JPH0619814B2 - 磁気トランスデユーサのラツピング制御装置 - Google Patents
磁気トランスデユーサのラツピング制御装置Info
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Description
に関し、特に薄膜磁気ヘツドをバツチ製造するためのラ
ツプ制御システムに関する。
要なために磁気デイスクが使用される。データは、通
常、磁気ヘツドと呼ばれる磁気トランスデユーサとデイ
スクとの間で読み書きされる。磁気ヘツドはデイスクの
上方に位置づけられて、デイスクのトラツクにデータを
記憶したり、そこからデータを取出したりする。磁気デ
イスク上にデータを高密度に記憶させる必要があるの
で、デイスク上のトラツクをできるだけ狭くして、より
多くのデータを書込んだり読出させるようにする。トラ
ンスデユーサ即ちヘツド・エレメントからの効率を最大
にするため、そのエレメント即ち磁極片は、「スロート
の高さ」と一般に呼ばれる磁極片の先端の高さが或る限
られた許容範囲内になければ、所与のヘツドから最大量
の電気信号を発生することができない。
用砥石面で磁極片の先端を所望の長さまで正確に摩耗さ
せるラツピング・システムを有していた。ラツピング操
作中のスロートの高さを制御する適当な技法の例は、米
国特許第4,689,877号に記されている。即ち一列のトラ
ンスデユーサの両側に形成されたラツピング・ガイド構
造の抵抗を測定して、最終的なスロートの高さまでラツ
ピングする技法である。このラツピング・ガイド構造
は、トランスデユーサの磁極片の先端と同じ程度まで一
つの方向(次元)に沿つてラツピングされる。このラツ
ピング・ガイド構造の任意の時点の抵抗が、除去した材
料の量を示し、従つてその抵抗がラツピング中のトラン
スデユーサの最終的なスロートの高さを示すことにな
る。
ラツピング・ガイド構造を較正する種々の技法が刊行物
としても出されているが、ラツピング・ガイドの構造が
磁気ヘツドの構造と一致しないという基本的な問題が残
る。このような理由から、これらの技法は、必要な精度
を得るのに十分でない。
特性を評価できることが示唆されている。ジヨーンズ氏
ほかによる「Sulstrate Testing of Film Heads」とい
う論文〔IEEE Trans.Magn.,Vol.17,No.6,P.2896-8(198
1)〕には、ヘツドの磁極片の先端の飽和を特徴づけるの
に、テストで測定されたインダクタンスとヘツドを流れ
るDC電流との関係が利用できることから、そのテスト
をどのようにして行うかについての説明がある。特開昭
第62−287408号はDCバイアス電流のほかに高
周波信号も用いて磁気ヘツドを周期的に磁気飽和させ、
そしてヘツドの書込み特性を決定するためその飽和によ
りヘツドのインピーダンスが減少するのを感知する。J.
