JP2002216320A - 磁気ヘッドの製造方法および製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気ヘッドを構成するスライダの精度向上お
よび信頼性向上を図ること。 【解決手段】 磁気抵抗効果（ＭＲ）素子の薄膜を含む
スライダ１によって構成される磁気ヘッドの製造方法に
おいて、スライダ１の単体に対して所定の荷重をかけて
研磨を行い、スライダ１の表面に露出するＭＲ素子の薄
膜の高さを設定する工程と、ＭＲ素子の薄膜の高さが設
定されたスライダ１の単体に対して所定の荷重をかける
とともに、所定の曲面を持つ定盤４を用いて研磨を行
い、スライダ１の表面にクラウン形状を設ける工程とを
備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ハードディスクド
ライブ（ＨＤＤ）等に使用される磁気抵抗効果素子の薄
膜を用いた磁気ヘッドの製造方法および製造装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】負圧発生型ＨＤＤ用薄膜磁気ヘッドは、
磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）の薄膜を含むスライダが
アームの先端に取り付けられた構造である。このスライ
ダは、基板上に各種の薄膜を形成した後、フォトリソグ
ラフィ技術によって所定のパターニングが施され、これ
をチップ状に分割することによって複数個が同時に形成
される。

【０００３】すなわち、基板上に成膜およびパターニン
グされたスライダは格子状に複数個並んでおり、ＭＲ素
子膜の高さ（ＭＲハイト）等の調整を行う研磨工程で
は、基板を分割して複数個のスライダが一列に並ぶ短冊
状（ＲｏｗＢａｒ）にして処理を行う。

【０００４】例えば、３０個のスライダが一列につなが
ったＲｏｗＢａｒを用意し、このＲｏｗＢａｒの状態で
研磨定盤に押圧することでＭＲハイト等の研磨処理を行
う。図１１は、ＲｏｗＢａｒを用いた研磨処理を説明す
る模式図である。ＲｏｗＢａｒは研磨治具の下面に取り
付けられ、研磨治具からの押圧力を受けるようになって
いる。

【０００５】研磨を行う際には、研磨治具を揺動させる
とともに研磨定盤を所定の方向に回転させる。これによ
って研磨治具から押圧力を受けているＲｏｗＢａｒは研
磨定盤との摩擦によって徐々に削られていく。

【０００６】ここで、ＭＲハイトを調整する場合には、
予めＲｏｗＢａｒを構成するスライダのうち、約３カ所
（両端および中央）に通電のためのワイヤー７２を接続
しておく。このワイヤー７２からＭＲ素子膜に所定の電
流を流し、その抵抗値を測定する。

【０００７】研磨処理中は、ワイヤー７２を接続した各
スライダのＭＲ素子膜の抵抗値をモニターし、各抵抗値
が均一となるよう研磨治具に加える圧力を調整する。そ
して、ＭＲ素子膜の抵抗値が所定の値になった段階で所
望のＭＲハイトが得られたものとして研磨を終了する。

【０００８】また、図１２は、スライダ表面に付ける所
定の曲面形状（クラウン（Ｃｒｏｗｎ）形状）を形成す
る際の研磨処理を説明する模式図である。クラウン形状
を形成する際に用いる研磨定盤にはクラウン形状に対応
して曲面が設けられており、この研磨定盤を用いて研磨
を行うことにより、スライダ表面に研磨定盤の曲面と対
応したクラウン形状を転写している。

【０００９】この研磨では、複数本のＲｏｗＢａｒ（図
では３本）を、クッション材を介して研磨治具の裏面
（研磨定盤側）に取り付け、研磨治具を揺動させながら
研磨定盤を回転させる。これにより、各ＲｏｗＢａｒを
構成するスライダ表面に所望のクラウン形状を転写でき
るようになる。

