JP2005028470A

JP2005028470A - 磁気ヘッドの製造方法と製造のための研磨工具，研磨工具の製造方法

Info

Publication number: JP2005028470A
Application number: JP2003193798A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Chiba; 拓千葉; Shinji Sasaki; 新治佐々木; Hiroshi Inaba; 宏稲葉; Chihiro Isono; 千博磯野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2003-07-08
Filing date: 2003-07-08
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】磁気ヘッドの加工に際し、その浮上面側の加工段差を低減して平滑な浮上面を得るとともに、磁気素子部に要求される特性を満足させる。
【解決手段】磁気ヘッド浮上面を研磨加工する定盤３０では、錫やその合金からなるその弾性支持盤３１の表面に硬質突起部３２を設け、これら硬質突起部３２の先端部をワーク（磁気ヘッドのローパー）３５を研磨加工する作用する切刃部３３とする。また、この弾性支持盤３１の表面の硬質突起部３２を除く部分に、ＳｉＯ_２などの絶縁膜３４を形成する。硬質突起部３２の密度は１０個／μｍ^２以上とし、各硬質突起部３２の切刃部３３はほぼ同一面内にあり、弾性支持盤３１の表面もしくは絶縁膜３４の表面からは２０ｎｍ以下の範囲の高さとする。これにより、ワーク３５を研磨加工することにより、磁気ヘッドの浮上面を高精度に仕上げ加工することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク装置に使用される巨大磁気抵抗効果型（ＧＭＲ），ＣＰＰ−ＧＭＲ（ＣＰＰ：ＣｕｒｒｅｎｔＰｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｔｏｔｈｅＰｌａｎｅ−ＧＭＲ）及びスピントンネル磁気効果型（ＴＭＲ）や垂直記録素子を有する薄膜磁気ヘッドに係り、特に、その製造方法と製造のための研磨工具，粗の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスクの飛躍的な面記録密度の向上が望まれており、そのためには、磁気ヘッドの磁気記録媒体に対する浮上量を現状の約２０ｎｍから大幅に低減させることが必要である。そして、この浮上量の低減化を実現するためには、回転する磁気記録媒体に対面させて配置する磁気ヘッドのスライダ面（浮上面）をより一層高精度に加工することが不可欠である。
【０００３】
一般に、磁気ヘッドは、次のように、作製されていた。
【０００４】
即ち、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ（アルミナチタンカーバイト）などの硬質基板上に、絶縁膜としてＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）層を膜厚２〜１０μｍで形成し、シールド層やギャップ膜，磁気抵抗効果膜などからなる磁気素子部（ＧＭＲ素子，ＣＰＰ−ＧＭＲ素子，ＴＭＲ素子），下部磁極，上部磁極，保護膜（アルミナ層）を順次積層する。このようにして形成された構造体は、リソグラフィーを用いた薄膜プロセスにより、５インチサイズの基板上に形成される。
【０００５】
その後、この基板は、ダイヤモンド砥石を用いて２インチの長さを有する短冊片に切断される。そして、切断後の歪みを両面ラップなどの方法を用いて除去した後、基板上に積層した構造体に対して直交する面を高精度に研磨加工を施して、磁気記録媒体に対面する磁気ヘッドのスライダ面（浮上面）を形成する。そして、短冊片から個々の磁気素子部を含むような小片を切り出して、磁気ヘッドが完成する。
【０００６】
ところで、上記の短冊片の研磨方法としては、回転する軟質金属系の定盤上にダイヤモンドなどの砥粒を含んだラップ液を滴下しながら、研磨治具に接着した短冊片を押圧摺動させることが用いられている。研磨条件としては、回転する定盤に対して短冊片を張り付けた研磨治具を自公転式に回転させる場合、定盤の回転方向に対して直交する方向にあるいは回転方向と平行に短冊片を揺動させる場合などがある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、短冊片を構成する部材、即ち、基板や絶縁膜，磁気素子部，保護膜などは、その機械的硬度が互いに異なるため、上記の従来技術を用いてこれらを一様に研磨することは極めて難しい。このため、完成した磁気ヘッドでは、基板の浮上面と磁気素子部との間で大きな段差が発生し、この段差が実質的な浮上量の増大をもたらすことになり、大容量を有する磁気記録媒体からの情報を効率良く再生することが困難となる不都合を抱えていた。
