JP2006344381A - Method of manufacturing thin film magnetic head - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、磁気抵抗効果素子を形成した薄膜磁気ヘッドに係わり、特に磁気抵抗効果素子の素子高さ及び浮上面形状を高精度に制御した薄膜磁気ヘッドの構造および製造方法に関する。 The present invention relates to a thin film magnetic head in which a magnetoresistive element is formed, and more particularly to a structure and manufacturing method of a thin film magnetic head in which the element height and the air bearing surface shape of the magnetoresistive element are controlled with high accuracy.
近年,磁気ディスク装置においては、小型・大容量化が進んでおり,現在3.5インチと2.5インチサイズのディスクを用いた小型磁気ディスク装置が主流になっている。この小型磁気ディスク装置に使用されている磁気ヘッドのうち、再生出力がディスクの回転速度に依存する磁気誘導型ヘッドでは,ディスクの回転数が小さいために十分な再生出力を得ることが出来ない。一方、磁界の変化によって抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗効果型ヘッドでは,再生出力がディスク回転速度に依存しないため,大きな再生出力を得ることができる。また,磁気抵抗効果型ヘッドは,高密度化に伴う狭トラック化に対しても磁気誘導型磁気ヘッドと比べて高い再生出力を得られ、小型化・大容量化に適した磁気ヘッドであると考えられている。 In recent years, the size and capacity of magnetic disk devices have been increasing, and small magnetic disk devices using 3.5-inch and 2.5-inch disks have become mainstream. Of the magnetic heads used in this small magnetic disk drive, a magnetic induction head whose reproduction output depends on the rotation speed of the disk cannot obtain a sufficient reproduction output because the number of rotations of the disk is small. On the other hand, in a magnetoresistive head using a magnetoresistive effect element whose resistance value changes according to the change of the magnetic field, a large reproduction output can be obtained because the reproduction output does not depend on the disk rotation speed. In addition, the magnetoresistive head is a magnetic head suitable for miniaturization and large capacity because it can obtain a higher reproduction output than the magnetic induction type magnetic head even for narrowing of the track due to higher density. It is considered.
磁気抵抗効果型ヘッドには、MR(Magneto Resistive)素子を用いたMRヘッドとGMR(Giant Magneto Resistive)素子を用いたGMRヘッド及びTMR(Tunneling Magneto Resistive)素子を用いたTMRヘッドがある。ここでは、上記の3種類の構造を有する磁気ヘッドを総称してMRヘッドと呼ぶ。 The magnetoresistive head includes an MR head using an MR (Magneto Resistive) element, a GMR head using a GMR (Giant Magneto Resistive) element, and a TMR head using a TMR (Tunneling Magneto Resistive) element. Here, the magnetic heads having the above three types of structures are collectively referred to as an MR head.
ところでMRヘッドにおいて、磁界の変化に対応させて磁気抵抗効果素子の抵抗値変化を検出するため,MRヘッドを搭載させたスライダのディスクに対向する面(以下,浮上面と呼ぶ)に磁気抵抗効果素子を露出させて使用する構造が最もディスクに記録された情報信号の再生効率が高い。浮上面に磁気抵抗効果素子を露出させた露出型MRヘッドでは,浮上面加工時に磁気抵抗効果素子の一部を研磨加工することにより浮上面に磁気抵抗効果素子の端部を露出させている。 By the way, in the MR head, in order to detect a change in the resistance value of the magnetoresistive element corresponding to the change in the magnetic field, the magnetoresistive effect is formed on the surface (hereinafter referred to as the air bearing surface) of the slider on which the MR head is mounted. The structure in which the element is exposed and used has the highest reproduction efficiency of the information signal recorded on the disc. In an exposed type MR head in which the magnetoresistive effect element is exposed on the air bearing surface, the end of the magnetoresistive effect element is exposed on the air bearing surface by polishing a part of the magnetoresistive effect element when processing the air bearing surface.
そして,磁気抵抗効果素子の浮上面に対して直交する方向の寸法を磁気抵抗効果素子の高さ(MR素子高さ)と呼び,このMR素子高さの寸法が研磨加工によって制御されている。この磁気抵抗効果ヘッドでは,このMR素子高さによって再生出力が変化するため,MR素子高さのばらつきがそのまま磁気ヘッドの再生出力変動という形で現れる。 The dimension of the magnetoresistive element in the direction orthogonal to the air bearing surface is called the magnetoresistive element height (MR element height), and the MR element height dimension is controlled by polishing. In this magnetoresistive head, since the reproduction output varies depending on the MR element height, variations in the MR element height appear in the form of fluctuations in the reproduction output of the magnetic head as they are.
一方、再生出力変動の別の要因として、MRヘッドの浮上量の変動がある。MRヘッドは、磁気ディスクの回転により発生する動圧により、十数nmと非常に小さい間隙で浮上しており、この浮上量が変動すると再生出力が変動するという問題が生じる。浮上量を安定にするには、研磨加工において発生するMRヘッドの浮上面形状のばらつきを抑制し、常に一定な動圧を作用させることが必須となる。従って、磁気ヘッドの再生出力変動を抑制するためには,研磨加工工程においてMR素子高さを高精度に制御し、かつ浮上面形状を高精度に形成することが必要となる。 On the other hand, another factor of fluctuation in reproduction output is fluctuation in the flying height of the MR head. The MR head flies at a gap as small as a few tens of nanometers due to the dynamic pressure generated by the rotation of the magnetic disk, and there arises a problem that the reproduction output fluctuates when the flying height fluctuates. In order to stabilize the flying height, it is essential to suppress variation in the flying surface shape of the MR head that occurs in the polishing process and to always apply a constant dynamic pressure. Therefore, in order to suppress the reproduction output fluctuation of the magnetic head, it is necessary to control the height of the MR element with high accuracy and to form the air bearing surface with high accuracy in the polishing process.
このMR素子高さの寸法が小さいほど磁気ヘッドの性能が向上する、すなわちディスクの記録情報を高感度に検出することが出来るので、年々MR素子高さが小さくなっている。現在、一般のMR素子高さは0.2〜0.6μmであり、面記録密度100Gbit/in2以上の磁気ディスク装置では、0.1μm以下と言われている。従って、これらに対応してMR素子高さの加工精度は、±0.02μm(面記録密度100Gbit/in2以上の場合)が要求されると考えられる。 As the MR element height is smaller, the performance of the magnetic head is improved, that is, the recorded information on the disk can be detected with high sensitivity. Therefore, the MR element height decreases year by year. At present, the general MR element height is 0.2 to 0.6 μm, and it is said that the magnetic disk device having a surface recording density of 100 Gbit / in 2 or more is 0.1 μm or less. Accordingly, it is considered that the processing accuracy of the MR element height corresponding to these is required to be ± 0.02 μm (when the surface recording density is 100 Gbit / in 2 or more).
