JP4124753B2 - 薄膜磁気ヘッド素子の研磨加工方法、薄膜磁気ヘッド素子のウエハ、および薄膜磁気ヘッド素子の研磨加工装置 - Google Patents

Description

本発明は、誘導型電磁変換素子と磁気抵抗効果素子とを有する薄膜磁気ヘッド素子、特に、薄膜磁気ヘッド素子が形成されたウエハを長尺状に切出したバーの研磨加工方法に関し、さらに、かかる研磨加工方法に適したウエハの構造、およびバーの研磨加工装置に関する。

ハードディスク装置では一般に薄膜磁気ヘッドが用いられている。薄膜磁気ヘッドは、読み出し用の磁気抵抗効果素子を有する再生ヘッドと、書き込み用の誘導型電磁変換素子を有する記録ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。

このような複合型薄膜磁気ヘッドを作成するには、磁気抵抗効果素子と誘導型電磁変換素子とが積層された薄膜磁気ヘッド素子を、セラミック基板上に多数個形成し、その後、薄膜磁気ヘッド素子が形成されたウエハを、薄膜磁気ヘッド素子が一列に並ぶように、長尺状のバーに切断し、切断されたバーを専用の研磨装置で研磨して、記録媒体と対向する媒体対向面を形成していた。

図１５には、従来技術における、薄膜磁気ヘッド素子が一列に形成されたバーの研磨方法の一例を示す。バー１７２は、薄膜磁気ヘッド素子が２次元状に形成されたウエハから一列毎に切出して形成されたものである。図１５（ａ−１）、（ａ−２）に示すように、バー１７２はホルダ１５６に支持され、その状態で、図１５（ｂ）に示すように、研磨加工装置の回転する研磨板１５２に押し当てられる。これによって、バー１７２の研磨面全体が研磨板１５２によって研磨される。

ところが、研磨板１５２への押し当てが均一に行なわれないと、バー１７２の長手方向、すなわち、薄膜磁気ヘッド素子が並ぶ方向にバー１７２のロール変形が生じ、図１５（ｃ−１）に示すように、内周側が必要以上に研磨され、外周側が十分に研磨されない状態となる。図１５（ｃ−１）において、目標研磨量を図中の「目標ＭＲＨ」のラインに設定した場合、外周側の薄膜磁気ヘッド素子１６１ａは目標ＭＲＨまで研磨されず、中間位置の薄膜磁気ヘッド素子１６１ｂは目標値どおりに研磨され、内周側の薄膜磁気ヘッド素子１６１ｃは目標ＭＲＨを超えて研磨されることになる。

ここで、本明細書中、媒体対向面ＡＢＳを、「薄膜磁気ヘッド素子が記録媒体Ｐと対向する面」の意味で用いる。また、ＭＲ高さＭＲＨを、「ＭＲ素子の媒体対向面ＡＢＳから反対側の端部までの高さ（長さ）」の意味で用いる。

磁気抵抗効果素子としては、例えば、異方性磁気抵抗効果を用いたＡＭＲ(Anisotropic magneto Resistive)素子や、巨大磁気抵抗効果を用いたＧＭＲ(Giant magneto Resistive)素子や、ＴＭＲ(Tunnnel Magneto-resistance)効果を用いたＴＭＲ素子が用いられるが、これらのＭＲ素子のＭＲ高さＭＲＨを設計値どおりに形成することが、読み取り性能を確保する上で極めて重要である。そこで、ウエハ上にＭＲ素子を積層する際、およびバーに切出す際には、ＭＲ素子を、所定のＭＲ高さＭＲＨよりも大きなＭＲ高さとなるように形成しておき、媒体対向面ＡＢＳに向けて余分なＭＲ素子の層を研磨していくことで、目標ＭＲＨを得るようにしている。

このため、上述のようにバーの位置によって研磨量が異なると、薄膜磁気ヘッド素子毎にＭＲ高さＭＲＨがばらつき、歩留まりの大幅な悪化をもたらすこととなる。そこで、バーの研磨面にダミーの抵抗膜を埋め込んでおき、ダミーの抵抗膜が研磨されるにつれ抵抗膜の電気抵抗が変化する性質を利用して、抵抗値を監視しながら研磨量を制御する方法が開示されている（例えば、特許文献１，２参照。）
特開２００１−１０１６３４号公報 特開平１１−２４２８０６号公報

しかしながら、従来技術では、バーの長手方向の研磨量の制御は適切に行なえるが、バーの長手方向と直交する方向、すなわち、バーの短軸方向の研磨量の制御は十分に行なえないという課題があった。この点について、以下に詳細に説明する。

薄膜磁気ヘッド素子では、一般的にはＭＲ素子の積層方向上方に誘導型電磁変換素子が設けられており、誘導型電磁変換素子は、上部磁極層の先端部と下部磁極層の先端部とが、記録ギャップを介して媒体対向面ＡＢＳに対向している。ここで、本明細書中、スロートハイトＴＨを、「２つの磁極層が記録ギャップを介して対向する部分、すなわち磁極部分の媒体対向面ＡＢＳから反対側の端部までの長さ（高さ）」の意味で用いる。スロートハイトＴＨは書き込み特性上重要な寸法であり、できるだけ設計値どおりに形成することが好ましい。

図１５（ｃ−２）はバー１７２の短軸方向の研磨量分布を模式的に示したものである。短軸方向から見ると、ＭＲ素子１６１ｍと記録素子１６１ｔとが並んで配置されている。既に説明したとおり、バー１７２の長手方向の研磨量は、ＭＲ高さＭＲＨを基準に制御されるので、ここに示した中間位置の薄膜磁気ヘッド素子１６１ｂでは、ＭＲ素子１６１ｍの研磨量は目標ＭＲＨとほぼ等しくなっている。ところが、研磨時にはホルダ１５６やバー１７２自体の変形や、ホルダ１５６とバー１７２との間の取り付け剛性や、取り付け時のバー１７２の姿勢のばらつき等、種々の理由によって周方向へのピッチ運動が生じ、研磨板１５２の回転方向に関する、バー１７２の前方、後方での研磨量が異なってくる。図１５（ｃ−２）では前方向がより研磨されるように表示されている（図中、白抜矢印の上側参照。）が、逆に後ろ方向がより研磨されることもあり（図中、白抜矢印の下側参照。）、ピッチ運動の向きは一定しない。なお、実際の研磨作業においては、長手方向と長手方向の直交方向の双方に研磨量のばらつきが生じることもありうるが、長手方向については上述の従来技術で適切な制御が可能である。