【０００８】
また、上記短冊片を構成する部材の中でも、磁気素子部の機械的硬度が小さく、使用した砥粒の悪影響を最も受け易い。即ち、磁気素子部は下部シールド層と磁気抵抗効果膜と上部シールド層などの積層構造であって、この磁気抵抗効果膜の膜厚が極めて薄い（例えば、数１０ｎｍ程度）ため、かかるシールド層から磁気抵抗効果膜を横切るように、研磨傷が形成される。
【０００９】
この研磨傷の深さが大きい場合には、磁気抵抗効果膜を含む上，下シールド層間で電気的な短絡路が形成され、磁気素子部の機能を遺失させるばかりでなく、研磨加工時の変質層が形成され、磁気ヘッドそのものの特性やその信頼性に大きな影響を与えることになる。従って、研磨面のより一層の平滑化も同時に要求されている。
【００１０】
特に、ＴＭＲヘッドやＣＰＰ−ＧＭＲヘッドでは、再生素子内のアルミナ障壁層が１ｎｍ程度と非常に薄く、機械的な作用が主体の従来の研磨方法では、ヘッドの特性を確保できないという問題があった。
【００１１】
さらに、素子構造の微細化に伴い、研磨中における磁気素子部の静電破壊などの頻度が増大する場合があり、研磨工具の改良も１つの課題となっている。
【００１２】
本発明の目的は、磁気記録媒体に対する浮上量が大幅に低減可能とした磁気ヘッドの製造方法と製造のための研磨工具，研磨工具の製造方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の他の目的は、磁気記録媒体の面記録密度の飛躍的な向上を可能とする磁気ヘッドの製造方法と製造のための研磨工具，研磨工具の製造方法を提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに他の目的は、薄膜磁気ヘッドが製造される上で、薄膜磁気ヘッドの浮上面に生ずる加工段差や表面粗さを低減可能とする磁気ヘッドの製造方法と製造のための研磨工具，研磨工具の製造方法を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、データ書込み・読込み用の磁気素子部を有する磁気ヘッドの製造方法であって、弾性を有する支持盤の平坦な表面に互いに独立に硬質突起部が設けられた研磨工具を用い、研磨工具の硬質突起部側に磁気ヘッドの研磨加工する部分を当接させることにより、磁気ヘッド浮上面の研磨加工を行なうものである。
【００１６】
また、本発明は、データ書込み・読込み用の磁気素子部を有する磁気ヘッドの浮上面側を研磨加工する磁気ヘッドの研磨工具であって、弾性を有する支持盤の平坦な表面に互いに独立に複数の硬質突起部が設けられ、硬質突起部夫々の切刃としての作用点もしくは作用面の高さが全てほぼ同一面内にあるようにするものである。
【００１７】
さらに、本発明は、データ書込み・読込み用の磁気素子部を有する磁気ヘッドの浮上面側を研磨加工する研磨工具の製造方法であって、弾性を有する支持盤の表面に硬質膜を形成する第１の工程と、硬質膜上に微粒子を設ける第２の工程と、微粒子をエッチングマスクとして、硬質膜をエッチングし、支持盤の表面に互いに独立に硬質突起部を形成する第３の工程とを有するものである。
【００１８】
【発明の実施の形態】
まず、巨大磁気抵抗効果型（ＧＭＲ），ＣＰＰ−ＧＭＲあるいはスピントンネル磁気効果型（ＴＭＲ）薄膜磁気ヘッド（以下、単に磁気ヘッドという）について説明する。
【００１９】
図３は磁気ヘッドの磁気素子部の構成を示す断面図であって、磁気ディスク装置に用いられている状態を示している。
【００２０】
同図において、磁気ディスク装置では、磁気ヘッド１が支持バネに固定されて、記録媒体としての磁気ディスク１４と対向するように、配置される。そして、磁気ヘッド１は、駆動装置により、磁気ディスク１４上の所定の位置まで移動し、磁気記録情報の書込みや読み出しが行なわれる。
【００２１】
磁気ヘッド１の磁気素子部２は、磁気ディスク１４の表面に対して直交する方向に形成されており、基板３の磁気ディスク１４の表面に直交する面上に絶縁膜４，下部シールド膜５，上部シールド膜６，下部磁極８，上部磁極９及び保護膜１１が順次積層され、下部シールド膜５と上部シールド膜６との間に磁気再生素子７が、また、下部磁極８と上部磁極９との間にコイル１０が夫々設けられた構成をなしており、磁気ディスク１４の表面に対向する面にカーボン保護膜１２が設けられている。このカーボン保護膜１２の磁気ディスク１４に対向する表面が、磁気ヘッド１の浮上面１３である。ここで、下部磁極８と上部磁極９とコイル１０とが磁気記録素子を形成している。