Appl.Phys.のVol.61,No.6,P.4163-6(1987)のカワカミ
氏ほかの論文には、特殊な磁気ヘツドを用いることを説
明している。即ちこのヘツドは磁極片の先端が閉じてお
り、磁極片が開くときのインダクタンスの変化を感知す
ることによつてラツピング動作中の終了点を決定する。
ドを最初に飽和させる書込み電流(ISAT)が、スロ
ートの高さ及びヘッドの磁気性能パラメータに関係づけ
られることが分る。
来の技法も有用である。しかし磁気ヘツドが段々小さく
なつてきて、スロートの高さや磁極片先端の厚さや、ギ
ヤツプも全て小さくなつてくる。このことは、ISAT
などのヘツド動作特性にスロートの高さが大きな影響を
与えるだけで最早なくなつたことに関係する。何故なら
ば、通常のプロセスの変動は、ヘツド特性の大きな変動
につながるからである。従つて、ウエーハ毎の変動は、
予め確立した相関からの大きな偏差を生じることにな
る。
策はいずれも、ラツピング動作中に決定されるヘツド特
性相関を制御フアクタとして使用するものではない。
ランスデユーサの特性から制御パラメータ相関が引き出
される、薄膜磁気トランスデユーサ用のラツピング制御
システムを提供することにある。
膜磁気トランスデユーサに於いてその各々のスロートを
正確にその所望の高さにするためのラツピング制御シス
テムは、基板上に1列の薄膜磁気トランスデユーサを形
成させ、その各列毎に高さを画定するエツジをもたせる
とともに少なくとも2つのテスト構造を含むものを用い
ている。そのテスト構造の各々は、少なくとも2個のエ
レメントを組合せ、その各々のエレメントが、前述の高
さ画定エツジから所定量のオフセツト即ちずれを有して
いる。第1のテスト構造はスイツチ構造であり、第2の
テスト構造は、他のスイッチ構造か若しくはテスト用薄
膜磁気トランスデユーサかのいずれかを含んでいる。薄
膜磁気トランスデユーサの列は、高さ画定エツジをラツ
プ仕上げする位置に装着され、そのラツピング中、少な
くとも1個の薄膜磁気トランスデユーサに電流が流れる
ようにし、且つ少なくともその1個のスイツチ構造が開
く度毎にその1個の薄膜磁気トランスデユーサの飽和電
流が測定され、記録される。斯してスロート高さと薄膜
磁気トランスデユーサの飽和電流との相関を決定できる
ようにする。そしてラツピングの度合が制御される。こ
の制御はその測定された飽和電流に応答し、ラツピング
中のスロート高さと飽和電流との間に確立された相関に
基づき薄膜磁気トランスデユーサの所定の高さが得られ
るときラツピングを終了させる。
スイツチ構造を含み、各々がその高さ画定エツジに対し
異なる所定量のずれを含む。また薄膜磁気トランスデユ
ーサは高さ画定エツジに対し、第1のスイツチ構造のず
れに等しい量だけずれている。
ツチ構造とテスト用薄膜磁気トランスデユーサを含み、
その各々がその高さ画定エツジから所定の等しい量だけ
ずれている。薄膜磁気トランスデユーサの高さ画定エツ
ジからのずれの量は、スイツチ構造の高さ画定エツジか
らのずれの量よりも大きい。
のスイツチ構造とテスト用薄膜磁気トランスデユーサを
含む。各スイツチ構造は高さ画定エツジから夫々異なる
所定量ずつずれており、またテスト薄膜磁気トランスデ
ユーサは高さ画定エツジからの第1のスイツチ構造のず
れに等しい量だけずれている。この薄膜磁気トランスデ
ユーサは、第1のスイツチ構造よりもその高さ画定エツ
ジからのずれの量が大きい。
れると好適である。薄膜磁気ヘツドのトランスデユーサ
部分は磁性材料・銅電材料及び各片の付着層と、磁気デ
イスク上に形成される磁気被膜とともに変換機能を行う
のに必要な磁気ギヤツプとによつて形成されるのが好ま
しい。複数個のトランスデユーサがウエーハ上に付着さ
れ、それが何列ものトランスデユーサを形成するように
カツトされる。それらのトランスデユーサは横ならびの
関係に設定される。各トランスデユーサは、薄膜誘導読
み書きヘツドを含む。或る特定のスロート高さに達する
ときの信号を考えることになるテスト構造が、トランス
