JP2009211798A - 薄膜磁気ヘッドの検査方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜磁気ヘッドの磁気的特性の検査方法において高い周波数の交番磁界を十分に模擬する。
【解決手段】（１）第１の磁界印加素子７１の磁極先端部が対応する薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部と対向し、かつ第２の磁界印加素子７２の磁極先端部が対応するラッピングガイドＬと対向するように、磁界印加バーＢ’をローバーＢに対して対向配置し、（２）ラッピングガイドＬに通電しながら、第２の磁界印加素子７２からラッピングガイドＬに磁界を印加し、少なくとも１つのラッピングガイドＬの出力電圧が最大となるように磁界印加バーＢ’とローバーＢとを相対移動させ、（３）磁界センサ部に通電しながら、第１の磁界印加素子７１から薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部に、磁界強度を変化させながら交番磁界を印加し、磁界強度と磁界センサ部の出力電圧との関係を得る。
【選択図】図７

Description

本発明は薄膜磁気ヘッドの磁気的特性の検査方法に関し、特に、薄膜磁気ヘッドをローバーの状態で検査する方法に関する。

従来、薄膜磁気ヘッドは以下のステップで製造されている。まず、ウエハ工程によって、基板上に磁界センサ部（読込部）及び書込部を含む積層体を形成する。次に、ウエハを切断してローバーに分離する。ローバー内には複数のスライダが長手方向に沿って配列しており、個々のスライダはウエハ工程で形成された薄膜磁気ヘッドを備えている。ローバーは媒体対向面を形成するラッピング工程における作業単位である。ラッピングが終わると、ローバーは個々のスライダに分離され、さらに、ヘッドジンバルアセンブリに組み立てられ、最終的にハードディスク装置に搭載される。

薄膜磁気ヘッドは、スライダとして完成し後工程に送り出される前に磁気的特性その他の検査を受ける。従来は、個々のスライダをスピンスタンドと呼ばれる専用の検査装置に取付け、一つひとつ検査を行っていた。この方法によれば、実際にハードディスク装置に搭載されたのと同じ環境でスライダの検査が可能であるが、検査効率の観点から不利であった。そのため、大量に生産されるスライダを一括して検査する方法が提案されている。

特許文献１には擬似静特性テスト（ＱＳＴ：Quasi Static Test）と呼ばれる検査方法が開示されている。これは、ハードディスク装置としての最終組立て前に実際の使用環境を模擬して行うテストであり、具体的には、記録媒体からの磁界の代わりに、磁界発生手段で発生させた交番磁界（交番的に変化する磁界をいう。）を外部から印加して、複数のスライダの各種磁気特性をローバーの状態で一括して測定、評価するものである。磁界発生手段としてはヘルムホルツコイルが使われる。ヘルムホルツコイルに高周波の交流電流を印加することによって、ヘルムホルツコイルからは交番磁界が発生する。ローバーはヘルムホルツコイルの前面にセットされ、磁界センサ部には交番磁界が印加される。交番磁界は、磁界センサ部が実際の使用環境で回転する磁気ディスクから受ける、信号の「０」、「１」に対応した変動磁界を模擬している。磁界センサ部にはプローブを介してセンス電流が流される。磁界の強度を変えていくと、磁気抵抗効果によって、磁界センサ部の出力電圧が変化する。このようにして外部磁界と信号出力（出力電圧）との関係が得られる。磁界センサ部の磁気的特性はこのデータを利用して評価され、不良のスライダが後工程に流れることが防止される。
特開平０６−１５０２６４号明細書

近年、ハードディスク装置の超高記録密度化が進んでいる。超高記録密度化を達成するためには超高線記録密度化が不可欠である。超高線記録密度化は、薄膜磁気ヘッドが受ける交番磁界の高周波数化を意味する。従って、超高線記録密度化を実現する薄膜磁気ヘッドの検査は、超高周波数の交番磁界環境下で実施されることが望ましい。しかし、従来用いられていたヘルムホルツコイルは、その特性上交番磁界の高周波数化には限界がある。ヘルムホルツコイルの場合、数百ｋＨｚのオーダーの周波数は実現可能であるが、１ＭＨＺｚを超える周波数の実現は困難である。一方、ハードディスク装置における実際の使用環境下では数ＭＨｚのオーダーの交番磁界が生じており、もはや従来のＱＳＴでは、実際の使用環境を十分に模擬することが困難となっている。スピンスタンドを用いれば、このような高周波数も実現可能であるが、検査の非効率化につながる。

本発明の目的は、高い周波数の交番磁界を十分に模擬することができ、かつ効率的な、薄膜磁気ヘッドの磁気的特性の検査方法を提供することである。本発明の他の目的は、かかる磁気ヘッドの磁気的特性の検査方法に好適に用いることのできる磁界印加バーを提供することである。

本発明の一実施態様によれば、薄膜磁気ヘッドの磁気的特性をローバーの状態で測定する方法は、薄膜磁気ヘッドが形成されたスライダが長手方向に沿って複数個設けられ、隣接スライダ間またはローバーの端部の少なくとも２つの位置に磁気抵抗効果を奏するラッピングガイドが設けられたローバーを準備するステップと、各薄膜磁気ヘッドに対応する第１の磁界印加素子と、少なくとも２つのラッピングガイドに対応する少なくとも２つの第２の磁界印加素子とを備えた磁界印加バーを準備するステップと、第１の磁界印加素子の磁極先端部が対応する薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部と対向し、かつ第２の磁界印加素子の磁極先端部が対応するラッピングガイドと対向するように、磁界印加バーをローバーに対して対向配置する第１の位置決めステップと、第１の位置決めステップの後に、ラッピングガイドに通電しながら、第２の磁界印加素子からラッピングガイドに磁界を印加し、少なくとも１つのラッピングガイドの出力電圧が最大となるように磁界印加バーとローバーとを相対移動させる第２の位置決めステップと、第２の位置決めステップの後に、磁界センサ部に通電しながら、第１の磁界印加素子から薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部に、磁界強度を変化させながら交番磁界を印加し、磁界強度と磁界センサ部の出力電圧との関係を得る測定ステップと、を有している。

