JP2007317303A - 磁気抵抗効果ヘッドの検査方法および検査装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来の通常着磁による検査では、完全に検出することのできなかったシールド磁区の変化しやすいＭＲヘッドの検出が可能となる磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜の品質を検査する検査方法および検査装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る検査方法は、磁気抵抗効果ヘッドに外部ストレスとして外部磁場を印加した後に、磁気抵抗効果ヘッドの出力電圧を測定し、当該外部磁場の印加と当該測定とを複数回繰り返すことにより磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜の品質を検査する検査方法であって、前記外部磁場の印加は、前記磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜に対して平行の方向であって、前記磁気抵抗効果ヘッドの浮上面に対して角度をもたせて行われ、印加される前記外部磁場の強さは、ハードバイアス膜の保持力より小さく、シールド膜の保持力より大きい。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気抵抗効果ヘッドの検査方法および検査装置に関し、さらに詳細には、磁気抵抗効果ヘッドに外部ストレスとして外部磁場を印加（以下「着磁」という）した後に、磁気抵抗効果ヘッドの出力電圧を測定し、当該印加と当該測定とを複数回繰り返すことにより磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜の品質を検査する検査方法および検査装置に関する。

昨今、磁気ディスク等の磁気媒体用の薄膜磁気ヘッドとして、例えばＭＲヘッドに代表される磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗効果ヘッドが実用化されている。
しかし、ＭＲヘッドは、磁性薄膜の磁気抵抗効果を利用したものであり、磁気媒体との相対速度に依存することなく大きな再生出力を得ることができる反面、ＭＲ素子を挟む配置に設けられた磁性層であるシールド膜が、外部磁場により磁区が変化して出力が変動する不良品が生ずる点が問題となっている。
このような出力変動を誘発するＭＲヘッドは、正常な再生動作が期待できないため、製造工程の検査において、排除される必要がある。

しかしながら、シールド膜の磁区（以下「シールド磁区」という）が変化して特性が不安定であるＭＲヘッドを定量的に把握することができなかったため、その検査方法が課題となっていた。

従来のＭＲヘッドの検査方法としては、ＭＲヘッドのシールド膜に対して平行の方向であって、前記磁気抵抗効果ヘッドの浮上面に対して角度を０度として磁場の印加（以下「通常着磁」という）を行った後、出力電圧の測定をするという操作を繰り返し、当該ＭＲヘッドの出力電圧の最大値と最小値との差を変動量として算出することによる出力変動評価による検査方法が用いられてきた。
しかしながら、この方法では、シールド磁区の変化しやすいＭＲヘッドを完全に検出できないという課題があった。

このような背景の下、本発明の発明者らは、磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜に対して平行の方向であって、浮上面に対して微小角度をもたせた状態で、前記磁気抵抗効果ヘッドに外部ストレスとしての外部磁場を印加（以下「微小角度着磁」という）した後に、当該磁気抵抗効果ヘッドの出力電圧を測定し、当該印加と当該測定とを複数回繰り返すという手順からなる磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜の品質を検査する検査方法を実施すれば、従来の通常着磁による検査方法では検出することができなかったシールド磁区が変化しやすい磁気抵抗効果ヘッドの検出が可能となることを発見した（図４参照）。
本発明は、この原理を利用して、前記微小角度および印加磁場の強さを適当な範囲に設定することにより、好適な磁気抵抗効果ヘッドの検査方法および検査装置を案出したものである。

ところで、磁気抵抗効果ヘッドの検査方法の一つとして、特開平１０−１２４８２８号公報に記載されたものであって、図６に示す検査方法が提案されている。
この従来例では、ＭＲストライプに対して斜めの方向にストレスとしての外部磁場を印加し、ＭＲヘッドの特性を測定する方法が提案されている。
しかしながら、その発明が解決しようとする課題は、ＭＲヘッドが大口径（例えば５〜６インチ）のウエハ上に形成されることに起因して、当該ヘッドの中心付近と外周付近とではＭＲストライプの磁化方向が不均一になりやすく、また、前述の磁区制御膜も不均一になりやすいため、これらの不均一性をテストすることにある。
したがって、本発明における「通常着磁による検査方法によっては検出することができないシールド磁区の変化しやすい磁気抵抗効果ヘッドを検出する」という課題とは相違するものである。

特開平１０−１２４８２８号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、従来の通常着磁による検査では、完全に検出することのできなかったシールド磁区の変化しやすいＭＲヘッドの検出が可能となる磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜の品質を検査する検査方法および検査装置を提供することを目的とする。