デユーサの各列の端部に付着される。そのテスト構造は
トランスデユーサが付着されるのと同時にウエーハ上に
形成され、そのテスト構造はトランスデユーサの最終的
なスロート高さまでのラツピングを制御するのに使用さ
れる。それから磁気ヘッドのスライダとなるようウエー
ハが形成される。このスライダは懸架システム上に装着
され、その懸架システムがアクセス・システム上に装着
される。アクセス・システムというのは磁気ヘツドによ
り形成されたトラツク上に、回転するデイスク上への書
込みの際・磁気ヘツドを位置決めするシステムである。
本発明のラツピング制御システムは、バツチ製造過程で
1列のトランスデユーサのラツピングを制御するための
ものである。
2が列10を構成し、その列10の端部にテスト構造
(T.S.)14及び16が位置づけられている構造の
ラツピングを制御する一実施例の装置の全体的なブロツ
ク図を示す。必要に応じ多数のテスト構造を使用するこ
とができる。これらのテスト構造14及び16の目的
は、下記で詳説するように、ラツピング中、列10のス
ロート高さの関数として飽和電流(ISAT)を確立す
ることにある。前述のとおり、トランスデユーサ12及
びテスト構造14及び16からなるこの1列10は、複
数行複数列に配列されたトランスデユーサ・エレメント
を含むウエーハ全体の一部に過ぎない。この基板の列1
0はホルダ18に固定され、複数個のアクチユエータに
対し、ラツピング板26と所定の空間的位置関係にその
基板を位置づける。これらのアクチユエータは、基板の
列10をラツピング板26に向けて押しつけ、ホルダ1
8に対し与えられる圧力の量を制御する。各列の端部に
1個ずつ、少なくとも2個のアクチュエータが必要とな
る。しかし、2個よりも多いアクチユエータが使用され
ても良い。例えば列が弓なりになつているのを補償する
必要のある場合がそうである。図の実施例では、3個の
アクチユエータ20、22、24が、ラツピング板26
に対する列10の圧力を制御するのに使用される。ラツ
ピング板26は、当業者に知られているように、研磨面
であり、これが相対移動を介して、基板の列10のラツ
ピングに影響を及ぼす。基板の列は、トランスデユーサ
12のスロートが下記で詳説するように正確に位置づけ
られるようにその素材を除去するためにラツピングされ
る。
個のテスト構造14及び16に介してモニタ(監視)さ
れる。このテスト構造14及び16は、工程中の何らか
の変動があつてもそれがトランスデユーサ12及びテス
ト構造14及び16に等しい影響を及ぼすようトランス
デユーサ・エレメント12の種々の層12と同時にその
基板に付着される。列が反つたり弓なりになつたりする
のを考慮しなければならない場合は、少なくとももう1
個別のテスト構造が必要である。このテスト構造14及
び16は、トランスデユーサ・エレメント12のスロー
ト高さをISATの関数として電気的に決定する手段を
提供し、またそのテスト構造はマルチプレクサ28に接
続される。マルチプレクサ28は、テスト構造14及び
16のためにISATと電気抵抗を感知し、この情報を
メータに与え、その先で更にコントローラ32にも送
る。メータ30は、抵抗、電流、テンダクタンスを測定
するため、必要に応じて個別の器具から成つていても良
い。コントローラ32はそこで3個のアクチユエータ2
0、22及び24を制御し、各アクチユエータにより与
えられる圧力を適宜変えることによつて基板の列が一定
のレベルを保持できるようにする。従つてテスト構造1
4及び16の制御の下に所望のラツピングの寸法が得ら
れる。
めの最も重要な寸法はトランスデユーサのスロート高さ
である。従つてトランスデユーサ・エレメント12がラ
ツピング中に直接感知され、その結果ISATとスロー
ト高さとの相関が、各列のテスト構造14及び16と関
連してその列10中の各トランスデユーサについて動的
に決定できるというのが本発明の1つの特徴である。
ア材料の磁気的性質等、多数のパラメータの関数であ
る。それはまたコイルを流れるDCバイアス電流の関数