【００２２】
磁気ヘッド１は、回転する磁気ディスク１４に対して浮上した状態で、磁気記録情報の書込みあるいは読み出しを行なうようにしており、良好な浮上量Ｌ_Ｆの浮上状態を維持できるようにするために、磁気ヘッド１の磁気ディスク１４と対面させる側の表面（以下、これを磁気ヘッド１の表面という）が研磨加工され、しかる後、カーボン保護膜１２が形成されて浮上面１３が得られる。
【００２３】
ここで、磁気ディスク１４は、基板１５の表面に磁性膜１６，保護膜１７，潤滑膜１８が順に積層された構成をなすものであるが、上記の浮上量Ｌ_Ｆとは、磁気ディスク１４のこの潤滑膜８の表面と磁気ヘッド１の浮上面１３との間の距離をいう。
【００２４】
より多くの磁気記録情報を高速で、しかも、確実に磁気ディスク１４に書き込み、あるいは磁気ディスク１４から読み出すためには、磁気ヘッド１での磁気記録素子を形成する下部磁極８と上部磁極９との先端や磁気再生素子７の先端と磁気ディスク１４の磁性層１６の表面との間の距離、即ち、磁気スペーシングＬ_Ｍを低減させることが必要であり、このためには、浮上量Ｌ_Ｆを限りなく低減させることが必要である。
【００２５】
ところで、磁気ヘッド１で使用される材料としては、一般的には、基板３の材料としてＡｌ_２Ｏ_３―ＴｉＣ（アルミナ・チタン・カーバイト）が、絶縁膜４及び保護膜１１の材料としてＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ）が、シールド膜５，６及び磁極８，９などにパーマロイなどの軟質磁性金属からなる複合材料が夫々用いられる。そして、これら素材のビッカース硬度は、Ａｌ_２Ｏ_３―ＴｉＣが約２０００Ｈｖ、Ａｌ_２Ｏ_３が約１０００Ｈｖ、パーマロイが約２００Ｈｖである。
【００２６】
かかる構成の磁気ヘッド１の浮上面１３の形成のための研磨方法としては、図４に示すように、例えば、ワークである複数の磁気ヘッド１が一列に配列されてなる短冊状のローバーをワーク２１とし、回転した状態で研磨液２２が供給される定盤２０上でワーク２１を自公転させながら研磨する方式や、定盤２０上でこのワーク２１を揺動させながら研磨する方式がある。
【００２７】
このようなよく知られた研磨方法を用いて磁気ヘッド１の表面を研磨した場合、磁気素子部２での各部の材料のビッカース硬度の違いから生じる研磨速度の違いにより、研磨された磁気ヘッドの表面に凹凸が発生する。即ち、図３に示すように、基板３での浮上面１３に対して、最もビッカース硬度の小さいパーマロイからなる磁気素子５〜９とその近傍の領域が著しく研磨され、加工段差Ｌ_Ｓが生ずる。かかる加工段差Ｌ_Ｓにより、研磨された磁気ヘッドの表面にカーボン保護膜１２を所定の膜厚で形成すると、浮上面１３に段差が生ずることになる。なお、ここでは、加工段差Ｌ_Ｓとは、基板３の浮上面１３側の端面と磁気素子５〜９の浮上面１３側の端面との間の距離をいう。
【００２８】
磁気スペーシングＬ_Ｍは、磁気素子５〜９の浮上面１３側の端部と磁気ディスク１４の磁性膜１６の表面との間の距離であるから、加工段差Ｌ_Ｓが形成されると、磁気スペーシングＬ_Ｍが増大化し、磁気ヘッド１の代表的な特性である磁気記録再生特性を低下させる大きな要因の１つとなる。このため、磁気ディスク１４の磁気記録密度をより増大化させるにつれて、この加工段差Ｌ_Ｓを極力低減することが要求される。究極的には、加工段差Ｌ_Ｓが存在せず、磁気ヘッド１での磁気素子５〜９の浮上面１３側の端部と基板３などの他の部分の浮上面１３側の端部とが同一平面上に配置されるように、磁気ヘッド１の表面を研磨することが望ましい。
【００２９】
また、磁気ヘッド１が何らかの不都合によって磁気ディスク１４の表面に接触したとき、磁気ヘッド１の浮上面１３の平均表面粗さが大きい場合には、磁気ディスク１４の磁性膜１６や保護膜１７，潤滑膜１８からなる磁気情報記録膜を損傷せしめ、記録再生という磁気ヘッド１にとって致命的な故障をもたらすことになる。従って、浮上面１３の表面粗さは可能な限り小さくすることが必要であり、究極的には、ゼロであることが望ましい。
【００３０】
さらに、パーマロイからなる磁気素子５〜９の硬度が小さいため、浮上面１３側からみた構成を示す図５に示すように、研磨によって下部シールド１４と上部シールド１５とに挟まれた磁気再生素子７を横切るようなスクラッチ傷２３が形成される場合がある。
【００３１】