また、面記録密度を向上するには、磁気ディスク上の1ビットの面積を小さくする必要があり、そのためには、磁気ヘッドの浮上量を小さくすることが有効である。面記録密度100Gbit/in2以上の磁気ディスク装置では、磁気ヘッドの浮上量は5nm以下になる可能性があり、それを実現するには、磁気ヘッドの浮上面形状の加工精度は±2nm以下が要求されると考えられる。 In order to improve the surface recording density, it is necessary to reduce the area of one bit on the magnetic disk. For this purpose, it is effective to reduce the flying height of the magnetic head. In a magnetic disk device having a surface recording density of 100 Gbit / in 2 or more, the flying height of the magnetic head may be 5 nm or less. To achieve this, the processing accuracy of the flying surface shape of the magnetic head must be ± 2 nm or less. It is considered to be required.
MR素子高さを高精度に研磨する方法として、特許文献1〜3に記載されているように,素子の形成工程においてMR素子とは別に形成した測定用のパターン(抵抗検知素子と呼ぶ)を用い、この測定した抵抗値をMR素子高さに換算する方法が一般的である。そしてその制御方法は、ロウバー内に形成した数10点の抵抗検知素子の抵抗値から換算したMR素子高さを2次曲線もしくは4次曲線で近似し、この近似曲線の傾き成分、2次曲がり成分、うねり成分が小さくなるように研磨加工中にロウバーに加える荷重を制御する方法が用いられている。
As a method for polishing the MR element height with high accuracy, as described in
一方、浮上面形状の高精度化に関しては、例えば特許文献4に記載されているように、MR素子高さの制御研磨加工をしたのちに、ウレタン等の弾性体を介してロウバーを研磨治具に貼り付け、その状態でMRヘッドの浮上面を研磨定盤に押し当て、研磨定盤の形状を高精度に浮上面に転写する仕上げ研磨方法が公開されている。
On the other hand, with respect to increasing the accuracy of the air bearing surface shape, for example, as described in
上記で説明した従来技術では、下記の原因によりMR素子高さの加工精度に誤差が生じるという欠点を有していた。即ち、
(1)基板上に磁気抵抗効果素子と抵抗検知素子を形成する際に使用する露光マスクの形成誤差及びその露光工程における露光誤差。
(2)形成される磁気抵抗効果素子と抵抗検知素子との位置が離れていることによる研磨量の違いに起因する誤差。
(3)浮上面研磨工程において補正しきれないロウバー内のMR素子高さの分布における傾き成分、2次曲がり成分、うねり成分等によって生じる誤差。
(4)抵抗検知素子の抵抗値をMR素子高さに換算する際の誤差。
(5)抵抗検知素子の抵抗値または抵抗値換算MR素子高さが所定の値に達した時に加工を終了する際に生じる停止寸法誤差。
(6)MR素子高さを制御して研磨した後にロウバーの形態で実施される浮上面の仕上げ研磨加工を行う際に生じる加工量のばらつき。
The prior art described above has a drawback that an error occurs in the processing accuracy of the MR element height due to the following reasons. That is,
(1) An exposure mask formation error used when forming a magnetoresistive effect element and a resistance detection element on a substrate, and an exposure error in the exposure process.
(2) An error caused by a difference in polishing amount due to the position of the formed magnetoresistive effect element and the resistance detection element being separated.
(3) An error caused by an inclination component, a quadratic bending component, a waviness component, etc. in the MR element height distribution in the row bar that cannot be corrected in the air bearing surface polishing step.
(4) An error in converting the resistance value of the resistance detection element into the MR element height.
(5) Stop dimension error that occurs when the machining is terminated when the resistance value of the resistance detection element or the resistance value-converted MR element height reaches a predetermined value.
(6) Variation in processing amount that occurs when finishing polishing of the air bearing surface performed in the form of a row bar after polishing by controlling the MR element height.
上記した誤差要因によって、従来技術を使って磁気抵抗効果素子の高さを±0.02μm以下の精度で行なうことは、小型・大容量の磁気ディスク装置の実現という大きなニーズがあるにも係らず、極めて困難であった。即ち、特許文献2や特許文献3に記載されるように、磁気抵抗効果素子に隣接して研磨量モニター用の抵抗検知素子が設けられているが、研磨はロウバーの状態で行なわれるため、個々の抵抗検知素子で得られた情報を独立して制御し、個別に磁気抵抗効果素子の研磨量にフィードバックすることが困難であった。そのため、実際に得られる磁気抵抗効果素子の素子高さは大きなばらつきを有し、±0.02μm以下という精度を実現することは到底不可能と言わざるを得なかった。
Due to the error factors described above, the height of the magnetoresistive element with the accuracy of ± 0.02 μm or less using the conventional technology is in spite of the great need to realize a small and large capacity magnetic disk device. It was extremely difficult. That is, as described in
一方、浮上面形状に関しては、ロウバーの状態で浮上面の仕上げ研磨加工を行うために、ロウバーの長手方向のうねりやねじれ等の影響により、部分的に研磨圧力が異なり、その結果、浮上面形状のばらつきが大きくなり、形状精度±2nm以下を実現するのは困難である。 On the other hand, with respect to the air bearing surface shape, the polishing pressure varies partially due to the influence of waviness and twist in the longitudinal direction of the row bar in order to perform finish polishing of the air bearing surface in the state of the row bar. It is difficult to achieve a shape accuracy of ± 2 nm or less.
本発明の目的は、従来技術の欠点を解決し、MR素子高さ及び浮上面形状を高精度に加工可能な磁気ヘッドの構造とその製造方法を提供すること、及び面記録密度100Gbit/in2以上に対応したMR素子高さ精度と浮上面形状精度を両立させた磁気ヘッドを提供することである。 An object of the present invention is to solve the drawbacks of the prior art, to provide a structure of a magnetic head capable of processing the MR element height and the air bearing surface shape with high accuracy, and a manufacturing method thereof, and to achieve a surface recording density of 100 Gbit / in 2. An object of the present invention is to provide a magnetic head that satisfies both the above-described MR element height accuracy and air bearing surface shape accuracy.
本発明では、絶縁膜を形成した基板の上方に第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果素子とを近接させて形成し、この第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果素子とが形成された面に対して直交する上記基板の一面を磁気記録媒体に対して対向するスライダ面として、薄膜磁気ヘッドを構成した。 In the present invention, the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element are formed close to each other above the substrate on which the insulating film is formed, and the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element are formed. A thin film magnetic head was configured with one surface of the substrate orthogonal to the surface on which the effect element was formed as a slider surface facing the magnetic recording medium.
また、上記した第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果素子とが、各々電極に挟まれて形成された第1の磁気抵抗効果膜と第2の磁気抵抗効果膜を有し、更には各々の磁気抵抗効果膜の端部が上記したスライダ面に露出するように形成されている。そして、2組の電極と磁気抵抗効果膜とが各々幾何学的に同一形状であるように形成した。 In addition, the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element described above each include a first magnetoresistive effect film and a second magnetoresistive effect film formed by being sandwiched between electrodes, Further, the end portion of each magnetoresistive film is formed so as to be exposed on the slider surface. The two sets of electrodes and the magnetoresistive film were formed so as to have the same geometric shape.