このような検査方法によれば、第１の磁界印加素子の磁極先端部が薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部と対向するように配置され、個々の薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部には、対応する第１の磁界印加素子から個別に磁界が印加される。すなわち、個々の第１の磁界印加素子は対応する薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部のみに所要の磁界を印加すればよく、しかも磁界印加バーはローバーと対向配置されるので、発生する磁界は小さなもので十分である。このため、極めて高周波の交番磁界を容易に発生させることができ、従来のような大型のヘルムホルツコイルを用いた場合と比べて、ハードディスク装置における実際の使用環境下で生じる交番磁界をより高精度で模擬することが可能となる。

また、この検査方法は、２種類の位置決めステップを有している。第１の位置決めステップは、磁界印加バーをローバーに対して対向配置する、いわば機械的精度の範囲内での位置決めステップである。第１の位置決めステップによって、第１の磁界印加素子と対応する薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部との位置関係を大雑把に調整することができる。第２の位置決めステップはラッピングガイドを利用した位置決めステップであり、磁気的性質を利用したより高精度な位置決めステップである。ここで、ラッピングガイドとは、ラッピング工程において、特に磁界センサ部の素子高さを所定の範囲に収めるために設けられている素子である。ラッピングガイドは、ラッピングの進行と共に素子高さが減少し、電気抵抗が増加する性質を利用して、電気抵抗をモニターしながらラッピング量を制御するために用いられる。本実施形態ではラッピングガイドは磁気抵抗効果を奏する材料で構成されている。このため、第２の磁界印加素子からラッピングガイドに磁界を印加し、磁界印加バーとローバーとを相対移動させると、ラッピングガイドが受ける磁界強度が磁気抵抗効果によって変化し、ラッピングガイドの出力電圧が変化する。この出力電圧が最大となるように磁界印加バーとローバーとの相対位置関係を調整することによって、ラッピングガイドは第２の磁界印加素子にほぼ正対する位置に位置決めされる。この結果、第１の磁界印加素子も薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部にほぼ正対する位置に位置決めされる。

このように、第１の磁界印加素子と薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部との位置合わせが重要なのは、磁界センサ部のトラック幅方向寸法が極めて小さいことによる。近年の薄膜磁気ヘッドにおいては、トラック幅方向寸法は数十ｎｍオーダーであり、第１の磁界印加素子と薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部との位置合わせは通常の機械的方法では不可能に近い。これは、ヘルムホルツコイルを用いて磁界を一括して印加する技術では生じなかった課題である。しかし、本実施態様の検査方法はこのような要求にも容易に対処することができる。

本発明の他の実施態様によれば、薄膜磁気ヘッドの磁気的特性をローバーの状態で測定する方法は、第２の位置決めステップの後であって測定ステップの前に、磁界センサ部に通電しながら、第１の磁界印加素子から薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部に磁界を印加し、磁界センサ部の出力電圧が最大となるように磁界印加バーとローバーとを相対移動させる第３の位置決めステップを有している。一般に、磁界センサ部の寸法はラッピングガイドの寸法と比べて大幅に小さい。このため、第２の位置決めステップと同様のプロセスを磁界センサ部と第１の磁界印加素子とを用いて行うことによって、第１の磁界印加素子を薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部に、より正確に、ほぼ正対する位置に位置決めすることが可能となる。

本発明の他の実施態様によれば、磁界印加バーは、薄膜磁気ヘッドが形成されたスライダが長手方向に沿って複数個設けられ、隣接スライダ間またはローバーの端部の少なくとも２つの位置に磁気抵抗効果を奏するラッピングガイドが設けられたローバーの状態で、薄膜磁気ヘッドの磁気的特性を測定するために用いられる。磁界印加バーは、磁界印加バーをローバーに対して対向配置したときに、磁極先端部が薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部と対向するように位置が決められた複数の第１の磁界印加素子と、磁極先端部が少なくとも２つのラッピングガイドと対向するように位置が決められた少なくとも２つの第２の磁界印加素子と、を有している。第１の磁界印加素子は、対向する薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部に磁界強度を変化させながら交番磁界を印加することができ、第２の磁界印加素子は対向する前記ラッピングガイドに磁界を印加することができる。

本発明によれば、高い周波数の交番磁界を十分に模擬することができ、かつ効率的な、薄膜磁気ヘッドの磁気的特性の検査方法を提供することができる。本発明によれば、かかる磁気ヘッドの磁気的特性の検査方法に好適に用いることのできる磁界印加バーを提供することができる。

まず、本発明が対象とする薄膜磁気ヘッドの概要を説明する。本発明は磁気抵抗効果を用いた任意の素子を備える薄膜磁気ヘッドに適用することができる。これらの素子の一例として、例えば、膜面に平行にセンス電流を流すＣＩＰ(Current in Plane)−ＧＭＲ素子、膜面に垂直にセンス電流を流すＣＰＰ(Current Perpendicular to the Plane)−ＧＭＲ素子及びＴＭＲ(Tunnel Magneto-resistance)素子が挙げられる。ここでは、本発明が特に好適に適用可能な薄膜磁気ヘッドの例について述べる。この薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗効果素子においては、後述するように、外部磁界に応じて磁化方向が変化する上下方向に積層された一対の磁性膜と、この一対の磁性膜に挟まれた中間層と、が磁界センサ部として機能する。

