JP3538306B2 - Thin film magnetic head and method of manufacturing the same - Google Patents

Thin film magnetic head and method of manufacturing the same

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JP3538306B2
JP3538306B2 JP00239498A JP239498A JP3538306B2 JP 3538306 B2 JP3538306 B2 JP 3538306B2 JP 00239498 A JP00239498 A JP 00239498A JP 239498 A JP239498 A JP 239498A JP 3538306 B2 JP3538306 B2 JP 3538306B2
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利夫 田村
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ヘッド及
びその製造方法に係わり、特に、MR素子あるいはGM
R素子を使用する薄膜磁気ヘッドに適した構成およびそ
の製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film magnetic head and a method of manufacturing the same, and more particularly, to an MR element or GM.
The present invention relates to a configuration suitable for a thin-film magnetic head using an R element and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的な、磁気ディスク装置では、図2
に示すように、磁気ヘッド1は、浮上面3が磁気ディス
ク5に対向するように支持バネ4に固定される。磁気ヘ
ッド1は、回転する磁気ディスク5上に浮上し、磁気ヘ
ッド1の薄膜磁気変換素子2によって磁気記録の書き込
みおよび読み込みを行う。駆動装置6は、磁気ヘッド1
を磁気ディスク5の径方向に移動させる。
2. Description of the Related Art In a general magnetic disk drive, FIG.
As shown in FIG. 1, the magnetic head 1 is fixed to a support spring 4 such that the flying surface 3 faces the magnetic disk 5. The magnetic head 1 flies above the rotating magnetic disk 5, and performs writing and reading of magnetic recording by the thin-film magnetic transducer 2 of the magnetic head 1. The driving device 6 includes the magnetic head 1
Is moved in the radial direction of the magnetic disk 5.

【0003】記録密度が飛躍的に向上する磁気ディスク
装置においては、磁気ヘッドの磁気記録媒体に対する浮
上量を、記録密度の向上に合わせて低減する必要があ
る。現在ヘッドの浮上量は文献「日経メカニカル」5/
27号 no.481(1996)に記載されているように約40〜50n
mと言われている。
In a magnetic disk drive in which recording density is dramatically improved, it is necessary to reduce the flying height of a magnetic head with respect to a magnetic recording medium in accordance with the improvement in recording density. Currently, the flying height of the head is described in "Nikkei Mechanical" 5 /
No. 27 no.481 (1996)
It is said that m.

【0004】このような磁気ヘッドの一般的な製造工程
を図3(a),(b),(c)を用いて説明する。ま
ず、アルチックやジルコニア等からなるウエハ形状の基
板101上に、リソグラフィー技術を用いて予め定めた
間隔で薄膜磁気変換素子2を形成する(図3(a))。
薄膜磁気変換素子2の層構成としては、図5のように、
下部保護膜10a、下部シールド膜13、絶縁膜105
に挟まれた再生用MR素子14、上部シールド膜12、
記録用誘導型素子9、上部保護膜10bを積層した構成
が一般的である。このウエハ形状の基板101を複数の
バー102に切断する(図3(b))。切断後の切断歪
みを研削あるいは両面ラップなどにより除去した後、磁
気ヘッド浮上面となる面に高精度な研磨加工を行う。そ
して、バー102の浮上面となる面に、含水素非晶質炭
素等からなる保護膜104を形成する(図3(c))。
この保護膜104は、薄膜磁気変換素子2と磁気ディス
ク5とが直接衝突するのを防止するとともに、磁気ヘッ
ド1内に配置されているMRあるいはGMR素子を構成
する磁性膜を腐食を防止する目的で形成される。更に、
バー102の浮上面となる面に、浮上特性を考慮してレ
ール103を形成する(図3(d))。最後に、バー1
02をチップ状に切断し磁気ヘッド1を完成する(図3
(e))。
A general manufacturing process of such a magnetic head will be described with reference to FIGS. 3 (a), 3 (b) and 3 (c). First, the thin-film magnetic transducers 2 are formed at predetermined intervals on the wafer-shaped substrate 101 made of Altic, zirconia, or the like using lithography technology (FIG. 3A).
As a layer configuration of the thin-film magnetic transducer 2, as shown in FIG.
Lower protective film 10a, lower shield film 13, insulating film 105
MR element 14 for reproduction, upper shield film 12,
A configuration in which a recording inductive element 9 and an upper protective film 10b are stacked is general. This wafer-shaped substrate 101 is cut into a plurality of bars 102 (FIG. 3B). After the cutting distortion after cutting is removed by grinding or double-sided lapping or the like, the surface serving as the floating surface of the magnetic head is polished with high precision. Then, a protective film 104 made of hydrogen-containing amorphous carbon or the like is formed on the surface serving as the floating surface of the bar 102 (FIG. 3C).
The protective film 104 prevents the thin-film magnetic transducer 2 and the magnetic disk 5 from directly colliding with each other and prevents corrosion of the magnetic film constituting the MR or GMR element disposed in the magnetic head 1. Is formed. Furthermore,
A rail 103 is formed on the surface serving as the floating surface of the bar 102 in consideration of the floating characteristics (FIG. 3D). Finally, bar 1
02 is cut into chips to complete the magnetic head 1 (FIG. 3).
(E)).

【0005】このような工程において、図3(b)のバ
ー102の浮上面となる面の研磨方法としては、軟質金
属系の定盤上で研磨を行うラッピングが用いられる。具
体的には、図4に示すように回転する軟質金属製定盤1
15上にダイヤモンド等の砥粒を含んだラップ液16を
滴下しながら、研磨治具17に装着したバー102を押
圧摺動させる。この方法ではラップ液16の砥粒の一部
が定盤115に埋め込まれて固定砥粒となって、また一
部は定盤115とバー102との間で転動する転動砥粒
になって、それぞれ浮上面を研磨する。
In such a process, as a method of polishing the surface serving as the floating surface of the bar 102 in FIG. 3B, lapping for polishing on a soft metal surface plate is used. Specifically, a soft metal platen 1 that rotates as shown in FIG.
The bar 102 mounted on the polishing jig 17 is pressed and slid while dropping a lapping liquid 16 containing abrasive grains such as diamond on the polishing pad 15. In this method, a part of the abrasive grains of the lapping liquid 16 is embedded in the surface plate 115 to form fixed abrasive particles, and a part of the abrasive particles becomes rolling abrasive particles that roll between the surface plate 115 and the bar 102. Then, each of the air bearing surfaces is polished.

【0006】また、保護膜104の構成としては、含硅
素非晶質炭素等からなる単層構成の保護膜や、接着層と
保護層の二層構造の保護膜が知られている。二層構造の
保護膜としては、接着層には、SiやSiO2が用いら
れ、保護層には含水素非晶質炭素等が用いられる。Si
やSiO2の接着層の形成法は、SiターゲットやSi
2ターゲットをArガスでスパッタリングするスパッ
タリング法が用いられる。また、含水素非晶質炭素の保
護層の形成には、グラファイトターゲットを水素とAr
の混合ガスでスパッタリングする反応性スパッタリング
や、炭化水素系ガスを高周波プラズマで分解するCVD
(Chemical Vapor Depositio
n)法が用いられる。
As the structure of the protective film 104, a single-layer protective film made of silicon-containing amorphous carbon or the like, or a two-layer protective film of an adhesive layer and a protective layer is known. As a protective film having a two-layer structure, Si or SiO 2 is used for the adhesive layer, and hydrogen-containing amorphous carbon or the like is used for the protective layer. Si
The method of forming the adhesive layer of SiO 2 or SiO 2 is based on the Si target or Si
A sputtering method of sputtering an O 2 target with Ar gas is used. To form a protective layer of hydrogen-containing amorphous carbon, a graphite target is formed with hydrogen and Ar.
Reactive sputtering for sputtering with a mixed gas of, or CVD for decomposing hydrocarbon-based gas with high-frequency plasma
(Chemical Vapor Deposition
The n) method is used.

【0007】いずれの構成の保護膜104の場合にも、
MR素子やGMR素子に用いられる磁性膜は非常に腐食
しやすいため、腐食防止の観点から保護膜104の膜厚
は、従来約7〜10nm以上必要であった。
[0007] In any case of the protective film 104,
Since the magnetic film used for the MR element and the GMR element is very easily corroded, the thickness of the protective film 104 has conventionally been required to be about 7 to 10 nm or more from the viewpoint of preventing corrosion.

【0008】なお、特開昭62−292358号公報お
よび特開平7−299737号公報には、磁気ヘッド浮
上面の加工段差やスクラッチを低減するために、定盤に
遊離砥粒を食い込ませることにより、定盤に砥粒を固定
し、希釈液や潤滑剤のみでポリッシングする研磨方法が
開示されている。
In Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-292358 and 7-299737, in order to reduce processing steps and scratches on the floating surface of a magnetic head, free abrasive grains are cut into a surface plate. A polishing method in which abrasive grains are fixed to a surface plate and polished only with a diluent or a lubricant is disclosed.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】磁気ヘッド1の浮上量
を減少させるためには、浮上面上に配置されている保護
膜104の膜厚を低減する必要がある。しかしながら、
従来の磁気ヘッド1では、MR素子やGMR素子の腐食
を防止するために、保護膜104の膜厚を7nmよりも
薄くできないという問題があった。
In order to reduce the flying height of the magnetic head 1, it is necessary to reduce the thickness of the protective film 104 disposed on the flying surface. However,
The conventional magnetic head 1 has a problem that the protective film 104 cannot be thinner than 7 nm in order to prevent corrosion of the MR element and the GMR element.

【0010】なお、従来の磁気ヘッドにおいてラップ液
を用いた研磨方法で浮上面を研磨すると、図5のよう
に、異種材料間の加工能率の違いに起因する加工段差8
が生じ、浮上量の低減の妨げになるという問題もある。
When the air bearing surface is polished by a polishing method using a lapping liquid in a conventional magnetic head, as shown in FIG. 5, a processing step 8 caused by a difference in processing efficiency between different materials.
This causes a problem that reduction of the flying height is hindered.

【0011】本発明の目的は、MR素子の腐食を防止
し、かつ、保護膜の膜厚を低減することのできる薄膜磁
気ヘッドの構成を提供することを目的とする。
An object of the present invention is to provide a configuration of a thin-film magnetic head capable of preventing corrosion of an MR element and reducing the thickness of a protective film.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、以下のような薄膜磁気ヘッドが提
供される。
According to the present invention, there is provided the following thin-film magnetic head.

【0013】すなわち、基板と、前記基板上に搭載され
た薄膜磁気変換素子とを有し、前記基板および前記薄膜
磁気変換素子の端面は、磁気記録媒体と対向する浮上面
を構成し、前記薄膜磁気変換素子は、1以上の磁性膜を
有し、前記浮上面の表面粗さは、前記磁性膜の端面にお
いて、Rmaxで2nm以下であり、前記浮上面の上に
は、膜厚7nm以下の保護膜が配置されていることを特
徴とする薄膜磁気ヘッドである。
More specifically, the substrate has a thin-film magnetic transducer mounted on the substrate, and the end faces of the substrate and the thin-film magnetic transducer constitute an air bearing surface facing a magnetic recording medium. The magnetic transducer has one or more magnetic films, and the surface roughness of the air bearing surface is 2 nm or less in Rmax at the end surface of the magnetic film, and the surface roughness of 7 nm or less is provided on the air bearing surface. A thin film magnetic head having a protective film disposed thereon.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明者らは、MR素子やGMR
素子の腐食と、磁気ヘッドの浮上面の表面粗さとの関係
に着目した。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present inventors have proposed an MR element and a GMR
We focused on the relationship between element corrosion and surface roughness of the air bearing surface of the magnetic head.