また本発明では、第1の磁気抵抗効果素子が下部シールド膜と上部シールド膜とに挟まれて形成された第1の磁気抵抗効果膜を備えて基板の上方に積層形成され、かつこの第1の磁気抵抗効果膜が形成された平面内に第2の磁気抵抗効果素子を構成する第2の磁気抵抗効果膜を形成するようにした。 According to the present invention, the first magnetoresistive effect element includes the first magnetoresistive effect film formed by being sandwiched between the lower shield film and the upper shield film, and is laminated on the substrate. The second magnetoresistive film constituting the second magnetoresistive element is formed in the plane on which the magnetoresistive film is formed.
本発明では、絶縁膜を形成した基板の上方に、第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果素子とを形成する工程と、前記第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果素子とを含むようにしてスライダに切断する工程と、該スライダを研磨装置に装着して、前記第1の磁気抵抗効果素子と第2の磁気抵抗効果素子に直交する面を研磨する工程とを備えており、上記したスライダ毎に研磨を行なうようにした。 In the present invention, a step of forming a first magnetoresistive element and a second magnetoresistive element above the substrate on which the insulating film is formed, the first magnetoresistive element and the second magnetoresistive element. A step of cutting the slider so as to include an effect element, and a step of polishing the surface perpendicular to the first magnetoresistive effect element and the second magnetoresistive effect element by mounting the slider on a polishing apparatus. Therefore, polishing was performed for each slider described above.
このとき、第1の磁気抵抗効果素子を磁気記録媒体からの磁気信号を再生する手段として用い、かつ第2の磁気抵抗効果素子をスライダ面の研磨加工量を計測する手段として用いるようにしてスライダ面の研磨を行ない、この第2の磁気抵抗効果素子の抵抗値を検出して、その抵抗値または抵抗値から換算した第2の磁気抵抗効果素子の高さ寸法が所定の値に達したとき、研磨工程を終了させて薄膜磁気ヘッドを製造した。 At this time, the slider uses the first magnetoresistive element as a means for reproducing a magnetic signal from the magnetic recording medium and the second magnetoresistive element as a means for measuring the polishing amount of the slider surface. When the surface is polished, the resistance value of the second magnetoresistance effect element is detected, and the height value of the second magnetoresistance effect element converted from the resistance value or the resistance value reaches a predetermined value Then, the polishing process was finished to manufacture a thin film magnetic head.
また、研磨装置に少なくともひとつ以上のスライダを装着し、スライダ毎に形成された第2の磁気抵抗効果素子の抵抗値を検出して、その抵抗値または抵抗値から換算した第2の磁気抵抗効果素子の高さ寸法が所定の値に達したとき、当該のスライダの研磨が終了するようにした。 In addition, at least one slider is attached to the polishing apparatus, the resistance value of the second magnetoresistance effect element formed for each slider is detected, and the resistance value or the second magnetoresistance effect converted from the resistance value is detected. When the height dimension of the element reaches a predetermined value, the polishing of the slider is finished.
さらに、研磨装置にスライダを弾性体を介して装着し、スライダ単位で浮上面の仕上げ研磨加工をすることにより、ロウバーのうねりやねじれ等が浮上面の研磨精度に与える影響を排除し、高精度に定盤形状を個々のスライダの浮上面に転写するようにした。 Furthermore, by attaching a slider to the polishing device via an elastic body and finishing polishing the air bearing surface in units of sliders, the influence of wobbling and twisting on the air bearing surface on the polishing accuracy of the air bearing surface is eliminated. The platen shape was transferred to the air bearing surface of each slider.
以上で説明したように、スライダ毎に設けた2つの磁気抵抗効果素子の一方をスライダの研磨量計測用に用い、その抵抗値または抵抗値から換算した磁気抵抗効果素子の高さに達したときに当該のスライダの研磨を終了させることによって、高精度に制御された磁気抵抗効果素子の高さを有する薄膜磁気ヘッドを実現することが可能である。それと同時に、スライダを弾性体を介して研磨装置に装着し、スライダ単位で浮上面の仕上げ研磨加工をすることにより、高精度に形成した浮上面形状を有する薄膜磁気ヘッドを実現することが可能である。 As described above, when one of the two magnetoresistive elements provided for each slider is used for measuring the amount of polishing of the slider, the resistance value or the height of the magnetoresistive element converted from the resistance value is reached. In addition, by finishing the polishing of the slider, it is possible to realize a thin film magnetic head having the height of the magnetoresistive element controlled with high accuracy. At the same time, it is possible to realize a thin-film magnetic head having a flying surface shape formed with high precision by mounting the slider on the polishing device via an elastic body and finishing polishing the flying surface in units of sliders. is there.
先ず、磁気ディスク装置の概要について説明する。図1は磁気ヘッド1とディスク2との配置を説明するための図である。磁気ヘッド1はスライダ3とこのスライダ面4に直交するスライダ3の上に形成された磁気抵抗効果素子5から構成されている。CSS(Contact Start Stop)方式の磁気ディスク装置では、磁気記録媒体であるディスク2の回転による動圧を利用して磁気ヘッド1、正確には磁気抵抗効果素子5の端部をディスク2の表面から微小量だけ浮上させ、ディスク2に対して情報の記録または再生を行う。このとき、ディスク2の表面と磁気抵抗効果素子5との間隔を浮上量hと定義する。この浮上量hが小さいほど記録または再生の効率を高めることが出来る。
First, an outline of the magnetic disk device will be described. FIG. 1 is a diagram for explaining the arrangement of the
次に、磁気ヘッド1について、図2の構造図を用いて説明する。同図において、例えばAl2O3−TiCまたはSiCなどの非磁性体である基板6の表面に誘導型磁気変換素子10と磁気抵抗効果素子5を、良く知られたスパッタ法等の薄膜形成工程、ホトリソ工程、エッチング加工工程等を用いて形成される。これを短冊状に切断加工を施し、複数個の磁気ヘッドを有するロウバー7を形成する。
Next, the
さらにこのロウバー7を切断加工することにより、磁気ヘッド1が完成する。このとき、誘導型磁気変換素子10と磁気抵抗効果素子5とを含むように切断された基板6の一部分がスライダ3であって、誘導型磁気変換素子10と磁気抵抗効果素子5とが形成された面に対して直交するスライダ3の一面が浮上面4として機能する。
Furthermore, the
図3は磁気ヘッド1の素子部(誘導型磁気変換素子10と磁気低効果素子5)の構造を表わす斜視図である。誘導型磁気記録素子10はコイル8、上部磁性膜9、上部シールド膜11により構成されており、上部磁性膜9の端部は、スライダ3の浮上面4とほぼ同一面に露出するように配置され、この露出した部分を用いてディスク2に情報の記録を行う。
FIG. 3 is a perspective view showing the structure of the element portion of the magnetic head 1 (inductive
また、誘導型磁気記録素子10の近傍には磁気抵抗効果素子5が配置されており、磁気抵抗効果膜12を挟むように電極13が形成されている。そして、磁気抵抗効果素子5を用いてディスク2に記録された情報を再生するときのノイズを低減するため、磁気抵抗効果膜12と電極13とが上部シールド膜11と下部シールド膜14とに挟まれる構造となっている。
