(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気デバイスに磁界を印加するための電磁石と、前記磁気デバイスの特性変化を測定するための特性測定装置と、一定周期のサンプリングクロック信号を発生するＤ／Ａサンプリングクロック発生器と、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換した制御電圧Ｖを出力する第１のＤ／Ａコンバータと、前記第１のＤ／Ａコンバータから出力された制御電圧Ｖによって前記電磁石を駆動する正弦波のコイル電流を発生するコイル電源と、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換して前記特性測定装置の測定タイミングクロックとして出力する第２のＤ／Ａコンバータとを備えた磁気デバイス測定装置であって、前記第２のＤ／Ａコンバータが、前記電磁石の等磁界変化量が同一になるタイミングの測定タイミングクロックを発生するように構成されていることを特徴とする磁気デバイス測定装置。
【請求項２】
前記電磁石の等磁界変化量が同一になるタイミングの測定タイミングクロックの発生タイミングｔが、電磁石の磁界出力をＨ［Ｏｅ］、経過時間をｔ［秒］、測定分割数をＮ、磁界出力ピーク値をＡｍｐ［Ｏｅ］としたとき、「ｔ＝ｓｉｎ−１（Ａｍｐ／Ｎ・ｎ）」の数式によって設定されていることを特徴とする請求項１記載の磁気デバイス測定装置。
【請求項３】
磁気デバイスに磁界を印加するための電磁石と、前記磁気デバイスの特性変化を測定するための特性測定装置と、一定周期のサンプリングクロック信号を発生するＤ／Ａサンプリングクロック発生器と、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換した制御電圧Ｖを出力する第１のＤ／Ａコンバータと、前記第１のＤ／Ａコンバータから出力された制御電圧Ｖによって前記電磁石を駆動する正弦波のコイル電流を発生するコイル電源と、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換して前記特性測定装置の測定タイミングクロックとして出力する第２のＤ／Ａコンバータとを備えた磁気デバイス測定装置の測定方法であって、前記第２のＤ／Ａコンバータに、前記電磁石の等磁界変化量が同一になるタイミングの測定タイミングクロックを発生させることを特徴とする磁気デバイス測定方法。
【請求項４】
前記電磁石の等磁界変化量が同一になるタイミングの測定タイミングクロックの発生タイミングｔが、電磁石の磁界出力をＨ［Ｏｅ］、経過時間をｔ［秒］、測定分割数をＮ、磁界出力ピーク値をＡｍｐ［Ｏｅ］としたとき、「ｔ＝ｓｉｎ−１（Ａｍｐ／Ｎ・ｎ）」の数式によって設定されていることを特徴とする請求項３記載の磁気デバイス測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁石による交流磁界を印加して磁気デバイスの特性を測定するための磁気デバイス測定装置及び磁気デバイス測定方法に係り、特に磁気抵抗効果型磁気ヘッドに電磁石による交流磁界を印加して抵抗素子の特性変化を高速に測定することができる磁気デバイス測定装置及び磁気デバイス測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の磁気ディスク装置の再生ヘッドとして使用される磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、単層又は複数層からなる強磁性薄膜で構成された自由層と非磁性導電層と固定層と反強磁性層からなる薄膜積層デバイスであって、磁気ディスクに記録された信号磁界の変化を受けることによって自由層の磁化方向が容易に回転するように構成され、前記自由層と固定層との磁化方向のなす相対角度によって抵抗値が変化する性質をもつことが知られている。
【０００３】
この磁気抵抗効果型磁気ヘッドは、製造過程において静電気放電や機械的な衝撃が加わった場合、薄膜へのダメージにより磁気的な特性が変化している可能性があるため、製膜段階や磁気抵抗効果ヘッドを製造した段階において、磁気的特性の測定を行うことが必要である。
【０００４】
この磁気特性を測定する技術が記載された文献としては、下記の特許文献１が挙げられ、この特許文献１には、磁気ヘッドに外部から変化する磁界を印加し、磁界変化に対する磁気ヘッドの電圧変化を測定することによって微分信号を生成し前記微分信号における高周波成分のみ抽出したフィルタリング信号に基づいて磁気ヘッドの特性を測定する技術と、磁気抵抗効果型ヘッドに対して磁界が印加されている状態と、印加されていない状態におけるヘッド両端電圧を計測し、計測した両端電圧を互いに比較してヘッドが破壊されているか否かを測定する技術と、磁気抵抗効果型磁気ヘッドに外部磁界を縦バイアス磁界とは逆方向に印加したときに、磁気抵抗効果型磁気ヘッドの電気抵抗が所定の範囲内かどうかを測定する技術と、磁気ディスク対向面から磁場強度が±１ｋＯｅ（８０ｋＡ／ｍ）以上の交番磁界を印加したときのセンサの抵抗変化を測定することによって、センサのヒステリシスの度合いを検査して機械的ダメージによる固定層の特性の変化を測定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４３８８４９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記の複数の特許文献１に記載された技術は、磁気ヘッドに外部から変化する磁界を印加して前記磁界変化に対する磁気ヘッドの特性変化を測定することができるものの、外部磁界を印加するための電磁石を駆動するための交流電流波形として正弦波を使用しており、磁気ヘッド特性の測定周期が時間的に固定されているため、磁界変化加速度が常に変化し、等磁界ピッチでの特性測定を行うことができないものであった。この特性測定を具体的に説明すると、磁気ヘッドに磁界を印加する電磁石を駆動するための交流電流波形を正弦波とし、測定タイミングパルスが等間隔の場合、図３に示す如く、電磁石の磁界出力Ｈ［Ｏｅ］が、磁界立ち上がり時の測定タイミングにおいては急激に立ち上がる変動量Ｂに対して、磁界ピーク近傍時の測定タイミングにおいては前記変動量Ｂに比べて変化量が極めて小さい変化量Ａとなり、等磁界ピッチでの特性測定を行うことができないものであった。