従来、ＭＲ高さＭＲＨを基準に研磨量を制御してきた理由は、ＭＲ高さＭＲＨはスロートハイトＴＨに較べてはるかに小さく、研磨量のばらつきは、ＭＲ高さのばらつきに、より重大な影響を与えると考えられていたためである。実際、従来は、ＭＲ高さＭＲＨを制御することで、スロートハイトＴＨのばらつきを問題のない範囲に収めることが可能であった。しかしながら、今後より一層の高記録密度化が進むと、ＭＲ高さＭＲＨのばらつきを抑えることは勿論のこと、スロートハイトＴＨについても、寸法精度の向上が必要となってくる。

以上より、スロートハイトＴＨの加工精度を、ＭＲ高さＭＲＨの研磨制御に依存させる従来の加工方法では、スロートハイトＴＨの加工精度を向上させることは困難となりつつあり、スロートハイトＴＨ自体の加工精度を積極的に制御する方法が必要となりつつある。

本発明は、以上の状況に鑑みてなされたもので、誘導型電磁変換素子および磁気抵抗効果素子を有する薄膜磁気ヘッド素子が形成されたバーの研磨加工を、バーの長手方向だけでなく、長手方向と直交する方向にも制御する方法を提供することを目的とする。また、あわせてこのような研磨加工方法に適したウエハを提供し、さらにバーの研磨加工装置を提供することを目的とする。

本発明の研磨加工方法は、記録媒体から磁気記録を読み出す磁気抵抗効果素子と、記録媒体に磁気記録の書き込みを行なう誘導型磁気変換素子とがこの順で積層された薄膜磁気ヘッド素子が一列に複数個形成された長尺形のバーの、薄膜磁気ヘッド素子が記録媒体と対向する面を研磨加工する方法である。本研磨加工方法は、バーの研磨面に、あらかじめ、積層方向に磁気抵抗効果素子と同じレベルでバーの長手方向と平行に延びる第１の長軸線に沿って、複数個の第１の抵抗膜を設けるステップと、バーの研磨面に、あらかじめ、積層方向に磁気抵抗効果素子の記録ギャップと同じレベルでまたは誘導型磁気変換素子の記録ギャップよりも積層方向上側のレベルでバーの長手方向と平行に延びる第２の長軸線に沿って、複数個の第２の抵抗膜を設けるステップとを有している。本研磨加工方法においては、引き続き、バーを、回転する研磨板に、バーの長手方向を研磨板の半径方向に合わせて押し付けながら研磨面を研磨しながら、第１および第２の抵抗膜の抵抗値を測定し、第１の抵抗膜の各々の抵抗値と、第２の抵抗膜の各々の抵抗値とに基づき、研磨面の、長手方向と長手方向と直交する方向との研磨量を制御する監視・研磨ステップを行なう。

このように構成された本発明の研磨加工方法においては、バーの長手方向と直交する方向に第１の抵抗膜と第２の抵抗膜とが各々複数個設置されるので、研磨面には抵抗膜が２次元的に設置されることとなる。このため、従来行なわれてきた、長手方向だけの１次元的な研磨量の監視だけでなく、長手方向と直交する方向（磁気抵抗効果素子と誘導型磁気変換素子とが積層される方向）でも研磨量の監視が可能となる。さらに、このような２次元的な監視結果に基づいて、研磨工程も、研磨面の長手方向と長手方向と直交する方向とで２次元的に制御しながらおこなうことができる。このように、バーの長手方向のみならず、長手方向と直交する方向についても、研磨量の積極的な監視制御が可能となり、磁気抵抗効果素子（ＭＲ高さ）と誘導型磁気変換素子（スロートハイト）の各々が、高い加工精度で所定の高さに形成される。このため、一層の高記録密度化が進んでも、読み込み特性だけでなく書き込み特性のばらつきも抑えられる、歩留まりの良好な薄膜磁気ヘッド素子を提供することができる。

第１の抵抗膜を設けるステップと第２の抵抗膜を設けるステップは、各々が第１および第２の抵抗膜を１つずつ有する複数の測定素子を、バーの前記長手方向に、薄膜磁気ヘッド素子の間、または／および、バーの一端もしくは両端に設けることを含んでもよい。

さらに、測定素子は、長手方向に略均等に設けられるようにしてもよい。

さらに、第１および第２の抵抗膜の抵抗値を測定するためのパッドを研磨面と異なる面にあらかじめ設けるステップを有し、監視・研磨ステップは、パッドを介して第１および第２の抵抗膜の抵抗値を測定するようにしてもよい。

パッドは、第１の抵抗膜の抵抗値を測定する第１のパッドと、第２の抵抗膜の抵抗値を測定する第２のパッドと、第１および第２のパッドに共通するグランド用パッドとを有するようにすることができる。

さらに、第１の抵抗膜の抵抗値と研磨量との第１の相関関係、および、第２の抵抗膜の抵抗値と研磨量との第２の相関関係をあらかじめ算定し、監視・研磨ステップは、第１の相関関係と第２の相関関係とに基づいて、研磨量を制御するようにしてもよい。

このとき、第１の相関関係と第２の相関関係は同一であってもよい。

本発明のウエハは、記録媒体から磁気記録を読み出す磁気抵抗効果素子と、記録媒体に磁気記録の書き込みを行なう誘導型磁気変換素子とがこの順で積層された薄膜磁気ヘッド素子が複数個形成されているものである。ウエハを、所定形状の部材に切断したときに現れる部材の研磨面には、積層方向に磁気抵抗効果素子と同じレベルで部材の長手方向と平行に延びる第１の長軸線に沿った複数個の第１の抵抗膜と、積層方向に誘導型磁気変換素子の記録ギャップと同じレベルまたは誘導型磁気変換素子の記録ギャップよりも積層方向上側のレベルで部材の長手方向と平行に延びる第２の長軸線に沿った複数個の第２の抵抗膜とが設けられ、第１および第２の抵抗膜は研磨面の研磨にしたがい抵抗値が変化する。

