクティブ素子とこのイン
ダクティブ素子から発生する磁束を検出するように、イ
ンダクティブ素子の先端部に配置され、位置Cから位置
Dの間に置かれたMRセンサ3からなる検査素子。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録再生を行
う磁気ヘッドの書込み特性を測定する検査素子及びその
ような検査素子を有するウエハに関する。
【0002】
【従来の技術】コンピュータ等の磁気記録装置の情報の
記録再生に磁気抵抗効果型ヘッド(MRヘッド)又は巨
大磁気抵抗効果型ヘッド(GMRヘッド)が広く用いら
れて来ている。これらのヘッドは、磁気記録媒体のトラ
ックから生じた磁界により磁気抵抗効果素子(MR素
子、以下、MR素子について説明するが巨大磁気抵抗効
果素子の場合も同様である)の抵抗値が変化することに
より磁気情報を再生している。また、書込みはMR素子
の上に形成された従来から用いられているインダクティ
ブ型素子を用いている。
【0003】近年、急速に進む高記録密度化に対応する
ため、書込みヘッドのトラック幅は狭小化の一途をたど
り、その書込み能力も余裕のないものとなって来てお
り、早い工程での特性把握が急務となっている。しかし
現時点では最終段階での実ヘッドでの特性測定以外には
書込み特性の正確な測定はできない。
【0004】なお、これに関連する従来技術として、例
えば、特開平6−84146号公報ある。この技術は、
多数のMR素子が形成された同一ウエハ上に別の磁界印
加用のモニタ素子を形成し、これに外部から磁界をかけ
てウエハ状態で特性を測定するものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、読み
出し特性を検査するものであって、書込み特性は測定す
ることができないという問題があった。前述のように、
書込み特性の測定は、最終段階での実ヘッドでの特性測
定で行っている。これは、書き込み特性が機械加工後の
ギャップ深さ精度に大きく影響するため、素子工程レベ
ルでは、書き込み特性を明確にできないことも影響して
いる。このために書込み能力不良、書き込み滲み不良等
の不良が最終段階まで見逃され、大きな問題を起こして
来ている。
【0006】ヘッドの製造工程は、大きく分けて素子形
成工程、加工工程、組立工程があり、製造期間も非常に
長い。できるだけ前の工程、特にウエハレベルでそのヘ
ッドの書込み特性レベルを正確に把握することは、不良
を後工程に流すことがなく、機械加工によるギャップ深
さ量の狙い目が調整可能となり、歩留り予測が容易にな
り、開発時の設計、プロセスへのフィードバックが早く
行える等様々な効果がある。
【0007】本発明の第1の目的は、ウエハレベルで磁
気ヘッドの書込み特性を測定することのできる検査素子
を提供することにある。本発明の第2の目的は、磁気ヘ
ッドの書込み特性を測定することのできる検査素子を有
するウエハを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記第1の目的を達成す
るために、本発明の検査素子は、モニタ用のインダクテ
ィブ素子とこのインダクティブ素子から発生する磁束を
検出するように、インダクティブ素子の先端部に配置さ
れた磁気抵抗効果素子から構成するようにしたものであ
る。
【0009】この検査素子は、2個以上を1組として互
いに近傍に配置され、それぞれの検査素子の磁気抵抗効
果素子を互いにその幅が異なるようにすることが好まし
い。検査素子は、複数の磁気抵抗効果型ヘッド(実素
子)が配置されたウエハ上に配置される。この磁気抵抗
効果型ヘッドが並んでいる5個以内の範囲を上記の近傍
とする。もちろん隣接する場合もこれに含まれる。検査
素子の1組は同じローバー内に設けられることが好まし
い。
【0010】また、上記第2の目的を達成するために、
本発明のウエハは、複数の磁気抵抗効果型ヘッド及び上
記の検査素子が表面に配置されるようにしたものであ
る。特に、1枚のウエハに複数組の検査素子を設けるこ
とが好ましい。なお、上記いずれにおいても磁気抵抗効
果とは、巨大磁気抵抗効果も含む広義の意味である。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の検査素子及びウエ
ハの好適な実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明
する。図1は、本発明の一実施例の検査素子の部分断面
図、図2はその平面図である。図1は図2のA−A断面
である。図1の検査素子は、強磁性材料からなる下部コ
ア1、第1層間絶縁膜5、第2層間絶縁膜6、第3層間
絶縁膜7、コイル8、強磁性材料からなる上部コア4、
MRセンサ3からなる。下部コア1の材料は、実素子の
読み出し用素子の下部シールド膜と同様であることが望
ましいが、異なっていてもよい。両者の材料が異なる場
合、実素子の書込み用素子の下部コアの材料と同じにし
てもよいが、プロセスが複雑になる。その形状は、下部
コアと同様又はできるだけ類似なものとする。なお、図
において、9は引き出し電極、10、12はボンディン
グパッド、11は引き出し端子である。
【0012】MRセンサは、実素子の読み出し用素子と
同様にギャップの中に配置され、その左端の位置は、下
部コアの先端位置Cからギャップ深さ起点位置Dまでと
する。CーD間の寸法は、実ヘッドのギャップ深さ寸法