【０００７】
このため、従来技術においては、等磁界ピッチで特性測定を行うため、図４の上段に示す如く、電磁石を駆動するための交流電流波形として磁界変化速度が一定の三角波を使用することによって等磁界ピッチでの特性測定を行うことが考えられるが、図４の下段に示す如く、磁界更新周波数を高速化した場合、電磁石の自己インダクタンスの影響によって磁界ピーク近傍の磁界が歪み、高速な特性測定を行うことが困難であるという課題があった。
【０００８】
本発明の目的は、前述の従来技術による課題を解決しようとするものであり、等磁界ピッチで高速に磁気デバイスの特性測定を行うことができる磁気デバイス測定装置及び磁気デバイス測定方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記の目的を達成するために請求項１記載の発明は、磁気デバイスに磁界を印加するための電磁石と、前記磁気デバイスの特性変化を測定するための特性測定装置と、一定周期のサンプリングクロック信号を発生するＤ／Ａサンプリングクロック発生器と、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換した制御電圧Ｖを出力する第１のＤ／Ａコンバータと、前記第１のＤ／Ａコンバータから出力された制御電圧Ｖによって前記電磁石を駆動する正弦波のコイル電流を発生するコイル電源と、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換して前記特性測定装置の測定タイミングクロックとして出力する第２のＤ／Ａコンバータとを備えた磁気デバイス測定装置であって、前記第２のＤ／Ａコンバータが、前記電磁石の等磁界変化量が同一になるタイミングの測定タイミングクロックを発生するように構成されていることを特徴とし、請求項２記載の発明は、前記特徴の磁気デバイス測定装置において、前記電磁石の等磁界変化量が同一になるタイミングの測定タイミングクロックの発生タイミングｔが、電磁石の磁界出力をＨ［Ｏｅ］、経過時間をｔ［秒］、測定分割数をＮ、磁界出力ピーク値をＡｍｐ［Ｏｅ］としたとき、「ｔ＝ｓｉｎ−１（Ａｍｐ／Ｎ・ｎ）」の数式によって設定されていることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、磁気デバイスに磁界を印加するための電磁石と、前記磁気デバイスの特性変化を測定するための特性測定装置と、一定周期のサンプリングクロック信号を発生するＤ／Ａサンプリングクロック発生器と、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換した制御電圧Ｖを出力する第１のＤ／Ａコンバータと、前記第１のＤ／Ａコンバータから出力された制御電圧Ｖによって前記電磁石を駆動する正弦波のコイル電流を発生するコイル電源と、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換して前記特性測定装置の測定タイミングクロックとして出力する第２のＤ／Ａコンバータとを備えた磁気デバイス測定装置の測定方法であって、前記第２のＤ／Ａコンバータを、前記電磁石の等磁界変化量が同一になるタイミングの測定タイミングクロックを発生するようにしたことを特徴とし、請求項４記載の発明は、前記特徴の磁気デバイス測定方法において、前記電磁石の等磁界変化量が同一になるタイミングの測定タイミングクロックの発生タイミングｔが、電磁石の磁界出力をＨ［Ｏｅ］、経過時間をｔ［秒］、測定分割数をＮ、磁界出力ピーク値をＡｍｐ［Ｏｅ］としたとき、「ｔ＝ｓｉｎ−１（Ａｍｐ／Ｎ・ｎ）」の数式によって設定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による磁気デバイス測定装置及び磁気デバイス測定方法は、一定周期のサンプリングクロック信号を発生するＤ／Ａサンプリングクロック発生器が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換した制御電圧Ｖを出力する第１のＤ／Ａコンバータと、前記第１のＤ／Ａコンバータから出力された制御電圧Ｖによって前記電磁石を駆動する正弦波のコイル電流を発生するコイル電源と、前記サンプリングクロック信号を入力とし、サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換して前記特性測定装置の測定タイミングクロックとして出力する第２のＤ／Ａコンバータとを備え、前記第２のＤ／Ａコンバータが、前記電磁石の等磁界変化に合わせたタイミングの測定タイミングクロックを発生させることによって、正弦波形状に磁界を変化させるために電磁石の自己インダクタンスによる磁界ピーク近傍の磁界の歪を防止し、且つ磁界の更新周波数を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による磁気デバイス測定装置の構成を示す図。