【００１０】上記のような研磨によってＭＲハイト、ク
ラウン形状が形成された後は、ＲｏｗＢａｒをスライダ
単位に分割し、チップ状のスライダを形成する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな磁気ヘッドの製造方法では、以下のような問題が生
じる。すなわち、ＭＲハイトやクラウン形状の形成で行
う研磨において、複数のスライダが一列につながったＲ
ｏｗＢａｒを用いることから、各スライダに対して高い
研磨精度を要求するのは非常に困難である。つまり、細
長いＲｏｗＢａｒに対する荷重バランスの制御では、部
分的には高精度な研磨を行うことができるものの、全て
のスライダについて対応することはできない。

【００１２】特に、近年では、記録密度の向上や小型化
等の要求から、ＭＲハイトやクラウン形状の精度として
非常に高いものが必要となり、ＲｏｗＢａｒによる研磨
では、その要求を満たすことが困難となってきている。
しかも、この要求が厳しくなればなる程、製品の生産歩
留まりの低下を招いている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような課
題を解決するために成されたものである。すなわち、本
発明は、磁気抵抗効果素子の薄膜を含むスライダによっ
て構成される磁気ヘッドの製造方法において、スライダ
の単体に対して所定の荷重をかけて研磨を行い、スライ
ダ表面に露出する磁気抵抗効果素子の薄膜の高さを設定
する工程と、磁気抵抗効果素子の薄膜の高さが設定され
たスライダの単体に対して所定の荷重をかけるととも
に、所定の曲面を持つ定盤を用いて研磨を行い、スライ
ダの表面にクラウン形状を設ける工程とを備えている。

【００１４】このような本発明では、スライダの単体に
対して所定の荷重をかけて研磨を行うことから、スライ
ダ個々について磁気抵抗効果素子の薄膜の高さを精度良
く設定できるようになる。また、スライダの単体に対し
て所定の荷重をかけて、所定の曲面を持つ定盤を用いて
研磨を行うことで、スライダ個々の表面に対して最適な
クラウン形状を設けることができるようになる。

【００１５】また、本発明は、磁気抵抗効果素子の薄膜
を含むスライダによって構成される磁気ヘッドの製造装
置において、スライダの単体を保持するとともに、スラ
イダを研磨定盤に向けて押圧するための荷重をかける加
工軸と、研磨定盤に対して回転自在に取り付けられ、加
工軸を前記研磨定盤に対して略垂直な方向に沿って進退
自在に支持するガイドリングとを備えている。

【００１６】このような本発明では、スライダを研磨定
盤に向けて押圧する加工軸がスライダ単体を保持できる
ようになっており、スライダ１つについて研磨定盤への
押圧力を制御できるようになる。また、ガイドリングに
より、加工軸を研磨定盤に対して略垂直な方向に沿って
進退自在に支持することから、加工軸に保持されたスラ
イダを研磨定盤に対して一方向荷重をかけることができ
るようになる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図に基づき説明する。図１は、本発明の実施の形態を
説明する模式図である。本実施形態では、磁気ヘッドの
構成であるスライダ１の形成工程である研磨処理の高精
度化および高歩留まり化を図る点に特徴がある。

【００１８】すなわち、この研磨処理で用いられる研磨
装置としては、単体のスライダ１を保持するとともに、
スライダを研磨の定盤４に向けて押圧するための荷重を
かける加工軸２と、加工軸２を定盤４に対して略垂直な
方向に沿って進退自在に支持するガイドリング３とを備
えている。

【００１９】加工軸２は例えば円柱形をしており、その
下面にスライダ１を粘着剤等によって取り付けられるよ
うになっている。また、スライダ１には、ＭＲ素子（図
示せず）の抵抗値を測定するためのワイヤー７２が接続
されており、加工軸２の上面から外部の測定器（図示せ
ず）まで延出している。

【００２０】ガイドリング３には加工軸２を挿入するた
めの孔３１が定盤４に対して略垂直に設けられている。
また、この孔３１はガイドリング３の回転中心に対して
偏心した位置に設けられており、ガイドリング３の回転
中心の周囲を円周移動する。

