Brevet FR2622339A1 — publié le 19890428

PROCEDE DE DETECTION DE FIN DE POLISSAGE D'UNE TETE MAGNETIQUE COUCHES MINCES La présente invention concerne un procédé de détection de fin de polissage d'une tête magnétique réalisée selon les techniques dites de couches minces. Les têtes magnétiques couches minces sont réalisées par dépôts successifs de matériaux magnétiques, diélectriques et conducteurs. Ces couches subissent des opérations finales de gravure et de polissage des pôles magnétiques. La profondeur de l'entrefer est une caractéristique géométrique dont le contrôle est fondamental pour les têtes magnétiques et spécialement pour celles faisant appel à des technologies de dépôt et de gravure de couches minces. En effet, si dans une tête magnétique massive (tête audio ou V:.S par exemple) ou dans une tête 'du type comportant de chaque côté de l'entrefer un alliage métallique magnétique (dite encore à alliage métallique magnétique dans l'entrefer), l'efficacité varie peu avec la profondeur de l'entrefer (typiquement 0,05 dB/ J), il en va autrement des têtes utilisant des technologies couches minces (typiquement autour de 0, 2 dB/)). Dans ce dernier cas, un contrôle très précis de cette cote lors de la réalisation de la tête s'avère nécessaire. De plus, les valeurs de la profondeur de l'entrefer sont très différentes suivant la filière technologique employée: de l'ordre de 20 à 40J y pour une tête massive et de l'ordre de 2 à 10P pour une tête en couches mintes. Cette faible profondeur entraîne pour les têtes en couches minces une très nette diminution de la section de l'entrefer et done une diminution du bruit thermique lié à la partie réelle de l'impédance de la tête. En effet, le bruit thermique est proportionnel à la section de l'entrefer. Il est done très important de pouvoir contrôler de façon précise, fiable et répétitive la profondeur de l'entrefer lors de l'étape de finition de la face active de la tête. Af n de parvenir à ce résultat, de nombreuses méthodes sont actuellement employées par l'homme de l'art. On peut, au cours de l'étape de polissage, mesurer l'impédance de la tête pour l'ajuster à la valeur désirée. On peut aussi détecter l'ouverture du circuit magnétique de la tête par mesure de l'inductance aux bornes du bobinage. Il existe encore des méthodes optiques de contrôle de la profondeur de l'entrefer. Toutes ces méthodes sont en général bien maîtrisées mais elles présentent des inconvénients importants: leur mise en oeuvre est difficile et les valeurs mesurées évoluent continûment pendant la mise à la cote de la profondeur de l'entrefer. La précision obtenue est relativement faible: de l'ordre de 0,5 I pour une profondeur d'entrefer de l'ordre de 2 p. Afin de pallier ces inconvénients, l'invention propose un procédé de détection de fin de polissage par mesure de la variation d'un signal, la mise à la cote de la profondeur provoquant une variation du signal du type tout ou rien. La variation du signal intervient à l'instant précis o la cote recherchée est atteinte. L'invention a donc pour objet un procédé de détection de fin. de polissage d'au moins une tête magnétique couches minces,]a tête comprenant au stade de la mise en oeuvre dudit procédé, une face active, constituée de deux pôles magnétiques séparés par un entrefer, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes - dépôt d'une couche conductrice sur l'ensemble de la face active, - gravure de la face active recouverte de ladite couche conductrice, - dépôt d'une couche de matériau diélectrique sur la face active gravée, - polissage de la face active à partir de la face libre de la couche de matériau diélectrique jusqu'à élimination complète de la partie de la couche conductrice située au- dessus dudit entrefer, cette élimination étant détectée par la brusque variation de résistivité entre les deux pôles magnétiques. L'invention sera mieux comprise et d'autres avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre non limitatif, et grace aux figures annexées parmi lesquelles: - la figure 1 représente une structure simplifiée de tête planaire, - les