巨大磁気抵抗効果型（ＧＭＲ）磁気ヘッドにおいては、再生出力特性を支配する磁気抵抗効果素子７の膜厚が約数１０ｎｍと極めて薄いため、この磁気抵抗効果素子７を横切るようにスクラッチ傷２３が形成されると、この領域において、下部シールド膜５と上部シールド膜６との間で電気的な短絡路が形成され、磁気ヘッドとしての機能が損なわれるばかりでなく、加工変質層の形成をもたらして磁気ヘッド特性の信頼性に大きな影響を与えることになる。従って、磁気ヘッド１の表面の研磨加工（これは、とりもなおさず浮上面１３を形成するためのものであるから、以下、磁気ヘッド浮上面の研磨加工という）に際しては、上記の加工段差Ｌ_Ｓの低減のみならず、かかるスクラッチ傷２３の発生も低減することが必要となっている。
【００３２】
このようなスクラッチ傷が発生する要因について説明する。
【００３３】
磁気ヘッド浮上面の研磨においては、図４に示すように、軟質金属製の研磨定盤２０に保持された砥粒（固定砥粒）の作用により、実切込み量の小さい加工が行なわれ、加工段差が小さく、平滑な浮上面１３が得られるものと考えられる。しかしながら、砥粒は軟質金属からなる定盤２０の表面上に、金属の塑性変形により、機械的に保持されているに過ぎない。このため、研磨中では定盤２０の表面から砥粒が脱落などして転動砥粒となり、これによる作用が生じる。
【００３４】
スクラッチ傷は、このような転動砥粒の作用や定盤２０の表面に保持されている砥粒の高さが均一に揃っていないことによって発生するものと考える。磁気ヘッドの表面を平滑な研磨面として浮上面１３を平坦な面とするためには、一般的には、より小さな砥粒を用いるが、磁気ヘッド浮上面の研磨では、砥粒径を小さくしていくと、砥粒の定盤２０への固定化が困難になり、スクラッチ傷の発生を抑制することができない。
【００３５】
本発明は、以上の不具合を考慮の上、なされたものであり、スクラッチ傷や大きなスメアを根本的に発生させず、さらにまた、磁気素子部への静電的なダメージを加工中に生じさせずに、加工段差及び表面粗さの小さい状態として、磁気ヘッドの浮上面を形成するようにしたものである。
【００３６】
以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
【００３７】
図１は本発明による磁気ヘッドの製造方法とそのための研磨工具の一実施形態を示す部分断面図であって、ここでは、研磨工具として定盤を用いるものとしており、３０は定盤、３１は弾性支持盤、３２は硬質突起部、３３は切刃部、３４は絶縁膜、３５はワークである。
【００３８】
同図において、定盤３０は、錫系の軟質な弾性支持盤３１の平滑な表面に硬質突起部３２が一層高い密度で配列された構成をなしており、この表面のこれら硬質突起部３２を除く部分に絶縁膜３４が形成されている。これら硬質突起部３２の先端部がワーク３５、従って、磁気ヘッド浮上面を研磨する切刃としての作用点もしくは作用面をなす切刃部３３であり、かかる切刃部３３のサイズｄ，高さｈ及び密度が制御された状態として形成されている。また、各硬質突起部３２の先端の切刃部３３はほぼ同一面内にあり、硬質突起部３２を形成してその先端を切刃部３３として作用させるための硬質膜などの材質は、弾性支持盤３１である弾性部材と直接もしくは接着力を高めるための下地膜を介して強固に化学的結合されるものであり、従来の定盤のように、砥粒を単に機械的に固定化して用いる場合の不具合は発生しないし、また、各切刃の切込み量が均一化されることにより、加工単位の微小化が可能であって、加工面の面粗さを低減できる。
【００３９】
硬質突起部３２は、硬度が５ＧＰａ以上のダイヤモンドライクカーボン薄膜などからなり、膜厚を５０ｎｍ以下としている。ここでは、特に、最も硬度の大きいカソーディックアークカーボン薄膜（以下、単にＣＡ−Ｃ膜という）で形成されているものとする。
【００４０】
図２は図１に示す研磨工具の製造方法の一実施形態を示すフローチャートである。
【００４１】
同図において、まず、５インチサイズの錫系軟質定盤用の弾性支持盤３１のための基板４０を用意し、その錫系材質の表面（以下、錫面という）をダイヤモンドバイトで切削して修正した。修正に用いるダイヤモンドバイトには、先端径が４ｍｍＲのものを使用して、錫面の粗さを１００ｎｍＲ_ｍａｘ以下に修正し、また、平面度をフラットとした（ステップ１００）。
【００４２】
次に、この錫面全体の粗さを平滑にするため、ロデールニッタ製研磨クロスと平均粒径５０ｎｍのアルミナパウダーをオイルに分散させたスラリーと用いて平均表面粗さを１０ｎｍＲ_ａに調整し、洗浄処理を行なって図１に示す定盤３０の弾性支持盤３１を得た（ステップ１０１）。