【００２１】また、ガイドリング３にはベルト３２がか
けられており、ベルト３２の駆動によって回転するよう
になっている。なお、ガイドリング３は、ベルト３２に
よる強制駆動の他、定盤４の回転に伴う自由回転であっ
てもよい。

【００２２】ここで、図２に基づきスライダの構成につ
いて説明する。スライダ１は、主として、ＭＲ素子１
１、リード１２およびシールド１３から構成される。Ｍ
Ｒ素子１１は、磁気抵抗効果を有する例えばＮｉＦｅ等
からなる薄膜によって形成される。ＭＲ素子１１にはセ
ンス電流が流れ、与えられる磁場により抵抗率が変化す
る。

【００２３】リード１２は、ＭＲ素子１１の両端に接続
され、ＭＲ素子１１にセンス電流を流す役目を果たして
いる。シールド１３は、メッキパーマロイ、センダス
ト、Ｃｏ系アモルファスなどの強磁性金属合金からな
り、ＭＲ素子１１を挟むよう両側に形成されている。シ
ールド１３は、ＭＲ素子１１への磁束の取り込みを行い
やすくするいわゆるフラックスガイドとして機能する。

【００２４】スライダ１の研磨では、ＭＲ素子１１の浮
上面に対する厚さであるＭＲハイトを調整するため、種
々の条件によってＭＲ素子１１を高精度に研磨してい
る。例えば、数ｍｍ角のスライダに対してＭＲハイトを
０．５μｍ程度に設定し、クラウン形状によって両端と
中央との厚さの差を数十ｎｍ程度に制御する。

【００２５】このような装置で研磨を行うには、先ず、
加工軸２の下面にスライダ１を固定する。この際、加工
軸２の下面にはプローブ（図示せず）があり、スライダ
１を固定すると、スライダ１のＭＲ素子１１と導通する
リード１２がプローブと接触する。プローブはワイヤー
７２と導通しており、このワイヤー７２からプローブロ
ーブを介して所定の電流を流すことでＭＲ素子１１の抵
抗値を測定できるようになる。

【００２６】加工軸２の下面にスライダ１を固定した後
は、加工軸２をガイドリング３の孔３１に挿入する。そ
して、定盤４を回転させるとともにベルト３２によって
ガイドリング３を回転させる。

【００２７】研磨条件の一例は以下のようになる。 （１）定盤…錫系合金（φ３８０ｍｍ）／６ｍＲ円弧形
状 （２）研磨剤…１／１０μｍダイヤモンドスラリー（固
定砥粒） （３）加工荷重…３４ｇ （４）ガイドリング…φ６０ｍｍ （５）加工軸…φ６ｍｍ （６）定盤回転数…１５ｒｐｍ〜５ｒｐｍ （７）ガイドリング回転数…１５ｒｐｍ〜５ｒｐｍ

【００２８】ここで、研磨としてＭＲハイトの調整と、
スライダ１の表面に所定の曲面を形成するクラウン形状
の形成とがあるが、これらの研磨を別工程としても、同
一工程としてもよい。別工程とする場合には、最初にＭ
Ｒハイトの調整として、平らな定盤４を用いて研磨を行
い、ＭＲハイトの調整を終えた後、円弧状の定盤４を用
いて研磨を行い、クラウン形状を形成する。

【００２９】一方、同一工程とする場合には、はじめか
ら円弧状の定盤４を用い、ＭＲハイトの調整とともにク
ラウン形状の形成を行う。特に同一工程で行う場合は、
ＭＲハイトの調整とクラウン形状の形成とが同時進行す
るため、研磨後のＭＲハイトを正確に設定できるととも
に、クラウン形状も正確に形成できるようになる。