A
ここでは、スライダ3の浮上面4とほぼ直角方向の磁気抵抗効果膜12の端部から浮上面までの高さ、即ち磁気抵抗効果膜12の高さをMR素子高さと呼ぶ。このMR素子高さと浮上面4の形状は、研磨加工により形成され、その研磨加工精度がMR素子高さ精度及び浮上面の形状精度を支配する。
Here, the height from the end of the
ところで、磁気ヘッド1を用いた磁気ディスク装置の記録再生は次のように行われる。
(1)コイル8と上部磁性膜9を用いてディスク2の表面を磁化することにより、必要な情報がディスク2に記録される。
(2)磁化されたディスク2の表面と磁気ヘッド1とを相対的に移動させたとき、ディスク2に書き込まれた磁極S、Nの極性によって、磁気抵抗効果膜12の抵抗値が変化する。この抵抗値変化を検出することにより、ディスク2の表面に書き込まれた情報が再生される。
By the way, recording / reproducing of the magnetic disk apparatus using the
(1) Necessary information is recorded on the
(2) When the surface of the
以上で述べたように、磁気抵抗効果素子5を有する磁気ヘッド1を用いる場合、MR素子高さ、即ちスライダ3の浮上面4とほぼ同一面に位置する磁気抵抗効果膜12の端部から、浮上面4に対してほぼ直角方向の高さ寸法を高精度に研磨加工することが極めて重要である。そこで、以下にMR素子高さを制御しながら高精度に研磨する方法について説明する。
As described above, when the
図4は一般に良く知られたロウバー7の外観図である。ひとつの例としてロウバー7は磁気ヘッド1が数10個連なった形状を有し、個々の磁気ヘッド1に切り離したときに図1に示したスライダ3となる浮上面4と図3に示した磁気抵抗効果素子5がこのロウバー7の状態で研磨加工される。このとき、図5に例示するように、一般的にはロウバー7における個々の磁気ヘッド1の間に設けられた切断部には研磨加工時のMR素子高さを検出するための抵抗検知素子15が設けられている。
FIG. 4 is an external view of a generally well-known
そして、この抵抗検知素子15の一部が浮上面4の研磨加工によって除去される際にその抵抗値の変化を検出し、検出したこの抵抗値をMR素子高さに換算することにより、ロウバー7内におけるMR素子高さの分布をモニタリングする。このとき、MR素子高さの分布が均一になるように上記した複数の抵抗検知素子15で検出された抵抗値を用いてロウバー7に印加する研磨荷重を調節する。
Then, when a part of the
現在主流の磁気ヘッド1の大きさはピコスライダと呼ばれ、磁気ヘッド1の外形寸法は幅1.2mm、長さ1.0mm、高さ0.3mmであり、図4に例示したロウバー7の状態では、幅(b)1.2mm、長さ(L)40〜80mm、高さ(t)0.30〜0.33mmである。ロウバー7の長さが他の寸法と比較して非常に長い理由としては、ロウバー7の長さを長くすることにより1本のロウバー7に含まれる磁気ヘッド1の数を大きくすることが出来、それによって磁気ヘッド1の生産性を向上させることが可能になるためである。
The size of the current mainstream
しかしながら、従来技術であるロウバー7の状態で研磨加工を行なう場合、この長さが長くなるに従ってロウバー7の剛性が低下し、ロウバー7内に2次曲り成分と3次曲線以上の高次曲線成分(うねり成分と呼ぶ)が生じ易くなる。上記した2次曲り成分はロウバー7内に設けた抵抗検知素子15の抵抗値を検出し、その値に基いてロウバー7に印加する荷重を適宜調整することによって、比較的容易に補正することが可能であるが、うねり成分に関しては補正するのが困難である。
However, when polishing is performed in the state of the
図6に面記録密度とトラック幅、MR素子高さ及びその加工公差の関係を示す。なおトラック幅は、図3に示すMR素子の幅方向の寸法である。図6に示すようにトラック幅及び素子高さは、面記録密度の向上にともない、その寸法は小さくなっている。トラック幅は、リソグラフィ−の露光精度に依存しているのに対して、素子高さはトラック幅の0.8倍で、素子高さの加工公差は素子高さの1/4が一般に求められる。同図に示すように、面記録密度100Gbit/in2を実現するには、素子高さの加工公差は±0.024μm以下にする必要がある。 FIG. 6 shows the relationship between the areal recording density, track width, MR element height, and processing tolerance. The track width is the dimension in the width direction of the MR element shown in FIG. As shown in FIG. 6, the track width and the element height are reduced in size as the surface recording density is improved. While the track width depends on the lithography exposure accuracy, the element height is 0.8 times the track width, and the processing tolerance of the element height is generally required to be 1/4 of the element height. . As shown in the figure, in order to realize the surface recording density of 100 Gbit / in 2 , the processing tolerance of the element height needs to be ± 0.024 μm or less.
しかしながら、従来の加工方法では、完成した個々の磁気ヘッド1のMR素子高さがばらつく要因は前述した発明における課題の欄で述べたが、特に要因(1)〜(3)、(6)はロウバー7の状態で浮上面を研磨加工する際に生じるものであって、ロウバー7内のうねり成分を十分に補正することが出来ないため、素子高さの加工公差±0.024μmを達成するのは困難である。
However, in the conventional processing method, the factors that cause variations in the MR element height of each completed
次に、浮上面形状の形成方法について、以下に説明する。図7に浮上面形状の概念図を示す。同図に示すように、磁気ヘッドの長手方向の反りをクラウンと称し、磁気ヘッドの短手方向の反りをキャンバーと称する。これらのパラメータの測定は、ZYGO社のNEW VIEW200に代表される光干渉型形状測定器を用いる。クラウンは、磁気ヘッド浮上面の長手方向の形状を円筒近似し、その反り量とする。それに対して、キャンバーは、ヘッド浮上面の短手方向の形状を円筒近似し、その反り量とする。凸形状に反るのが正クラウン、正キャンバーである。
Next, a method for forming the air bearing surface shape will be described below. FIG. 7 shows a conceptual diagram of the air bearing surface shape. As shown in the figure, the warp in the longitudinal direction of the magnetic head is called a crown, and the warp in the short direction of the magnetic head is called a camber. The measurement of these parameters uses an optical interference type shape measuring instrument represented by
従来の浮上面形状の形成方法は、前述した素子高さの制御研磨加工工程の後に、ウレタン等の弾性体を介してロウバーを研磨治具に貼り付け、その状態で浮上面を研磨定盤に押し当て、研磨定盤の形状を浮上面に転写する仕上げ研磨法により形成される。弾性体を用いることにより、ワックス等でロウバーを固定した場合と比較して、接着歪みによる形状精度の劣化が無いこと、及びロウバーの長手方向のうねりを矯正でき、精度良く定盤形状を転写することが可能となる。しかしながら、素子高さの制御研磨加工と同様に、ロウバーの長手方向における高次のうねりを弾性体により矯正することは困難であり、またうねりの影響により、ロウバー内で研磨圧力に分布が生じ、その結果、浮上面の形状精度を高精度に形成することは困難である。 In the conventional method of forming the air bearing surface shape, after the above-described element height control polishing process, a row bar is attached to a polishing jig via an elastic body such as urethane, and the air bearing surface is used as a polishing surface plate in that state. It is formed by a finish polishing method that presses and transfers the shape of the polishing surface plate to the air bearing surface. By using an elastic body, compared to the case where the row bar is fixed with wax or the like, there is no deterioration in shape accuracy due to adhesive distortion, and the waviness in the longitudinal direction of the row bar can be corrected, and the surface plate shape is accurately transferred. It becomes possible. However, as with the control polishing of the element height, it is difficult to correct higher-order waviness in the longitudinal direction of the row bar with the elastic body, and distribution of the polishing pressure occurs in the row bar due to the influence of the waviness. As a result, it is difficult to form the air bearing surface with high accuracy.