図１は、このような薄膜磁気ヘッドの要部断面図である。図２は、図１に示す薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗効果素子の、媒体対向面側から見た要部斜視図である。図３は、図２の部分拡大斜視図である。媒体対向面とは、薄膜磁気ヘッドの、記録媒体との対向面である。

薄膜磁気ヘッド９は、基板９１上に形成された、磁気抵抗効果素子（磁界検出素子）１と書込部２とを有している。磁気抵抗効果素子１は、多数の層が積層されたＭＲ(Magneto Resistive)積層体５と、ＭＲ積層体５を膜面直交方向（積層方向）Ｐに挟むように設けられた上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４と、を有している。ＭＲ積層体５の先端部は媒体対向面ＡＢＳに露出して配置されている。ＭＲ積層体５は、上部シールド電極層３と下部シールド電極層４との間にかかる電圧によって、センス電流が膜面直交方向Ｐに流れるようにされている。ＭＲ積層体５と対向する位置における記録媒体（図示せず）の磁界は、記録媒体の回転につれて変化する。この磁界の変化は磁気抵抗効果に基づく電気抵抗変化として検出される。磁気抵抗効果素子１は、この原理を利用して、記録媒体に書き込まれた磁気情報を読み出す。ＭＲ積層体５の媒体対向面から見た裏面には、ＭＲ積層体５にバイアス磁界を印加するバイアス磁性層６が設けられている。磁気抵抗効果素子１の主要部の膜構成を表１に示す。

図２，３を参照すると、ＭＲ積層体５は、外部磁界に応じて磁化方向が変化する一対の上下磁性層（積層下側に設けられた第１の磁性層５４、及び積層上側に設けられた第２の磁性層５６）を備えている。第１、第２の磁性層５４，５６の間にはZnOまたはMgOからなる中間層５５が設けられている。第１の磁性層５４と下部シールド電極層４の間には、交換結合伝達層５１と、ギャップ調整層５２と、交換結合調整層５３とが設けられている。同様に、第２の磁性層５６と上部シールド電極層３の間には、交換結合調整層５７と，ギャップ調整層５８と、交換結合伝達層５９と、が設けられている。交換結合伝達層５１，５９は膜厚０．８ｎｍ程度のルテニウム（Ｒｕ）からなる。ギャップ調整層５２，５８は膜厚１ｎｍ程度のCoFeからなる。交換結合調整層５３，５７は膜厚０．９ｎｍ程度の銅（Ｃｕ）からなる。

上部シールド電極層３と下部シールド電極層４とは、互いに反平行の向きに磁化されている。ここで、反平行とは、磁界の向きが平行で、かつ逆方向を向いていることをいう。上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４の磁化方向を反平行の向きに固定する方法は様々であるが、本実施形態では、図２に示すように、上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４をトラック幅方向Ｔに細長い形状として、形状異方性効果を用いて単磁区化し、磁化方向が反平行となるようにしている。この他、反強磁性層を上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４に隣接して設け、反強磁性結合を利用して上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４の磁化方向を固定してもよい。

第１の磁性層５４は、第１の交換結合伝達層５１、第１のギャップ調整層５２、及び第１の交換結合調整層５３を介して上部シールド電極層３との間で正の交換結合をしている。この結果、図２，３に矢印で示すように、第１の磁性層５４は、下部シールド電極層４と同じ方向に磁化されようとする力を受ける。同様に第２の磁性層５６は、第２の交換結合伝達層５９、第２のギャップ調整層５８、及び第２の交換結合調整層５７を介して上部シールド電極層３との間で正の交換結合をしている。この結果、図２，３に矢印で示すように、第２の磁性層５６は、上部シールド電極層３と同じ方向に磁化されようとする力を受ける。

図４は、第１及び第２の磁性層の磁化を示す模式図である。バイアス磁性層６は、上述のように、媒体対向面ＡＢＳから見てＭＲ積層体５の裏面側に設けられており、図中黒塗り矢印で示すように、媒体対向面ＡＢＳと直交する方向に磁化されている。この結果、第１及び第２の磁性層５４，５６は媒体対向面ＡＢＳと直交する方向の磁界を受ける。第１及び第２の磁性層５４，５６はこのようにして、上部シールド電極層３及び下部シールド電極層４と交換結合するとともに、バイアス磁性層６からのバイアス磁界を受ける。この結果、第１及び第２の磁性層５４，５６の磁化方向は、図４の実線矢印で示すように、破線矢印から互いに逆回りの方向に所定の角度θだけ回転し、理想的には互いに直交する。

この状態で、図中白抜き矢印で示すように外部磁界が印加されると、第１及び第２の磁性層５４，５６の磁化方向は、外部磁界の向きに応じて、互いに逆回りの方向に回転する。具体的には、図中Ａ方向に外部磁界が印加されると、第１及び第２の磁性層５４，５６の磁化方向は図中ａ方向に回転し、図中Ｂ方向に外部磁界が印加されると、第１及び第２の磁性層５４，５６の磁化方向は図中ｂ方向に回転する。このようにして、外部磁界に応じて第１及び第２の磁性層５４，５６の磁化方向のなす角度が変化し、磁気抵抗効果に基づき、センス電流の抵抗値が変動する。これによって、磁気抵抗効果素子１は外部磁界の向き及び強度を検出することができる。

このように、本実施形態の磁気抵抗効果素子１においては、外部磁界に応じて磁化方向が変化する一対の磁性膜５４，５６とこれらに挟まれた中間層５５とが磁界センサ部７として機能する。中間層５５として金属またはZnO等の半導体を用いた場合、磁気抵抗効果素子１はＣＰＰ−ＧＭＲ素子として機能し、MgO等の絶縁体を用いた場合、磁気抵抗効果素子１はＴＭＲ素子として機能する。