本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。

本発明に係る検査方法は、磁気抵抗効果ヘッドに外部ストレスとして外部磁場を印加した後に、磁気抵抗効果ヘッドの出力電圧を測定し、当該外部磁場の印加と当該測定とを複数回繰り返すことにより磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜の品質を検査する検査方法において、前記外部磁場の印加は、前記磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜に対して平行の方向であって、前記磁気抵抗効果ヘッドの浮上面に対して角度をもたせて行われ、印加される前記外部磁場の強さは、ハードバイアス膜の保持力より小さく、シールド膜の保持力より大きいことを特徴とする。

また、前記角度が、角度５〜１０度であることを特徴とする。

また、前記外部磁場の強さが、１５００〜５０００ガウスであることを特徴とする。

本発明に係る検査装置は、磁気抵抗効果ヘッドに検査電流を流す電源部と、前記磁気抵抗効果ヘッドに外部磁場を印加する磁場発生部と、前記磁気抵抗効果ヘッドに前記外部磁場を印加したときの出力電圧を測定する測定部と、前記磁気抵抗効果ヘッドを前記外部磁場印加方向に対して角度をもたせて配置させるための角度測定部とが設けられ、少なくとも段落００１０〜００１２に記載のいずれか一つの検査方法の実施を可能とすることを特徴とする。

請求項１によれば、被検査対象が通常着磁による従来の検査方法では良品と判断され得るシールド磁区の変化しやすい磁気抵抗効果ヘッドである場合であっても、微小角度をもたせた磁場の印加と当該ヘッドの出力電圧測定とを複数回繰り返すと、出力電圧の変動量が大きくなるため、不良品として摘出することが可能となる。

請求項２によれば、本発明に係る検査方法は、前記着磁の角度が角度５度〜１０度の間で、臨界的に被検査ヘッドの出力電圧の変動量が大きくなるため、当該角度領域において着磁を行うことが、シールド磁区が変化しやすい不良品を摘出するためには好適である。

請求項３によれば、本発明に係る検査方法は、前記着磁の磁場の強さＭが１５００ガウス〜５０００ガウスの間で、臨界的に被検査ヘッドの出力電圧の変動量が大きくなるため、当該磁場強さ領域において着磁を行うことが、シールド磁区が変化しやすい不良品を摘出するためには好適である。

請求項４記載の検査装置を用いることにより、少なくとも請求項１〜３のいずれか一項記載の検査方法の実施が可能となる。

以下、ウェハから切り出されたローバー状態でのサンプルを検査する場合を例にとり、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る検査方法を説明するための概略図である。図２は、微小角度θと被検査ヘッド１の出力電圧変動との関係を示す特性図である。図３は、外部磁場の強さＭと被検査ヘッド１の出力電圧変動との関係を示す特性図である。図４は、２種類の被検査ヘッドそれぞれにおいて着磁角度を変えて出力電圧変動を測定した場合の測定図である。図５は、着磁によりシールド磁区が変化した被検査ヘッド１の一例を示す状態図である。図６は、従来の実施形態に係る検査方法の一例を示す概略図である。

本発明に係る検査方法を実施するための検査装置の構成を説明する。
図１（ａ）に示す１はローバー状に形成され、複数個の磁気抵抗効果ヘッド３が長手方向に直列に配置された被検査ヘッドである。２は被検査ヘッド１に外部ストレスとしての外部磁場を印加させるための外部磁場印加用コイルユニットである。さらに被検査ヘッド１を検査する電流（以下「センス電流」という）を発生させる電源部（図示しない）と、被検査ヘッド１の出力電圧を測定する測定部（図示しない）と、被検査ヘッド１の浮上面４を前記外部磁場印加方向に対して角度をもたせて配置させるための角度測定部とが設けられる。
図１（ｂ）は、図１（ａ）の磁気抵抗効果ヘッド部分（図中Ａ部）の拡大図である。図１（ｂ）に示す背面が磁気抵抗効果ヘッドの浮上面４である。

続いて本発明に係る検査方法の手順を説明する。
最初に、被検査ヘッド１を外部磁場印加用コイルユニット２の間に設置する。このとき、図１に示すように、印加される外部磁場の方向が被検査ヘッド１のシールド膜５に対して平行の方向であって、被検査ヘッド１の浮上面４に対して微小角度θをもたせるように被検査ヘッド１を設置する。

次に、外部磁場印加用コイルユニット２によって被検査ヘッド１に着磁を行った後、センス電流により、被検査ヘッド１からの出力電圧を測定する。

本発明に係る検査方法は、段落００２１に記載した被検査ヘッド１への着磁と、被検査ヘッド１からの出力電圧の測定を複数回繰り返すことにより行われる。
その一例として、被検査ヘッド１に対する着磁操作と出力電圧測定を３回行い、その後、センス電流を逆方向に流して、被検査ヘッド１からの出力電圧を測定する。
このようにして、測定した被検査ヘッド１からの出力電圧データにおける最大値と最小値との差を「変動量」として算出する。
従来の検査方法においても、本発明に係る検査方法においても、この「変動量」の特性を調べることによって、被検査ヘッド１が良品であるか、不良品であるかが判別できる点は共通である。