【0015】従来のラップ液を用いた研磨方法で研磨し
た場合、浮上面の表面粗さは粗くなり、図6に示すよう
なスクラッチ21などの傷も発生する。このように表面
粗さが粗くなるのは、定盤と浮上面との間で転動する転
動砥粒が存在するためである。発明者らは、浮上面の表
面粗さが粗い場合、図1(a)に示すように浮上面に形
成する保護膜104の膜厚が薄くなる部分202が発生
し、薄膜磁気変換素子の被覆が不十分になるため、この
部分202から磁気変換素子の腐蝕が発生すると推定し
た。
When the polishing is performed by a conventional polishing method using a lapping liquid, the surface roughness of the air bearing surface becomes coarse, and scratches such as the scratch 21 shown in FIG. 6 also occur. The reason why the surface roughness is increased in this way is that rolling abrasive grains that roll between the surface plate and the air bearing surface are present. When the surface roughness of the air bearing surface is rough, the inventors generate a portion 202 where the film thickness of the protective film 104 formed on the air bearing surface becomes thin as shown in FIG. It is presumed that corrosion of the magnetic transducer element occurs from this portion 202 because of insufficient resistance.

【0016】発明者らは、浮上面の表面粗さが種々に異
なる磁気ヘッドの試料を作成し、保護膜の膜厚と、MR
素子の腐食との関係について調べることにより、図14
のように、腐食発生率が急激に低下する表面粗さが存在
することを見いだした。
The inventors prepared samples of magnetic heads having various surface roughnesses of the air bearing surface, and measured the thickness of the protective film and the MR head.
By examining the relationship with the element corrosion, FIG.
As described above, it was found that there was a surface roughness where the rate of occurrence of corrosion sharply decreased.

【0017】以下、これについて説明する。Hereinafter, this will be described.

【0018】保護膜の膜厚と、MR素子の腐食との関係
について調べるために用いた磁気ヘッドの構成は、図
5、図6の構成である。すなわち、基板101の上に、
薄膜磁気変換素子2として、下部保護膜10a、下部シ
ールド膜13、絶縁膜105に挟まれた再生用MR素子
14、上部シールド膜12、記録用誘導型素子9、上部
保護膜10bを順に積層した構成である。また、浮上面
には、保護膜104を形成する。本実施の形態では、基
板101は、アルミナチタンカーバイトにより、保護膜
10はアルミナにより、記録用誘導型素子102の上部
磁性膜11、上部シールド膜12は、Fe−Ni合金に
より、下部シールド膜13は、厚さ2μmのCoNbZ
r膜により構成されている。MR素子14は、Fe−N
i合金層等を積層したもので、素子全体で20nmの厚
さである。MR素子14と上部および下部シールド膜1
2、13との間の絶縁膜105は、厚さ120nmのア
ルミナ膜により構成した。
The configuration of the magnetic head used for examining the relationship between the thickness of the protective film and the corrosion of the MR element is as shown in FIGS. That is, on the substrate 101,
As the thin-film magnetic transducer 2, a lower protective film 10a, a lower shield film 13, an MR element for reproduction 14 sandwiched between insulating films 105, an upper shield film 12, an inductive element for recording 9, and an upper protective film 10b are laminated in this order. Configuration. Further, a protective film 104 is formed on the air bearing surface. In this embodiment, the substrate 101 is made of alumina titanium carbide, the protective film 10 is made of alumina, the upper magnetic film 11 and the upper shield film 12 of the recording inductive element 102 are made of an Fe—Ni alloy, and the lower shield film is made of Fe—Ni alloy. 13 is a 2 μm thick CoNbZ
It is composed of an r film. The MR element 14 is made of Fe-N
An i-alloy layer or the like is laminated, and the total thickness of the element is 20 nm. MR element 14 and upper and lower shield films 1
The insulating film 105 between layers 2 and 13 was formed of an alumina film having a thickness of 120 nm.

【0019】なお、MR素子14は、非常に薄いため、
MR素子に腐食が発生したかどうかを検査するのが困難
であるので、MR素子よりも腐食しにくい材質で形成さ
れる上部磁性膜11および上部シールド膜12の腐食の
発生を検出し、これらに腐食が発生している場合には、
MR素子にも腐食が発生していると判断することとし
た。また、浮上面の面粗さは、腐食の発生が問題となる
MR素子14の端面の面粗さで判断するのが最適である
が、MR素子14は膜厚が薄いために測定が困難である
ので、上部磁性膜11および上部シールド膜12の端面
の面粗さを測定した。MR素子14の端面の粗さは、そ
の材質の硬度が上部磁性膜11および上部シールド膜1
2の硬度と同程度であるため、粗さと同程度であると推
測できる。基板101、保護膜10a、10b等の磁性
膜以外の膜は、磁性膜よりも硬い材料からなるため、上
部磁性膜11よりも面粗さは小さくなり、浮上面のなか
で最も表面粗さが粗いのが、上部磁性膜11やMR素子
14等の磁性膜となる。
Since the MR element 14 is very thin,
Since it is difficult to inspect whether or not corrosion has occurred in the MR element, the occurrence of corrosion in the upper magnetic film 11 and the upper shield film 12 formed of a material less corrosive than the MR element is detected, and If corrosion is occurring,
It was determined that the MR element was also corroded. The surface roughness of the air bearing surface is optimally determined based on the surface roughness of the end face of the MR element 14 in which the occurrence of corrosion is a problem. However, since the MR element 14 has a small thickness, it is difficult to measure. Therefore, the surface roughness of the end faces of the upper magnetic film 11 and the upper shield film 12 was measured. The roughness of the end face of the MR element 14 is such that the hardness of the material is such that the upper magnetic film 11 and the upper shield film 1 are hard.
Since the hardness is about the same as that of No. 2, it can be estimated that the hardness is about the same. Films other than the magnetic film, such as the substrate 101 and the protective films 10a and 10b, are made of a material harder than the magnetic film, so that the surface roughness is smaller than that of the upper magnetic film 11, and the surface roughness is the lowest among the floating surfaces. Rough parts are magnetic films such as the upper magnetic film 11 and the MR element 14.

【0020】つぎに、本実施の形態における磁気ヘッド
1の試料の製造方法について説明する。
Next, a method of manufacturing a sample of the magnetic head 1 according to the present embodiment will be described.

【0021】本実施の形態では、浮上面の粗さと、保護
膜の膜厚と、MR素子の腐食との関係を調べるため、浮
上面の粗さを種々に変えた磁気ヘッド1の試料を製造す
る必要がある。しかしながら、従来のラップ液を用いた
研磨方法では、表面粗さを小さくするのには限界があ
る。また、ラップ液を用いた研磨方法では、表面粗さを
小さくしようとして砥粒の粒径を微細化すると、浮上面
の加工段差8(図5)が大きくなってしまうという問題
もある。よって、本実施の形態ではラップ液を用いる研
磨方法は用いなかった。
In the present embodiment, samples of the magnetic head 1 having variously changed air bearing surface roughness are manufactured in order to investigate the relationship between the roughness of the air bearing surface, the thickness of the protective film, and the corrosion of the MR element. There is a need to. However, in the polishing method using the conventional lapping liquid, there is a limit in reducing the surface roughness. Further, in the polishing method using the lapping liquid, if the particle size of the abrasive grains is reduced in order to reduce the surface roughness, there is a problem that the processing step 8 (FIG. 5) of the floating surface increases. Therefore, in this embodiment, the polishing method using the lapping liquid was not used.

【0022】また、特開昭62−292358号公報お
よび特開平7−299737号公報記載されている、砥
粒を食い込ませた定盤を用いて、希釈液や潤滑剤のみで
ポリッシングする研磨方法は、表面粗さをある程度小さ
くでき、また、加工段差も小さくできる。しかし、これ
らの公報に記載されている方法では、定盤への砥粒の保
持力を確保するために、粒径0.5μm〜1.0μmに
する必要があり、粒径が0.5μm以下の砥粒を定盤に
固定することができない。粒径が0.5μmより大きい
砥粒を固定した定盤では、浮上面の上部磁性膜11の面
粗さを6nmよりも小さくできない。
A polishing method described in JP-A-62-292358 and JP-A-7-299737, in which polishing is performed using only a diluting liquid or a lubricant by using a platen into which abrasive grains have been cut, The surface roughness can be reduced to some extent, and the processing step can be reduced. However, in the methods described in these publications, in order to secure the holding force of the abrasive grains on the surface plate, the particle size needs to be 0.5 μm to 1.0 μm, and the particle size is 0.5 μm or less. Cannot be fixed to the surface plate. With a surface plate on which abrasive grains having a particle size larger than 0.5 μm are fixed, the surface roughness of the upper magnetic film 11 on the air bearing surface cannot be made smaller than 6 nm.

【0023】そこで、本実施の形態では、発明者らが発
明した独自の定盤製造方法を用いることにより、粒径
0.5μm以下の砥粒を定盤に食い込ませた定盤を製造
し、これを用いて浮上面を研磨することより、浮上面の
面粗さが6nm以下の磁気ヘッド試料の作製を可能にし
た。これにより、表面粗さが小さい範囲においても、保
護膜の厚さと腐食との関係の測定を可能にした。
Therefore, in the present embodiment, a platen in which abrasive grains having a particle size of 0.5 μm or less are cut into the platen is manufactured by using a unique platen manufacturing method invented by the inventors. By polishing the flying surface using this, a magnetic head sample having a flying surface with a surface roughness of 6 nm or less was made possible. As a result, even in a range where the surface roughness is small, the relationship between the thickness of the protective film and the corrosion can be measured.

【0024】具体的に、本実施の形態における磁気ヘッ
ド1の製造方法について説明する。
More specifically, a method of manufacturing the magnetic head 1 according to the embodiment will be described.

【0025】まず、浮上面の研磨に用いる定盤の製造方
法について説明する。
First, a method of manufacturing a surface plate used for polishing the flying surface will be described.

【0026】図7のように、定盤15を、ラップ盤11
01上に搭載し、定盤15の表面形状を磁気ヘッド1の
浮上面形状に合わせて加工する。このときラップ盤11
01としては、磁気ヘッド1の浮上面の研磨工程で用い
るラップ盤を用いる。そして、次工程の砥粒の埋め込み
工程もこのラップ盤1101上で行い、浮上面の研磨が
終了するまで途中で定盤15をラップ盤1101から他
の加工台等に移し替えないようにする。これにより、定
盤15の移し替えによる定盤15の変形を防止すること
ができるため、砥粒の埋め込み工程における治具と定盤
15との接触状態を良好に保つことができる。
As shown in FIG. 7, the platen 15 is
The surface of the surface plate 15 is processed according to the shape of the air bearing surface of the magnetic head 1. At this time, lapping machine 11
As 01, a lapping machine used in a polishing step of the flying surface of the magnetic head 1 is used. The next step of embedding abrasive grains is also performed on the lapping plate 1101 so that the surface plate 15 is not transferred from the lapping plate 1101 to another processing table or the like until polishing of the air bearing surface is completed. Thereby, the deformation of the surface plate 15 due to the transfer of the surface plate 15 can be prevented, so that the contact state between the jig and the surface plate 15 in the step of embedding abrasive grains can be kept good.