再び図１を参照すると、磁気抵抗効果素子１の上には、スパッタ法等によって形成された素子間シールド層８を介して書込部２が設けられている。書込部２はいわゆる垂直磁気記録用の構成を有している。書込のための磁極層は主磁極層２１と補助磁極層２２とからなる。これらの磁極層２１，２２は、フレームめっき法等によって形成される。主磁極層２１は、FeCoから形成され、媒体対向面ＡＢＳにおいて、媒体対向面ＡＢＳとほぼ直交する向きで露出している。主磁極層２１の周囲には、絶縁材料からなるギャップ層２４の上を延びるコイル層２３が巻回しており、コイル層２３によって主磁極層２１に磁束が誘導される。コイル層２３は、フレームめっき法等によって形成される。この磁束は主磁極層２１の内部を導かれ、媒体対向面ＡＢＳから記録媒体に向けて放出される。主磁極層２１は、媒体対向面ＡＢＳ付近で、膜面直交方向Ｐだけでなく、トラック幅方向Ｔ（図１において、紙面直交方向）にも絞られており、高記録密度化に対応した微細で強い書込磁界を発生する。

補助磁極層２２は主磁極層２１と磁気的に結合した磁性層である。補助磁極層２２はＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏのいずれか２つまたは３つからなる合金などで形成された、膜厚約０．０１μｍ〜約０．５μｍの磁極層である。補助磁極層２２は主磁極層２１から分岐して設けられ、媒体対向面ＡＢＳ側ではギャップ層２４及びコイル絶縁層２５を介して主磁極層２１と対向している。補助磁極層２２の媒体対向面ＡＢＳ側の端部は、補助磁極層２２の他の部分より層断面が広いトレーリングシールド部を形成している。このような補助磁極層２２を設けることによって、媒体対向面ＡＢＳ近傍において、補助磁極層２２と主磁極層２１との間の磁界勾配がより急峻になる。この結果、信号出力のジッタが小さくなり、読み出し時のエラーレートを小さくすることができる。

以上説明した磁気抵抗効果素子１と書込部２が設けられていない部分には絶縁層９２，９３が形成されている。

次に、図５のフロー図を参照して、以上説明した薄膜磁気ヘッドの磁気的特性をローバーの状態で測定する方法を説明する。なお、以下に説明する測定方法は、薄膜磁気ヘッドの製造プロセスの一部として行われる。

（ステップＳ１）まず、薄膜磁気ヘッド９が形成されたスライダＳが長手方向ｘに沿って複数個設けられたローバーＢを準備する。ローバーＢはウエハに多数形成されたスライダＳの一部を切り出して作成される。図６は、スライダが多数形成されたローバーの斜視図である。図７は、ローバーの、後述する磁界印加ローバーと対向配置された状態での、概ね積層方向上面から見た概念図である。ただし、同図において、実際にローバーの上面に設けられているのはパッドだけである。その他の素子やコイルは便宜上ローバーの上面に表示しているが、実際にはローバーの内部にある。各スライダＳには薄膜磁気ヘッド９の磁気抵抗効果素子１が形成されている。磁気抵抗効果素子１はウエハを切断したときに切断面に現れるように形成されており、この切断面を研磨面ＬＳとして研磨することによって所定の素子高さＭＲＨ（図１参照）に仕上げられる。図を見やすくするため、ローバーＢにはスライダＳは１２個しか設けられていないが、スライダＳの数は任意であって、実際には５０〜１００個のスライダが設けられる場合が多い。図７を参照すると、スライダＳの積層方向上面には、磁気抵抗効果素子１に接続された、センス電流印加用のパッド１１ａ，１１ｂと、書込素子２に接続された、コイル２４への電流印加用のパッド１２ａ，１２ｂが設けられている。パッド１２ａ，１２ｂに隣接してスライダＳの内部を局所的に加熱するヒータコイル用のパッド１２ｃ，１２ｄが設けられている。パッド１２ｃ，１２ｄの加熱によって、磁気抵抗効果素子（磁界検出素子）１と書込部２とが媒体対向面ＡＢＳにおいて数ｎｍ程度突出し、記録媒体との磁気的スペーシングを減少させることが可能となる。

一列に配列されたスライダＳの間には素子間ギャップＧが設けられている。素子間ギャップＧは、ローバーＢを各スライダＳに分離する際の切り代としても利用される。素子間ギャップＧには、研磨面ＬＳに面してラッピングガイドＬが設けられている。図示のローバーＢでは、ラッピングガイドＬは、ローバーＢの各隣接スライダＳ間とローバーＢの両端に設けられているが、ラッピングガイドＬは隣接スライダＳ間及びローバーＢの端部のうちの少なくとも２箇所に設けられていればよい。

ラッピングガイドＬは一般にＲＬＧ(Resistance Lapping Guide)素子、またはＥＬＧ(Electric Lapping Guide)素子と呼ばれ、センス電流が膜面に平行に流れるＣＩＰ素子の膜構成を有している。膜構成はＭＲ積層体５と同様でも構わないが、センス電流は上下のシールド電極層ではなく、ＭＲ積層体５のトラック幅方向両側に設けられた一対のリード電極膜１５ａ，１５ｂから供給される構成となっている。ラッピングガイドＬは磁気抵抗効果を奏し、ウエハ工程でＭＲ積層体５と相前後して作成される。ラッピングガイドＬの両端１４ａ，１４ｂは、素子間ギャップＧの積層方向上面に設けられたパッド１３ａ，１３ｂと電気的に接続されており、パッド１３ａ，１３ｂにプローブを当接させることによって、ラッピングガイドＬの両端１４ａ，１４ｂにかかる電圧を検出することができる。本ステップの前に行われるラッピング工程において、ラッピングガイドＬに通電しながら研磨面ＬＳをラッピングすると、ＭＲ積層体５とともにラッピングガイドＬも研磨され、ラッピングガイドＬの素子高さＬＨ（図７参照）が減少し、電気抵抗が増加する。あらかじめラッピングガイドＬの電気抵抗と研磨量との相関を求めておけば、所定の素子高さＭＲＨ（図７参照）を有するＭＲ積層体５を得ることができる。ラッピングガイドＬはラッピング時に電気抵抗の変化を検出するのが基本的な機能であるため、極端な微細構造とする必要はない。通常、ラッピングガイドＬの長手方向ｘの幅は数μｍのオーダーである。