【図２】本実施形態による磁気デバイス測定装置の電磁石の磁界出力波形を示す図。
【図３】従来技術による正弦波駆動の磁界出力波形を示す図。
【図４】従来技術による三角波駆動の磁界出力波形を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明による磁気デバイス測定方法を採用した磁気デバイス測定装置を、磁気デバイスを磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を有する磁気抵抗効果型磁気ヘッドに適用した一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
本実施形態による磁気デバイス測定装置は、図１に示す如く、磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子という。）２０に磁界を印加するための電磁石１５と、前記ＭＲ素子２０の抵抗値変化を測定するための特性測定装置１４と、一定周期のディジタル信号であるサンプリングクロック信号を発生するＤ／Ａ（ディジタル／アナログ）サンプリングクロック発生器１２と、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器１２が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換した制御電圧Ｖを出力するＤ／Ａコンバータ１１と、前記Ｄ／Ａコンバータ１１から出力された制御電圧Ｖによって前記電磁石１５を駆動する正弦波のコイル電流を発生するコイル電源１０と、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器１２が発生したサンプリングクロック信号を入力とし、前記サンプリングクロック信号をアナログ信号にＤ／Ａ変換して前記特性測定装置１４の測定タイミングクロックＣＬとして出力するＤ／Ａコンバータ１３とを備え、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器１３は、電磁石の等磁界変化（等磁界ピッチ）に合わせたタイミングの測定タイミングクロックＣＬを発生するように構成されている。即ち、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器１３が、前記電磁石の等磁界変化量が同一になるタイミングの測定タイミングクロックを発生するように設定されている。
【００１５】
前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器１３が発生する電磁石の等磁界変化（等磁界ピッチ）に合わせた測定タイミングクロックＣＬのタイミング時間ｔは、電磁石１５の磁界出力をＨ［Ｏｅ］、経過時間をｔ［秒］としたとき、磁界出力が「Ｈ＝ｓｉｎ  ｔ」の数式によって算出することができることから、測定分割数をＮ、磁界出力ピーク値をＡｍｐ［Ｏｅ］としたとき、「ｔ＝ｆ（ｎ）＝ｓｉｎ−１（Ａｍｐ／Ｎ・ｎ）」の数式によって設定することができる。
【００１６】
このように構成した磁気デバイス測定装置は、前記電磁石駆動用の正弦波を発生するコイル電源１０と、ＭＲ素子２０の抵抗値変化を測定するための測定タイミングクロックＣＬを発生する特性測定装置１４とに共通のＤ／Ａサンプリングクロック発生器１２が発生するサンプリングクロック信号を使用し、前記Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器１３が電磁石の等磁界変化（等磁界ピッチ）に合わせた測定タイミングクロックＣＬを発生することによって、Ｄ／Ａサンプリングクロック発生器１２がサンプリングクロック信号を発振したとき、制御電圧Ｖによる正弦波出力の変化に応じて電磁石１５がＭＲ素子２０に正弦波の磁界を印加すると共に、Ｄ／Ａコンバータ１３が電磁石１５の等磁界変化（等磁界ピッチ）に合わせたタイミングで出力される測定タイミングクロックＣＬを特性測定装置１４のトリガとして入力するため、図２に示す如く、磁界立ち上がり時の測定タイミングにおける磁界出力Ｈ［Ｏｅ］の立ち上がる変動量Ｂと、磁界ピーク近傍時の測定タイミングにおける磁界出力Ｈ［Ｏｅ］の変化量Ａとを同一にすることができる。従って、本実施形態による磁気デバイス測定装置は、正弦波磁界であっても等磁界ピッチでＭＲ素子２０の特性を測定することができると共に、正弦波形状に磁界を変化させるために電磁石の自己インダクタンスによる磁界ピーク近傍の磁界の歪を防止することができ、磁界の更新周波数を高くすることができる。
【００１７】
このように本実施形態による磁気デバイス測定装置及び方法は、ＭＲ素子２０の特性を測定する特性測定装置１４による測定タイミングを、電磁石１５の等磁界変化（等磁界ピッチ）に合わせたタイミングで出力される測定タイミングクロックＣＬによって制御することによって、磁界ピーク近傍の磁界の歪を防止し、且つ磁界の更新周波数を高くすることができ、従って、高精度且つ測定時間を短縮した磁気デバイスの特性を測定することができる。
【符号の説明】
【００１８】
１０  コイル電源、１１  Ｄ／Ａコンバータ、１２  サンプリングクロック発生器、
１３  Ｄ／Ａコンバータ、１３  サンプリングクロック発生器、
１４  特性測定装置、１５  電磁石、２０  ＭＲ素子
【図１】
0005933152.tif 000002
【図２】
0005933152.tif 000003
【図３】
0005933152.tif 000004
【図４】
0005933152.tif 000005