【0027】なお、定盤の材質としては、砥粒が埋め込
まれて保持されやすく、定盤表面からの砥粒の突出量が
そろいやすい材質を用いる。本実施の形態では錫定盤を
用いた。錫の他に、軟質金属系の錫、錫−銅合金、錫−
鉛合金等を用いることができる。定盤表面の加工形状
は、磁気ヘッドの浮上面に応じて決定する。本実施の形
態では、完全な平面に加工した。加工条件としては、先
端半径0.1mmのダイヤモンドバイト23を用いて、定盤
回転数200rpm、送り速度25mm/min、切り込み量20μm/1p
assとした。なお、本実施例では平面に加工したが、研
磨すべき薄膜磁気ヘッドの浮上面の形状に合わせて、所
望の形状に加工することができる。例えば、薄膜磁気ヘ
ッドの浮上面にクラウンを形成する場合は、予め定盤の
形状も球面に修正する。
As the material of the surface plate, a material is used in which the abrasive grains are easily embedded and held, and the amount of projection of the abrasive particles from the surface of the surface plate is easy to be uniform. In this embodiment, a tin surface plate is used. In addition to tin, soft metal tin, tin-copper alloy, tin-
A lead alloy or the like can be used. The processing shape of the surface of the surface plate is determined according to the air bearing surface of the magnetic head. In the present embodiment, it is processed into a perfect plane. As the processing conditions, using a diamond tool 23 having a tip radius of 0.1 mm, the platen rotation speed 200 rpm, the feed rate 25 mm / min, the cutting depth 20 μm / 1p
ass. In this embodiment, the surface is processed into a flat surface. However, the surface can be processed into a desired shape according to the shape of the floating surface of the thin film magnetic head to be polished. For example, when a crown is formed on the air bearing surface of a thin-film magnetic head, the shape of the surface plate is corrected in advance to a spherical surface.

【0028】つぎに、定盤15に砥粒を埋め込ませ、定
盤15に砥粒を固定する工程を行う。埋め込む砥粒の粒
径は、形成すべき浮上面の面粗さに応じて決定する。粒
径0.5μm以下の砥粒、特に粒径0.1μm以下の砥
粒は、定盤に対する保持力が小さいため、定盤に固定す
ることが難しいが、本実施の形態では、前述のように定
盤の変形を防止し、定盤15と埋め込み用治具との密着
性を良好に保っていることと、以下のような前処理工程
を行うことによりこれを可能にしている。
Next, a step of embedding abrasive grains in the surface plate 15 and fixing the abrasive particles to the surface plate 15 is performed. The particle size of the abrasive grains to be embedded is determined according to the surface roughness of the floating surface to be formed. Abrasive particles having a particle size of 0.5 μm or less, particularly abrasive particles having a particle size of 0.1 μm or less, have a small holding force with respect to the surface plate, and therefore, it is difficult to fix the particles to the surface plate. This is made possible by preventing the surface plate from being deformed, maintaining good adhesion between the surface plate 15 and the embedding jig, and performing the following pretreatment process.

【0029】この前処理工程は、定盤15の表面の平坦
性と表面粗さを改善させる工程である。具体的には、ラ
ップ盤1101により定盤15を回転させ、砥粒が分散
されたスラリーを滴下しながら、治具に張り付けた不織
布を一定の時間押圧摺動させる。これにより、前の定盤
の加工工程で生じたバリを除去するとともに、定盤表面
の平坦度を高め、しかも表面粗さを小さくする。具体的
には、この工程によって、定盤15の表面の面粗さが、
前の加工工程による加工痕の凸部において0.1μm以
下になるような条件で前処理を行う。不織布を用いる理
由は、弾性があるため砥粒を保持しやすく、かつ、定盤
の表面に倣いやすいためである。このように、定盤15
の表面の平坦度と面粗さを改善しておくことにより、こ
の後の砥粒埋め込み工程で、治具と定盤との密着性をさ
らに向上させることができるため、粒径0.1μm以下
の微細な砥粒の埋め込みが可能になる。なお、スラリー
は、つぎの砥粒埋め込み工程で用いるスラリーと同じも
のを用いる。不織布としては、本実施の形態では、研磨
クロス(ロデールニッタ製のIC60あるいはsuba
800)を用いた。定盤回転数は30rpm、回転時間
は30分〜60分間とした。
This pretreatment step is a step for improving the flatness and surface roughness of the surface of the surface plate 15. Specifically, the platen 15 is rotated by the lapping machine 1101, and the nonwoven fabric attached to the jig is pressed and slid for a predetermined time while the slurry in which the abrasive grains are dispersed is dropped. As a result, the burrs generated in the previous step of processing the surface plate are removed, the flatness of the surface of the surface plate is increased, and the surface roughness is reduced. Specifically, by this step, the surface roughness of the surface of
The pre-processing is performed under the condition that the protrusions of the processing traces in the previous processing step become 0.1 μm or less. The reason for using a non-woven fabric is that the non-woven fabric has elasticity, so that it can easily hold the abrasive grains and easily follow the surface of the surface plate. Thus, the surface plate 15
By improving the flatness and surface roughness of the surface of the above, in the subsequent abrasive grain embedding process, the adhesion between the jig and the surface plate can be further improved. Of fine abrasive grains can be embedded. The same slurry as that used in the next abrasive grain embedding step is used. In this embodiment, the nonwoven fabric is a polishing cloth (IC60 manufactured by Rodel Nitta or suba).
800) was used. The platen rotation speed was 30 rpm, and the rotation time was 30 minutes to 60 minutes.

【0030】つぎに、砥粒の埋め込み工程として、砥粒
が分散されたスラリーを滴下しながら、定盤15を回転
させ、埋め込み用治具を押圧摺動させることにより、ダ
イヤモンドスラリー中の遊離砥粒を定盤15の表面に押
しつけて定盤15の表面に埋め込む。埋め込み用治具と
して、弾性のない部材を用いる。本実施の形態では、ア
ルミナあるいはフェライトなどのセラミック製の修正リ
ングを埋め込み用治具として用いた。このとき前処理工
程によって、定盤の表面の平坦度および表面粗さが改善
されているため、埋め込み用治具と定盤表面が密着し、
0.5μm以下の遊離砥粒を埋め込むことができる。定
盤15の回転数は、30〜60rpmが適当である。ま
た、本実施の形態では、1時間から6時間程かけて砥粒
を埋め込んだ。埋め込み用治具から定盤15に加える面
圧は、実験により予め定めた適当な圧力にする。本実施
の形態では、修正リングの自重による面圧のみとした。
修正リング等の埋め込み用治具の径が小さい場合には、
定盤15の径方向に移動させながら、摺動させる。
Next, as a step of embedding abrasive grains, while the slurry in which the abrasive grains are dispersed is dropped, the platen 15 is rotated, and the embedding jig is pressed and slid, so that the free abrasive in the diamond slurry is removed. The grains are pressed against the surface of the surface plate 15 and embedded in the surface of the surface plate 15. A member having no elasticity is used as the embedding jig. In the present embodiment, a ceramic correction ring such as alumina or ferrite is used as an embedding jig. At this time, since the flatness and surface roughness of the surface of the surface plate have been improved by the pretreatment process, the embedding jig and the surface of the surface plate are in close contact,
Free abrasive grains of 0.5 μm or less can be embedded. The rotation speed of the platen 15 is suitably 30 to 60 rpm. Further, in the present embodiment, the abrasive grains are embedded for about 1 to 6 hours. The surface pressure applied from the embedding jig to the surface plate 15 is set to an appropriate pressure determined in advance by experiments. In the present embodiment, only the surface pressure due to the own weight of the correction ring is used.
If the diameter of the mounting jig such as a correction ring is small,
Slide while moving in the radial direction of the surface plate 15.

【0031】スラリーは、本実施の形態では、溶媒とし
てエチレングリコールを用い、これに予め定めた粒径の
砥粒を分散したものを用いた。砥粒の材質としては、単
結晶ダイヤモンドを用いた。なお、溶媒としては、他に
グリコールエーテル、ポリアルキレングリコール、ポリ
オキシエチレンアルキルエーテル等を用いることができ
る。これらは、適度な比重があるため、砥粒を分散させ
てスラリーにすることができる。ただし、溶媒として
は、エタノールやアセトンを用いることもできる。これ
らの溶媒は、比重が小さいため、砥粒を分散させてスラ
リーにすることができないが、定盤15の表面に予め砥
粒をばらまいておき、この上に溶媒を滴下することによ
り、スラリーの場合と同様に、前処理工程および砥粒の
埋め込み工程を行うことができる。
In the present embodiment, a slurry in which ethylene glycol is used as a solvent and abrasive grains having a predetermined particle size are dispersed therein is used. Single crystal diamond was used as the material of the abrasive grains. In addition, as a solvent, glycol ether, polyalkylene glycol, polyoxyethylene alkyl ether, or the like can be used. Since these have an appropriate specific gravity, the abrasive grains can be dispersed to form a slurry. However, ethanol or acetone can also be used as the solvent. Since these solvents have a small specific gravity, the abrasive grains cannot be dispersed to form a slurry. However, the abrasive grains are dispersed on the surface of the surface plate 15 in advance, and the solvent is dropped on the slurry to form a slurry. As in the case, a pretreatment step and an abrasive grain embedding step can be performed.

【0032】つぎに、定盤15の表面に埋め込まれずに
残った遊離砥粒を除去するための洗浄工程を行う。遊離
砥粒が定盤15の表面に残存していると、この定盤15
でヘッド表面の研磨を行った際に、遊離砥粒が浮上面と
定盤15との間で転動する転動砥粒となり、浮上面に傷
をつけたり、加工段差を生じさせたりするためである。
まず、定盤15を洗剤および水で洗い流す。しかし、こ
れだけでは、埋め込まれずに残っている遊離砥粒を十分
には除去しきれないため、さらに図9(a)のように、
埋込みの工程でスラリーに用いた溶媒と同じ溶媒を定盤
15に塗布しながら、定盤15の表面を布や不織布によ
って拭き取る。これにより、定盤15によって十分に保
持されていない砥粒24が除去でき、定盤15上に、定
盤15に埋め込まれ、完全に固定された砥粒20のみを
残すことができる(図9(b))。この拭き取り工程を
終えた定盤の表面状態は、砥粒を埋め込む前の定盤の表
面と大きな変化はないが、埋め込み前の鏡面に近い状態
が、つや消し状態になっていることから砥粒が埋め込ま
れていることが確認できる。
Next, a cleaning step for removing free abrasive grains remaining without being embedded in the surface of the surface plate 15 is performed. If loose abrasive particles remain on the surface of the surface plate 15,
When the surface of the head is polished, the free abrasive grains become rolling abrasive grains that roll between the air bearing surface and the surface plate 15, causing damage to the air bearing surface and causing a processing step. is there.
First, the platen 15 is washed away with a detergent and water. However, this alone cannot sufficiently remove the free abrasive grains remaining without being embedded, and further, as shown in FIG.
While applying the same solvent as the solvent used for the slurry in the embedding process to the surface plate 15, the surface of the surface plate 15 is wiped off with a cloth or a nonwoven fabric. As a result, the abrasive grains 24 not sufficiently held by the surface plate 15 can be removed, and only the completely fixed abrasive particles 20 embedded in the surface plate 15 can be left on the surface plate 15 (FIG. 9). (B)). The surface condition of the surface plate after this wiping process has not changed much from the surface of the surface plate before embedding the abrasive grains, but the state close to the mirror surface before embedding is matte because the abrasive particles are You can see that it is embedded.