所定形状の部材は、例えば、薄膜磁気ヘッド素子の記録媒体対向面が長手方向と平行になる向きで、薄膜磁気ヘッド素子が一列に並ぶ長尺形のバーとすることができる。

本発明のウエハは、各々が第１および第２の抵抗膜を１つずつ有する複数の測定素子が、バーの長手方向に、薄膜磁気ヘッド素子の間、または／および、バーの一端もしくは両端に設けられていてもよい。

また、測定素子は、長手方向に、略均等に設けられていてもよい。

さらに、本発明のウエハは、第１および第２の抵抗膜の抵抗値を測定するためのパッドを表面に有していてもよく、パッドは、第１の抵抗膜の抵抗値を測定する第１のパッドと、第２の抵抗膜の抵抗値を測定する第２のパッドと、第１および第２のパッドに共通するグランド用パッドを有していてもよい。

また、第１の抵抗膜と第２の抵抗膜は同一であってもよい。

本発明の研磨加工装置は、記録媒体から磁気記録を読み出す磁気抵抗効果素子と、記録媒体に磁気記録の書き込みを行なう誘導型磁気変換素子とがこの順で積層された薄膜磁気ヘッド素子が一列に複数個形成された長尺形のバーの、薄膜磁気ヘッド素子が記録媒体と対向する面を研磨加工する装置である。本発明の装置は、バーの研磨面の、積層方向に磁気抵抗効果素子と同じレベルでバーの長手方向と平行に延びる第１の長軸線に沿った複数個の点での研磨量と、積層方向に誘導型磁気変換素子の記録ギャップと同じレベルまたは誘導型磁気変換素子の記録ギャップよりも積層方向上側のレベルでバーの長手方向と平行に延びる第２の長軸線に沿った複数個の点での研磨量とに基づき、研磨面の、長手方向と長手方向と直交する方向との研磨量を制御する。

また、本発明の研磨加工装置は、バーを研磨する、回転する研磨板と、バーを該研磨板に押し付ける力を与える荷重発生装置と、バーの研磨面の裏面側に、バーの長手方向と平行な２つの長軸線に沿って各々複数個設けられ、荷重発生装置で発生した押し付け力を受け取り、バーを、バーの長手方向を研磨板の半径方向に合わせて研磨板に押し付ける複数の荷重伝達用治具とを有するように構成することができる。

以上説明したように、本発明の薄膜磁気ヘッド素子の研磨加工方法、薄膜磁気ヘッド素子のウエハ、および薄膜磁気ヘッド素子の研磨加工装置によれば、薄膜磁気ヘッド素子が多数配列された長尺状のバーの研磨加工を、研磨面の長手方向と長手方向と直交する方向とで２次元的に制御しながらおこなうことができる。このため、磁気抵抗効果素子（ＭＲ高さ）と誘導型磁気変換素子（スロートハイト）との各々が、高い加工精度で所定の高さに形成され、歩留まりの良好な薄膜磁気ヘッド素子を提供することができる。

以下、本発明について図面を参照して詳細に説明する。はじめに、図１を参照して、本発明の対象である薄膜磁気ヘッドを用いたヘッドアームアセンブリについて説明する。ヘッドアームアセンブリ９０は、ハードディスク装置（図示せず）の内部に、ディスクの枚数に応じて複数個設けられている。ヘッドアームアセンブリ９０は、アーム９１と、アーム９１の先端に設けられたヘッドジンバルアセンブリ９２とを有しており、アーム９１の他端は回転する軸９６に支持されている。ヘッドジンバルアセンブリ９２は、薄膜磁気ヘッド８１（図２参照）を搭載・支持するスライダ９３と、スライダ９３を支持するフレクシャ９５と、フレクシャ９５をアーム９１に接続するロードビーム９４とを有している。ヘッドアームアセンブリ９０は、軸９６を中心に回転し、記録媒体Ｐに対してスライダ９３を所定の位置に位置決めする。図１においては、スライダ９３は記録媒体Ｐの下側に設けられているが、記録媒体Ｐの上側にも同様のヘッドアームアセンブリが設置されている。

図２には、スライダを媒体対向面ＡＢＳからみた斜視図を示す。スライダ９３は、図１と同様の向きで表示されており、回転駆動される円盤状の記録媒体Ｐに対して下側から対向するように配置されている。スライダ９３は、後述の基板１〜オーバーコート層２０（図３参照）からなる積層体から形成された基体８２を備えている。基体８２は、ほぼ六面体形状をなし、六面のうちの一面は、媒体対向面ＡＢＳを形成している。記録媒体Ｐが回転すると、記録媒体Ｐとスライダ９３との間を通過する空気流によって、スライダ９３に、図２のｙ方向下向きの揚力が生じる。スライダ９３は、この揚力によって記録媒体Ｐの表面から浮上するようになっている。なお、図２におけるｘ方向は、記録媒体Ｐのトラック横断方向である。スライダ９３の空気流出側の端部（図２における左下の端部）の近傍には、薄膜磁気ヘッド８１が形成されている。

図３には、図２に示す薄膜磁気ヘッドの、媒体対向面ＡＢＳ側の主要部の断面図を示す。また、図４には、図３に示す薄膜磁気ヘッドの、媒体対向面ＡＢＳ側の部分拡大断面図を示す。図３、４において、記録媒体Ｐ（図示せず）は、媒体対向面ＡＢＳのすぐ左側に、図面と垂直な方向に広がっている。薄膜磁気ヘッドは、記録媒体Ｐから磁気記録を読み出す磁気抵抗効果素子と、記録媒体Ｐに磁気記録の書き込みを行なう誘導型磁気変換素子とを有し、誘導型磁気変換素子は、記録媒体Ｐの面内方向への記録を行なう水平記録方式と、記録媒体Ｐの面外方向への記録を行なう垂直記録方式のいずれでもよい。