でもある。このバイアス電流で発生される磁束は、その
電流がゼロから増加していくとき、ヘッド・コアのある
部分で時としてその飽和磁化を超えることがあろう。こ
のときの電流は、ヘツドの材料の性質とヘツドの形状の
関数である。この飽和が生じるときの電流が、飽和電流
(ISAT)と呼ばれる。或る種の磁気ヘツドの場合、
ISATは、スロート高さと非常に大きな相関がある。
する態様を第12図に示す。この図から、飽和が生じる
とき、ヘツドのインダクタンスLが、その不飽和のとき
の状態から目立つて降下することが分る。このインダク
タンスLが降下するときの電流がISATである。
法は、ヘツドのインダクタンスをモニタしている間に、
バイアス電流をゼロから増加させることである。これは
コントローラ32の制御下で行なわれる。コントローラ
32は、デジタル的に制御される電流源を含み、この手
段によつてステツプ状のDCバイアス電流がマルチプレ
クサ28を介して或る選択された薄膜磁気トランスデユ
ーサ12に与えられる。コントローラ32にはまた高周
波発振器が含まれ、DCバイアス電流にAC信号を重畳
して、インダクタンスの測定を助ける。
ずモニタされる。ISATはスロート高さが減るにつれ
増すので、ラツピング工程を制御するのに使用できる。
達するとき開くよう夫々設計された複数個のスイツチ3
4a−nを含む。これらのスイツチが開く毎に、飽和電
流(ISAT)が測定され、その1個若しくは複数個の
トランスデユーサ・エレメント12のために記録され
る。好適には少なくとも3個のトランスデユーサ・エレ
メント12が感知されるのが望ましい。そしてそのIS
ATの平均値とスロート高さとの関係が計算され、各ス
イツチが開く毎に記録されることができる。1個のテス
ト構造に多くの別々のスイツチを設けることができ、こ
れによつて種々の異なるスロート高さを見出すようにす
ることができる。ISATのこれらの値はスロート高さ
に対するISATの相関を改良するのに使用できる。
6とトランスデユーサ・エレメント12の構成を示す。
そのテスト構造14及び16は同じ構造であり、列10
の両端に位置づけられる。そしてトランスデユーサ・エ
レメント12は第1図に示したように、テスト構造14
及び16間の列10に沿つて横並びの関係で位置づけら
れる。第2図ではその一方のテスト構造14のみを示す
が、このテスト構造は2個のスイツチ34a及び34b
だけを含む。何故ならこれらのスイッチがこの構造を十
分に説明しているからである。
ト12の種々の層と同時に基板上に付着されるから、ト
ランスデユーサ・エレメント12の構造と緊密に適合す
る。これは第3図及び第4図の断面図を見れば良く分
る。
のスイツチ34bも同様であり、これらのスイツチは基
板37上に付着された第1の磁極片36と、第1の磁極
片36及び第2の磁極片39から電気的に絶縁された導
電コイル38とを含む。磁極片36及び39が後部ギヤ
ツプ領域40で接触していないことに留意されたい。ス
イツチとして動作できるためには、薄膜導電層42が磁
極片先端領域41で磁極片39と電気的に接触する。そ
してこの薄膜導層42は後部ギヤツプ領域40を越え
て、テスト構造14の端子43(第2図)と電気的に接
続するまでのびている。磁極片39は端子44と電気的
に接続している。
構造が似ていることは第4図を見れば分る。トランスデ
ユーサ・エレメント12は、適当な基板37上に付着さ
れた第1の磁極片36′と第2の磁極片39′とを含む
磁気ヨークより成る。導電コイル38′は複数巻であ
り、2以上の層にすることができる。またコイル38′
は第1の磁極片36′及び第2の磁極片39′の両方か
ら電気的に絶縁されている。第1及び第2の磁極片3
6′及び39′は後部ギヤツプ領域40′で接続し、ま
た磁極片先端領域41でトランスデユーサ・ギヤツプを
形成するよう薄い非磁性ギヤツプによつて分離されてい
る。トランスデユーサ・エレメント12のスロート高さ
は、云わゆる「ゼロ・スロート位置」35を基準とす