【0033】この洗浄工程の拭き取りには、スラリーと
同じ溶媒を用いる埋め込み工程で用いた溶媒と同じもの
を用いた場合に、最も効果的に埋め込まれなかった砥粒
を除去できる。例えば、本実施の形態では、エチレング
リコールをスラリーの溶媒として用いているので、エチ
レングリコールで拭き取りを行う。スラリーの溶媒と同
じ溶媒を用いると、遊離砥粒が効果的に除去できる理由
は、スラリーの状態にした際に砥粒の表面に溶媒の分子
が結合しているためであると考えている。このため、水
や洗剤では、砥粒の表面の溶媒分子と水や洗剤とが反発
し、砥粒が効果的に除去できないが、砥粒に結合したス
ラリーの溶媒分子を引きつけるような性質の溶媒を用い
ると効果的に除去できる。スラリーの溶媒分子を引きつ
けるような性質の溶媒としては、砥粒に結合している分
子の基と似た基を有する溶媒が挙げられる。そのため、
スラリーに用いた溶媒と同じ溶媒によって砥粒の除去を
行うことにより、スラリー溶媒の分子が結合した砥粒を
定盤上から容易に取り除くことができる。なお、砥粒埋
め込み工程で、スラリーを用いず、アセトンやエタノー
ルのような溶媒と砥粒とを別々に定盤に滴下した場合に
は、埋め込み時に滴下した溶媒と同じ溶媒で砥粒の除去
を行うことができる。
When the same solvent as that used in the embedding step using the same solvent as the slurry is used for wiping in the washing step, the abrasive grains that have not been embedded most effectively can be removed. For example, in the present embodiment, since ethylene glycol is used as a solvent for the slurry, wiping is performed with ethylene glycol. It is considered that the reason why free abrasive grains can be effectively removed by using the same solvent as the solvent of the slurry is that the solvent molecules are bonded to the surface of the abrasive grains when the slurry is formed. For this reason, with water or detergent, the solvent molecules on the surface of the abrasive grains repel water and the detergent, and the abrasive grains cannot be removed effectively. However, a solvent having a property of attracting the solvent molecules of the slurry bonded to the abrasive grains. Can be effectively removed. Examples of the solvent having such a property as to attract the solvent molecules of the slurry include a solvent having a group similar to the group of the molecules bonded to the abrasive grains. for that reason,
By removing the abrasive grains with the same solvent as the solvent used for the slurry, the abrasive grains having molecules of the slurry solvent bonded thereto can be easily removed from the surface plate. In the case where the abrasive and the abrasive such as acetone and ethanol are separately dropped on the surface plate without using the slurry in the abrasive grain embedding step, the abrasive is removed with the same solvent as the solvent dropped at the time of embedding. It can be carried out.

【0034】なお、埋め込み時に用いた溶媒と全く同じ
溶媒でなくても、砥粒に結合した溶媒分子の先端の基を
引きつけるような基を有する別の溶媒を、砥粒の除去に
用いることも可能である。このような溶媒は、分子間の
引きつけ合う力や相性を考慮し、設計または実験により
選択することができる。
It should be noted that even if the solvent is not exactly the same as the solvent used at the time of embedding, another solvent having a group that attracts the group at the tip of the solvent molecule bonded to the abrasive may be used for removing the abrasive. It is possible. Such a solvent can be selected by design or experiment in consideration of attractive force and compatibility between molecules.

【0035】以上の工程によって、粒径1/2μmの砥
粒を固定した定盤、粒径1/4μmの砥粒を固定した定
盤、粒径1/8μmの砥粒を固定した定盤、粒径1/1
0μmの砥粒を固定した定盤、粒径1/15μmの砥粒
を固定した定盤をそれぞれ作製した。
Through the above steps, a platen on which abrasive grains having a particle diameter of 1/2 μm are fixed, a platen on which abrasive grains having a particle diameter of 1/4 μm are fixed, a platen on which abrasive grains having a particle diameter of 1/8 μm are fixed, Particle size 1/1
A platen on which 0 μm abrasive particles were fixed and a platen on which abrasive particles having a particle size of 1/15 μm were fixed were produced.

【0036】なお、上述の砥粒の埋め込みの前処理工程
において、本実施の形態では不織布を用いたが、不織布
に限られるものではなく、弾力があり定盤表面に倣いや
すい他の材料を用いることもできる。例えば、シリコン
ゴム等を用いることができる。
In the pretreatment step of embedding the abrasive grains, a nonwoven fabric is used in the present embodiment. However, the present invention is not limited to the nonwoven fabric, and another material having elasticity and easily following the surface of the surface plate is used. You can also. For example, silicon rubber or the like can be used.

【0037】つぎに、これらの定盤を用いて、磁気ヘッ
ド1を製造する方法について説明する。
Next, a method of manufacturing the magnetic head 1 using these surface plates will be described.

【0038】本実施の形態により製造する薄膜磁気ヘッ
ドは、上述のように、図5、図6の層構成の薄膜磁気変
換素子2を備えている。
As described above, the thin-film magnetic head manufactured according to the present embodiment includes the thin-film magnetic transducer 2 having the layer configuration shown in FIGS.

【0039】まず、ウエハ形状の基板101上に、リソ
グラフィー技術を用いて予め定めた間隔で薄膜磁気変換
素子2を形成する(図3(a))。具体的には、基板1
01の上に、下部保護膜10a、下部シールド膜13、
絶縁膜105に挟まれた再生用MR素子14、上部シー
ルド膜12、記録用誘導型素子9、上部保護膜10b順
に形成する。
First, the thin-film magnetic transducers 2 are formed on the wafer-shaped substrate 101 at predetermined intervals by using lithography (FIG. 3A). Specifically, the substrate 1
01, a lower protective film 10a, a lower shield film 13,
The MR element for reproduction 14, the upper shield film 12, the inductive element 9 for recording, and the upper protective film 10b are formed in this order between the insulating films 105.

【0040】このウエハ形状の基板101を複数のバー
102に切断する(図3(b))。切断後の切断歪みを
研削あるいは両面ラップなどにより除去した後、磁気ヘ
ッド浮上面となる面に高精度な研磨加工を行う。この研
磨加工は、先に説明した方法で製造した定盤15のいず
れかのと粒径のものを用い、この定盤15をラップ盤1
101によって回転させ、砥粒を含まない潤滑剤のみを
滴下しながら、薄膜磁気ヘッドを研磨治具によって予め
定めた面圧で定盤15に押しつけることによって行う。
本実施の形態では、潤滑剤の滴下速度を1〜2cc/m
inとし、定盤15の回転数を10〜30rpmの低速
回転とした。
The wafer-shaped substrate 101 is cut into a plurality of bars 102 (FIG. 3B). After the cutting distortion after cutting is removed by grinding or double-sided lapping or the like, the surface serving as the floating surface of the magnetic head is polished with high precision. This polishing is performed by using any one of the surface plates 15 manufactured by the method described above and having a particle size.
It is performed by pressing the thin film magnetic head against the surface plate 15 with a predetermined surface pressure by a polishing jig while rotating by 101 and dropping only the lubricant containing no abrasive grains.
In the present embodiment, the dripping speed of the lubricant is set to 1-2 cc / m.
The rotation speed of the platen 15 was set to a low speed rotation of 10 to 30 rpm.

【0041】本実施の形態では、砥粒20が定盤15に
埋め込まれることにより固定されている(図7
(b))。このため、定盤115上にラップ液を供給す
る従来の方法(図7(a))と比較した場合、定盤15
(図7(b))は、砥粒20が定盤15から突出してい
る量(突き出し量)が均一であり、しかも、定盤15と
磁気ヘッド1との間で転動する転動砥粒119が存在し
ないため、磁気ヘッド1に対する切り込み量22を、従
来のラップ液を用いる場合の切り込み量122よりも小
さくできるとともに、砥粒ごとの切り込み量のばらつき
を低減することができる。これにより、研磨面全体の粗
さを滑らかにすることができ、しかも、研磨面のスクラ
ッチ21を低減することができる。
In this embodiment, the abrasive grains 20 are fixed by being embedded in the surface plate 15 (FIG. 7).
(B)). For this reason, when compared with the conventional method of supplying the lapping liquid onto the surface plate 115 (FIG.
(FIG. 7 (b)) shows that the amount of protrusion (projection amount) of the abrasive grains 20 protruding from the surface plate 15 is uniform, and that the rolling abrasive particles roll between the surface plate 15 and the magnetic head 1. Since there is no 119, the cut amount 22 for the magnetic head 1 can be made smaller than the cut amount 122 when the conventional lapping liquid is used, and the variation in the cut amount for each abrasive grain can be reduced. Thus, the roughness of the entire polished surface can be made smooth, and the number of scratches 21 on the polished surface can be reduced.

【0042】また、本実施の形態の定盤15は、粒径1
/2μm以下の砥粒を埋め込んでいるため、特開昭62
−292358号公報および特開平7−299737号
公報に記載されているような粒径の大きな砥粒が固定さ
れた定盤と比較した場合、本実施の形態の定盤15は、
固定されている粒径が小さいため、砥粒の突き出し量が
従来の定盤よりも小さい。このため、従来の砥粒固定型
の定盤よりも、さらに研磨面の粗さを小さくすることが
できる。
The platen 15 of the present embodiment has a particle size of 1
/ 62μm or less embedded abrasive grains.
When compared with a surface plate in which abrasive grains having a large particle diameter are fixed as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 292358/1995 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-299737, the surface plate 15 of the present embodiment has:
Since the fixed particle size is small, the protrusion amount of the abrasive grains is smaller than that of the conventional platen. For this reason, it is possible to further reduce the roughness of the polished surface as compared with the conventional fixed abrasive platen.