【００３０】研磨を行っている間は、ワイヤー７２から
ＭＲ素子１１に電流を与えてその抵抗値を読み取る。抵
抗値の変化はＭＲ素子１１の厚さ（ＭＲハイト）の変化
に対応するため、この抵抗値が所定の値になった段階で
研磨を終了する。つまり、本実施形態では、スライダ１
の単体に対して研磨を行うことから、読み取った抵抗値
が研磨対象であるスライダ１のＭＲ素子１１におけるＭ
Ｒハイトを直接表していることになり、そのスライダ１
に対するＭＲハイトを高精度に調整できるようになる。

【００３１】図３は、他の装置を説明する模式図であ
る。この装置は、加工軸２に取り付けられたスライダ
（図示せず）のＭＲ素子１１の抵抗値を無線（例えば、
赤外線）を用いて送信する点に特徴がある。

【００３２】研磨装置は、スライダを固定する加工軸
２、加工軸２を支持するガイドリング３、研磨の定盤
４、ガイドリング３を回転させるベルト３２を備える点
で図１に示す装置と同様であるが、加工軸２に信号送信
部５１が設けられており、測定したＭＲ素子の抵抗値
を、無線によって外部の信号受信部５２へ送信してい
る。

【００３３】これにより、研磨処理の際、加工軸２の回
転がケーブル７２によって拘束されることなく、自由に
回転することが可能となる。

【００３４】なお、図１および図３に示したいずれの研
磨装置も、一つの定盤４に一つのガイドリング３が設け
られているが、一つの定盤４に複数のガイドリング３を
設けて単体のスライダ１の研磨を複数個同時に行うよう
にしてもよい。

【００３５】次に、本実施形態における研磨の効果を従
来例と比較して説明する。図４は、従来の研磨方法を示
す模式図、図５は、本実施形態の研磨方法を示す模式図
である。図４（ａ）に示すように、従来の研磨方法で
は、複数のスライダ１が１列につながったＲｏｗＢａｒ
１０を定盤４に押圧し、ＭＲハイトの調整を行ってい
る。このため、ＲｏｗＢａｒ１０に加える荷重のバラン
スによって、図４（ｂ）に示すようなＭＲハイトのばら
つきが発生する。

【００３６】これに対し、図５（ａ）に示す本実施形態
の研磨方法では、スライダ１の単体を定盤４に押圧して
研磨を行うことから、１つのスライダ１について研磨圧
力を精度良く制御でき、図５（ｂ）に示すように、スラ
イダ１のＭＲハイトを正確に調整できるようになる。

【００３７】図６は、ＭＲハイトのばらつきを説明する
図で、（ａ）は従来の研磨方法によるばらつき、（ｂ）
は本実施形態の研磨方法によるばらつきを示している。
なお、ＭＲハイトのばらつきは、ＭＲ素子の抵抗値に置
き換えている。両図において、横軸がＭＲ素子の抵抗
値、縦軸が個数（頻度）である。このように、本実施形
態の研磨方法によれば、従来の研磨方法に比べてＭＲハ
イトのばらつきを大幅に抑制でき（本実施形態では、従
来例のばらつきの約１／５）、各スライダのＭＲハイト
を高精度に設定できるようになる。

【００３８】図７は、研磨面を説明する模式図で、
（ａ）は従来の研磨方法による研磨痕、（ｂ）、（ｃ）
は本実施形態の研磨方法による研磨痕を示している。す
なわち、図７（ａ）に示す従来の研磨方法では、複数の
スライダ１が並ぶＲｏｗＢａｒによる研磨のためＲｏｗ
Ｂａｒを直線状もしくは円弧状に揺動させている。この
ため、研磨面にも直線状もしくは円弧状の研磨痕が残る
（図中破線矢印参照）。このように一定周期の研磨痕が
残る研磨では、鏡面研磨は困難である。

【００３９】一方、図７（ｂ）に示す本実施形態の研磨
方法では、スライダ１を単体で研磨するため、スライダ
１に自由な回転を与えることができる。これにより、研
磨痕（図中破線矢印参照）は、不規則な方向になり、超
鏡面研磨を実現することができる（従来例の約１／２の
面粗さ）。