ここで、図４に通常着磁による従来の検査方法と、微小角度着磁による本発明に係る検査方法との比較を示す。
図４（ａ）は一つのサンプル（「サンプルＡ」とする）を通常着磁（着磁角度θ＝０度）で出力電圧測定したものであり、図４（ｃ）はサンプルＡを微小角度着磁（着磁角度θ＝７．６度）で出力電圧測定したものである。
一方、図４（ｂ）は別のサンプル（「サンプルＢ」とする）を通常着磁（着磁角度θ＝０度）で出力電圧測定したものであり、図４（ｄ）はサンプルＢを微小角度着磁（着磁角度θ＝７．６度）で出力電圧測定したものである。
いずれも、横軸は着磁を１回行った後の被検査ヘッド１からの出力電圧（単位：μＶ）であり、縦軸は２回目の着磁を行った後および３回目の着磁を行った後の被検査ヘッド１からの出力電圧（単位：μＶ）である。

被検査ヘッド１の良否を判断する基準としては、例えば、図４（ｂ）に示すように、複数回の測定でも被検査ヘッド１からの出力電圧の変動が生じない場合には、当該被検査ヘッド１は良品であるとされる。
逆に、図４（ａ）、（ｃ）、（ｄ）に示すような、楕円で囲んだ領域に変動量がプロットされた場合、すなわち、複数回の測定において被検査ヘッド１からの出力電圧の変動量が大きな値を示す場合に、当該被検査ヘッド１はシールド磁区が変化しやすい不良品であると認定されることとなる。

ここで、図４（ａ）、（ｃ）に示すサンプルＡのように、従来の通常着磁による検査方法のみでも変動量が楕円で囲んだ領域にプロットされる被検査ヘッド１については（図４（ａ））、本発明に係る検査方法を実施せずとも不良品としての選別が可能なため、検査上の問題が生じることはない。
ところが、図４（ｂ）、（ｄ）に示すサンプルＢのように、通常着磁による検査では、変動量が楕円で囲んだ領域にはプロットされず（図４（ｂ））、一見すると良品と判断されかねない不良品が存在する。このような被検査ヘッド１については、微小角度をもたせて着磁を行う本発明に係る検査方法で検査をすれば、変動量が楕円で囲んだ領域にプロットされてくるため（図４（ｄ））、実際にはシールド磁区が変化しやすい不良品であることが判明し、排除することが可能となる。

次に、着磁の際にもたせる微小角度に関して以下詳細に説明する。
図２に前記微小角度θを角度０度〜９０度まで変化させて、前記外部磁場を印加させた場合の被検査ヘッド１の出力電圧の変動状態の一例（サンプル数＝２）を示す。
横軸は角度θ（単位：度）、縦軸は段落００２２に記載した手順（３回着磁・４回測定）による被検査ヘッド１の出力電圧の変動量（最大出力電圧値と最小出力電圧値との差）（単位：μＶ）である。
図２に示すように、θが角度５度〜１０度の間で、臨界的に被検査ヘッド１の出力電圧の変動量が大きくなる。

この特性を利用することにより、通常着磁で検査しても出力電圧の変動が発生せず、そのため良品と判断された被検査ヘッド１であっても、当該被検査ヘッド１をθ＝５度〜１０度の微小角度で検査装置にセットして、当該被検査ヘッド１に外部磁場を印加した後に、センス電流により当該被検査ヘッド１の出力電圧を測定し、当該印加と当該測定とを複数回繰り返すと、シールド磁区が変化しやすい特性が顕在化して、出力電圧の変動量が大きくなるため、不良品として摘出することが可能となる。

図３に前記印加する外部磁場の強さを、０ガウス〜５０００ガウスまで変化させた場合の被検査ヘッド１の出力電圧の変動状態の一例（サンプル数＝２）を示す。なお、このデータは、前記微小角度θが７．６度の場合のものである。
横軸は印加する外部磁場の強さＭ（単位：ガウス）、縦軸は段落００２２に記載した手順（３回着磁・４回測定）による被検査ヘッド１の出力電圧の変動量（最大出力電圧値と最小出力電圧値との差）（単位：μＶ）である。
このように、磁場の強さＭが１５００ガウス（≒１１９ｋＡ／ｍ）〜５０００ガウス（≒３９８ｋＡ／ｍ）の間で、臨界的に被検査ヘッド１の出力電圧の変動幅が大きくなる。