薄膜磁気ヘッド８１は、下方から順に、基板１、絶縁層２、下部シールド層３、シールドギャップ膜４、下部磁極層６の順に積層され、その上に上部磁極層８や下部コイル１６、上部コイル１７が形成され、全体がオーバーコート層２０で被覆されている。

基板１には、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料が用いられる。基板１の上に形成される絶縁層２はアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等の絶縁材料よりなる。下部シールド層３の材料には、例えばパーマロイ（ＮｉＦｅ）が用いられる。シールドギャップ膜４の材料には、例えばアルミナが用いられる。

図４において、シールドギャップ膜４は、下部シールドギャップ膜４ａと上部シールドギャップ膜４ｂとが積層されて形成されている。読み込み素子であるＭＲ素子５が、媒体対向面ＡＢＳに面して、下部シールドギャップ膜４ａと上部シールドギャップ膜４ｂとの間でシールドされて設けられている。ＭＲ素子５には、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子、またはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子等の磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた素子を用いることができる。また、ＭＲ素子５には、読み取った信号を送る一対のリード層（図示せず）が接続されている。

再び、図３に戻る。下部磁極層６は、記録ヘッドの下部磁極層としての機能と、再生ヘッド（ＭＲ素子５）の上部シールド層としての機能を兼ねており、例えば、パーマロイやＣｏＮｉＦｅ等の、めっき法によって成膜可能な磁性材料が用いられる。

下部磁極層６と上部磁極層８との間の媒体対向面ＡＢＳ側端部には、下部磁極層６と上部磁極層８との間の絶縁のための記録ギャップ７が設けられている。記録ギャップ７の材料としては、例えば、ＮｉＰ等のめっき法によって成膜可能な非磁性金属材料が用いられる。

上部磁極層８は、媒体記録面ＡＢＳと対向する上部磁極先端部８ａと、媒体対向面ＡＢＳから離れた位置に形成され、上部磁極先端部８ａに磁束を供給する上部磁極ヨーク層８ｂとから構成されている。上部磁極層８（上部磁極ヨーク層８ｂ）と下部磁極層６は接続部９によって接続され、全体で１個のＵ字型導体を形成している。上部磁極層８の材料としては、例えば、パーマロイやＣｏＮｉＦｅ等のめっき法によって成膜可能な磁性材料が用いられ、特に、高飽和磁束密度材料を用いることが好ましい。

上部磁極層８と下部磁極層６との間の、媒体対向面ＡＢＳと接続部９との間には、複数の下部コイル１６と上部コイル１７が２段積みで設けられている。ここで、２段積み構成は一つの例示であって、１段積みまたは３段以上の多層積みでもよい。下部コイル１６と上部コイル１７は、下部磁極層６、上部磁極層８に対して絶縁層１８、１９によって絶縁されている。下部コイル１６、上部コイル１７の材料には、銅等の導電性材料が用いられる。なお、上部コイル１７には外部からの電流信号を受けるリード層（図示せず）が接続している。リード層も導電性材料によって形成され、上部ヨーク層８ｂの材料と同じでもよい。

最後に、上部磁極層８とリード層とを覆うように、オーバーコート層２０が形成されている。オーバーコート層２０の材料には、例えばアルミナ等の絶縁材料が用いられる。

ここで、図４を用いて、スロートハイトＴＨとＭＲ高さＭＲＨとについて補足する。スロートハイトＴＨが長すぎると、媒体対向面ＡＢＳにおいて磁極層に十分なもれ磁束を発生させることができす、短すぎると、上部磁極先端部８ａと上部ヨーク層８ｂとの接触面積が小さくなり、同様に十分な磁束を発生させることができない。このように、スロートハイトＴＨは、記録ヘッドの性能上極めて重要な寸法であり、製作精度のばらつきを抑えることが必要である。また、ＭＲ高さＭＲＨもすでに説明したように、高度の製作精度が求められる。

媒体対向面ＡＢＳは、この後に説明する研磨加工工程によって形成される。このため、研磨加工工程の前段階においては、上記の各層は、図４に示す研磨面Ｇまで形成されている。そして、ＭＲ素子５の位置において、研磨面Ｇから研磨量ＭＲＨ０だけ研磨すると、所定のＭＲ高さＭＲＨが得られ、記録ギャップ７の位置において、研磨面から研磨量ＴＨ０だけ研磨すると、所定のスロートハイトＴＨが得られる。なお、研磨量ＭＲＨ０、研磨量ＴＨ０は、例えば０．７μｍ程度である。

次に、図５〜１１を参照して、本発明の薄膜磁気ヘッド素子の研磨加工方法について説明する。図５（ａ）には、多数の薄膜磁気ヘッド素子が形成されたウエハの概略外形図を示す。薄膜磁気ヘッド素子６１の作成方法は、従来技術と同様であるが、図３を参照しながら、簡単に説明する。

まず、基板１の上に、例えばスパッタリング法によって絶縁層２を形成する。次に、絶縁層２の上に、例えばスパッタリング法またはめっき法によって下部シールド層３を形成する。次に、下部シールド層３の上に、例えばスパッタリング法によってシールドギャップ膜４を形成する。このとき、ＭＲ素子５、およびＭＲ素子５に電気的に接続される一対のリード層（図示せず）を、シールドギャップ膜４の間に、例えばスパッタリング法によって形成する。なお、ＭＲ素子５を構成する各層は、パターン化されたレジスト層を用いた一般的なエッチング方法や、リフトオフ法や、これらを併用した方法によってパターニングされる。次に、シールドギャップ膜４の上に、例えばスパッタリング法またはめっき法によって下部磁極層６を形成する。次に、下部磁極層６の上に、例えばスパッタリング法によって記録ギャップ７を形成し、続いて、上部磁極先端部８ａ、下部コイル１６をフレームめっき法等によって形成する。さらに、絶縁層１８で下部コイル１６を被覆し、その上に、同様にして上部コイル１７を形成する。次に、例えばフレームめっき法によって、上部ヨーク層８ｂを形成し、同時に接続部９を形成する。最後に、積層体全体を覆うように、例えばスパッタリング法によってオーバーコート層２０を形成する。なお、以上の工程の中で、測定素子６２（後述）が同時に作成されるが、詳細については後述する。