（ステップＳ２）次に、各薄膜磁気ヘッド９に対応する第１の磁界印加素子７１と、ラッピングガイドＬに対応する少なくとも２つの第２の磁界印加素子７２とを備えた磁界印加ローバーＢ’を準備する。後述するように、磁界印加ローバーＢ’をローバーＢに対して対向配置したときに、第１の磁界印加素子７１は薄膜磁気ヘッド９の磁界センサ部７と対向するように位置が決められており、第２の磁界印加素子７２はラッピングガイドＬと対向するように位置が決められている。第１の磁界印加素子７１は全てのスライダＳの数だけ設けられている。磁界印加ローバーＢ’はローバーＢと同様、ウエハ工程によって形成されており、第１の磁界印加素子７１及び第２の磁界印加素子７２は極めて高い精度で位置決めされる。また、磁界印加ローバーＢ’はローバーＢと同様にラッピングされて、ローバーＢとの対向面が形成されている。

第２の磁界印加素子７２は全てのラッピングガイドＬと対向して設けられる必要はない。しかし、磁界印加ローバーＢ’はローバーＢに対してバーの長手方向ｘに正確に位置決めされる必要があり、さらに、長手方向ｘと直交する膜面直交方向ｙにも正確に位置決めされる必要がある。このため、ローバーＢと磁界印加ローバーＢ’との相対位置関係は少なくとも２箇所で監視する必要がある。この目的を達成するため、第２の磁界印加素子７２は、ローバーＢの両端のラッピングガイドＬと対向するように、少なくとも磁界印加ローバーＢ’の両端に一つずつ設けられているのが望ましい。しかし、上記目的を達成可能であれば、第２の磁界印加素子７２はスライダＳ間にあるラッピングガイドＬと対向する位置に設けられていてもよい。さらに、位置決めの精度を高めるために、３つ以上の第２の磁界印加素子７２を設けてもよい。例えば、磁界印加ローバーＢ’の両端の他、磁界印加ローバーＢ’を長手方向ｘに三等分して得られる２つの中間点の計４点（図６にＰ１〜Ｐ４として示す。）に第２の磁界印加素子７２を設けてもよい。

第１の磁界印加素子７１は、薄膜磁気ヘッド９の書込部２と同じ構造を有している。従って、詳細な説明は省略するが、磁極層は主磁極層２１’と補助磁極層２２’とからなり、主磁極層２１’は、媒体対向面ＡＢＳにおいて、媒体対向面ＡＢＳとほぼ直交する向きで露出している。主磁極層２１’の周囲には、絶縁材料からなるギャップ層２４’の上を延びるコイル層２３’が巻回しており、コイル層２３’によって主磁極層２１’に磁束が誘導される。トラック幅方向の幅が数十ｎｍという極端に小さい磁界センサ部７に磁界を集中させるため、第１の磁界印加素子７１のトラック幅方向(方向ｘと一致する。）の幅は、薄膜磁気ヘッド９の書込部２と同様、数十ｎｍ程度に絞られている。また、膜面直交方向Ｐに関しても磁界センサ部７に磁界を集中印加するため、膜面直交方向Ｐの幅も磁界センサ部７と同程度とすることが望ましい。これによって、上下シールド層３，４に大きな磁界が印加されることが防止される。第１の磁界印加素子７１は、対向する薄膜磁気ヘッド９の磁界センサ部７に磁界強度を変化させながら交番磁界を印加することができる。交番磁界の周波数は、ハードディスク内における実際の環境に応じて適宜決めることができる。

第２の磁界印加素子７２は、対向するラッピングガイドＬに磁界を印加する。第２の磁界印加素子７２は、薄膜磁気ヘッド９の書込部２と同じ構造を有している。従って、詳細な説明は省略するが、磁極層は主磁極層２１”と補助磁極層２２”とからなり、主磁極層２１”は、媒体対向面ＡＢＳにおいて、媒体対向面ＡＢＳとほぼ直交する向きで露出している。主磁極層２１”の周囲には、絶縁材料からなるギャップ層２４”の上を延びるコイル層２３”が巻回しており、コイル層２３”によって主磁極層２１”に磁束が誘導される。長手方向ｘの幅が数μｍであるラッピングガイドＬに有効に磁界を印加するため、長手方向ｘの幅はラッピングガイドＬと同様、数μｍ程度の幅であることが望ましい。

本実施形態では、第１、第２の磁界印加素子７１，７２は、いわゆる垂直磁気記録方式の書込磁極層を備えているが、勿論、水平磁気記録方式の磁極構造を備えていてもよい。

（ステップＳ３）次に、第１の磁界印加素子７１の磁極先端部７３が対応する薄膜磁気ヘッド９の磁界センサ部７と対向し、かつ第２の磁界印加素子７２の磁極先端部７４が対応するラッピングガイドＬと対向するように、磁界印加ローバーＢ’をローバーＢに対して対向配置する（第１の位置決めステップ）。図８Ａは、第１の磁界印加素子７１が対応する薄膜磁気ヘッド９の磁界センサ部７と対向している、図７の８Ａ−８Ａ線に沿った断面図である。図８Ｂは、第２の磁界印加素子７２が対応するラッピングガイドＬと対向している、図７の８Ｂ−８Ｂ線に沿った断面図である。これらの図では磁界印加ローバーＢ’はローバーＢから離れているが、密着していてもよい。また、ローバーＢの媒体対向面を保護するため、これらの図のように磁界印加ローバーＢ’とローバーＢとの間に微小ギャップが設けられていてもよい。