と同一である0〜3μm程度とするのがよい。望ましく
は左端の位置は位置Cとする。
【0013】第1層間絶縁膜5の右端は、通常の場合ギ
ャップ深さ起点位置Dとなる。この位置DとMRセンサ
の左端位置は極めて重要であるため、0.1〜0.3μ
mのばらつきとなるように正確にアライメントする。こ
のようなアライメントが不可能である場合においても、
書込み特性測定精度を上げるため、位置DとMRセンサ
左端迄の寸法は、パターン形成後に正確に測定しておく
必要がある。
【0014】次に、この検査素子の製造方法について述
べる。基本的には、実素子の形成プロセスと同一で工程
追加は特に必要でない。まず実素子の読み出し用素子の
下部シールド膜と下部コア1の形成のために強磁性材料
をスパッタ等で成膜する。レジストマスクを介してイオ
ンミリング等でエッチングし、それぞれのパターンを形
成する。下部コア1のパターン形状は、実素子の下部シ
ールド膜パターン形状ではなく、実素子の下部コアパタ
ーン形状(上部シルード膜パターン形状)である。めっ
きシールド膜の場合は、フレームめっき法により形成し
てもよい。その後、アルミナ等の絶縁膜をその上に成膜
し、化学機械研磨法(CMP)等により平坦化し、下部
シールド膜と下部コア1の表面を露出させる。下部ギャ
ップ(図示せず)を成膜した後、MRセンサ3をその左
端を位置Cに合わせて形成する。理想的には、実ヘッド
の使用時の浮上量だけ右側にずらすとよいが、プロセス
上の問題があるため、検出感度のことを考えて位置C又
はそれよりも左側に形成するのが好ましい。続いて、引
き出し電極9を形成し、上部ギャップ(図示せず)を成
膜する。実素子の読み出し用素子のギャップは、上記の
下部ギャップと上部ギャップを積層した膜厚となり、当
然のことながら、同一工程で形成する検査素子のギャッ
プ2の膜厚も同じ厚さとなる。実素子の読み出し用素子
のギャップ膜厚と書き込み素子のギャップ膜厚が異なる
場合、検査素子の上部ギャップの成膜工程を調整するか
エッチング除去により調整して同じ膜厚にした方がよ
い。
【0015】その後、実素子では下部コア(上部シルー
ド膜)を形成する。次いで実素子、検査素子共に第1、
第2、第3層間絶縁膜5、6、7及びコイル8を形成す
る。検査素子の第1層間絶縁膜の右端位置Dは、位置C
からギャップ深さ寸法分(0〜3ミクロン)だけ左側に
ずらす。後工程で形成される第2層間絶縁膜6又は第3
絶縁膜7が第1層間絶縁膜5よりも右に位置する場合
は、この位置を位置Dとする。図1では、層間絶縁膜が
3層、コイル8が2層となっているが、何層であっても
構わない。
【0016】最後に上部コア4を形成し、その先端を位
置Cに合わせて、イオンミリング又はフォーカスドイオ
ンビーム(FIB)によりエッチングする。上部コアを
メッキ膜とする場合は、フレームめっきで形成してもよ
い。以上のように、通常の場合は特別な工程を必要とし
ないで、容易に本発明の検査素子を形成することができ
る。このようにこの検査素子は、実素子と同時にほぼ同
一のプロセスにより形成され、特別な追加工程は、通常
の場合必要としない。
【0017】次に、MRセンサ3の位置及び寸法につい
て、図1のBーB断面図である図3、4を用いて説明す
る。ウエハ上の同一領域、好ましくは実素子と同一ロー
バー内に2個以上、好ましくは3個以下の検査素子(1
組の検査素子)が設けられる。2個の場合のMRセンサ
3の寸法は、図3のようにトラック幅寸法である上部コ
ア4の寸法と同じかこれより少し狭いものと、図4のよ
うにトラック幅寸法より広いものを1対としたものとす
る。これは、後述する様に、サイドからの漏れ磁界の検
知に有効となるからである。3個のときはさらにこれら
と異なる寸法のMRセンサを加える。MRセンサ自体の
特性ばらつきもあることを考え合わせた場合、3個設け
ることが望ましい。もちろん2個の場合でも何等問題は
ない。
【0018】再び図2を用いて、検査素子の測定方法に
ついて述べる。検査素子のボンディングパッド12と引
き出し端子11を通して書込み電流をコイル8に流し磁
界を発生させ上部コア4、下部シールド1間に発生した
漏れ磁界を検出用のMRセンサ3に引き込む。MRセン
サ3は、ボンディングパッド10と引き出し電極9を通
して一定のセンス電流が供給されており、MRセンサの
抵抗値は検査素子側からの漏れ磁界により変化し、電圧
変化として検出できる。これにより漏れ磁界の強度を検
知することができ、ウエハレベルで実素子の書込み能力
を把握することが可能となる。
【0019】この際、複数の検査素子を利用した方が、
正確な書込み特性が把握できる理由を図5及び図6を用
いて説明する。図5及び図6は図1のBーB断面に相当
するが、上部コアが、狭トラック幅化に対応するよう2
層構造となった例である。上部コア下層4aは狭トラッ
ク幅に対応するように狭くなっているが、上部コア上層
4bは、必要な書込み磁界を得るため或いは位置合わせ
精度等のプロセス上の問題により広くなっている。この
ときに問題となるのが、書き込み時に発生するサイドか
らの磁界14による書きにじみである。これらの図で
は、極端に表現しているが実際のヘッドの場合、単一の
上部コア4においても、プロセス上の問題からトラック
幅となる下部寸法(ギャップ側)よりも上部に行く程寸
法が広く形成されることがある。このようなケースにお
いても、同様な問題が発生する場合がある。
【0020】この影響を検知するのに、図5のような幅