図５（ｂ）には、ウエハ７１を切断してバーを切り出した状況を示す斜視図を示す。図５（ｂ）は、図５（ａ）と同様に、積層方向が上側となる（図中白抜き矢印で示す。）向きからみた図である。バー７２は、薄膜磁気ヘッド素子６１が一列に複数個形成された長尺形のバーであり、バー７２の両側および中間位置には研磨量を検出する測定素子６２が設けられている。上述のように、測定素子６１は、ウエハ７１の製造段階であらかじめ形成される。

図５（ｃ）には、バー７２の研磨面Ｇが上になるように見た、すなわち、図５（ｂ）の回転矢印の向きに回転させた状態におけるバーの斜視図を示す。このように、バー７２の研磨面Ｇは、ウエハ７１を切断して長尺状のバー７２を形成したときの切断面である。

図６には、図５（ｃ）と同じ方向でみたときの、バー７２の部分詳細図を示す。図６では、一つの薄膜磁気ヘッド素子６１と一つの測定素子６２とを抜き出して示している。薄膜磁気ヘッド素子６１と測定素子６２とは図示の都合上離れているが、実際には互いに密着している。薄膜磁気ヘッド素子６１の研磨面Ｇには研磨前のＭＲ素子５と記録ギャップ７とが露出している。測定素子６２は薄膜磁気ヘッド６１と同時に作成されるため、層構成は基本的に薄膜磁気ヘッド６１と同一である。

測定素子６２には、ＭＲ素子５および記録ギャップ７の代わりに、第１の抵抗膜４１と、第２の抵抗膜４２とが埋め込まれている。第１の抵抗膜４１はＭＲ素子５と同一の構成でもよいが、NiFe、Cu、NiCr、Au、NiCu等、導電性の金属膜を広く用いることができる。第２の抵抗膜４２も同様である。第１の抵抗膜４１は、バー７２の長手方向と平行な第１の長軸線４３に沿って設けられ、第２の抵抗膜４２は、バー７２の長手方向と平行な第２の長軸線４４に沿って設けられている。第１の長軸線４３は、ＭＲ素子５と積層方向にほぼ同じレベル（層位置）に設けられる。第２の長軸線４４は記録ギャップ７と同じレベルに設けてもよいが、記録ギャップ７よりも積層方向上方に設定すれば、ＭＲ素子５および記録ギャップ７が第１の長軸線４３と第２の長軸線４４との間にはさまれるので、研磨量の制御の精度を高めることができる。

測定素子６２の、研磨面Ｇと異なる面には、３つのパッドが設けられている。本実施形態では、積層方向最上面、すなわちウエハ７１の最上層に、第１パッド３２、第２パッド３３、およびグランドパッド３４が設けられている。第１パッド３２は内部の信号配線（図中、破線で示す。）を介して第１の抵抗膜４１と接続しており、第１の抵抗膜４１はさらに、内部の信号配線（図中、破線で示す。）を介して接地面につながるグランドパッド３４に接続している。同様に、第２パッド３３は内部の信号配線（図中、破線で示す。）を介して第２の抵抗膜４２と接続しており、第２の抵抗膜４４はさらに、内部の信号配線（図中、破線で示す。）を介して共通のグランドパッド３４に接続している。

図７には、これらの各パッドの寸法および相互の離隔距離を一例として示している。図６，７では研磨面Ｇ側の端面からグランドパッド３４、第２パッド３３、第１パッド３２の順に配置されているが、これ以外の順序も可能である。また、互いの短絡を避けることができれば、寸法や相互の離隔距離にこれに限定されるものではない。

なお、図６に示すように、薄膜磁気ヘッド素子６１にも同様の位置に４つのパッド３１が設けられている。これらは、書き込み素子につながる書き込み用の２本の信号線、およびＭＲ素子につながる読み出し用の２本の信号線が外部と接続するためのパッドであり、従来技術と同様のものである。

図８には測定素子６２の配置のバリエーションを示している。通常、バーには５０個以上の薄膜磁気ヘッド素子６１が設けられるので、各図において中間部は省略している。図８（ａ）では、バー７２の両端および各薄膜磁気ヘッド素子６１の間に一つずつ測定素子６２が設けられている。図８（ｂ）では、バー７２の両端のみに一つずつ測定素子６２が設けられている。図８（ｃ）では、バー７２の両端およびほぼ中間位置に一つ、計３個の測定素子６２が設けられている。しかし、測定素子６２の配置のバリエーションはこれに限定されるものではなく、例えばバー７２の中間位置に、４〜６個の薄膜磁気ヘッド素子６１毎に１つの測定素子６２を設けてもよい。また、測定素子６２をバー７２の端部に設けず、端部近くの任意の位置に設けてもよく、一端だけに設けてもよい。さらに、より重要なＭＲ高さＭＲＨの研磨制御を優先するという観点から、一部の測定素子６２には第１の抵抗膜４１だけを設けるように構成することも可能である。ただし、どのような設け方をする場合でも、第１の抵抗膜４１と第２の抵抗膜４２とを各々少なくとも２つ以上設けることが望ましく、また、３個以上設けるときはできるだけ均等に設けるのがよい。

図９には、薄膜磁気ヘッド素子の加工研磨装置５１の概略構成図を示す。加工研磨装置５１は、バー７２を研磨する回転する研磨板５２と、バー７２を研磨板５２に押し付ける力を与える荷重発生装置５４と、複数の荷重伝達用治具５５とを有している。荷重伝達用治具５５は、運転時には荷重発生装置５４とバー７２を支持するホルダ５６との間にあり、荷重発生装置５４で発生した押し付け力を受け取り、ホルダ５６を介してバー７２を研磨板５２に押し付ける。荷重伝達用治具５５は、研磨面の裏面側に、バー７２の長手方向と平行な２つの長軸線に沿って各々複数個設けられている。バー７２は、バー７２の長手方向を研磨板５２の半径方向に合わせて押し付けられる。