【００４３】
次に、この弾性支持盤３１の表面に、硬質膜として、ＣＡ−Ｃ膜４１を膜厚約５０ｎｍで成膜した（ステップ１０２）。
【００４４】
そして、切刃部３３を持つ独立な硬質突起部３２を形成するために、粒径１００ｎｍ以下の微粒子コロイドもしくはかかる微粒子を分散させた溶媒をＣＡ−Ｃ膜４１の面上に均一に塗布して乾燥させた。この微粒子コロイドもしくは溶媒は、独立な硬質突起部３２を形成するためのエッチングマスクとして使用するものであり、シリカ微粒子やアルミナ微粒子，金微粒子，白金微粒子，チタニア微粒子などの微粒子が切刃部３３のサイズや密度に応じて使用可能であった。乾燥後、プラズマエッチング処理などのドライ処理を行なうことにより、上記の微粒子の部分がエッチングマスクとなり、処理条件に応じて硬質突起部３２の高さを調節することができた（ステップ１０３）。
【００４５】
最後に、絶縁性を有する薄膜を全面に成膜した。ここでは、ＳｉＯ_２膜を約３０ｎｍ程度の厚さに成膜を行ない、これにより、硬質突起部３２の切刃部３３までの高さ（＝切刃高さｈ）を２０ｎｍＲ_ｐ程度に制御した（ステップ１０４）。硬質突起部３２上に成膜された絶縁膜は、かかる定盤３０を使用する前に前処理加工で除去し、基本的には、錫系材質と接する部分のみにＳｉＯ_２の絶縁膜３４が存在するものとした。
【００４６】
また、ＳｉＯ_２膜を成膜せずに切刃高さｈを制御することも、硬質膜であるＣＡ−Ｃ膜の膜厚と上記エッチング条件を制御することで可能である。この実施形態における絶縁膜３４としてのＳｉＯ_２膜は定盤３０の錫系部材からなる弾性支持盤３１と磁気ヘッドとの間の絶縁性を付与するためのものであり、本質的には、絶縁膜３４の有無により、硬質突起部３２の切刃としての作用は影響されない。
【００４７】
ここで、ＣＡ−Ｃ膜４１について説明すると、これは、カーボン薄膜としては、硬度と膜の緻密さにおいてダイヤモンドに最も近いものである。
【００４８】
その成膜方法としては、低圧アーク放電と呼ばれるもので、カソードとなるターゲット部分に、通常ストライカと呼ばれている機械的な接触電極を用いることにより、あるいは電子ビームなどを用いることにより、数十アンペア程度のアーク電流を流入させてアーク放電を生成し、ターゲットの上部空間に発生するプラズマハンプからのイオンがカソードに衝突し、カソードからイオンと電子が発生することでプラズマを持続させ、これらイオンと電子とを輸送用磁場ダクト（トロイダルソレノイドフィルタ）によって効率的に反応真空槽に導き、プラズマビームとして走査用磁場ダクトを用いて均一に被処理基板（この場合、弾性支持盤３１）に照射することにより、ＣＡ−Ｃ膜４１の薄膜形成を行なうものである。
【００４９】
また、この具体例では、ターゲット材料として、直径は５０ｍｍの高配向グラファイトカーボンを使用した。カソードと接合しているこのターゲットに、ストライカ（機械的な接触電極）を用いて、アーク用電源から２０〜１５０Ａのアーク電流と約３０Ｖのアーク電圧を印加し、ターゲットの表面と接触させることによりアーク放電を発生させた。膜厚は約５０ｎｍとした。
【００５０】
このようにして作成された研磨定盤３０を研磨装置に取り付け、磁気ヘッド浮上面の研磨を行ない、浮上面を形成した。
【００５１】
次に、研磨試料となる磁気ヘッドの作製方法を、図３を参照して、説明する。
【００５２】
まず、５インチサイズのＡｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ（アルミナチタンカーバイト：ビッカース硬度＝約２０００Ｈｖ）基板上に、絶縁膜４として、数μｍ程度の厚さのＡｌ_２Ｏ_３（アルミナ、ビッカース硬度：約１０００Ｈｖ）膜を形成した。そして、その上に下部シールド層５、ギャップ膜、磁気抵抗効果膜からなる磁気再生素子７（パーマロイ：ビッカース硬度＝約４００Ｈｖ）、上部シールド層６、下部磁極８、上部磁極９及び保護膜１１（アルミナ）を順次積層した。
【００５３】
次に、かかる基板を約２インチの長さの短冊片（磁気ヘッドローバー）にダイヤモンド砥石を用いて切断した。そして、ローバーの厚さばらつきと反りとを抑制するために、両面ラップを行なった。
【００５４】
次いで、ローバーを研磨治具に接着し、磁気抵抗効果膜からなる磁気再生素子７を所定の寸法（素子高さ）Ｌ_Ｈに研磨するために、インプロセスで抵抗検知パターンの抵抗値を測定しながら、その測定値を用いてローバーの曲りと傾きの補正及び所定寸法Ｌ_Ｈの加工を行なった。磁気ヘッド浮上面の最終仕上げ加工には、このようなローバーの状態で行なうことが生産コストの面で明らかに有利である。
【００５５】