る。即ちその位置は、2個の磁極片36′及び39′が
離れ始める磁極片先端領域41付近の位置である。トラ
ンスデユーサ12のスロート高さ並びにスイツチ34及
びトランスデユーサ12のずれはゼロ・スロート位置を
基準とする。
スロート高さの信号が生じ得るよう、互いにずれたゼロ
・スロート位置を有する2個のスイツチ34a、34b
を含む。このテスト構造の説明図は第5図であり、両ス
イツチ34a及び34bは2個の端子(第2図及び第7
図)43及び44間の抵抗が低い値となるようもともと
は閉じている。列10がエツジ45からラツピングされ
ていくにつれ、スイツチ34aが開き、第1のスロート
高さH1まで列10がラツピングされたことを知らせ
る。このことは端子43及び44間の抵抗を感知する結
果、コントローラ32で認識される。スイツチ34aが
開くとき(即ち、層42がスイツチ34a中の第2の磁
極片39と最早接触しなくなる位置までラツピングされ
たとき)、端子43及び44間で感知された抵抗は、ス
トリツプ抵抗46の抵抗であるRまで増加する。抵抗4
6は、スイツチ34bの第2磁極片39と端子43との
間にある、例えばクロムなどの高抵抗材料のストリツプ
として形成される。トランスデユーサ・エレメント12
のISATの値はそこで、スロート高さTHとISAT
のグラフ(第6図)上の点47として記録される。ラツ
ピングはスロート高さH2であるスイツチ34bが開く
まで続き、この時点で端子43及び44間で測定される
抵抗が無限大になる(第5図)。トランスデユーサ・エ
レメント12のISATがそこで測定され、第6図の点
48としてプロツトされる。
とともに通常どのように変化するかについての知識と
で、第6図に示すようなカーブを描くことができる。こ
の関係が外挿されて、トランスデユーサ・エレメント1
2をラツピングすべき予想点49を得ることができる。
1個のスイツチ34aと、それから所定の距離だけずれ
たテスト用トランスデユーサ・エレメント50とより成
る。テスト用トランスデユーサ・エレメント50の構造
は、ゼロ・スロート点35′がトランスデユーサ・エレ
メント12のゼロ・スロート点35に対し、ファクタd
だけずれていることを除けば、トランスデユーサ・エレ
メント12の構造と同じである。ラツピング中、スイツ
チ34aが開くとき、両トランスデユーサ・エレメント
12のため及びテスト用トランスデユーサ・エレメント
50のためISATが測定される。これらの測定値は、
第9図に示すISATとスロート高さTHの関係を示す
グラフ上の2個の測定点51.52を与える。この実施
例のテスト構造14及び16も、それらの測定点から、
トランスデユーサ・エレメント12がラツピングされる
べき予想点53を得るような外挿が可能となる。
6は、トランスデユーサ・エレメント12がラツピング
されるべき予想点を得るのに、その測定したデータで外
挿することを可能にしている。或る場合は、特定の応用
例で必要な事項を満たすほど正確でないかもしれない。
第10図に示す実施例のテスト構造は、精度を良くする
ばかりでなく、トランスデユーサ・エレメント12のラ
ツピングが停止されるべき点を決定するよう測定点間の
外層を可能にしている。
は、少なくとも2個のスイツチ34a及び34bと、テ
スト用トランスデユーサ・エレメント50とが互いに所
定量だけずれた構造である。
対応する素子と同じであるが、スイツチ34bがスイツ
チ34aよりもずれの量が大きい。またテスト用トラン
スデユーサ・エレメント50は第8図の実施例の対応す
るエレメントと同じ構造を有している。トランスデユー
サ・エレメント50のゼロ・スロート位置はトランスデ
ユーサ・エレメント12のゼロ・スロート位置とdだけ
ずれている。そしてスイツチ34a及び34bのゼロ・
スロート位置も同じ量dだけずれている。ラツピング
中、スイツチ34aが開くとき、両トランスデユーサ・
エレメント12及びテスト用トランスデユーサ・エレメ
ント50のためISATが測定される。これらの測定値