【0043】粒径1/2μmの砥粒を固定した定盤、粒
径1/4μmの砥粒を固定した定盤、粒径1/8μmの
砥粒を固定した定盤、粒径1/10μmの砥粒を固定し
た定盤、粒径1/15μmの砥粒を固定した定盤によっ
てそれぞれ研磨した磁気ヘッド試料の浮上面の面粗さ
と、砥粒径との関係を図10に示す。浮上面の面粗さ
は、すでに述べたように、MR素子14の端面の粗さを
測定するのが困難であるため、上部磁性膜11の端面部
分で測定した。測定には、原子間力顕微鏡(AFM)(Degit
al Instrument社製)を用いた。AFMの探針は、シリ
コン製で先端半径10〜30nmRのものを使用した。走
査距離は、10μmとした。図10から、定盤に埋め込
む砥粒の粒径0.1μmを境に、表面粗さが急激に低減
することがわかる。また、このAFM測定によって、浮
上面のスクラッチ21の位置を確認したところ、砥粒の
粒径が1/10μm以下になると、浮上面のスクラッチ
21が発生しないくなることがわかった。
A platen on which abrasive grains having a particle diameter of 1/2 μm are fixed, a platen on which abrasive grains having a particle diameter of 1/4 μm are fixed, a platen on which abrasive grains having a particle diameter of 1/8 μm are fixed, a particle diameter of 1/10 μm FIG. 10 shows the relationship between the surface roughness of the air bearing surface of the magnetic head sample polished by the surface plate having the fixed abrasive grains and the surface plate having the abrasive particles having a diameter of 1/15 μm fixed thereto, and the abrasive particle diameter. As described above, the surface roughness of the air bearing surface is measured at the end surface of the upper magnetic film 11 because it is difficult to measure the end surface roughness of the MR element 14. Measurements were made using an atomic force microscope (AFM) (Degit
al Instrument). The tip of the AFM was made of silicon and had a tip radius of 10 to 30 nmR. The scanning distance was 10 μm. From FIG. 10, it can be seen that the surface roughness sharply decreases at a boundary of the grain size of the abrasive grains embedded in the surface plate of 0.1 μm. Further, when the position of the scratch 21 on the air bearing surface was confirmed by the AFM measurement, it was found that the scratch 21 on the air bearing surface was not generated when the particle size of the abrasive grains was 1/10 μm or less.

【0044】また、研磨時に用いる潤滑剤の種類を変え
た場合の浮上面の加工段差を測定した。その結果を図1
2に示す。
Further, the processing steps on the air bearing surface when the type of the lubricant used for polishing was changed were measured. Figure 1 shows the results.
It is shown in FIG.

【0045】非水溶系の溶媒である炭化水素系の溶媒を
潤滑剤として用いた場合、上部磁性膜11は、保護膜1
0aよりもくぼみ、その加工段差は、砥粒の粒径が小さ
くなるほど小さくなり、粒径1/10μm以下の場合に
はほとんど0になることがわかる。
When a hydrocarbon solvent, which is a non-aqueous solvent, is used as a lubricant, the upper magnetic film 11
It can be seen that the recess is smaller than 0a and the processing step becomes smaller as the grain size of the abrasive grains becomes smaller, and becomes almost 0 when the grain size is 1/10 μm or less.

【0046】一方、水溶性の溶媒であるエチレングリコ
ールを潤滑剤として用いた場合には、図12のように砥
粒の粒径が1/8μmで加工段差が0になり、1/8μm
より大きいと上部磁性膜11は保護膜10aよりもくぼ
み、1/8μmより小さいと上部磁性膜11は保護膜1
0aよりも突出する。このため、粒径1/10μm以下
の砥粒を固定した定盤を用いると、上部磁性膜11が保
護膜10aよりも突出するととも、上部磁性膜11と同
じ材質の上部シールド膜12も突出する現象が生じるた
め、薄膜磁気ヘッドの使用時にサーマルアスピリティを
引き起こす恐れがあり好ましくない。この上部磁性膜1
1が保護膜10aよりも突出してしまう現象は、エチレ
ングリコール、及び分子量200と400のポリエチレ
ングリコール、ポリアルキレングリコール等の他の水溶
性溶媒を潤滑剤として用いた場合も同様に生じた。
On the other hand, when ethylene glycol, which is a water-soluble solvent, is used as a lubricant, as shown in FIG. 12, the grain size of the abrasive grains is 1/8 μm, the machining step is 0, and 1/8 μm
If it is larger, the upper magnetic film 11 is recessed than the protective film 10a.
0a. For this reason, when using a surface plate on which abrasive grains having a particle size of 1/10 μm or less are fixed, the upper magnetic film 11 protrudes from the protective film 10a and the upper shield film 12 made of the same material as the upper magnetic film 11 also protrudes. Since a phenomenon occurs, thermal aspirity may be caused when the thin film magnetic head is used, which is not preferable. This upper magnetic film 1
The phenomenon in which 1 protrudes from the protective film 10a also occurs when other water-soluble solvents such as ethylene glycol and polyethylene glycol having a molecular weight of 200 or 400 or polyalkylene glycol are used as the lubricant.

【0047】このように上部磁性膜11及び上部シール
ド膜12端面が突出するのは、水溶系の溶媒が上部磁性
膜11及び上部シールド膜12端面に吸着し、吸着した
部分の研磨効率を低下させること、さらに、水溶系の溶
媒が保護膜10のアルミナに対してエッチング作用をす
ることによると考えられる。
The protruding end faces of the upper magnetic film 11 and the upper shield film 12 as described above cause the aqueous solvent to be adsorbed on the end faces of the upper magnetic film 11 and the upper shield film 12 and reduce the polishing efficiency of the adsorbed portions. In addition, it is considered that the water-based solvent has an etching effect on the alumina of the protective film 10.

【0048】これらのことから、研磨時の潤滑剤として
は、非水溶性の潤滑剤が適していることがわかったた
め、本実施の形態では、非水溶性の潤滑剤を用いて磁気
ヘッド試料の浮上面の研磨を行った。
From these facts, it was found that a water-insoluble lubricant was suitable as a lubricant at the time of polishing. Therefore, in the present embodiment, a water-insoluble lubricant was used to prepare a magnetic head sample. The air bearing surface was polished.

【0049】浮上面の研磨加工の終了後、バー102の
浮上面となる面に、保護膜104を形成した(図3
(c))。この保護膜104としては、表1のNo.1
〜No.7の7種類の保護膜のいずれかを形成した。表
1のNo1〜No6の保護膜104は、下地層の接着層
と、その上の保護層の2層構造である。接着層は、保護
層と浮上面との密着力を向上させ、保護膜の膜はがれを
防止するために形成される。本実施の形態では、接着層
は、いずれも非晶質硅素により形成した。また、No1
〜No3の保護膜の保護層は、含水素非晶質炭素により
形成した。No4の保護膜の保護層は、含硅素非晶質炭
素(ただし、水素も含む)により形成した。No5の保
護膜の保護層は、含フッ素非晶質炭素(ただし、水素も
含む)により形成した。No6の保護膜の保護層は、含
窒素非晶質炭素(ただし、水素も含む)により形成し
た。また、No7の保護膜は、接着層を形成せず、含硅
素非晶質炭素(ただし、水素も含む)の保護層のみを形
成した。含硅素非晶質炭素(ただし水素も含む)層は、
これ自身で接着性を有しているので、接着層なしでも十
分な接着強度をもつ保護膜となる。接着層の膜厚および
形成方法は、保護層の膜厚および形成方法は、表1の通
りである。接着層の厚さと保護層の厚さとを合計した保
護膜全体の厚さは、No1〜No7でそれぞれ2.5n
m、1.8nm、9.0nm、4.4nm、5.0n
m、4.3nm、2.0nmである。なお、保護膜の接
着層および保護層の膜厚は、膜厚2nm程度以下のもの
は、実際には連続膜ではないと考えられるが、本実施の
形態では膜厚を分光エリプソメトリ(JOBIN YVON社製)
によって光学的に測定しているため、ここでは膜厚と表
現している。
After the polishing of the air bearing surface was completed, a protective film 104 was formed on the surface of the bar 102 to be the air bearing surface (FIG. 3).
(C)). No. 1 in Table 1 is used as the protective film 104. 1
-No. 7, any one of the seven types of protective films was formed. The protective films 104 of No. 1 to No. 6 in Table 1 have a two-layer structure of an adhesive layer as a base layer and a protective layer thereon. The adhesive layer is formed to improve the adhesion between the protective layer and the air bearing surface and prevent the protective film from peeling off. In the present embodiment, each of the adhesive layers is formed of amorphous silicon. No1
The protective layers of the protective films No. to No. 3 were formed of hydrogen-containing amorphous carbon. The protective layer of the protective film of No. 4 was formed of silicon-containing amorphous carbon (including hydrogen). The protective layer of the protective film of No. 5 was formed of fluorine-containing amorphous carbon (including hydrogen). The protective layer of the protective film of No. 6 was formed of nitrogen-containing amorphous carbon (including hydrogen). The protective film of No. 7 did not form an adhesive layer, but formed only a protective layer of silicon-containing amorphous carbon (including hydrogen). The silicon-containing amorphous carbon (including hydrogen) layer is
Since it has adhesiveness by itself, it becomes a protective film having sufficient adhesive strength without an adhesive layer. Table 1 shows the thickness and the formation method of the protective layer. The total thickness of the protective film, which is the sum of the thickness of the adhesive layer and the thickness of the protective layer, is 2.5 n for Nos.
m, 1.8 nm, 9.0 nm, 4.4 nm, 5.0 n
m, 4.3 nm and 2.0 nm. Although the thickness of the adhesive layer and the protective layer of the protective film is about 2 nm or less, it is considered that the film is not actually a continuous film. However, in this embodiment, the film thickness is determined by spectral ellipsometry (JOBIN YVON). Company)
In this case, since the film thickness is measured optically, the film thickness is expressed here.

【0050】[0050]

【表1】 [Table 1]

【0051】これらNo1〜No7の保護層を、表1の
ように、上述の定盤による研磨で形成された浮上面の磁
性膜11の表面粗さが異なる試料に、それぞれ形成し
た。
As shown in Table 1, the protective layers No. 1 to No. 7 were formed on samples having different surface roughnesses of the magnetic film 11 on the air bearing surface formed by polishing with the above-mentioned surface plate.

【0052】最後に、バー102の浮上面となる面に、
浮上特性を考慮してレール103を形成する(図3
(d))。最後に、バー102をチップ状に切断し磁気
ヘッド1を完成する(図3(e))。
Finally, on the surface of the bar 102 which will be the floating surface,
The rail 103 is formed in consideration of the flying characteristics (FIG.
(D)). Finally, the bar 102 is cut into chips to complete the magnetic head 1 (FIG. 3E).

【0053】このような工程により、浮上面の磁性膜1
1の面粗さと、保護膜の材質および膜厚とが異なる磁気
ヘッド試料を、表1の各条件ごとに、300個ずつ作製
した。なお、表1の表面粗さは、300個の試料の表面
粗さ(Rmax)の平均である。
By such a process, the magnetic film 1 on the air bearing surface is formed.
Magnetic head samples having a surface roughness of 1 and a material and thickness of the protective film different from each other were prepared for each 300 conditions in Table 1. The surface roughness in Table 1 is the average of the surface roughness (Rmax) of 300 samples.