この特性を利用することにより、通常着磁で検査しても出力電圧の変動が発生せず、そのため良品と判断された被検査ヘッド１であっても、例えば、被検査ヘッド１に印加させる外部磁場の強さＭを５０００ガウスとして、当該被検査ヘッド１に外部磁場を印加した後に、センス電流により当該被検査ヘッド１の出力電圧を測定し、当該印加と当該測定とを複数回繰り返すと、シールド磁区が変化しやすい特性が顕在化して、出力電圧の変動量が大きくなるため、不良品として摘出することが可能となる。

なお、先行技術として前掲の特開平１０−１２４８２８号公報で提案された検査方法においては、５０〜２００ガウスでの外部磁場の印加が提案されているが、図３に示される通り、そのような磁場領域は、本願で開示された出力電圧変動の顕在化を生じさせる領域ではない。

以上、ローバー状態のＭＲヘッドを例として説明をしたが、完成状態のＭＲヘッド単体で検査する場合であっても、本発明に係る検査方法および検査装置の適用が可能である。
また、本発明に係る検査方法および検査装置は、ＭＲヘッド用に限定されるものではない。

また、本発明に係る検査方法の実施により検出が可能となった出力電圧変動を生じるＭＲヘッドにおいてはシールド磁区の構造変化が生じていることが確認されている（図５）。
すなわち、本発明に係る検査方法は、とりもなおさず、被検査ヘッド１の出力電圧評価により磁区構造を判断する方法として利用することが可能であることを意味する。

なお、図５の上段は被検査ヘッド１を浮上面から見た場合の磁区の状態であり、下段は被検査ヘッド１を浮上面と垂直の方向から見た場合の磁区の状態である。
当初左側に示す磁区構造であった被検査ヘッド１に対して、外部ストレスとして磁場を印加した後に当該ストレスを取り去ったときに、右側に示すように磁区構造が変化した例である。

さらに、本発明の原理を逆に利用すれば、マスターヘッド（微小角度着磁の場合にのみ出力電圧変動が生じるＭＲヘッド）を検査装置にセットして、通常着磁による検査方法でヘッド出力電圧の測定を行った結果、出力電圧の変動が生じた場合には、検査装置の着磁角度設定が正確にθ＝０度になっていないことを検出する方法として用いることもできる。

本発明の実施の形態に係る検査方法を説明するための概略図である。 微小角度θと被検査ヘッド１の出力電圧変動との関係を示す特性図である。 外部磁場の強さＭと被検査ヘッド１の出力電圧変動との関係を示す特性図である。 ２種類の被検査ヘッドそれぞれにおいて着磁角度を変えて出力電圧変動を測定した場合の測定図である。 着磁によりシールド磁区が変化した被検査ヘッド１の一例を示す状態図である。 従来の実施形態に係る検査方法の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ ローバー状被検査ヘッド
２ 外部磁場印加用コイルユニット
３ 磁気抵抗効果ヘッド
４ 磁気抵抗効果ヘッド浮上面
５ シールド膜

Claims (4)

1. 磁気抵抗効果ヘッドに外部ストレスとして外部磁場を印加した後に、磁気抵抗効果ヘッドの出力電圧を測定し、当該外部磁場の印加と当該測定とを複数回繰り返すことにより磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜の品質を検査する検査方法において、
   前記外部磁場の印加は、前記磁気抵抗効果ヘッドのシールド膜に対して平行の方向であって、前記磁気抵抗効果ヘッドの浮上面に対して角度をもたせて行われ、
   印加される前記外部磁場の強さは、ハードバイアス膜の保持力より小さく、シールド膜の保持力より大きいこと
   を特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの検査方法。
2. 前記角度が、角度５〜１０度であること
   を特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果ヘッドの検査方法。
3. 前記外部磁場の強さが、１５００〜５０００ガウスであること
   を特徴とする請求項１または請求項２記載の磁気抵抗効果ヘッドの検査方法。
4. 磁気抵抗効果ヘッドを検査する電流を発生させる電源部と、
   前記磁気抵抗効果ヘッドに外部磁場を印加する磁場発生部と、
   前記磁気抵抗効果ヘッドに前記外部磁場を印加したときの出力電圧を測定する測定部と、
   前記磁気抵抗効果ヘッドを前記外部磁場印加方向に対して角度をもたせて配置させるための角度測定部とが設けられ、
   少なくとも請求項１〜３のいずれか一項記載の検査方法の実施を可能とすること
   を特徴とする磁気抵抗効果ヘッドの検査装置。