【００４０】また、本実施形態では、研磨（ラップ）の
最終工程で、ガイドリング３（図１参照）の回転のみで
研磨を行うことができ、これにより図７（ｃ）に示すよ
うな一定方向の研磨痕（図中破線矢印参照）となる。こ
のような研磨では、ＭＲ素子１１の膜に沿って研磨が進
行するため、ＭＲ素子１１の抵抗値を測定する際の電気
的な短絡が発生しにくい。

【００４１】図８は、研磨処理中のＭＲ素子の抵抗値変
化を説明する図で、（ａ）は従来の研磨方法による例、
（ｂ）は本実施形態における往復回転（±１８０度回
転）での例、（ｃ）は本実施形態の一方向回転での例で
ある。

【００４２】図８（ａ）に示すように、従来の研磨方法
では、研磨処理中のＭＲ素子の抵抗値変化において電気
的短絡が発生しており、これが抵抗値のノイズとなって
現れている。

【００４３】これに対し、図８（ｂ）に示すように、本
実施形態の研磨方法（往復回転）では、電気的短絡等に
よるノイズが大幅に抑制され（従来例の約１／１０）、
時間とともにＭＲ素子が削られて、抵抗値が上昇する様
子を的確に把握できる。

【００４４】また、図８（ｃ）に示すように、本実施形
態の研磨方法（一方向回転）では、図８（ｂ）に示す往
復回転での研磨方法に比べて更にノイズの発生が抑制さ
れ（従来例の約１／６０）、抵抗値変化を高精度に得る
ことが可能となる。

【００４５】次に、図９の模式図に基づき、クラウン形
状の形成における他の例を説明する。この例は、スライ
ダ１の裏面にレーザ光を照射して、裏面に歪みを与える
ことでスライダ１の表面に所定のクラウン形状を与える
ものである。

【００４６】図９に示す装置は、ＹＡＧ（Yttrium Almi
nium Garnet）レーザ６１から出射されるレーザ光を、
マスク６２を介してスライダ１の裏面に照射するもので
ある。ＹＡＧレーザ６１から出射されたレーザ光は、均
一光学系で均一化され、ガルバノミラーによって走査さ
れる。

【００４７】また、レーザ光はマスク６２を介して所定
の大きさ、形状に照射領域が制限される。さらに、レー
ザ光はエネルギーモニターによって照射エネルギーが検
出され、所定のエネルギーに制御される。

【００４８】ＨｅＮｅレーザ６３は、スライダ１をレー
ザ光照射位置へ配置するための確認用のＨｅＮｅレーザ
光を出射するもので、スライダ１に照射されたＨｅＮｅ
レーザ光の反射光をＣＣＤ６４によって取り込み、レー
ザ光照射位置にスライダ１を正確に配置できるようにし
ている。

【００４９】図１０は、スライダに照射するレーザ光の
エネルギーとクラウン変化との関係を示す図で、（ａ）
はスライダ裏面の長方形形状に応じた縦長領域のマスク
を使用した場合、（ｂ）はスライダ裏面の長方形形状に
対して横長領域のマスクを使用した場合である。また、
図中、トータルクラウンとは、スライダ表面の長辺方向
に沿ったクラウン、クロスクラウンとは、スライダ表面
の短辺方向に沿ったクラウンのことである。

【００５０】いずれの場合でも、レーザ光の照射エネル
ギーの増加に伴い、クラウン形状の変化も大きくなって
いる。ただし、マスクの形状によって変化量が異なるこ
とから、必要なクラウン形状に応じたマスクの形状や大
きさ、照射エネルギーを選択する必要がある。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のような効果がある。すなわち、スライダ単体でＭＲハ
イト調整やクラウン形状形成の研磨を行うため、高精度
のスライダを形成でき、磁気ヘッドの高精度化および高
生産歩留まりを達成することが可能となる。また、スラ
イダ単体で加工軸に取り付けるため、ＲｏｗＢａｒの取
り付けのようにバランスを考慮しなくても精度の高い加
工を施すことが可能となる。また、このような磁気ヘッ
ドを用いることで、ハードディスク等の製品の精度向上
および信頼性向上を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態を説明する模式図である。