前述したように、クラウン及びキャンバーの加工精度は、磁気ヘッドの浮上量の変動に影響を与える。図8に示すように、面記録密度の向上に伴い磁気ヘッドの浮上量は小さくなり、低浮上を実現するには、クラウン及びキャンバーの加工精度の高精度化が必要となる。同図に示すように、面記録密度100Gbit/in2を実現するには、浮上面形状であるクラウン及びキャンバーの形状精度は±2nm以下にする必要がある。 As described above, the processing accuracy of the crown and the camber affects the fluctuation of the flying height of the magnetic head. As shown in FIG. 8, the flying height of the magnetic head decreases with the improvement of the surface recording density, and in order to realize low flying height, it is necessary to increase the processing accuracy of the crown and the camber. As shown in the figure, in order to achieve a surface recording density of 100 Gbit / in 2 , the shape accuracy of the crown and camber, which are the air bearing surface shapes, must be ± 2 nm or less.
以下、本発明の実施例を図面を用いて具体的に説明する。
図4に示したロウバーの状態で浮上面4を研磨し、同時にMR素子の高さも制御する場合、上記したロウバーなる形状特有のばらつきが生じる。従って、本発明ではそのばらつき要因を排除することを目的に、スライダの状態で研磨するようにした。即ち、個々のスライダ毎に設けられた抵抗検知素子を用いてその抵抗値を検出し、その結果を逐次研磨条件にフィードバックしながら研磨を行なうようにすれば良い。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings.
When the
本発明の一実施例である磁気ヘッドの斜視図を図9に、また磁気抵抗効果素子の端部が浮上面に露出した状態で、浮上面から見た磁気ヘッドの概略断面図を図10に示す。上記した磁気ヘッドは、上記の図2〜図5に示した場合と同様の方法で形成されるが、従来の場合との違いは下記の点にある。即ち、ロウバーから切り離されたスライダ3には第1の磁気抵抗効果素子101と第2の磁気抵抗効果素子102とを近接させて形成した。第1の磁気抵抗効果素子101と第2の磁気抵抗効果素子201は、各々第1の磁気抵抗効果膜102と第2の磁気抵抗効果膜202の一部に接触させて、かつ挟みこむようにして形成した第1の電極103と第2の電極203とを、絶縁膜301を有する基板3(切断後のスライダ3)の上方に積層されている。
FIG. 9 is a perspective view of a magnetic head according to an embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of the magnetic head viewed from the air bearing surface with the end of the magnetoresistive element exposed to the air bearing surface. Show. The magnetic head described above is formed by the same method as that shown in FIGS. 2 to 5 above, but the difference from the conventional case is as follows. That is, the first
第1の磁気抵抗効果膜102と第2の磁気抵抗効果膜202及び第1の電極103と第2の電極203とは各々幾何学的に同一形状とし、また同一素材を用いて形成した。そして、第2の磁気抵抗効果膜202は第1の磁気抵抗効果膜102と同一平面内に形成されている。更に、第1の磁気抵抗効果素子101は、第1の磁気抵抗効果膜102及び第1の電極103とを挟むようにして形成した下部シールド膜104及び上部シールド膜105を備えている。第1の磁気抵抗効果素子101と第2の磁気抵抗効果素子201との間隔dはホトマスクの寸法公差やホト工程での誤差等を考慮して可能な限り小さくすることが望ましい。
The first
情報をディスク2に記録させるための誘導型磁気変換素子10は第1の磁気抵抗効果素子101の上方に上部シールド膜105を介して形成されるが、その構造及び形成方法は従来技術と同様であり、ここでは省略する。
The inductive
次に、スライダの浮上面の研磨加工について説明する。図11は従来技術と比較して、本実施例における加工プロセスフローを表わす。即ち、
(1)第1の磁気抵抗効果素子101、第2の磁気抵抗効果素子201、誘導型磁気変換素子10を備えた基板6をロウバー7の形状に切断する。
(2)第1の磁気抵抗効果素子101や第2の磁気抵抗効果素子201の形成された面に対して直交する基板6の面を、両面ラップと呼ばれる方法を用いて粗研磨を行ない、MR素子高さを予め決められた所定の寸法に加工する。
(3)更にこの状態でスライダ3の浮上面4の研磨を行い、MR素子高さを所定の値に近付ける。即ち、完成した磁気ヘッドのMR素子高さをHfとすれば、この工程における研磨加工の目標値Hbは、Hf+0.03〜0.15μm程度である。尚、この工程までは従来技術と同じである。
(4)第1の磁気抵抗効果素子101や第2の磁気抵抗効果素子201が各スライダに含まれるようにロウバー7を切断する。
(5)スライダを研磨装置に装着し、スライダ毎に第2の磁気抵抗効果素子201の抵抗値を検出しながらその結果を研磨装置にフィードバックしながら浮上面4の研磨を行ない、上記の抵抗値またはその抵抗値から換算したMR素子高さがHfになるまで研磨加工を行なう。
(6)次に本実施例では浮上面4の表面に、良く知られたイオンミリング法あるいはスパッタ法を用いて浮上用のレールを形成する。
Next, the polishing process of the flying surface of the slider will be described. FIG. 11 shows a machining process flow in this embodiment as compared with the prior art. That is,
(1) The
(2) The surface of the
(3) Further, the
(4) The
(5) A slider is attached to the polishing apparatus, and the
(6) Next, in this embodiment, a levitating rail is formed on the surface of the
一方、従来技術では、(3)ロウバーの状態で浮上面の加工を行ない、その後に、第2の磁気抵抗効果素子201の抵抗値またはその換算したMR素子高さがHfになるまで仕上げ研磨加工が行なわれる。しかしながら、数10の磁気抵抗効果素子が連なったロウバーの状態で研磨が行なわれるため、たとえ第2の磁気抵抗効果素子の抵抗値を検出して、その結果を研磨装置にフィードバックしても当該のスライダ部分にだけ必要な研磨荷重を印加することが不可能である。従って、この場合には目標のMR素子高さHfに対して、極めて大きなばらつきが生じてしまうことを避けることが出来ない。
On the other hand, in the prior art, (3) the air bearing surface is processed in the state of a row bar, and then finish polishing until the resistance value of the second
次に、上記した(5)の工程における浮上面の高精度研磨加工方法について、図12〜図15を用いて説明する。図12は本実施例で使用した研磨装置の概念図である。また、図13は第1の磁気抵抗効果素子101及び第2の磁気抵抗効果素子201を有するスライダ3を研磨装置に装着したときの概念図である。これらの図において、スライダ3の裏面(第1の磁気抵抗効果膜103及び第2の磁気抵抗効果膜203が表面に露出していない側の面)をポリウレタン等の粘着性弾性体301を貼り付け、研磨冶具302の上下シリンダ303に固定する。
図13に示すように、上下シリンダ303には例えばフィルム状の回路基板304が装着されており、フィルム状の回路基板304の端子305と図6に示した第2の磁気抵抗効果素子201の端子204とを、例えばワイヤーボンディング法を用いてワイヤ309で結線し、研磨加工中に第2の磁気抵抗効果素子201の抵抗値を検出することが出来る。
Next, a highly accurate polishing method for the air bearing surface in the step (5) described above will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a conceptual diagram of the polishing apparatus used in this example. FIG. 13 is a conceptual diagram when the