以下の各位置決めステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５は、ローバーＢの長手方向ｘ及び膜面直交方向ｙ方向と直交する方向をｚ方向としたときに、磁界印加ローバーＢ’とローバーＢとの相対移動が、長手方向ｘの直線移動、膜面直交方向ｙの直線移動、及びｚ方向（ｚ軸）周りの回転運動として行われるようにされている。このような運動を実現する手段は、ローバーＢを適宜の固定手段に固定し、磁界印加ローバーＢ’を上記３自由度の運動の可能なｘ−ｙステージに固定するなど、適宜に選定することができる。ｚ方向周りの回転運動は、ローバーＢと磁界印加ローバーＢ’とが互いに斜めに取り付けられる場合もあるため、これを修正するために行われる。しかし十分な取付け精度が保証されており、ｚ方向周りの回転角度の調整が不要な場合は、ｘ方向の直線移動及びｘ方向の直線移動のみの調整でもかまわない。

本ステップにおける位置決めは、磁界印加ローバーＢ’をローバーＢに対して大雑把に位置決めするものである。一例として、機械的手段あるいは光学的手段によって監視しながらローバーＢ’とローバーＢの端部同士を合わせる方法が含まれる。位置決め精度はいわば機械的精度の範囲内に留まり、十分ではないが、簡易な手段で概略の位置決めが可能であり、後述する第２、第３の位置決めステップをより効率的に行うことができる。

（ステップＳ４）次に、第１の位置決めステップＳ３の後に、ラッピングガイドＬに通電しながら、第２の磁界印加素子７２からラッピングガイドＬに磁界を印加し、少なくとも１つのラッピングガイドＬの出力電圧が最大となるように磁界印加ローバーＢ’とローバーＢとを相対移動させる（第２の位置決めステップ）。上述のように、ラッピングガイドＬは磁気抵抗効果を奏する磁性膜を備えており、ラッピングガイドＬに磁界を印加すると、磁界の強度に応じてセンス電流の電気抵抗が変化し、ラッピングガイドＬの両端１４ａ，１４ｂ間に生じる電圧が変動する。図９Ａは、磁界印加ローバーＢ’をｘ方向に動かしたときのラッピングガイドＬの出力電圧の変化を示す概念図である。磁界印加ローバーＢ’をｘ方向に動かし、第２の磁界印加素子７２がｘ方向においてほぼラッピングガイドＬと正対する位置に来ると、最大の磁界がラッピングガイドＬに印加され、ラッピングガイドＬの出力電圧も最大となる。同様に、図９Ｂは、磁界印加ローバーＢ’をｙ方向に動かしたときのラッピングガイドＬの出力電圧の変化を示す概念図である。磁界印加ローバーＢ’をｙ方向に動かし、第２の磁界印加素子７２がｙ方向においてほぼラッピングガイドＬと正対する位置に来ると、最大の磁界がラッピングガイドＬに印加され、ラッピングガイドＬの出力電圧も最大となる。ｘ方向の調整とｙ方向の調整はいずれを先に行ってもよいが、両方向の調整を行い、ともにラッピングガイドＬの出力電圧が最大となるように位置調整が完了すると、第２の磁界印加素子７２はほぼラッピングガイドＬと正対する位置に来る。

以上のプロセスにより、調整対象となったラッピングガイドＬの設けられている位置では、第２の磁界印加素子７２はほぼ当該ラッピングガイドＬと正対する位置に来る。しかし、実際には磁界印加ローバーＢ’とローバーＢとが互いに対して斜めになっている可能性もある。そこで、一つのラッピングガイドＬを基準として位置調整を行った後に、別のラッピングガイドＬを基準として位置調整を行うことが望ましい。磁界印加ローバーＢ’を調整済みのラッピングガイドＬの位置を中心として回転させることによって、磁界印加ローバーＢ’とローバーＢとが平行になるように磁界印加ローバーＢ’の姿勢（回転角度）を調整することができる。勿論、複数のラッピングガイドＬの出力電圧を同時にモニターしながら、ｘ方向及びｙ方向の直線運動、並びにｚ軸周りの回転運動による位置調整を行うことも可能である。

このステップによって、第１の位置決めステップＳ３を上回る精度で、磁界印加ローバーＢ’とローバーＢとの位置決めが可能となる。このステップの精度はラッピングガイドＬの幅やラッピングガイドＬの磁気抵抗変化率にも依存するが、このステップで十分な位置決め精度が得られる場合には次の第３の位置決めステップＳ５を省略して、測定ステップＳ６に進むこともできる。

（ステップＳ５）次に、磁界センサ部７に通電しながら、第１の磁界印加素子７１から薄膜磁気ヘッド９の磁界センサ部７に磁界を印加し、磁界センサ部７の出力電圧が最大となるように磁界印加ローバーＢ’とローバーＢとを相対移動させる（第３の位置決めステップ）。手順自体は第２の位置決めステップＳ４と同様であるが、ラッピングガイドＬの出力電圧ではなく、磁界センサ部７の出力電圧を用いる点がステップＳ４と異なっている。具体的には、磁界印加ローバーＢ’をｘ方向に動かし、第１の磁界印加素子７１がｘ方向においてほぼ、磁界センサ部と正対する位置に来ると、最大の磁界が磁界センサ部７に印加され、磁界センサ部７の出力電圧も最大となる。さらに、磁界印加ローバーＢ’をｙ方向に動かし、第１の磁界印加素子７１がｙ方向においてほぼ磁界センサ部と正対する位置に来ると、最大の磁界が磁界センサ部７に印加され、磁界センサ部７の出力電圧も最大となる。ｘ方向の調整とｙ方向の調整はいずれを先に行ってもよいが、両方向の調整を行い、ともに磁界センサ部７の出力電圧が最大となるように位置調整が完了すると、第１の磁界印加素子７１はほぼ磁界センサ部７に正対する位置に来る。