磁気ヘッド浮上面の研磨は、従来より微細なダイヤモンド粒子によって研磨液を作製し、錫系の軟質金属定盤に固定することにより、砥粒が固定された定盤を作製し、これでもって行なわれている。通常、砥粒は定盤の表面の塑性変形によって機械的に固定されている。
【００５６】
ところで、図６に示すように、砥粒径の減少に伴って、定盤の表面における砥粒の保持力は、砥粒の体積のオーダーに比例して減少していくと考えられる。保持力の低下は、即ち、スクラッチ傷の発生や定盤の寿命の低下の原因となり、磁気ヘッド浮上面の研磨に対する根本的な課題となっている。
【００５７】
また、図７は平均粒径１／８μｍと１／１０μｍとのダイヤモンド砥粒からなる研磨液を用いて定盤上に固定化を行なった場合の固定化された砥粒の粒度分布を評価したものであり、同図７（ａ）は平均粒径が１／８μｍの場合を、同図（ｂ）は平均粒径が１／１０μｍの場合を夫々示している。
【００５８】
研磨により平滑な面を得るには、砥粒径を微細化するとともに、砥粒密度を増やし、砥粒当たりの荷重を分散化することにより、砥粒の実切り込み量を微小化することが基本的な考え方である。しかし、図７（ａ），（ｂ）を比較すると、１／８μｍの場合と１／１０μｍの場合とでは、最も固定化されている頻度が多いのは粒径が０．２〜０．２５μｍの範囲であり、０．１μｍ未満のものは、いずれの平均粒径の場合も、ほとんどないことがわかった。
【００５９】
このことより、従来の方法では、粒径１／２０μｍ以下の砥粒を用いて固定砥粒定盤を作製することは困難なことがわかる。なお、砥粒密度の評価には、日立製作所製電子顕微鏡Ｓ５０００の２次電子像を用い、測定倍率２〜５万倍で測定を行なった。
【００６０】
また、図８は平均砥粒径と固定化後の定盤面の表面粗さとの関係の測定結果を示すものである。この測定には、米国ＤｉｇｉｔａｌＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社（現在のＶｅｅｃｏ社）製原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）ＮａｎｏｓｃｏｐｅＩＩＩａ，Ｄ３１００で先端径１０ｎｍのシリコン単結晶プローブを用いた。
【００６１】
図８（ａ）に示す面粗さＲａは、定盤の表面からの砥粒の突出量を示すものであり、定盤の表面のうねりも含めたものである。また、図８（ｂ）に示す表面粗さＲｐは、主に、粗さの中心線よりも凸側の部分を示しており、近似的に砥粒の突出量と見なすことができる。いずれも、平均砥粒径１／１００μｍ，１／３０μｍ，１／２０μｍ，１／１０μｍ，１／８μｍ，１／４μｍのものに対する表面粗さを示しているが、砥粒径が１／２０μｍ以下では、ほとんど表面粗さの変化がなくなり、砥粒の固定化とともに実切り込み量の微小化が困難なことを示している。
【００６２】
本発明は、このような従来法におけるこのような根本的な課題を解決するものであるが、まず、図９により、このための図１における弾性支持盤３１の弾性部材について説明する。なお、図９（ａ）は、各弾性部材について、硬度に対する加工段差を示し、図９（ｂ）は、同じく硬度に対する表面粗さを示している。
【００６３】
切刃として作用する硬質突起部３２を保持する弾性支持盤３１の部材については、これまで系統的に加工条件を統一して比較したデータが少なく、磁気ヘッド浮上面での加工段差と表面粗さを両立させるための適正化は行なわれていない。そこで、弾性支持盤３１の材料として、ビッカース硬度で１〜１００００Ｎ／ｍｍ^２の範囲で、樹脂系部材（ＰＥＴフィルム，フェノール，エポキシ系，ポリエステル系，ウレタン系など）、Ｓｎ系金属、鉄系金属及びシリコンＡｌＴｉＣ（Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ）などについて比較を行なった。研磨試料となる磁気ヘッドは、上記の方法によって製造されたものを用いた。
【００６４】
このようにして得られた磁気ヘッドをポリウレタン系の弾性体を介して治具に保持させ、弾性支持盤３１が上記の材料からなる各研磨定盤に一定荷重（約３０ｇ）で押しつけながら加工した。また、潤滑剤（仕上げ液）としては、炭化水素系のオイルを使用した。研磨加工量は２０〜３０ｎｍとした。また、加工段差及び表面粗さの測定には、上記のＡＦＭを使用した。その際、加工段差については、基板３の部分の浮上面１３と磁気再生素子７の部分の浮上面１３との間の距離をＡＦＭのピエゾの曲率を補正しながら評価し、また、表面粗さについては、磁気再生素子７の端部上の最も硬度が小さい部分（例えば、上部シールド部６の部分）を測定面積１×６μｍ^２で評価した。