As shown in FIG. 13, for example, a film-
図12に示した実施例において、複数個のスライダ3を固定した研磨冶具302をラップ研磨装置に取り付け、スライダ3の浮上面4と研磨定盤306とが対向するように配置する。研磨加工を行なう前は、アクチュエータ307と上下シリンダ303とが離れており、また上下シリンダ303が例えばコイルバネ308により押し上げられた状態にあるので、スライダ面4と研磨定盤306とが非接触の状態に置かれている。
In the embodiment shown in FIG. 12, a polishing
図14はスライダ3を研磨加工しているときの状態を表わす図であって、アクチュエータ24を用いて上下シリンダ303に荷重Fを付加することにより、スライダ3の浮上面4と研磨定盤306の表面とが接触させる。この状態で砥粒を含まない油性あるいは水溶性の研磨液(図示せず)を研磨定盤306上に滴下しながら、研磨定盤306を例えば0.1〜20r/minの範囲で回転させ、研磨冶具302を研磨定盤306の直径方向または法線方向に例えば1〜300mm/sの範囲内で往復運動させることによって、浮上面4の表面が研磨される。尚、研磨定盤306の表面には、例えば平均粒径が1/2〜1/20μmのダイヤモンド砥粒を機外にて定盤表面に埋め込んだ固定砥粒定盤を用いる。
FIG. 14 is a diagram showing a state when the
研磨が行なわれている間、スライダ3の上に設けられた第2の磁気抵抗効果素子201を用いて第2の磁気抵抗効果膜202の抵抗値を適宜あるいは決められたスケジュールに従って測定し、その結果をアクチュエータ307にフィードバックされる。そして、図15に例示するように、第2の磁気抵抗効果素子202を用いて測定した抵抗値もしくは抵抗値から換算したMR素子高さが所定の値になったとき、そのスライダ4に研磨荷重を加えていたアクチュエータ307を反対方法に作動させ、上下シリンダ302に加える荷重をゼロにすることによって上下シリンダ302がコイルバネ308の復元力により押し上げられる。(図12において、右端及び4番目の研磨治具が該当する)
このようにして、スライダ3内に形成した第2の磁気抵抗効果素子202の抵抗値もしくは抵抗値から換算したMR素子高さが所定の値を有する磁気ヘッド1が完成する。図15の本実施例に示すように、複数個のスライダ3を一括して研磨加工を行ない、MR素子高さが所定の値に達したスライダ3から順次加工が終了する。そして、MR素子高さが所定の値に達しないスライダ3は引続き研磨加工が継続される。研磨冶具302に装着した全てのスライダ3の研磨が終了したとき、研磨定盤306の回転と研磨冶具302の往復運動を停止し、加工が終了する。
While the polishing is performed, the resistance value of the
In this way, the
以上で説明したように、本実施例で述べた研磨加工法は下記の効果を有し、MR素子高さ及び浮上面形状を極めて高精度に加工することが可能である。
(1)スライダ毎に、かつ個々のスライダに設けた磁気抵抗効果素子の特性を利用して研磨加工を行なうため、従来技術におけるロウバー毎の研磨加工に起因する加工量のばらつきを低減することが出来る。
(2)スライダ毎に研磨加工を行なうため、その加工を独立して制御することが出来る。
(3)スライダ内に第1の磁気抵抗効果素子(記録再生用)と第2の磁気抵抗効果素子(研磨加工モニター用)とを近接させて形成することにより、両者の離間距離に起因する加工量のばらつきを低減することが出来る。
(4)記録再生用の磁気抵抗効果素子を構成する磁気抵抗効果膜及び電極と同一部材及び同一形状の研磨加工用素子を用いることにより、実質的には記録再生用の磁気抵抗効果素子の研磨加工が可能になる。
(5)研磨加工用の磁気抵抗効果素子はシールド膜を除外したため、研磨加工時に発生するスクラッチ起因のノイズを低減することが出来、抵抗値の高感度測定が可能になる。
As described above, the polishing method described in this embodiment has the following effects, and can process the MR element height and the air bearing surface shape with extremely high accuracy.
(1) Since polishing is performed for each slider and using the characteristics of the magnetoresistive effect element provided on each slider, it is possible to reduce variations in processing amount due to polishing processing for each row bar in the prior art. I can do it.
(2) Since the polishing process is performed for each slider, the process can be controlled independently.
(3) By forming the first magnetoresistive element (for recording / reproducing) and the second magnetoresistive element (for polishing process monitoring) close to each other in the slider, processing caused by the distance between them. Variation in quantity can be reduced.
(4) By using a magnetoresistive effect film and electrodes constituting the magnetoresistive effect element for recording / reproducing and the same member and the same shape of the polishing element, polishing of the magnetoresistive effect element for recording / reproducing is substantially performed. Processing becomes possible.
(5) Since the magnetoresistive effect element for polishing process excludes the shield film, it is possible to reduce the noise caused by the scratch generated during the polishing process, and the resistance value can be measured with high sensitivity.
即ち、シールド膜が存在する場合、または記録再生用の磁気抵抗効果素子を用いて研磨加工量を測定する場合、磁気抵抗効果膜及び電極を挟んで設けられたシールド膜の間隔は高々80〜100nm程度であるため、研磨加工時のスクラッチによってシールド膜と電極との短絡によって検出すべき抵抗値が本来の抵抗値よりも小さくなって測定される。これによって正確な研磨を行なうことが出来ずに、MR素子高さの大きなばらつきを発生させる。
(6)スライダ毎に、かつ個々のスライダを弾性体を介して研磨装置に装着し研磨加工を行なうため、従来技術におけるロウバーのねじれや反りに起因する浮上面の形状ばらつきを低減することが出来る。
That is, when a shield film is present, or when the amount of polishing processing is measured using a magnetoresistive effect element for recording and reproduction, the distance between the shield film provided between the magnetoresistive film and the electrode is at most 80 to 100 nm. Therefore, the resistance value to be detected by a short circuit between the shield film and the electrode due to scratching during polishing is smaller than the original resistance value, and is measured. As a result, accurate polishing cannot be performed, and a large variation in MR element height occurs.