図１０Ａは、磁界印加ローバーＢ’をｘ方向に動かしたときの磁界センサ部７の出力電圧の変化を示す概念図である。同様に、図１０Ｂは、磁界印加ローバーＢ’をｙ方向に動かしたときの磁界センサ部７の出力電圧の変化を示す概念図である。これらの図を図９Ａ，９Ｂと比較すると明らかな通り、ｘ方向またはｙ方向の移動量に対する出力変化が高感度で生じる。これは磁界センサ部７のトラック幅方向幅がラッピングガイドＬのそれと比べて大幅に小さいためである。上述のように、ラッピングガイドＬのトラック幅方向幅は数μｍのオーダーであるのに対し、磁界センサ部７のトラック幅方向幅は数十ｎｍのオーダーであり、約２桁の違いがある。従って、ステップＳ５を行うことによって、第１の磁界印加素子７１をほぼ完全に磁界センサ部７と正対する位置に合わせることができる。

なお、第１の磁界印加素子７１は各磁界センサ部７に対応して、スライダＳの数だけ設けられているが、全ての第１の磁界印加素子７１をモニターする必要はない。磁界印加ローバーＢ’の両端付近の第１の磁界印加素子７１と、ローバーＢの両端付近の磁界センサ部７と、を用いて調整を行えば十分である。各スライダＳの磁界センサ部７は、ウエハ工程によって、極めて正確な寸法及び配列ピッチで形成されており、また、磁界印加ローバーＢ’の第１の磁界印加素子７１も、ウエハ工程によって、極めて正確な寸法及び配列ピッチで形成されている。このため、磁界印加ローバーＢ’の両端付近の第１の磁界印加素子７１を用いて磁界印加ローバーＢ’の位置を調整すれば、他の第１の磁界印加素子７１は、自動的に、対応する磁界センサ部７と正対する位置に来る。

（ステップＳ６）第３の位置決めステップの後に、磁界センサ部７に通電しながら、第１の磁界印加素子７１から薄膜磁気ヘッド９の磁界センサ部７に、磁界強度を変化させながら交番磁界を印加し、磁界強度と磁界センサ部の出力電圧との関係を得る（測定ステップ）。磁界センサ部７から得られる出力電圧は、スライダＳのパッド１１ａ，１１ｂからプローブ等を介して取り出される。この結果、図１１に示すような測定結果がスライダＳ毎に得られる。同図は周波数１ＭＨｚの交番磁界を加えたときの出力電圧の一例を示したものであり、図中Ｆで示した線が磁界強度を増加させていったときの出力を、Ｒで示した線が磁界強度を減少させていったときの出力を示している。このステップは基本的に従来のＱＳＴと同様の工程である。しかし、第１の磁界印加素子７１は各スライダＳに対応して複数個設けられており、個々の第１の磁界印加素子７１が対応する磁界センサ部７に磁界を印加する点が従来のＱＳＴと異なっている。

本実施形態によれば、第１の磁界印加素子７１は従来の書込素子とほぼ同一構造の素子であり、数ＭＨｚの交番磁界も容易に発生させることができる。このため、ハードディスク装置内の実際の磁界の発生状況に極めて類似したテスト環境を作り出すことができ、試験の信頼性が向上する。

また、上述した薄膜磁気ヘッドに適用した場合の特有の効果として、以下の点が挙げられる。すなわち、上述の薄膜磁気ヘッドは互いに反平行の向きに磁化された上部及び下部シールド電極層を一対の磁性層と交換結合させ、その状態を維持しながら、一対の磁性層の磁化方向をバイアス磁界によって直交させ、外部磁界の作用によって当該一対の磁性層の磁化方向がなす角度を変化させるものである。このような薄膜磁気ヘッドでは、上部及び下部シールド電極層は単なる磁気シールドでなく、一対の磁性層の磁化状態に直接影響を及ぼすものであるため、試験中においても反平行の磁化状態を維持する必要がある。ＱＳＴによって印加される磁界強度はハードディスク装置内の実環境と比べても相当大きく、試験中に印加される磁化によって上部及び下部シールド電極層の磁化が擾乱され、磁気抵抗効果素子の特性に大きな影響を与え、適正な試験が不可能となる可能性がある。本実施形態では、第１の磁界印加素子は対応する磁界センサ部に局所的に磁界を及ぼし、上部及び下部シールド電極層に印加される磁界はＱＳＴの場合と比べて格段に小さくなる。従って、上述の課題は容易に解決される。

磁界印加バーを用いた磁気的特性の測定方法は、このような長所を有しているが、個々の第１の磁界印加素子が対応する磁界センサ部に正確に正対している必要がある。これは磁界印加バーを用いた磁気的特性の測定方法における固有の課題であり、それ自体新規な磁界印加バーを用いた磁気的特性の測定方法に伴い初めて顕出した課題であることに留意されたい。しかしながら、この課題も、ラッピングガイドを位置決めセンサとして用いた磁気的な位置決め、さらに必要に応じて、磁気センサ部を位置決めセンサとして用いた磁気的な位置決めによって効果的に解決されている。ラッピングガイドは素子の研磨量監視用として従来の薄膜磁気ヘッドの製造プロセスでも一般的に採用されているものであり、一般的には新たな素子をウエハ工程で追加することにはならない。本実施形態は、基本的に、従来のヘルムホルツコイルを磁界印加バーに置換するだけで実施可能であることに留意されたい。