【００６５】
この結果、図９（ａ），（ｂ）に示すように、弾性支持盤３１にＳｎを主体とする材料を用いると、磁気ヘット浮上面での加工段差や表面粗さが共に最も小さいことが判った。また、硬度で比較すると、各材料の特性に差が少ないように見えるが、各材料のヤング率と硬度の比をとる、いわゆるＥ／Ｈという指標で比較すると、Ｓｎを主体とする材料は、ビッカース硬度が１００〜３００Ｎｍｍ^２、ヤング率が６０〜１００ＧＰａであって、Ｅ／Ｈの値が２００〜１０００の範囲にあり、他の材料と大きくかけ離れていて特異的な特性であることが確認できた。これは、加工量がナノメートルオーダーの研磨において、切刃を研磨面に対して均一に作用させるための特性、いわゆる切刃の倣い性が他の材料よりも極めて優れていることを示している。また、純錫を主体として、錫に数％のビスマスやアンチモン，鉛銅，シリコン，炭素などのいずれかを含む合金系のものでも、加工条件に応じて使用可能であった。合金の場合には、鍛造処理を施した結晶粒界の小さなものを使用する必要があり、材料としては、メッキなどで形成したものでも、同様に加工が可能であった。
【００６６】
次に、図１における定盤３０の硬質突起部３２からなる切刃部３３の形状及び密度の適正化について、図１０を用いて説明する。なお、図１０は、横軸を切刃部３３の密度（個／μｍ^２）とし、縦軸を磁気ヘッド１の浮上面１３（図３）の加工段差Ｌ_Ｓ（ｎｍ），表面粗さＲ_ｍａｘ（ｎｍ）を表わすものである。
【００６７】
軟質金属系の定盤にダイヤモンドなどの砥粒を含むラップ液を滴下して磁気ヘッド浮上面の研磨加工を行なう従来の方法では、特性（イ）で示すように、切刃密度の増加とともに、表面粗さなども低下する。最良の表面粗さや加工段差が得られる条件としては、切刃密度が約１０個／μｍ^２、切刃高さが約４０ｎｍＲ_ｐであり、表面粗さは４ｎｍＲ_ｍａｘであった。
【００６８】
先に述べたように、平滑な研磨面を得る基本原理は、高さの揃った切刃を高密度に配置して、研磨荷重を各切刃に分散させて切り込みを微小化することである。図２に示す実施形態による製造方法により、切刃高さを約２０ｎｍＲ_ｐに設定し、切刃密度について比較を行なった。特性（ロ）は、この場合の切刃の密度に対する加工段差，表面粗さを示すものである。
【００６９】
特性（ロ）から明らかなように、上記従来の方法による定盤に比べ、本発明による定盤では、切刃密度の増加とともに加工段差や表面粗さが急激に減少し、切刃密度が１０個／μｍ^２以上になると、加工段差が０．４ｎｍ以下、表面粗さが２ｎｍＲ_ｍａｘ以下となって上記の従来の定盤に比べて大幅に向上し、今後の磁気スペーシング低減化を可能にする磁気ヘッドが得られた。また、切刃高さｈが同じでも、切刃サイズｄを１００ｎｍから５０ｎｍに小さくして切刃部３３の密度を多くしたところ、加工段差及び表面粗さがさらに低減できた。
【００７０】
これにより、磁気ヘッドの加工工程での歩留りが従来よりも１０〜２０％向上し、磁気素子部の腐食評価においても、腐食発生率が約１０％低減化され、磁気ヘッドの特性とその信頼性の向上に大きく寄与することが確認できた。
【００７１】
次に、磁気ヘッド浮上面の研磨加工中の磁気素子部の静電ダメージに起因する課題について図１１を用いて説明する。
【００７２】
図１において、定盤３０の切刃が形成される硬質突起部３２以外の弾性支持盤３１の表面に絶縁作用を有する薄膜、即ち、絶縁膜３４が形成されている。このため、従来問題となっていた加工中の磁気素子部と金属定盤の表面とが直接接触して疑似回路が形成されることによる磁気素子部の特性の磁気的ダメージに対して有効である。磁気ヘッド素子の特性を評価するデルタＶ−Ｈ測定機を用いて評価したところ、図１１に示すように、研磨工具である定盤の表面に絶縁膜の有り、無しにより、磁気素子部の抵抗と出力の関係に差が見られ、絶縁膜有りの場合には、出力が適正な範囲に収まり、磁気記録及び再生に有効な磁気ヘッドが得られた。
【００７３】
なお、かかる絶縁膜３４としては、ＳｉＯ_２膜を用いたが、その他にも、高抵抗なダイヤモンドライク薄膜やアルミナ薄膜，炭化水素系ポリマー薄膜なども有効であった。
【００７４】
また、以上の実施形態では、研磨工具を円盤状の定盤としたが、必ずしも円盤状とする必要がなく、輪郭が他の形状の盤状のものでもよい。また、以上のような定盤を用いて磁気ヘッド浮上面の研磨加工をする場合、定盤とワークとのいずれか一方もしくは両方を動かすようにすればよい。
【００７５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によると、切刃を一様な高さで高密度に形成された研磨工具を用いるので、加工段差を低減して、磁気ヘッドの磁気スペーシングを低減可能とし、磁気ディスクでの面記録密度を飛躍的に増大させることができる。