(6) Since each slider and each slider is attached to a polishing apparatus via an elastic body and polishing is performed, variation in shape of the air bearing surface due to row bar twisting and warping in the prior art can be reduced. .
次に、本実施例に基いて研磨加工を行なった結果について説明する。
図16は、スライダ毎に設けた第2の磁気抵抗効果素子201の抵抗値を検出しながら加工研磨を実施し、研磨終了後に第1の磁気抵抗効果素子101の抵抗値を測定した結果を表わす。その結果、スライダ内に形成した第1の磁気抵抗効果素子101と第2の磁気抵抗効果素子201との抵抗値は極めて良い相関関係にあることが明らかである。
Next, the results of polishing processing based on this example will be described.
FIG. 16 shows the result of processing and polishing performed while detecting the resistance value of the
このことは、スライダ内の第1の磁気抵抗効果素子101に近接させて設けた第2の磁気抵抗効果素子201の抵抗値をモニターしながら加工研磨を行なうことによって、第1の磁気抵抗効果素子101、即ち実際の磁気ヘッドにおける磁気抵抗効果素子の抵抗値もしくはMR素子高さを精度良く加工することが出来ると言うことを意味する。
This is because the first magnetoresistive element is processed and polished while monitoring the resistance value of the
図17(a)、(b)は、従来技術であるロウバーの状態で浮上面の研磨加工を行ない、その後スライダに切断した磁気ヘッドのMR素子高さ(抵抗換算値)とMR素子の抵抗値の分布図である。また、図18(a)、(b)は、本実施例を用いてスライダ毎に研磨加工を施したときのMR素子高さ(抵抗換算値)とMR素子の抵抗値の分布図である。MR素子の抵抗値は、マクロ社製のΔV−H装置を用い測定した。MR素子高さは、測定した抵抗値をMR素子高さに換算した値である。 17 (a) and 17 (b) show the MR element height (resistance conversion value) and MR element resistance value of the magnetic head after the air bearing surface is polished in the state of a row bar as in the prior art, and then cut into a slider. FIG. FIGS. 18A and 18B are distribution diagrams of the MR element height (resistance conversion value) and the resistance value of the MR element when each slider is polished using this embodiment. The resistance value of the MR element was measured using a ΔV-H apparatus manufactured by Macro. The MR element height is a value obtained by converting the measured resistance value into the MR element height.
この結果から明らかのように、従来技術におけるMR素子高さは平均値0.26μm、最大値0.34μm、最小値0.17μm、ばらつき(3σ値)0.091μmであるのに対して、本実施例におけるMR素子高さは平均値0.25μm、最大値0.27μm、最小値0.23μm、ばらつき(3σ値)0.022μmである。また、従来技術におけるMR素子の抵抗値は平均値41.3Ω、最大値62.3Ω、最小値31.0Ω、ばらつき(3σ値)15.4Ωであるのに対して、本実施例におけるMR素子の抵抗値は平均値42.1Ω、最大値45.7Ω、最小値38.9Ω、ばらつき(3σ値)3.7Ωである。 As is clear from this result, the MR element height in the prior art has an average value of 0.26 μm, a maximum value of 0.34 μm, a minimum value of 0.17 μm, and a variation (3σ value) of 0.091 μm. The MR element height in the example has an average value of 0.25 μm, a maximum value of 0.27 μm, a minimum value of 0.23 μm, and a variation (3σ value) of 0.022 μm. Further, the resistance value of the MR element in the prior art is an average value of 41.3Ω, a maximum value of 62.3Ω, a minimum value of 31.0Ω, and a variation (3σ value) of 15.4Ω. The resistance value is an average value of 42.1Ω, a maximum value of 45.7Ω, a minimum value of 38.9Ω, and a variation (3σ value) of 3.7Ω.
換言すれば、本実施例で説明した磁気ヘッドの構造(図6参照)及びスライダ毎の研磨加工方法(図12参照)を用いることによって、記録面密度100Gbit/in2の磁気ディスク装置の実現に必要不可欠なMR素子高さ精度±0.024μmを有する磁気ヘッドを作製することが可能であることを示している。 In other words, by using the structure of the magnetic head described in this embodiment (see FIG. 6) and the polishing method for each slider (see FIG. 12), a magnetic disk device with a recording surface density of 100 Gbit / in 2 can be realized. This shows that it is possible to manufacture a magnetic head having an indispensable MR element height accuracy of ± 0.024 μm.
本実施例を用いて研磨加工した磁気ヘッドを無作為に抽出し、そのサンプリング数とGMR素子の素子高さのばらつき(3σ)と抵抗値のばらつき(3σ)と平均値のと比の関係を図19(a)、(b)に示す。上記の方法によって作製された磁気ヘッドを無作為に数〜100個範囲で抽出した場合、抽出数が10個以上であればGMR素子の素子高さのばらつき(3σ)は0.026μmとなり、抵抗値のばらつき(3σ)と抵抗値の平均値との比は概略0.11となる。 The magnetic head polished by using this embodiment is randomly extracted, and the relationship between the sampling number, the variation in the height of the GMR element (3σ), the variation in the resistance value (3σ), and the average value is shown. It shows to Fig.19 (a), (b). When the magnetic head manufactured by the above method is randomly extracted in the range of several to 100, if the number of extraction is 10 or more, the variation (3σ) in the element height of the GMR element becomes 0.026 μm, and the resistance The ratio between the value variation (3σ) and the average resistance value is approximately 0.11.
この結果から、無作為に10個の磁気ヘッドを抽出し、そのGMR素子高さばらつき(3σ)が0.026μm以下、あるいは抵抗値のばらつき(3σ)と平均値との比が概略0.11であれば、図18に示す本実施例を用いた場合の分布と同じといえる。なお、GMR素子の抵抗値からGMR素子高さを算出する換算式が不明の場合、GMR素子の部分を集束イオンビーム加工装置(FIB)により、素子高さ方向に加工し、その断面からGMR素子の素子高さを求めても良い。 From this result, 10 magnetic heads were randomly extracted, and the GMR element height variation (3σ) was 0.026 μm or less, or the ratio between the resistance variation (3σ) and the average value was approximately 0.11. If so, it can be said that the distribution is the same as in the case of using the present embodiment shown in FIG. If the conversion formula for calculating the GMR element height from the resistance value of the GMR element is unknown, the GMR element portion is processed in the element height direction by a focused ion beam processing apparatus (FIB), and the GMR element from the cross section is processed. The element height may be obtained.