本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁気的特性測定方法に適用可能な薄膜磁気ヘッドの概念的断面図である。 図１に示す薄膜磁気ヘッドの磁気抵抗効果素子の、媒体対向面側から見た要部斜視図である。 図２の部分拡大斜視図である。 第１及び第２の磁性層の磁化を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁気的特性測定のフロー図である。 スライダが多数形成されたローバーの斜視図である。 ローバーの、磁界印加ローバーと対向した状態での、概ね積層方向上面から見た概念図である。 第１の磁界印加素子が対応する薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部と対向している、図７の８Ａ−８Ａ線に沿った断面図である。 第２の磁界印加素子が対応するラッピングガイドと対向している、図７の８Ｂ−８Ｂ線に沿った断面図である。 磁界印加ローバーＢ’をｘ方向に動かしたときのラッピングガイドの出力電圧の変化を示す概念図である。 磁界印加ローバーＢ’をｙ方向に動かしたときのラッピングガイドの出力電圧の変化を示す概念図である。 磁界印加ローバーＢ’をｘ方向に動かしたときの磁界センサ部の出力電圧の変化を示す概念図である。 磁界印加ローバーＢ’をｘｙ方向に動かしたときの磁界センサ部の出力電圧の変化を示す概念図である。 は、本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの磁気的特性測定方法によって得られる、磁界強度と磁界センサ部の出力電圧の関係を示す図である。

符号の説明

７ 磁界センサ部
９ 薄膜磁気ヘッド
７１ 第１の磁界印加素子
７２ 第２の磁界印加素子
７３ 磁極先端部
Ｂ ローバー
Ｂ’ 磁界印加ローバー
Ｇ 素子間ギャップ
Ｌ ラッピングガイド
Ｓ スライダ

Claims (6)

1. 薄膜磁気ヘッドの磁気的特性をローバーの状態で測定する方法であって、
   薄膜磁気ヘッドが形成されたスライダが長手方向に沿って複数個設けられ、隣接スライダ間またはローバーの端部の少なくとも２つの位置に磁気抵抗効果を奏するラッピングガイドが設けられたローバーを準備するステップと、
   各薄膜磁気ヘッドに対応する第１の磁界印加素子と、少なくとも２つの前記ラッピングガイドに対応する少なくとも２つの第２の磁界印加素子とを備えた磁界印加ローバーを準備するステップと、
   前記第１の磁界印加素子の磁極先端部が対応する前記薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部と対向し、かつ前記第２の磁界印加素子の磁極先端部が対応する前記ラッピングガイドと対向するように、前記磁界印加ローバーを前記ローバーに対して対向配置する第１の位置決めステップと、
   前記第１の位置決めステップの後に、前記ラッピングガイドに通電しながら、前記第２の磁界印加素子から前記ラッピングガイドに磁界を印加し、少なくとも１つの該ラッピングガイドの出力電圧が最大となるように前記磁界印加ローバーと前記ローバーとを相対移動させる第２の位置決めステップと、
   前記第２の位置決めステップの後に、前記磁界センサ部に通電しながら、前記第１の磁界印加素子から前記薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部に、磁界強度を変化させながら交番磁界を印加し、磁界強度と前記磁界センサ部の出力電圧との関係を得る測定ステップと、
   を有する方法。
2. 前記第２の位置決めステップの後であって前記測定ステップの前に、前記磁界センサ部に通電しながら、前記第１の磁界印加素子から前記薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部に磁界を印加し、該磁界センサ部の出力電圧が最大となるように前記磁界印加ローバーと前記ローバーとを相対移動させる第３の位置決めステップを有する、請求項１に記載の方法。
3. 前記ローバーの前記長手方向をｘ方向、前記磁界印加ローバーの膜面直交方向をｙ方向、前記ｘ及びｙ方向と直交する方向をｚ方向としたときに、前記磁界印加ローバーと前記ローバーとの相対移動は、前記ｘ方向の直線移動、前記ｙ方向の直線移動、または前記ｚ方向周りの回転運動、またはこれらの組み合わせとして行われる、請求項１または２に記載の方法。
4. 前記薄膜磁気ヘッドは、前記磁界センサ部として外部磁界に応じて磁化方向が変化する一対の磁性膜を備え、該一対の磁性膜を積層方向に挟んで設けられトラック幅方向に互いに反平行の向きに磁化された一対のシールド層を有し、前記一対の磁性膜の各々は、隣接する前記シールド層との間で交換結合をしている、請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の方法を含む、薄膜磁気ヘッドの製造方法。
6. 薄膜磁気ヘッドが形成されたスライダが長手方向に沿って複数個設けられ、隣接スライダ間またはローバーの端部の少なくとも２つの位置に磁気抵抗効果を奏するラッピングガイドが設けられたローバーの状態で、薄膜磁気ヘッドの磁気的特性を測定するために用いられる磁界印加ローバーであって、
   前記磁界印加ローバーを前記ローバーに対して対向配置したときに、磁極先端部が前記薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部と対向するように位置が決められた複数の第１の磁界印加素子と、磁極先端部が少なくとも２つの前記ラッピングガイドと対向するように位置が決められた少なくとも２つの第２の磁界印加素子と、を有し、
   前記第１の磁界印加素子は、対向する前記薄膜磁気ヘッドの磁界センサ部に磁界強度を変化させながら交番磁界を印加することができ、前記第２の磁界印加素子は対向する前記ラッピングガイドに磁界を印加することができる、磁界印加ローバー。

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