【0054】これらの磁気ヘッド試料の浮上面の面粗さ
と、保護膜の厚さと、腐食性との関係を調べるために、
腐食性試験を行った。腐食性の評価は、温度約30℃、
湿度約85%のSO2,H2S,NOx等の腐食性ガス中
に、磁気ヘッド試料を20時間放置することにより、腐
食を加速させ、磁性膜11および上部シールド膜12に
腐食が発生しているかどうかを光学顕微鏡観察すること
で行った。磁性膜11および上部シールド膜12に腐食
が発生している場合には、磁性膜11および上部シール
ド膜12よりも腐食しやすい材質からなるMR素子にも
腐食が発生していると判断した。各条件ごとに用意した
300個の磁気ヘッド試料のうち、腐食が発生していた
磁気ヘッド試料の割合を、腐食発生率として表1に示し
た。また、腐食発生率と、浮上面の磁性膜11の表面粗
さと、保護膜104の厚さとの関係を図14に示す。
In order to investigate the relationship between the surface roughness of the air bearing surface of these magnetic head samples, the thickness of the protective film, and the corrosiveness,
A corrosion test was performed. The evaluation of corrosiveness was conducted at a temperature of about 30 ° C.
Leaving the magnetic head sample in a corrosive gas such as SO 2 , H 2 S, NO x or the like at a humidity of about 85% for 20 hours accelerates the corrosion and causes corrosion on the magnetic film 11 and the upper shield film 12. It was performed by observing with an optical microscope whether or not it was performed. If the magnetic film 11 and the upper shield film 12 were corroded, it was determined that the MR element made of a material more corrosive than the magnetic film 11 and the upper shield film 12 was also corroded. Table 1 shows the ratio of the magnetic head sample in which corrosion occurred among the 300 magnetic head samples prepared for each condition as the corrosion occurrence rate. FIG. 14 shows the relationship between the corrosion occurrence rate, the surface roughness of the magnetic film 11 on the air bearing surface, and the thickness of the protective film 104.

【0055】その結果、磁性膜11の表面粗さが、Rm
axで2.0nm以下になると、保護膜104の材質に
関わらず、急激に腐食発生率が低下する傾向があること
がわかった。すなわち、磁性膜11の表面粗さが、Rm
axで2.0nm以下にすると、従来は腐食発生のため
に実現できなかった7.0nm以下の膜厚でも、腐食発
生率をほぼ0にすることができることがわかった。この
ように、面粗さ2nmを境に、腐食発生が急激に低減す
るのは、図10に示したように、面粗さ2nmを境に、
浮上面のスクラッチが発生しなくなることに関係がある
と考えられる。スクラッチが発生しなくなることによ
り、薄い保護膜104であっても、一様に浮上面を被覆
できる(図1(b))ため、耐腐食性を向上させること
ができると考えられる。なお、保護膜104の厚さが
2.0nm未満になると、磁性膜の表面粗さが2.0n
mで腐食発生率が急激に小さくなる現象は見られなくな
るため、保護膜104の厚さは、2.0nm以上必要で
ある。これは、一般に言われているように、膜厚が2.
0nmよりも薄くなると、膜が、連続膜ではなく島状膜
になるため被覆特性が低減することが原因であると推測
される。
As a result, the surface roughness of the magnetic film 11 becomes Rm
It was found that when ax was 2.0 nm or less, the rate of occurrence of corrosion tended to rapidly decrease regardless of the material of the protective film 104. That is, the surface roughness of the magnetic film 11 is Rm
It was found that when ax was set to 2.0 nm or less, the corrosion occurrence rate could be reduced to almost 0 even with a film thickness of 7.0 nm or less which could not be realized conventionally due to the occurrence of corrosion. As shown in FIG. 10, the reason why the occurrence of corrosion sharply decreases at a surface roughness of 2 nm is as shown in FIG.
This is considered to be related to the fact that the floating surface no longer scratches. It is considered that by eliminating the occurrence of scratches, the floating surface can be uniformly covered even with the thin protective film 104 (FIG. 1B), so that the corrosion resistance can be improved. When the thickness of the protective film 104 is less than 2.0 nm, the surface roughness of the magnetic film becomes 2.0n.
The phenomenon that the rate of occurrence of corrosion rapidly decreases at m is no longer observed, so the thickness of the protective film 104 needs to be 2.0 nm or more. This is because the film thickness is 2.
If the thickness is smaller than 0 nm, the film is not a continuous film but an island-like film, which is presumed to be due to a decrease in coating characteristics.

【0056】以上のことより、磁気ヘッドの浮上面の磁
性膜の面粗さを、Rmax2.0nm以下にすることに
より、保護膜104の膜厚を7nm以下にした場合に
も、腐食を防止できることがわかる。また、最低で2n
mの膜厚まで低減することできる。
As described above, by setting the surface roughness of the magnetic film on the air bearing surface of the magnetic head to Rmax 2.0 nm or less, corrosion can be prevented even when the thickness of the protective film 104 is 7 nm or less. I understand. Also, at least 2n
m can be reduced.

【0057】また、表面粗さ2nmは、図10に示すよ
うに砥粒径1/10μmにほぼ対応しているため、浮上
面の研磨加工に、粒径約1/10μm以下の砥粒を固定
した定盤を用いることにより、保護膜104の膜厚が7
nm以下で、しかもMR素子が耐食性に優れた磁気ヘッ
ドを製造することが可能である。
Since the surface roughness of 2 nm substantially corresponds to the abrasive grain size of 1/10 μm as shown in FIG. 10, abrasive grains having a grain size of about 1/10 μm or less are fixed to the polishing of the floating surface. By using the fixed surface plate, the thickness of the protective film 104 becomes 7
It is possible to manufacture a magnetic head having an nm or less and an MR element having excellent corrosion resistance.

【0058】また、これらの磁気ヘッド試料を磁気ディ
スク装置に搭載して、耐久評価を行ったがCSS(co
ntact start stop)3万回後において
も浮上面の保護膜の摩耗は見られず良好であった。
Further, these magnetic head samples were mounted on a magnetic disk device and evaluated for durability.
Even after 30,000 times of ntact start stop, no abrasion of the protective film on the air bearing surface was observed and the condition was good.

【0059】なお、保護膜104の材質としては、上述
の実施の形態で用いた含水素非晶質炭素、含珪素非晶質
炭素、含窒素非晶質炭素、含フッ素非晶質炭素等が好適
であるが、これ以外の材質にすることも可能である。保
護膜は、スパッタ法やCVD法を用いて形成できるが、
被覆性能の点では、スパッタ法よりCVD法の方が好ま
しい。CVD法には、Capacitively−Co
upled−Plasma(CCP)−CVD法や、I
nductively−Coupled−Plasma
(ICP)−CVD法、Electron−Cyclo
tron−Resonance(ECR)−CVD法、
Ion Plating(IP)法等があり、これらの
中から適当な方法を用いることができる。
The material of the protective film 104 includes hydrogen-containing amorphous carbon, silicon-containing amorphous carbon, nitrogen-containing amorphous carbon, and fluorine-containing amorphous carbon used in the above embodiment. Although preferred, other materials can be used. The protective film can be formed using a sputtering method or a CVD method.
In terms of coating performance, the CVD method is more preferable than the sputtering method. In the CVD method, Capacitively-Co
coupled-Plasma (CCP) -CVD method, I
nductively-Coupled-Plasma
(ICP) -CVD method, Electron-Cyclo
tron-Resonance (ECR) -CVD method,
There is an ion plating (IP) method or the like, and an appropriate method can be used from these methods.

【0060】含水素非晶質炭素を用いる際には、原料に
はメタン、エタン、エチレン、ベンゼン、トルエン等の
炭化水素系原料やメタノール、エタノール等のアルコー
ル系原料が用いられる。この時、上述のどの成膜法を用
いても成膜条件をコントロールすることで、電気抵抗率
や膜応力等を最適化できる。特に、膜中の水素濃度は電
気抵抗率、硬度、耐燃焼性に影響を及ぼす重要なパラメ
ータであり、水素濃度が低すぎると絶縁性が低くなり、
また、逆に高すぎると膜硬度が低下するため、10〜5
0atm%の範囲が好適である。中でも好ましくは、2
0〜40atm%である。
When hydrogen-containing amorphous carbon is used, hydrocarbon-based raw materials such as methane, ethane, ethylene, benzene, and toluene, and alcohol-based raw materials such as methanol and ethanol are used as raw materials. At this time, the electric resistivity, the film stress and the like can be optimized by controlling the film forming conditions by using any of the above film forming methods. In particular, the hydrogen concentration in the film is an important parameter that affects the electrical resistivity, hardness, and combustion resistance.If the hydrogen concentration is too low, the insulating property decreases,
On the other hand, if the hardness is too high, the film hardness decreases.
A range of 0 atm% is preferred. Among them, preferably 2
0 to 40 atm%.

【0061】含珪素非晶質炭素を用いる際には、原料ガ
スに炭化水素系ガスとシラン(SiH4)、ジシラン
(Si26)等のガスの混合物を用いる事で形成でき
る。珪素の含有量で電気抵抗率、膜強度をコントロール
できるが、これは成膜条件における各ガスの流量比を変
えること等により実現できる。珪素が多いすぎると、絶
縁性が低下し、また少なすぎると膜の強度が低下する傾
向があるため、形成された膜中の珪素含有量は、10〜
70atm%が好適である。中でも好ましくは20〜6
0atm%である。
When silicon-containing amorphous carbon is used, it can be formed by using a mixture of a hydrocarbon gas and a gas such as silane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) as a raw material gas. The electrical resistivity and the film strength can be controlled by the silicon content, but this can be realized by changing the flow ratio of each gas under the film forming conditions. If the amount of silicon is too large, the insulating property is reduced, and if the amount is too small, the strength of the film tends to be reduced. Therefore, the silicon content in the formed film is 10 to 10.
70 atm% is preferred. Among them, preferably 20 to 6
0 atm%.

【0062】含窒素非晶質炭素を用いる際には、原料ガ
スに炭化水素系ガスと窒素ガスの混合物を用いる事で形
成できる。膜に含有される窒素が多すぎると、膜の強度
が低下する傾向があるため、窒素の含有量は、成膜条件
を適当に選択することで、0〜50atm%の範囲が好
適である。
When nitrogen-containing amorphous carbon is used, it can be formed by using a mixture of a hydrocarbon gas and a nitrogen gas as a raw material gas. If the film contains too much nitrogen, the strength of the film tends to decrease. Therefore, the nitrogen content is preferably in the range of 0 to 50 atm% by appropriately selecting the film forming conditions.

【0063】含フッ素非晶質炭素を用いる際も同様に、
4フッ化炭素を炭化水素系ガスと混合することで形成で
きる。この場合もフッ素の含有量が多くなると膜強度が
著しく低下する傾向があるため、好ましいフッ素含有量
は0〜10%の範囲から選択される。
Similarly, when using fluorine-containing amorphous carbon,
It can be formed by mixing carbon tetrafluoride with a hydrocarbon-based gas. Also in this case, when the content of fluorine increases, the film strength tends to be remarkably reduced. Therefore, a preferable fluorine content is selected from the range of 0 to 10%.