figures 2' à 6 représentent différentes étapes du procédé selon l'invention appliqué à la structure représentée à la figure 1. Le procédé selon l'invention est basé sur la détection du passage conduction électrique à isolement électrique lors de l'étape du procédé de fabrication d'une tête magnétique qui vise à atteindre la profondeur d'entrefer voulue. Le procédé suppose qu'il y ait conduction électrique entre les deux pôles magnétiques avant que la profondeur souhaitée soit atteinte et isolement lorsque la cote désirée est atteinte. Ce procédé est particulièrement bien adapté aux têtes en couches minces réalisées suivant un procédé planaire. L'épaisseur de la couche magnétique formant les pôles définit la profondeur de l'entrefer. La figure 1 représente une structure simplifiée de tête planaire pour laquelle le procédé selon l'invention s'applique particulièrement bien. La face active 3 de la tête magnétique peut avoir entre i et 40 d'épaisseur. Elle comprend -un premier pôle magnétique 1 et un second pôle magnétique 2 séparés par un entrefer 4. La face active 3 repose sur un substrat magnétique 5 contenant un plot diélectrique 6 situé sous l'entrefer 4. Le plot diélectrique 6 constitue un deuxième entrefer par rapport au circuit magnétique formé par les parties 1, 2 et 5. L'entrefer 4 est situé à peu près au centre du plot diélectrique 6 qui peut avoir une épaisseur de l'ordre de quelques dizaines à quelques centaines de). Les matériaux constitutifs de cette tête magnétique sont par exemple: un alliage métallique magnétique (FeNi, FeAISi, CoZrNb, etc.) pour les pôles magnétiques 1 et 2, ul diélectrique tel que SiO2 ou A1203 pour l'entrefer 4. Le plot diélectrique G peut être constitué de verre ou d'une résine époxy. Le substat magnétique peut être constitué par.un ferrite poly ou monocristallin de manganèse-zinc, c'est-à-dire un matériau de résistivité élevée. A titre d'exemple, les largeurs des entrefers 4 et 6 peuvent être de 0,2) pour le premier entrefer (ou entrefer microscopique) et de 200). pour le deuxième entrefer (ou entrefer macroscopique). La structure planaire représentée à la figure 1 reçoit alors un dépôt de matériau conducteur sur toute la surface de la tranche. L'épaisseur de ce dépôt peut aller de quelques centaines d'angstr8ms à quelques dizaines de p. Ce matériau conducteur peut être une couche d'aluminium ou de chrome par exemple. La figure 2 représente la structure planaire précédente recouverte d'une couche 7 de matériau conducteur. Les matériaux magnétiques formant les pôles I et 2 présentant des conductivités élevées, ceux-ci sont ainsi mis en contact électrique. Sur les figures 1 et 2, on n'a représenté qu'une seule tête magnétique mais il est bien sûr avantageux, et c'est l'une des caractéristiques de l'invention, de réaliser des structures en nombre sur tranche. La tranche sur laquelle sont réalisées ces structures est alors gravée afin de définir la géométrie finale des pôles en regard. La figure 3 est une vue de dessus d'une telle structure. Un matériau diélectrique (alumine, silice par exemple) est alors déposé sur toute la structure. l'épaisseur de ce dépôt est au moins égale à l'épaisseur des matériaux magnétiques constituant les pôles. La figure 4 illustre ce stade du procédé. Elle correspond à une coupe AA de la figure 3 et comporte en plus la couche 8 du matériau diélectrique. Avant de réaliser le dépôt de la couche 8, on aura pris soin de prévoir une possibilité de connexion électrique à partir des pôles magnétiques qui présentent une faible résistivité (typiquement de l'ordre de 100 Y SQ. cm). Ces connexions électriques peuvent être prévues à n'importe quel moment du procédé de réalisation des têtes magnétiques mais avant le dépôt de la couche diélectrique 8. Suivant l'utilisation visée pour ces têtes et la méthode de polissage utilisée, toutes les têtes ou seulement un nombre restreint d'entre elles judicieusement réparties sur la tranche traitée peuvent être munies de ces connexions. Par souci de clarté, la suite de la description ne traitera que de la finition d'une seule tête, c'est-à-dire