の狭いMRセンサ3と、図6のような幅の広いMRセン
サ3を1組として形成することが有効であることが分か
る。すなわち、図5に示すようにトラック幅と同じ又は
小さいMRセンサ幅寸法の場合には、トラック中央の磁
束13は拾い易いが、サイドの磁束14は拾い難い。一
方、MRセンサ幅寸法の広い図6に示す場合では、サイ
ドの磁束14を拾い易い。この一組の検査素子は、隣り
合わせ又は極く近傍に配置されているので、両検査素子
のトラック部からの磁束量、サイド部からの磁束量とも
にほぼ等しいため、両者の差を検出することにより、悪
影響を及ぼすトラック部以外からの磁束量をウエハレベ
ルで検知が可能となる。
【0021】実ヘッドの書込み磁界の強さ、分布をウエ
ハ状態で検査素子を用いて定量的に測定することは、こ
の量が機械加工後のギャップ深さ寸法に大きく左右され
るために非常に困難である。しかしながら、本発明の複
数の検査素子を用いれば、下部コア1の先端部の位置D
に対するMRセンサ左端位置、上部コア4の先端位置
が、実際にはプロセス上の問題で、ばらつくことは避け
られないが、隣接して又は近傍に配置されている利点と
して、少なくても相対的な差の検知は正確に行える。こ
れらの数値を元に絶対値を推定することは決して困難な
ことではない。
【0022】ウエハ状態で実ヘッドの書込み特性を把握
することは、早期の異常の検知、開発時の設計検証を早
くできるための開発効率向上のみならず、ライン管理に
利用した場合、製造効率の向上が図れ、極めて有効なも
のとなる。
【0023】例えば、1枚のウエハに複数の検査素子を
設けているとき、その全部の検査素子が不良であれば、
そのウエハに形成されている実素子全部を不良品とし、
一部の検査素子が不良であれば、その検査素子が配置さ
れている領域の実素子を不良品とすればよい。以上、M
Rセンサの例を示したが、GMRセンサの場合も同様の
効果が得られる。
【0024】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ウ
エハ状態での磁気ヘッドの書込み特性を把握することが
できる。そのため、歩留りの予測が容易であり、後工程
の加工、組立工程への投入の判断、いわゆる良否判断が
早い時期に行えるため、製造効率の著しい向上が図れる
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の検査素子の要部断面図。
【図2】本発明の一実施例の検査素子の平面図。
【図3】本発明の一実施例の検査素子の要部断面図。
【図4】本発明の他の実施例の検査素子の要部断面図。
【図5】本発明を説明するための検査素子の要部断面
図。
【図6】本発明を説明するための検査素子の要部断面
図。
【符号の説明】
1…下部コア 2…ギャップ 3…MRセンサ 4…上部コア 4a…上部コア下層 4b…上部コア上層 5…第1層間絶縁膜 6…第2層間絶縁膜 7…第3層間絶縁膜 8…コイル 9…引き出し電極 10、12…ボンディングパッド 11…引き出し端子 13、14…磁界
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 今中 律 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式会 社日立製作所ストレージシステム事業部内 Fターム(参考) 5D034 BA02 BB03 BB14

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】モニタ用のインダクティブ素子と該インダ
    クティブ素子から発生する磁束を検出するように、上記
    インダクティブ素子の先端部に配置された磁気抵抗効果
    素子からなることを特徴とする検査素子。
  2. 【請求項2】上記検査素子は、2個以上を1組として互
    いに近傍に配置され、それぞれの検査素子の上記磁気抵
    抗効果素子は、互いにその幅が異なることを特徴とする
    請求項1記載の検査素子。
  3. 【請求項3】複数の磁気抵抗効果型ヘッド及び請求項1
    又は2記載の検査素子が表面に配置されたことを特徴と
    するウエハ。
JP10245194A 1998-08-31 1998-08-31 磁気ヘッドの検査素子及びウエハ Pending JP2000076633A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010092532A (ja) * 2008-10-07 2010-04-22 Tdk Corp 磁気特性検査方法及び装置
US8225486B2 (en) 2008-06-18 2012-07-24 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head

Cited By (2)

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US8225486B2 (en) 2008-06-18 2012-07-24 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Method of manufacturing a perpendicular magnetic recording head
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