図20(a)は従来技術における磁気ヘッドの再生出力とGMR素子の抵抗値との関係を、また図20(b)は本実施例における関係を表わす。その結果、従来技術においては図17(a)に示したようにMR素子高さのばらつきが大きいので、その結果としてGMR素子の抵抗値及び再生出力が広範囲に分布する。一方、本実施例においては、図19(b)に示す如くMR素子高さのばらつきを極めて小さくすることが出来るので、GMR素子の抵抗値及び再生出力のばらつきも低減することが可能になる。これによって、磁気ヘッドとして重要な特性のひとつである再生出力の安定した、かつ高信頼度を有する磁気ヘッドを提供することが出来るといっても過言ではない。 FIG. 20A shows the relationship between the reproduction output of the magnetic head and the resistance value of the GMR element in the prior art, and FIG. 20B shows the relationship in this embodiment. As a result, in the prior art, as shown in FIG. 17A, the MR element height varies greatly, and as a result, the resistance value and the reproduction output of the GMR element are distributed over a wide range. On the other hand, in this embodiment, since the variation in the MR element height can be extremely reduced as shown in FIG. 19B, the variation in the resistance value and reproduction output of the GMR element can be reduced. Thus, it is no exaggeration to say that it is possible to provide a magnetic head having one of the important characteristics as a magnetic head and having a stable reproduction output and high reliability.
図21(a)、(b)に従来の加工方法であるロウバーの状態で浮上面の仕上げ研磨加工を行った場合の浮上面形状であるクラウン及びキャンバーの分布を示す。また、図22(a)、(b)に本実施例を用いてスライダ毎に研磨加工を施したときの浮上面形状であるクラウン及びキャンバーの分布を示す。なお、クラウン及びキャンバーの測定は、ZYGO社の光干渉型形状測定器であるNEW VIEW200により測定し、測定長は、クラウンの場合、1.1mm、キャンバーの場合、0.9mmとした。 FIGS. 21 (a) and 21 (b) show the distribution of the crown and camber, which are the shape of the air bearing surface when the finish of the air bearing surface is finished in the state of the row bar, which is a conventional processing method. FIGS. 22A and 22B show the distribution of crowns and cambers, which are the air bearing surfaces when the slider is polished for each slider using this embodiment. The crown and camber were measured by NEW VIEW200, a light interference type shape measuring instrument manufactured by ZYGO, and the measurement length was 1.1 mm for the crown and 0.9 mm for the camber.
この結果から明らかのように、従来技術におけるクラウンは平均値2.9nm、最大値9.9nm、最小値−1.8nm、ばらつき(3σ値)2.3nmであり、キャンバーは平均値−0.76nm、最大値3.7nm、最小値−4.1nm、ばらつき(3σ値)3.0nmであるのに対して、本実施例におけるクラウンは平均値1.8nm、最大値3.0nm、最小値0.52nm、ばらつき(3σ値)1.4nmであり、キャンバーは平均値−0.22nm、最大値0.9nm、最小値−1.1nm、ばらつき(3σ値)1.0nmである。 As is clear from this result, the crown in the prior art has an average value of 2.9 nm, a maximum value of 9.9 nm, a minimum value of −1.8 nm, and a variation (3σ value) of 2.3 nm, and the camber has an average value of −0. 76 nm, maximum value 3.7 nm, minimum value −4.1 nm, variation (3σ value) 3.0 nm, whereas crown in this example has an average value 1.8 nm, maximum value 3.0 nm, minimum value The camber has an average value of −0.22 nm, a maximum value of 0.9 nm, a minimum value of −1.1 nm, and a variation (3σ value) of 1.0 nm.
換言すれば、本実施例で説明した磁気ヘッドの構造(図9参照)及びスライダ毎の研磨加工方法(図15参照)を用いることによって、記録面密度100Gbit/in2の磁気ディスク装置の実現に必要不可欠な浮上面の形状精度±2nmを有する磁気ヘッドを作製することが可能であることを示している。 In other words, by using the structure of the magnetic head described in this embodiment (see FIG. 9) and the polishing method for each slider (see FIG. 15), a magnetic disk device with a recording surface density of 100 Gbit / in 2 can be realized. This shows that it is possible to manufacture a magnetic head having an indispensable air bearing surface shape accuracy of ± 2 nm.
本実施例を用いて研磨加工した磁気ヘッドを無作為に抽出し、そのサンプリング数とクラウンばらつき(3σ)及びキャンバーばらつき(3σ)の関係を図23(a)、(b)に示す。無作為に30個の磁気ヘッドを抽出した場合、クラウンのばらつき(3σ)は1.4nmとなり、またキャンバーのばらつき(3σ)は1.0nmとなる。この結果から、無作為に30個の磁気ヘッドを抽出し、そのクラウン(3σ)が1.4nm以下であり、かつキャンバーのばらつき(3σ)が1.0nm以下であれば、図22に示す本実施例を用いた場合の分布と同じといえる。 23A and 23B show the relationship between the sampling number, the crown variation (3σ), and the camber variation (3σ), which are randomly extracted from the magnetic head polished by using this embodiment. When 30 magnetic heads are randomly extracted, the crown variation (3σ) is 1.4 nm, and the camber variation (3σ) is 1.0 nm. From this result, if 30 magnetic heads are extracted at random, and the crown (3σ) is 1.4 nm or less and the camber variation (3σ) is 1.0 nm or less, the book shown in FIG. It can be said that the distribution is the same as in the case of using the embodiment.
記録再生用と研磨加工量検出用の磁気抵抗効果素子をスライダ内に形成し、加工量をモニターしながらスライダ毎に仕上げ研磨加工を行なうことによって、高精度に制御されたMR素子高さ及び浮上面形状を有する磁気ヘッドを実現することが出来る。 MR element height and flying height are controlled with high precision by forming magnetoresistive effect elements for recording / reproducing and for detecting the amount of polishing in the slider, and performing finish polishing for each slider while monitoring the amount of processing. A magnetic head having a surface shape can be realized.
1…磁気ヘッド、2…ディスク、3…スライダ、4…スライダ面、5…磁気抵抗効果素子、6…基板、7…ロウバー、8…コイル、9…上部磁性膜、10…誘導型磁気変換素子、11…上部シールド膜、12…磁気抵抗効果膜、13…電極、14…下部シールド膜、15…抵抗検知素子、101…第1の磁気抵抗効果素子、102…第1の磁気抵抗効果膜、103…第1の電極、104…下部シールド膜、105…上部シールド膜、201…第2の磁気抵抗効果素子、202…第2の磁気抵抗効果膜、203…第2の電極、204…抵抗検知用端子、205…磁気変換素子の端子、301…表面粘着性の弾性体、302…研磨冶具、303…上下シリンダ、304…フィルム状回路基板、305…端子、306…研磨定盤、307…アクチュエータ、308…ばね、309…ワイヤーボンディングのワイヤー
DESCRIPTION OF
Claims (4)
The slider cut in the dividing step is mounted on a polishing jig that is individually movable in a direction perpendicular to the air bearing surface, and the polishing amount of the slider is used as the resistance value of the second magnetoresistance effect element. The method of manufacturing a magnetic head according to claim 1, wherein the magnetic head is controlled.
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