研磨板５２の表面は、例えば、Ｓｎ（スズ）からなる円板の表面にダイヤモンド砥粒を埋め込んで形成されている。研磨板５２には回転軸５３が接続され、動力機構（図示せず）によって回転させられる。

荷重発生装置５４は例えば電磁式や油圧式のアクチュエータが用いられる。荷重発生装置５４および荷重伝達用治具５５は、測定素子６２につけられた第１、第２の抵抗膜４１，４２に対応する位置に各々設けられるのが好ましいが、これに限定されず、第１、第２の抵抗膜４１，４２の数より少なくてもよい。

ホルダ５６のバー７２の取付け面は、荷重伝達用治具５５の接触点毎に溝５７で仕切られており（すなわち、バー７２の取付け面は、図９の場合、溝５７によって２×４のセクションに分割されている。）、各荷重伝達用治具５５から伝えられた押し付け力をその周囲だけに及ぼすことができる。

荷重発生装置５４は、制御部５８に接続しており、第１、第２の抵抗膜４１，４２の抵抗値に基づき、ＭＲ高さＭＲＨとスロートハイトＴＨがともに所定の加工量となるように、フィードバック制御をおこなう。

なお、以上説明した加工研磨装置５１は、荷重発生装置５４および荷重伝達用冶具５５が複数列設けられていることを除けば、従来の加工研磨装置と同様な構成を用いることができ、詳細は特開２００１−１０１６３４号公報、特開平１１−８６３号公報、特開平１０−７２３１号公報等に記載されている通りである。たとえば、バー７２にスメアと呼ばれる一定方向に延びる傷が生じるのを防止するため、バー７２の研磨面Ｇと直交する軸を中心に揺動させるようにしてもよい。

次に、本発明の研磨加工方法の具体的なステップを、図１０を参照して説明する。まず、基板１に、絶縁層２〜オーバーコート層２０までの、前述した構成要素を積層する。このとき、バー７２の研磨面Ｇにあたる部位に、あらかじめ、バー７２の長手方向と平行な第１の長軸線４３に沿って、複数個の第１の抵抗膜４１を設けておく（ステップ１０１）。これと同時に、バー７２の研磨面Ｇに、あらかじめ、バー７２の長手方向と平行な第２の長軸線４４に沿って、複数個の第２の抵抗膜４２を設けておく（ステップ１０２）。第１の抵抗膜４１はＭＲ素子５の積層時に形成すればよく、第２の抵抗膜４２は、記録ギャップ７を形成する際あるいは絶縁層１８を積層する際に形成すればよい。

次に、ウエハ７１をダイシング・ソー等の工具を使って切断し、薄膜磁気ヘッド素子６１が、測定素子６２とともに一列に複数個形成されるように、長尺形のバー７２を形成する（ステップ１０３）。

次に、バー７２をホルダ５６に固定し、加工研磨装置５１にセットする。このとき、各測定素子６２の第１パッド３２、第２パッド３３、およびグランドパッド３４に、制御部５８につながる信号線を配線しておく（ステップ１０４）。

次に、回転する研磨板５２に、バー７２の長手方向を研磨板５２の半径方向に合わせて押し付けながら研磨面Ｇを研磨する。このとき、制御部は、第１および第２の抵抗膜４３，４４の抵抗値を、上記の信号線を介して受け取り、第１の抵抗膜４１の各々の抵抗値と、第２の抵抗膜４２の各々の抵抗値とに基づき、各荷重発生装置５４の押し付け力を調整し、研磨面Ｇの、長手方向と長手方向と直交する方向との研磨量を制御する（ステップ１０５）。

図１１には、このときの制御に用いられる抵抗膜の高さ（研磨量）と抵抗値との相関関係の一例を示す。横軸には、本発明の特徴的要素である第２の抵抗膜４２の高さ、すなわち、研磨によって残存した抵抗膜の媒体対向面ＡＢＳと直交する方向に測った高さを示している。縦軸には、第２の抵抗膜４２の抵抗膜高さに対応する電気抵抗値を示している。抵抗膜の研磨が進行して抵抗膜高さが減ると、一般に抵抗値は増加する性質がある（研磨の進行にしたがって、図中の線を右から左へ動く。）。したがって、所定の研磨量が得られたかどうかは、あらかじめ図１１のような相関関係（第２の相関関係）を求めておき、所定の抵抗値に達したかどうかを判定することで容易に求めることができる。図１１には、一例として、第２の抵抗膜４２の目標抵抗膜高さが０．７μｍである場合、抵抗値が２１０Ωになれば目標抵抗膜高さが得られることを示している。

なお、図１１では第２の抵抗膜４２について示したが、第１の抵抗膜４１についても、あらかじめ同様の相関関係（第１の相関関係）を得ておけば、同様な制御が可能である。また、第１の抵抗膜４１と第２の抵抗膜４２とをまったく同じ組成、形状とすれば、第１の相関関係と第２の相関関係は同一となるので、あらかじめ取得しておく相関関係や、制御の際に参照する相関関係は１つでよい。

このようにして、バー７２の長手方向のみならず、長手方向と直交する方向についても、積極的な研磨量の監視制御が可能となり、磁気抵抗効果素子（ＭＲ高さ）と誘導型磁気変換素子（スロートハイト）の各々が、所定の高さに形成される。図１２はその効果を模式的に示したものである。例えば、バー７２がホルダ５６に水平に取り付けられなかったときには、バー７２は、図１２（ａ）の「平坦」ラインに沿って研磨されず、「チルト１」ラインや「チルト２」ラインに沿って研磨が進むことになる。もし第１の抵抗膜４１だけで研磨量の監視を行っていると、第１の抵抗膜４１の位置ではいずれのケースでも正常に研磨されるが、第１の抵抗膜４１以外の位置で所定の研磨量で研磨されているかはわからず、上記「チルト１」ラインや「チルト２」ラインに沿って研磨が進んでいても検出できない。本発明では、スロートハイトＴＨ近傍に第２の抵抗膜４２を設けたため、バー７２が傾いて研磨されると、図１２（ｂ）にように、第２の抵抗膜４２の抵抗値がばらつくため、研磨が平坦に行われていないことが容易に検出できる。