【００７６】
また、本発明によると、研磨工具の研磨加工のための切刃を高密度で、かつ研磨工具全体として切刃の高さをほぼ一様にすることができて、磁気ヘッドの浮上面での加工段差を大幅に低減可能とする研磨工具を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁気ヘッドの製造方法とその研磨工具の一実施形態を示す図である。
【図２】図１に示す研磨工具の製造方法の一実施形態を示す工程図である。
【図３】磁気ヘッドと磁気素子部の構成と加工段差を説明する図である。
【図４】従来の磁気ヘッド浮上面の研磨方法を説明する図である。
【図５】磁気素子部に発生したスクラッチの説明図である。
【図６】従来の方法で作成された定盤での砥粒保持力の説明図である。
【図７】従来の方法で作成された定盤での固定砥粒の粒度分布を示す図である。
【図８】従来の方法で作成された定盤での平均砥粒径に対する面粗さを示す図である。
【図９】図１に示す定盤での弾性支持盤の部材の適正化の説明図である。
【図１０】図１に示す定盤での切刃密度の適正化の説明図である。
【図１１】図１に示す定盤での絶縁膜の効果の説明図である。
【符号の説明】
１磁気ヘッド
２磁気素子部
３基板
４絶縁膜
５下部シールド膜
６上部シールド膜
７磁気再生素子（磁気抵抗効果素子）
８下部磁極
９上部磁極
１０コイル
１１保護膜
１２浮上面保護膜（カーボン保護膜）
１３浮上面
１４磁気ディスク
１５基板
１６磁性膜
１７保護膜
１８潤滑膜
３０定盤
３１弾性支持盤
３２硬質突起部
３３切刃部
３４絶縁膜
３５ワーク（ローバー）
Ｌ_Ｆ浮上量
Ｌ_Ｍ磁気スペーシング
Ｌ_Ｓ加工段差
Ｌ_Ｈ素子高さ

Claims

データ書込み・読込み用の磁気素子部を有する磁気ヘッドの製造方法であって、
弾性を有する支持盤の平坦な表面に互いに独立に硬質突起部が設けられた研磨工具を用い、該研磨工具の該硬質突起部側に該磁気ヘッドの研磨加工する部分を当接させることにより、磁気ヘッド浮上面の研磨加工を行なうことを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
請求項１において、
前記研磨工具は、前記支持盤の表面の前記硬質突起部以外の部分に絶縁膜が形成されていることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
請求項１または２において、
前記研磨工具での前記硬質突起部の密度は１０個／μｍ^２以上であり、
前記硬質突起部夫々の切刃としての作用点もしくは作用面の高さは、全てほぼ同一面内にあって、かつ２０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
請求項１，２または３において、
前記研磨工具は、円盤状をなす定盤であることを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
請求項４において、
前記研磨工具と前記磁気ヘッドとの少なくともいずれか一方を動かしながら、前記研磨工具の前記硬質突起部で前記磁気ヘッドの加工部分を接触摩耗させて研磨加工することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
データ書込み・読込み用の磁気素子部を有する磁気ヘッドの浮上面側を研磨加工する磁気ヘッドの研磨工具であって、
弾性を有する支持盤の平坦な表面に互いに独立に複数の硬質突起部が設けられ、該硬質突起部夫々の切刃としての作用点もしくは作用面の高さが全てほぼ同一面内にあることを特徴とする磁気ヘッドの研磨工具。
請求項６において、
前記支持盤の表面の前記硬質突起部以外の部分に絶縁膜が設けられていることを特徴とする磁気ヘッドの研磨工具。
データ書込み・読込み用の磁気素子部を有する磁気ヘッドの浮上面側を研磨加工する研磨工具の製造方法であって、
弾性を有する支持盤の表面に硬質膜を形成する第１の工程と、
該硬質膜上に微粒子を設ける第２の工程と、
該微粒子をエッチングマスクとして、該硬質膜をエッチングし、該支持盤の表面に互いに独立に硬質突起部を形成する第３の工程とを有することを特徴とする研磨工具の製造方法。
請求項８において、
前記第３の工程で前記硬質突起部が形成された前記支持板の表面に絶縁膜を形成する第４の工程と、
前記支持板の表面での前記硬質突起部以外の部分の該絶縁膜を除去する第５の工程とを有することを特徴とする研磨工具の製造方法。