【0064】これらの材料のうち、含珪素非晶質炭素は
それ自身接着性を有しているため、上述の実施の形態の
表1のNo7の保護膜のように単層膜でも適用できる
が、これ以外の材料の場合には表1のNo1からNo6
の保護層のように接着層を形成する。接着層としては、
非晶質珪素の他、非晶質酸化珪素、非晶質炭化珪素等を
好適に用いることができる。これらの膜は、スパッタリ
ング法やCVD法によって形成される。膜厚は、保護膜
を薄膜化する観点から極力薄いことが望ましいが、膜厚
が0.5nmよりも薄くなると、図13のように接着力
(スクラッチ強度)が急激に低下するため、0.5nm
以上の膜厚にする必要がある。なお、図13は、接着層
の接着力と膜厚との関係を調べるために、アルミナチタ
ンカーバイド基板上に、接着層として非晶質珪素層と、
保護層として非晶質炭素層を形成した試料を作成し、ス
クラッチ試験機((株)レスカ製超薄膜スクラッチ試験
機CSR−02)を用いて、圧子を振動させながら試料
に押しつけ、試料の接着層と保護層とが破壊され基板表
面が露出するに至る際の圧子の荷重(スクラッチ強度)
を測定し、それをグラフにしたものである。なお、試料
は、保護層の厚さ8nmとし、接着層の厚さを図13の
横軸のように種々に異なる厚さにした。測定条件は、圧
子の先端径:5μm、ステージ角:8度、ステージ送
り:5μm/s、圧子振幅80μm、圧子周波数30H
zとした。
Among these materials, since silicon-containing amorphous carbon has adhesiveness itself, it can be applied as a single-layer film like the protective film No. 7 in Table 1 of the above embodiment. For other materials, No. 1 to No. 6 in Table 1
An adhesive layer is formed as in the protective layer. As the adhesive layer,
In addition to amorphous silicon, amorphous silicon oxide, amorphous silicon carbide, or the like can be preferably used. These films are formed by a sputtering method or a CVD method. The film thickness is desirably as thin as possible from the viewpoint of reducing the thickness of the protective film. However, if the film thickness is smaller than 0.5 nm, the adhesive strength (scratch strength) sharply decreases as shown in FIG. 5 nm
It is necessary to make the film thickness more than the above. FIG. 13 shows an amorphous silicon layer as an adhesive layer on an alumina titanium carbide substrate in order to examine the relationship between the adhesive strength and the film thickness of the adhesive layer.
A sample in which an amorphous carbon layer was formed as a protective layer was prepared, and the sample was pressed against the sample using a scratch tester (Reska Co., Ltd. ultra-thin scratch tester CSR-02) while vibrating the indenter and bonding the sample. Load of the indenter (scratch strength) when the layer and protective layer are destroyed and the substrate surface is exposed
Is measured, and it is graphed. In the samples, the thickness of the protective layer was 8 nm, and the thickness of the adhesive layer was variously different as shown on the horizontal axis in FIG. The measurement conditions were as follows: indenter tip diameter: 5 μm, stage angle: 8 degrees, stage feed: 5 μm / s, indenter amplitude: 80 μm, indenter frequency: 30H
z.

【0065】なお、上述の図10で説明したように、砥
粒径1/10μm以下の定盤を用いて、浮上面を研磨
し、磁性膜11の表面粗さを2nm以下にすることによ
り、浮上面のスクラッチの発生を防止することができ
る。このようにスクラッチの発生を防止することによ
り、従来MR素子14を横切るスクラッチによって発生
していた上部および下部シールド膜12、13が電気的
にショートする現象を防止することが可能になる。よっ
て、本実施の形態のように磁性膜11の表面粗さを2n
m以下にすることにより、MR素子14の腐食を防止す
ることができるとともに、MR素子の電気的ショートも
同時に防止することが可能になる。
As described above with reference to FIG. 10, the air bearing surface is polished using a surface plate having an abrasive grain size of 1/10 μm or less, and the surface roughness of the magnetic film 11 is reduced to 2 nm or less. The occurrence of scratches on the air bearing surface can be prevented. By preventing the occurrence of scratches as described above, it is possible to prevent a phenomenon in which the upper and lower shield films 12 and 13 are electrically short-circuited, which is conventionally caused by scratches across the MR element 14. Therefore, the surface roughness of the magnetic film 11 is set to 2n as in the present embodiment.
By setting m or less, corrosion of the MR element 14 can be prevented, and electrical shorting of the MR element can be prevented at the same time.

【0066】また、浮上面の研磨に本実施の形態の方法
で作製した砥粒を固定した定盤と、非水溶性の溶媒を用
いることにより、図12のように、加工段差も2nm以
下にできるため、加工段差部においても、7nm以下の
薄い保護膜104で浮上面を十分に保護できる。
Further, by using a surface plate on which the abrasive grains produced by the method of this embodiment are fixed and a water-insoluble solvent for polishing the air bearing surface, the processing step can be reduced to 2 nm or less as shown in FIG. Therefore, the floating surface can be sufficiently protected by the thin protective film 104 having a thickness of 7 nm or less even at the processing step portion.

【0067】また、研磨時に用いる非水溶性の潤滑剤と
しては、特に、炭化水素系の溶媒が適している。炭化水
素系の溶媒としては、パラフィン系鉱油、ナフテン系鉱
油等を用いることができる。具体的には、日本エンギス
製OSオイル(動粘度2.9cSt、20℃)、昭和電工製D
OSLオイル(動粘度4.6cSt、20℃)、コスモスケミ
カル製クリアーソリューション(動粘度3.9cSt、20
℃)を好適に用いることができる。なお、非水溶性潤滑
剤の粘度については研磨能率を考慮すると20℃におけ
る動粘度が5.0 cSt以下が適当である。
As the water-insoluble lubricant used for polishing, a hydrocarbon solvent is particularly suitable. As the hydrocarbon-based solvent, a paraffinic mineral oil, a naphthenic mineral oil, or the like can be used. Specifically, OS oil manufactured by Nippon Engis (Kinematic viscosity: 2.9 cSt, 20 ° C), Showa Denko D
OSL oil (kinematic viscosity 4.6cSt, 20 ° C), Cosmos Chemical clear solution (kinematic viscosity 3.9cSt, 20
° C) can be suitably used. The viscosity of the water-insoluble lubricant is preferably not more than 5.0 cSt at 20 ° C. in consideration of the polishing efficiency.

【0068】上述してきたように、本実施の形態のよう
に磁気ヘッドの浮上面の磁性膜11の表面の粗さ(Rm
ax)を2.0nm以下に低減することにより、保護膜
の膜厚が2.0nm以上7.0nm以下の範囲に薄膜化
しても、MR素子の耐腐食性を満足するような薄膜磁気
ヘッドを提供することができる。また、同時に加工段差
も2nm以下にできるため、加工段差部で保護膜の被覆
性能が低下することもなく、加工段差部における腐食の
発生を防止することもできる。よって、保護膜を7nm
以下と薄くできることと、加工段差を2nm以下にでき
ることの双方により、ヘッドの浮上量を大幅に低減でき
るため、記録密度向上と信頼性維持を両立させることが
できる。
As described above, as in the present embodiment, the surface roughness (Rm
By reducing ax) to 2.0 nm or less, a thin-film magnetic head that satisfies the corrosion resistance of the MR element even when the thickness of the protective film is reduced to the range of 2.0 nm to 7.0 nm. Can be provided. At the same time, since the processing step can be reduced to 2 nm or less, the performance of covering the protective film at the processing step does not decrease, and the occurrence of corrosion at the processing step can be prevented. Therefore, the protective film is
Since the flying height of the head can be significantly reduced by both being able to be as thin as below and the processing step being able to be made 2 nm or less, it is possible to achieve both improvement in recording density and maintenance of reliability.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により、M
R素子の腐食を防止し、かつ、保護膜の膜厚を低減する
ことのできる薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
As described in detail above, according to the present invention, M
It is possible to provide a thin-film magnetic head capable of preventing corrosion of the R element and reducing the thickness of the protective film.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)表面粗さの粗い薄膜磁気変換素子2の上
に保護膜104を形成した状態を示す説明図、(b)表
面粗さの小さい薄膜磁気変換素子2の上に保護膜104
を形成した状態を示す説明図。
FIG. 1A is an explanatory view showing a state in which a protective film 104 is formed on a thin film magnetic transducer 2 having a rough surface, and FIG. 1B is a view showing a protective film on the thin film magnetic transducer 2 having a small surface roughness. 104
FIG. 4 is an explanatory view showing a state in which is formed.

【図2】磁気ヘッド1と、これを用いた磁気ディスク装
置の学略構成を示す説明図。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a magnetic head 1 and a magnetic disk device using the same.

【図3】(a)〜(e)磁気ヘッドの製造工程を示す斜
視図。
FIGS. 3A to 3E are perspective views showing manufacturing steps of a magnetic head.

【図4】ダイヤモンド砥粒を分散したラップ液を用いて
研磨加工を行う方法を示す説明図。
FIG. 4 is an explanatory view showing a method of performing polishing using a lapping liquid in which diamond abrasive grains are dispersed.

【図5】磁気ヘッド1の構成、ならびに、磁気ヘッド1
と磁気ディスク5との位置関係を示す説明図。
FIG. 5 shows the configuration of the magnetic head 1 and the magnetic head 1
FIG. 3 is an explanatory view showing a positional relationship between the magnetic disk and the magnetic disk 5;

【図6】磁気ヘッドの浮上面に発生したスクラッチの状
態を示す説明図。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state of a scratch generated on a floating surface of a magnetic head.

【図7】(a)従来のラップ液を用いた場合、(b)本
実施の形態の固定砥粒を用いた場合の、被研磨体である
磁気ヘッドへの砥粒の作用を示す説明図。
FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing the action of abrasive grains on a magnetic head which is a body to be polished when a conventional lapping liquid is used and when the fixed abrasive grains according to the present embodiment are used; .

【図8】本実施の形態において磁気ヘッドの浮上面の研
磨に用いる定盤の表面の加工方法を示す説明図。
FIG. 8 is an explanatory view showing a method of processing the surface of the surface plate used for polishing the air bearing surface of the magnetic head in the embodiment.

【図9】(a)および(b)本実施の形態において砥粒
を埋め込んだ定盤を研磨液の溶媒によって洗浄する方法
を示す説明図。
FIGS. 9A and 9B are explanatory views showing a method of cleaning a surface plate in which abrasive grains are embedded in the present embodiment with a solvent of a polishing liquid.

【図10】本実施の形態の方法で製造した定盤で研磨し
た磁気ヘッドの上部磁性膜の粗さと、定盤の砥粒径との
関係を示すグラフ。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the roughness of the upper magnetic film of the magnetic head polished with the surface plate manufactured by the method of the present embodiment and the abrasive grain size of the surface plate.

【図11】本実施の形態のおいて、砥粒を固定した定盤
で磁気ヘッド1の浮上面を研磨する際に、水溶性潤滑剤
を用いた場合に、上部磁性膜11および上部シールド膜
12が突出する現象を示すための磁気ヘッド1の断面
図。
FIG. 11 is a view showing an upper magnetic film 11 and an upper shield film when a water-soluble lubricant is used to polish the floating surface of the magnetic head 1 with a surface plate on which abrasive grains are fixed in the present embodiment. Sectional drawing of the magnetic head 1 for showing the phenomenon that 12 protrudes.

【図12】本実施の形態のおいて、砥粒を固定した定盤
で研磨した磁気ヘッド1の浮上面の加工段差と、砥粒系
との関係を潤滑剤ごとに示すグラフ。
FIG. 12 is a graph showing, for each lubricant, a relationship between a processing step on the air bearing surface of the magnetic head 1 polished with a surface plate on which abrasive grains are fixed and an abrasive system in the present embodiment.