本発明の効果を定量的に評価するため、実際の素子の特性のばらつきがどの程度改善されたか、実施例に基づいて検証をおこなった。使用した素子は図３に示す断面構造を有する薄膜磁気ヘッド素子であり、以下の条件とした。なお、実施例には第１、第２の抵抗膜を設け、従来例には第１の抵抗膜のみを設け、ともに１００の素子を試作した。
・ウエハ径：約９ｃｍ径（３．５インチ径）
・研磨時のウエハの回転数：７２００ｒｐｍ
・測定位置：中周位置（中心から約３ｃｍ（１．２インチ））
・ライト電流：３０ｍＡ。周波数２７０ＭＨｚ
・リード電流：３．０ｍＡ
・ヘッドの実効ライト幅：０．２５μｍ
・ヘッドの実効リード幅：０．１７μｍ
図１３には、再生出力の測定結果をヒストグラムとして示す。図１３（ａ）には従来技術の、図１３（ｂ）には実施例の試験結果を示す。これより、出力のばらつき（標準偏差）が、０．４１４ｍＶから０．２４８ｍＶに改善されただけでなく、平均出力が１．４９９ｍＶから１．６１ｍＶに増加し、出力の絶対値、ばらつきとも改善されたことがわかる。

図１４にはオーバーライト特性の測定結果をヒストグラムとして示す。図１４（ａ）には従来技術の、図１４（ｂ）には実施例の試験結果を示す。ここで、オーバーライト特性とは、ピーク出力ＶＬＦを有する所定の低周波パターンの信号を記録媒体に書き込み、つぎに、ピーク出力ＶＨＦを有する所定の高周波パターンの信号を書き込んだ（上書き）ときの、ピーク出力ＶＬＦと、高周波パターンの信号書き込み後の残存低周波パターンのピーク出力ＶＬＦ’との比であり、ＯＷ比＝−２０Ｌｏｇ₁₀（ＶＬＦ’／ＶＬＦ）で定義され（単位ｄＢ）、大きいほど書き込み性能（上書き特性）が良好である。図１４より、ＯＷ比のばらつき（標準偏差）が、２．９０９ｄＢから１．２８８ｄＢに改善されただけでなく、平均ＯＷ比が３７．０９ｄＢから３９．２６ｄＢに増加し、ＯＷ比の絶対値、ばらつきとも改善されたことがわかる。

以上説明したように、本発明の研磨加工方法によれば、ＭＲ高さの加工精度を高めるだけでなく、スロートハイトＴＨの加工精度も高めることができ、一層の高記録密度化が進んでも、読み込み特性だけでなく書き込み特性のばらつきも抑えられる、歩留まりの良好な薄膜磁気ヘッド素子を提供することができる。

本発明に係る薄膜磁気ヘッドを用いたヘッドアームアセンブリの概略斜視図である。 図１に示す薄膜磁気ヘッドのスライダの、ＡＢＳ側からみた概略斜視図である。 本発明に係る薄膜磁気ヘッドの、ＡＢＳ側の概略断面図である。 図３に示す薄膜磁気ヘッドの部分拡大断面図である。 本発明に係る薄膜磁気ヘッド素子が形成されたウエハおよびバーの概略斜視図である。 本発明に係る薄膜磁気ヘッド素子および測定素子の概略斜視図である。 本発明に係る測定素子のパッドの説明図である。 本発明に係るバーの、薄膜磁気ヘッド素子および測定素子の配置のバリエーションを示す説明図である。 本発明に係る研磨加工装置の概略構成図である。 本発明に係る研磨加工方法の概略ステップ図である。 本発明に係る抵抗膜と研磨量との相関関係の説明図である 本発明の研磨加工方法の効果を示す説明図である。 本発明の研磨加工方法の効果を示す説明図である。 本発明の研磨加工方法の効果を示す説明図である。 従来の研磨加工方法の課題を示す説明図である。

符号の説明

１ 基板
２ 絶縁層
３ 下部シールド層
４ シールドギャップ膜
４ａ 下部シールドギャップ膜
４ｂ 上部シールドギャップ膜
５ ＭＲ素子
６ 下部磁極層
７ 記録ギャップ
８ 上部磁極層
８ａ 上部磁極先端部
８ｂ 上部ヨーク層
９ 接続部
１６ 下部コイル
１７ 上部コイル
１８、１９ 絶縁層
２０ オーバーコート層
３１ パッド
３２ 第１パッド
３３ 第２パッド
３４ グランドパッド
４１ 第１の抵抗膜
４２ 第２の抵抗膜
４３ 第１の長軸線
４４ 第２の長軸線
５１ 研磨加工装置
５２ 研磨板
５３ 回転軸
５４ 荷重発生装置
５５ 荷重伝達用冶具
５６ ホルダ
５７ 溝
５８ 制御部
６１ 薄膜磁気ヘッド素子
６２ 測定素子
７１ ウエハ
７２ バー
８１ 薄膜磁気ヘッド
８２ 基体
９０ ヘッドアームアセンブリ
９１ アーム
９２ ヘッドジンバルアセンブリ
９３ スライダ
９４ ロードビーム
９５ フレクシャ
９６ 軸
ＡＢＳ 媒体対向面
Ｇ 研磨面
ＭＲＨ ＭＲ高さ
Ｐ 記録媒体
ＴＨ スロートハイト高さ

Claims (16)