は第11図に示すISAT対スロート高さカーブ上の2
点60、62を与える。ラツピングが更に進むと、スイ
ツチ34bが開き、両トランスデユーサ・エレメント1
2及びテスト用トランスデユーサ・エレメント50のた
めISATが測定され、第11図のカーブ上の2つの別
の測定点61、63を与える。これらの測定したISA
T値から点64という最終的なスロート高さを、外挿で
はなく内挿により決定できる。これは最終的なスロート
高さをもつと正確に与えることになる。
スデユーサ・エレメントの適宜の組合せを選択して、ラ
ツピング中、所望の精度でISAT対スロート高さ特性
を決定することができる。
すブロツク図である。 第2図は、第1図のラツピング制御システムのテスト構
造の第1の実施例を示す図である。 第3図は、第2図の線3−3に沿う断面図である。 第4図は、第2図の線4−4に沿う断面図である。 第5図は、第2図に示すテスト構造のスロート高さ(T
H)と抵抗(R)との関係を示すグラフである。 第6図は、第2図に示すテスト構造のスロート高さ(T
H)と飽和電流(ISAT)との関係を示すグラフであ
る。 第7図は、第2図に示すテスト構造の図式図である。 第8図は、第1図のラツピング制御システムのテスト構
造の第2の実施例を示す図である。 第9図は、第8図に示すテスト構造のスロート高さ(T
H)と飽和電流(ISAT)との関係を示すグラフであ
る。 第10図は、第1図のラツピング制御システムのテスト
構造の第3の実施例を示す図である。 第11図は、第10図のテスト構造のスロート高さ(T
H)と飽和電流(ISAT)との関係を示すグラフであ
る。 第12図は、薄膜磁気ヘッドの電流(iDC)とインダク
タンスLとの関係を示すグラフである。 10……列、12……トランスデユーサ、 14、16……テスト構造、18……ホルダ、 20、22、24……アクチユエータ、 26……ラツピング板、 28……マルチプレクサ、30……メータ、 32……コントローラ、 34a、34b……スイツチ、 36……第1磁極片、37……基板、 38……導電コイル、 39……第2磁極片、 40……後部ギヤツプ領域、 41……磁極片先端領域、 42……薄膜導電層、 43、44……端子、 46……ストリツプ抵抗。
Claims (1)
- 【請求項1】複数個のバツチ製造される薄膜磁気トラン
スデユーサの各々のスロート高さを正確に得るためのラ
ツピング制御装置にして、 基板上に形成された列状の薄膜磁気トランスデユーサで
あつて、上記列が高さ画定エツジと少なくとも2個の離
隔したテスト構造とを含み、上記各テスト構造が、上記
列の上記高さ画定エツジから各々所定量のずれを有する
少なくとも2個のエレメントの組合せを含み、且つ上記
少なくとも2個のエレメントの一方がスイツチ構造を含
むとともにその他方が別のスイツチ構造か若しくはテス
ト用薄膜磁気トランスデユーサかのいずれかを含む構成
と、 上記薄膜磁気トランスデユーサの各々の上記高さ画定エ
ツジと上記テスト構造とをラツピングする位置に上記薄
膜磁気トランスデユーサの列を装着する手段と、 上記少なくとも1個の薄膜磁気トランスデユーサに電流
を流す手段、及び上記高さ画定エツジのラツピング中、
上記薄膜磁気トランスデユーサの飽和電流を測定する手
段と、 少なくとも1個の薄膜磁気トランスデユーサの飽和電流
の値を、その対応するテスト構造のスイツチが開く毎に
記録し、これによつて、その測定値及び上記テスト構造
の上記スイッチの既知のずれ位置とに基づいて上記薄膜
磁気トランスデユーサのスロート高さ及び飽和電流間の
相関が決定できるようにする手段と、 上記測定した飽和電流に応じて、上記列のラツピング度
合を制御し、且つラツピング中、飽和電流とスロート高
さ間に確立された上記の相関に基づき、上記薄膜磁気ト
ランスデユーサの所定のスロート高さに達するとき上記
ラツピングを終了させるよう制御する手段とより成るラ
ツピング制御装置。
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