【図13】本実施の形態の磁気ヘッドの保護膜を、接着
層と保護層の2層構造にする場合の、接着層の膜厚と保
護膜の接着強度との関係を示すグラフ。
FIG. 13 is a graph showing the relationship between the thickness of the adhesive layer and the adhesive strength of the protective film when the protective film of the magnetic head of the present embodiment has a two-layer structure of an adhesive layer and a protective layer.

【図14】本実施の形態の磁気ヘッドにおいて、浮上面
の表面粗さと、腐食発生率との関係を、保護膜の厚さを
変えて調べた結果をしめすグラフ。
FIG. 14 is a graph showing the result of examining the relationship between the surface roughness of the air bearing surface and the corrosion occurrence rate by changing the thickness of the protective film in the magnetic head of the present embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・磁気ヘッド、2・・・薄膜磁気変換素子、3・
・・浮上面、4・・・支持バネ、5・・・磁気ディス
ク、6・・・駆動装置、7・・・浮上量、8・・・加工
段差、9・・・記録用誘導型素子、10a,10b・・
・上部および下部保護層、11・・・上部磁性膜、12
・・・上部シールド膜、13・・・下部シールド膜、1
4・・・再生用MR(磁気抵抗効果)素子、15・・・
定盤、16・・・ラップ液、17・・・研磨治具、20
・・・固定砥粒、21・・・スクラッチ、22・・・切
り込み量、23・・・ダイヤモンドバイト、24・・・
支持剛性の弱い砥粒、25・・・溶媒、101・・・基
板、102・・・バー、103・・・レール、104・
・・浮上面の保護膜、105・・・絶縁膜、115・・
・定盤、119・・・転動砥粒、1101・・・ラップ
盤。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic head, 2 ... Thin film magnetic transducer, 3 ...
..Floating surface, 4 ... Support spring, 5 ... Magnetic disk, 6 ... Driver, 7 ... Floating amount, 8 ... Processing step, 9 ... Recording inductive element, 10a, 10b ...
· Upper and lower protective layers, 11: Upper magnetic film, 12
... upper shield film, 13 ... lower shield film, 1
4 ... MR element for reproduction (magnetoresistive effect) element, 15 ...
Surface plate, 16: lapping liquid, 17: polishing jig, 20
... Fixed abrasive grain, 21 ... Scratch, 22 ... Cutting amount, 23 ... Diamond bite, 24 ...
Abrasive grains with low support rigidity, 25 ... solvent, 101 ... substrate, 102 ... bar, 103 ... rail, 104
..Protective film on air bearing surface, 105 ... insulating film, 115
・ Surface plate, 119: rolling abrasive grains, 1101: lapping machine.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 稲葉 宏 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 生産技術研究所内 (72)発明者 田村 利夫 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地 株式会社日立製作所 生産技術研究所内 (72)発明者 脇 義晴 神奈川県小田原市国府津2880番地 株式 会社日立製作所 ストレージシステム事 業部内 (56)参考文献 特開 平7−299737(JP,A) 特開 昭62−292358(JP,A) 特開 平8−297813(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G11B 5/31 G11B 5/39 G11B 5/60 G11B 21/21 101 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Hiroshi Inaba 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Inside Hitachi, Ltd. Production Engineering Laboratory (72) Inventor Toshio Tamura 292 Yoshida-cho, Totsuka-ku, Yokohama-shi, Kanagawa Prefecture Shares Yoshiharu Waki, Hitachi, Ltd. (72) Inventor Yoshiharu Waki 2880 Kozu, Odawara-shi, Kanagawa Prefecture Hitachi, Ltd. Storage Systems Division (56) References JP-A-7-299737 (JP, A) JP-A Sho 62 -292358 (JP, A) JP-A-8-297813 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G11B 5/31 G11B 5/39 G11B 5/60 G11B 21/21 101

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】基板と、前記基板上に搭載された薄膜磁気
変換素子とを有し、 前記基板および前記薄膜磁気変換素子の端面は、磁気記
録媒体と対向する浮上面を構成し、 前記薄膜磁気変換素子は、1以上の磁性膜を有し、 前記浮上面の表面粗さは、前記磁性膜の端面において、
Rmaxで2nm以下であり、 前記浮上面の上には、膜厚7nm以下の保護膜が配置さ
れていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
An end face of said substrate and said thin film magnetic conversion element which constitutes a floating surface facing a magnetic recording medium, wherein said thin film magnetic conversion element is mounted on said substrate; The magnetic transducer has one or more magnetic films, and the surface roughness of the air bearing surface is at an end surface of the magnetic film.
A thin film magnetic head having a Rmax of 2 nm or less, and a protective film having a thickness of 7 nm or less disposed on the air bearing surface.
【請求項2】請求項1に記載の薄膜磁気ヘッドにおい
て、前記薄膜磁気変換素子は、誘導型の磁気変換素子
と、磁気抵抗効果型の磁気変換素子とを有することを特
徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. The thin-film magnetic head according to claim 1, wherein said thin-film magnetic transducer has an inductive magnetic transducer and a magneto-resistive magnetic transducer. .
【請求項3】請求項1に記載の薄膜磁気ヘッドにおい
て、前記磁性膜の端面における前記浮上面の表面粗さ
は、先端径10nmの探針を用いて、走査距離10μm
で原子間力顕微鏡によって測定したものであることを特
徴とする薄膜磁気ヘッド。
3. The thin-film magnetic head according to claim 1, wherein the surface roughness of the air bearing surface at the end face of the magnetic film is set at a scanning distance of 10 μm using a probe having a tip diameter of 10 nm.
A thin-film magnetic head characterized in that it is measured by an atomic force microscope.
【請求項4】請求項1に記載の薄膜磁気ヘッドにおい
て、前記保護膜の膜厚は、2nm以上であることを特徴
とする薄膜磁気ヘッド。
4. The thin-film magnetic head according to claim 1, wherein said protective film has a thickness of 2 nm or more.
【請求項5】請求項1または4に記載の薄膜磁気ヘッド
において、前記保護膜は、前記浮上面上に配置された接
着層と、前記接着層上に配置された保護層とにより構成
され、前記接着層の膜厚は、0.5nm以上であること
を特徴とする薄膜磁気ヘッド。
5. The thin-film magnetic head according to claim 1, wherein the protective film includes an adhesive layer disposed on the air bearing surface, and a protective layer disposed on the adhesive layer. The thin film magnetic head according to claim 1, wherein said adhesive layer has a thickness of 0.5 nm or more.
【請求項6】請求項5に記載の薄膜磁気ヘッドにおい
て、前記接着層は、非晶質硅素、非晶質酸化硅素、およ
び、非晶質炭化珪素のうちのいずれかにより形成されて
いることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
6. The thin-film magnetic head according to claim 5, wherein said adhesive layer is formed of any one of amorphous silicon, amorphous silicon oxide, and amorphous silicon carbide. A thin film magnetic head characterized by the above-mentioned.
【請求項7】請求項1に記載の薄膜磁気ヘッドにおい
て、前記保護膜は、1以上の層からなり、前記1以上の
層は、含水素非晶質炭素、含硅素非晶質炭素、含窒素非
晶質炭素、含フッ素非晶質炭素のうちのいずれかの材料
からなる層を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
7. The thin-film magnetic head according to claim 1, wherein said protective film comprises at least one layer, and said at least one layer includes hydrogen-containing amorphous carbon, silicon-containing amorphous carbon, and silicon-containing amorphous carbon. A thin-film magnetic head comprising a layer made of any one of nitrogen amorphous carbon and fluorine-containing amorphous carbon.
【請求項8】請求項1に記載の薄膜磁気ヘッドにおい
て、前記浮上面は、粒径1/10μm以下の砥粒を埋め
込むことによって固定した定盤を用いて研磨する工程に
よって形成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
ド。
8. The thin-film magnetic head according to claim 1, wherein the floating surface is formed by a step of polishing using a surface plate fixed by embedding abrasive grains having a particle size of 1/10 μm or less. A thin film magnetic head characterized by the above-mentioned.
【請求項9】請求項8に記載の薄膜磁気ヘッドにおい
て、前記研磨工程では、非水溶性の潤滑剤が用いられて
いることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
9. The thin film magnetic head according to claim 8, wherein a water-insoluble lubricant is used in the polishing step.
【請求項10】請求項8または9に記載の薄膜磁気ヘッ
ドにおいて、前記研磨工程により形成された前記浮上面
の前記薄膜磁気変換素子の加工段差は、2nm以下であ
ることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
10. The thin-film magnetic head according to claim 8, wherein a processing step of said thin-film magnetic conversion element on said air bearing surface formed by said polishing step is 2 nm or less. head.
【請求項11】磁気ディスクを回転させる回転駆動装置
と、薄膜磁気ヘッドとを有し、 前記薄膜磁気ヘッドは、基板と、前記基板上に搭載され
た薄膜磁気変換素子とを有し、 前記基板および前記薄膜磁気変換素子の端面は、磁気記
録媒体と対向する浮上面を構成し、 前記薄膜磁気変換素子は、1以上の磁性膜を有し、 前記浮上面の表面粗さは、前記磁性膜の端面において、
Rmaxで2nm以下であり、 前記浮上面の上には、膜厚7nm以下の保護膜が配置さ
れていることを特徴とする磁気ディスク装置。
11. A thin-film magnetic head comprising: a rotation drive device for rotating a magnetic disk; and a thin-film magnetic head, wherein the thin-film magnetic head has a substrate and a thin-film magnetic transducer mounted on the substrate. And an end surface of the thin-film magnetic transducer constitutes an air bearing surface facing a magnetic recording medium; the thin-film magnetic transducer has one or more magnetic films; and a surface roughness of the air bearing surface is the magnetic film. At the end face of
Rmax is 2 nm or less, and a protective film having a thickness of 7 nm or less is disposed on the air bearing surface.
【請求項12】定盤表面を製造すべき薄膜磁気ヘッドの
浮上面に対応する形状に加工する第1の工程と、 前記定盤表面を平滑にするために、砥粒を保持させた弾
性のある部材によって前記定盤表面を研磨する第2の工
程と、 前記定盤表面に埋め込むべき粒径1/10μm以下の砥
粒と溶媒とを供給し、弾性のない部材で前記砥粒を前記
定盤表面に押しつけることにより、前記定盤表面に前記
粒径1/10μm以下の砥粒を埋め込む第3の工程と、 前記定盤で薄膜磁気ヘッドの浮上面を研磨することによ
り、前記浮上面の表面粗さを、前記薄膜磁気ヘッドに含
まれる磁性膜の端面において、Rmax 2nm以下に
加工する第4の工程と、 前記浮上面の上に、膜厚7nm以下の保護膜を形成する
第5の工程とを含むことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの
製造方法。
12. A first step of processing the surface of the surface plate into a shape corresponding to the air bearing surface of the thin film magnetic head to be manufactured, and an elastic surface holding abrasive grains for smoothing the surface of the surface plate. A second step of polishing the surface of the surface plate with a member; supplying abrasive particles having a particle size of 1/10 μm or less and a solvent to be embedded in the surface of the surface plate; A third step of embedding the abrasive grains having a particle size of 1/10 μm or less in the surface of the surface plate by pressing against the surface of the surface plate; A fourth step of processing the surface roughness to an Rmax of 2 nm or less on the end face of the magnetic film included in the thin-film magnetic head; A thin film magnetic Manufacturing method of de.
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