1. 記録媒体から磁気記録を読み出す磁気抵抗効果素子と、記録媒体に磁気記録の書き込みを行なう誘導型磁気変換素子とがこの順で積層された薄膜磁気ヘッド素子が一列に複数個形成された長尺形のバーの、該薄膜磁気ヘッド素子が記録媒体と対向する面を研磨加工する方法であって、
   前記バーの研磨面に、あらかじめ、積層方向に前記磁気抵抗効果素子と同じレベルで該バーの長手方向と平行に延びる第１の長軸線に沿って、複数個の第１の抵抗膜を設けるステップと、
   前記バーの研磨面に、あらかじめ、積層方向に前記誘導型磁気変換素子の記録ギャップと同じレベルまたは該誘導型磁気変換素子の記録ギャップよりも積層方向上側のレベルで該バーの該長手方向と平行に延びる第２の長軸線に沿って、複数個の第２の抵抗膜を設けるステップと、
   前記バーを、回転する研磨板に、該バーの該長手方向を該研磨板の半径方向に合わせて押し付けながら前記研磨面を研磨しながら、前記第１および第２の抵抗膜の抵抗値を測定し、該第１の抵抗膜の各々の抵抗値と、該第２の抵抗膜の各々の抵抗値とに基づき、前記研磨面の、前記長手方向と該長手方向と直交する方向との研磨量を制御する監視・研磨ステップとを有する、研磨加工方法。
2. 前記第１の抵抗膜を設けるステップと前記第２の抵抗膜を設けるステップは、各々が前記第１および第２の抵抗膜を１つずつ有する複数の測定素子を、前記バーの前記長手方向に、前記薄膜磁気ヘッド素子の間、または／および、前記バーの一端もしくは両端に設けることを含む、請求項１に記載の研磨加工方法。
3. 前記測定素子は、前記長手方向に略均等に設けられる、請求項２に記載の研磨加工方法。
4. 前記第１および第２の抵抗膜の抵抗値を測定するためのパッドを前記研磨面と異なる面にあらかじめ設けるステップをさらに有し、
   前記監視・研磨ステップは、該パッドを介して前記第１および第２の抵抗膜の抵抗値を測定することを含む、請求項１から３のいずれか１項に記載の研磨加工方法。
5. 前記パッドは、前記第１の抵抗膜の抵抗値を測定する第１のパッドと、前記第２の抵抗膜の抵抗値を測定する第２のパッドと、該第１および第２のパッドに共通するグランド用パッドとを有する、請求項４に記載の研磨加工方法。
6. 前記第１の抵抗膜の抵抗値と研磨量との第１の相関関係、および、前記第２の抵抗膜の抵抗値と研磨量との第２の相関関係をあらかじめ算定するステップをさらに有し、
   前記監視・研磨ステップは、該第１の相関関係と該第２の相関関係とに基づいて、前記研磨量を制御する、請求項１から５のいずれか１項に記載の研磨加工方法。
7. 前記第１の相関関係と前記第２の相関関係は同一である、請求項６に記載の研磨加工方法。
8. 記録媒体から磁気記録を読み出す磁気抵抗効果素子と、記録媒体に磁気記録の書き込みを行なう誘導型磁気変換素子とがこの順で積層された薄膜磁気ヘッド素子が複数個形成されたウエハであって、
   前記ウエハを、所定形状の部材に切断したときに現れる該部材の研磨面に、積層方向に前記磁気抵抗効果素子と同じレベルで該部材の長手方向と平行に延びる第１の長軸線に沿った複数個の第１の抵抗膜と、積層方向に前記誘導型磁気変換素子の記録ギャップと同じレベルまたは該誘導型磁気変換素子の記録ギャップよりも積層方向上側のレベルで該部材の長手方向と平行に延びる第２の長軸線に沿った複数個の第２の抵抗膜とが設けられ、該第１および第２の抵抗膜は前記研磨面の研磨にしたがい抵抗値が変化する、ウエハ。
9. 前記所定形状の部材は、該薄膜磁気ヘッド素子の記録媒体対向面が長手方向と平行になる向きで、前記薄膜磁気ヘッド素子が一列に並ぶ長尺形のバーである、請求項８に記載のウエハ。
10. 各々が前記第１および第２の抵抗膜を１つずつ有する複数の測定素子が、前記バーの前記長手方向に、前記薄膜磁気ヘッド素子の間、または／および、前記バーの一端もしくは両端に設けられている、請求項９に記載のウエハ。
11. 前記測定素子は、前記長手方向に、略均等に設けられている、請求項１０に記載のウエハ。
12. 前記第１および第２の抵抗膜の抵抗値を測定するためのパッドを表面に有する、請求項８から１１のいずれか１項に記載のウエハ。
13. 前記パッドは、前記第１の抵抗膜の抵抗値を測定する第１のパッドと、前記第２の抵抗膜の抵抗値を測定する第２のパッドと、該第１および該第２のパッドに共通するグランド用パッドを有する、請求項１２に記載のウエハ。
14. 前記第１の抵抗膜と前記第２の抵抗膜は同一である、請求項８から１３のいずれか１項に記載のウエハ。
15. 記録媒体から磁気記録を読み出す磁気抵抗効果素子と、記録媒体に磁気記録の書き込みを行なう誘導型磁気変換素子とがこの順で積層された薄膜磁気ヘッド素子が一列に複数個形成された長尺形のバーの、該薄膜磁気ヘッド素子が記録媒体と対向する面を研磨加工する装置であって、
    前記バーの研磨面の、積層方向に前記磁気抵抗効果素子と同じレベルで該バーの長手方向と平行に延びる第１の長軸線に沿った複数個の点での研磨量と、積層方向に前記誘導型磁気変換素子の記録ギャップと同じレベルまたは該誘導型磁気変換素子の記録ギャップよりも積層方向上側のレベルで該バーの長手方向と平行に延びる第２の長軸線に沿った複数個の点での研磨量とに基づき、前記研磨面の、前記長手方向と該長手方向と直交する方向との研磨量を制御する研磨加工装置。
16. 前記バーを研磨する、回転する研磨板と、
    前記バーを該研磨板に押し付ける力を与える荷重発生装置と、
    前記バーの研磨面の裏面側に、該バーの長手方向と平行な２つの長軸線に沿って各々複数個設けられ、該荷重発生装置で発生した該押し付け力を受け取り、前記バーを、該バーの前記長手方向を前記研磨板の半径方向に合わせて前記研磨板に押し付ける複数の荷重伝達用治具とを有する、請求項１５に記載の研磨加工装置。

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