de son opération de polissage cylindrique pour atteindre la cote de l'entrefer. Cette tête est équipée de plots de connexion reliés à chaque pôle. La résistance mesurée entre les pôles à ce stade du procédé est donc très faible. La tête subit alors l'opération de polissage cylindrique final comme le montre la figure 5. Ce polissage est effectué symétriquement par rapport à l'entrefer. La couche diélectrique 8 prend petit à petit un profil cylindrique et les pôles magnétiques I et 2 sont eux aussi entamés à leurs extrémités opposés à l'entrefer 4. La résistivité entre les pôles ne varie que très peu lors de ce polissage jusqu'à ce que la partie de la couche conductrice 7 située au-dessus de l'entrefer soit à son tour enlevée comme le montre la figure 6. A ce moment, la résistivité entre les deux pôles devient brusquement très grande et la polissage est arrêté, la cote de consigne étant atteinte. La détection du changement brutal de résistivité peut se faire par tout moyen connu de l'homme de l'art. Un simple ohmmètre suffit. Le procédé décrit ici pour une tête isolée en polissage cylindrique est adaptable à des polissages plans. Il peut être utilisé, pour la mise à la cote de la profondeur de l'entrefer, pour plusieurs têtes en tant que traitement collectif. Celles-ci se présentant alors soit en barrettes, soit encore avec la tranche entière. Dans - ces traitements collectifs. seules quelques têtes judicieusement choisies verront leur 6 2622339 résistance entre les pôles mesurée. Le procédé selon l'invention est un moyen de détection très simple de la cote de consigne à atteindre. C'est un procédé fonctionnant en tout ou rien, ce qui rend la détection de cette cote des plus aisées même avec des moyens rudimentaires. La mise en oeuvre du procédé selon l'invention ne nécessite qu'une étape supplémentaire de dépôt lors du procédé de réalisation des têtes. La prise de contacts électriques sur les pôles dépend du type de géométrie finale visée pour les têtes. La détection étant très simple, la présence d'un opérateur évaluant l'avance et la descente vers la cote de consigne et prenant la décision d'arrêter la machine n'est plus indispensable. Le procédé peut être très facilement automatisé. La couche diélectrique 8 subsiste à certains endroits et en particulier dans les parties gravées des pôles magnétiques, de chaque côté de l'entrefer 4, ce qui évitera de détériorer le support magnétique de lecture ou d'écriture. 7 2622339 REVENDICATIONS - 1. Procédé de détection de fin de polissage d'au moins une tête magnétique couches minces, la tête comprenant au stade de la mise en oeuvre. dudit procédé, une face active (3) constituée de deux pôles magnétiques (1,2) séparés par un entrefer (4), caractérisé en ce qu'il comprend les étapes suivantes: - dépôt d'une, couche conductrice (7) sur l'ensemble de la face active (3), - gravure de la face active recouverte de ladite couche conductrice, - dépôt d'une couche de matériau diélectrique (8) sur la face active gravée, - polissage de la face active à partir de la face libre de la couche de matériau diélectrique (8) jusqu'à élimination complète de- la partie de la couche conductrice (7) située au-dessus dudit entrefer (4), cette élimination étant détectée par la brusque variation de résistivité entre les deux pôles magnétiques (1,2). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polissage est du type cylindrique. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le polissage est du type plan. 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le polissage de la face active est réalisée symétriquement par rapport audit entrefer (4). 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'épaisseur de la couche de matériau diélectrique (8) est au moins égale à l'épaisseur des pôles magnétiques (1,2). 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ladite couche conductrice (7) est constituée d'aluminium ou de chrome. 7. Procédé selon l'une queleonque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ladite couche de matériau diélectrique (8) est constituée d'alumine ou de silice.