【図２】スライダの構成を説明する模式図である。

【図３】本実施形態の他の装置を説明する模式図であ
る。

【図４】従来の研磨方法を示す模式図である。

【図５】本実施形態の研磨方法を示す模式図である。

【図６】ＭＲハイトのばらつきを説明する図である。

【図７】研磨面を説明する模式図である。

【図８】研磨処理中のＭＲ素子の抵抗値変化を説明する
図である。

【図９】クラウン形状の形成における他の例を説明する
図である。

【図１０】レーザ光のエネルギーとクラウン変化との関
係を示す図である。

【図１１】従来例を説明する模式図（その１）である。

【図１２】従来例を説明する模式図（その２）である。

【符号の説明】

１…スライダ、２…加工軸、３…ガイドリング、４…定
盤、１１…ＭＲ素子、１２…リード、１３…シールド、
３１…孔、３２…ベルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 晴満 宮城県登米郡中田町宝江新井田字加賀野境 30番地 ソニー宮城株式会社内 (72)発明者 生出 作治 宮城県登米郡中田町宝江新井田字加賀野境 30番地 ソニー宮城株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA02 BB20 DA02 DA04 DA07

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気抵抗効果素子の薄膜を含むスライダ
   によって構成される磁気ヘッドの製造方法において、 前記スライダの単体に対して所定の荷重をかけて研磨を
   行い、前記スライダ表面に露出する前記磁気抵抗効果素
   子の薄膜の高さを設定する工程と、 前記磁気抵抗効果素子の薄膜の高さが設定されたスライ
   ダの単体に対して所定の荷重をかけるとともに、所定の
   曲面を持つ定盤を用いて研磨を行い、前記スライダの表
   面にクラウン形状を設ける工程とを備えることを特徴と
   する磁気ヘッドの製造方法。
2. 【請求項２】 磁気抵抗効果素子の薄膜を含むスライダ
   によって構成される磁気ヘッドの製造方法において、 前記スライダの単体に対して所定の荷重をかけて研磨を
   行い、前記スライダ表面に露出する前記磁気抵抗効果素
   子の薄膜の高さを設定する工程と、 前記スライダの裏面に向けて所定のレーザ光を照射し、
   前記スライダの表面にクラウン形状を設ける工程とを備
   えることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
3. 【請求項３】 磁気抵抗効果素子の薄膜を含むスライダ
   によって構成される磁気ヘッドの製造方法において、 前記スライダの単体を、所定の曲面を持つ定盤に向けて
   押圧しながら研磨を行い、前記スライダ表面に露出する
   前記磁気抵抗効果素子の薄膜の高さを設定すると同時
   に、前記スライダの表面にクラウン形状を設ける ことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
4. 【請求項４】 磁気抵抗効果素子の薄膜を含むスライダ
   によって構成される磁気ヘッドの製造装置において、 前記スライダの単体を保持するとともに、前記スライダ
   を研磨定盤に向けて押圧するための荷重をかける加工軸
   と、 前記研磨定盤に対して回転自在に取り付けられ、前記加
   工軸を前記研磨定盤に対して略垂直な方向に沿って進退
   自在に支持するガイドリングとを備えることを特徴とす
   る磁気ヘッドの製造装置。
5. 【請求項５】 前記研磨定盤は、所定の曲面を備えてい
   ることを特徴とする請求項４記載の磁気ヘッドの製造装
   置。
6. 【請求項６】 前記研磨定盤は、所定のタイミングで回
   転方向が反転することを特徴とする請求項４記載の磁気
   ヘッドの製造装置。
7. 【請求項７】 前記ガイドリングは、前記研磨定盤に対
   して一定方向に連続回転することを特徴とする請求項４
   記載の磁気ヘッドの製造装置。