(57)【要約】【課題】  積層断面における微小部分の構造確認や組成分析などの解析に適した薄膜磁気ヘッドを提供する。【解決手段】  薄膜磁気ヘッド１は、ＭＲ膜１５を有する磁気変換素子２０と、直交する高さ方向の寸法が幅方向に沿って連続的に増大するように延在する第１研磨パターン３１を含む第１研磨パターン対３０とを備えている。薄膜磁気ヘッド１を幅方向に沿って研磨加工をおこなうと、その研磨量に応じて研磨面に表出する第１研磨パターン３１の高さ方向の寸法が連続的に増大することとなる。第１研磨パターン３１の高さ方向の寸法が所定値に達した時点で研磨を終了すれば、所望の積層断面を容易に得ることができ、微小部分の構造確認や組成分析などの解析に好適なものとなる。【選択図】      図３
2006018930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録媒体からの磁界を検知する磁気抵抗効果膜を有するヘッドコア部と、
第１方向と直交する第２方向の寸法が前記第１方向に沿って連続的に増大するように延在する第１ダミーパターンと
を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】
前記第１ダミーパターンは、前記磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなし、かつ、前記磁気抵抗効果膜と同一階層に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】
前記第１ダミーパターンは、前記磁気抵抗効果膜を通って前記第２方向に延びる仮想直線まで少なくとも延在し、かつ、前記仮想直線に近づくほど前記第２方向の寸法が増大するように形成されている
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項４】
前記第１方向は、前記磁気記録媒体の記録トラック幅に対応する幅方向であり、
前記第２方向は、前記磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面に対して直交する高さ方向である
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】
前記仮想直線は、前記磁気抵抗効果膜における前記第１方向の中心位置を通過している
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】
前記第１ダミーパターンは、前記磁気抵抗効果膜の、前記記録媒体対向面とは反対側の領域に設けられ、かつ、前記第１ダミーパターンの前記仮想直線に沿った寸法が前記磁気抵抗効果膜よりも大きくなるように形成されている
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】
前記第１ダミーパターンにおいて、前記仮想直線に沿った寸法が最大となっている
ことを特徴とする請求項３から請求項６のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】
前記第１ダミーパターンは直角二等辺三角形をなし、互いに等しい２辺のうちの一方が前記仮想直線と一致するように形成されている
ことを特徴とする請求項３から請求項７のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】
さらに、前記仮想直線を対称軸として前記第１ダミーパターンと線対称をなすように設けられ、前記第１ダミーパターンと共に第１パターン対をなす第２ダミーパターンを備えた
ことを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１０】
さらに、
前記仮想直線上の前記第１パターン対とは異なる位置に、それぞれ前記第１方向に沿って前記仮想直線に近づくほど前記第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも前記仮想直線まで延在する第３および第４ダミーパターンからなる第２パターン対を備えた
ことを特徴とする請求項９に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１１】
前記第１および第２パターン対は、いずれも前記磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなし、かつ、前記磁気抵抗効果膜と同一階層に設けられている
ことを特徴とする請求項１０に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１２】
さらに、前記仮想直線上の点を対称点として前記第１ダミーパターンと点対称をなすように設けられ、前記第１ダミーパターンと共に第３パターン対をなす第５ダミーパターンを備えた
ことを特徴とする請求項３から請求項８のいずれか１項に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１３】
さらに、
前記仮想直線上の前記第３パターン対とは異なる位置に、それぞれ前記第１方向に沿って前記仮想直線に近づくほど前記第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも前記仮想直線まで延在する第６および第７ダミーパターンからなる第４パターン対を備えた
ことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１４】
前記第３および第４パターン対は、いずれも前記磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなし、かつ、前記磁気抵抗効果膜と同一階層に設けられている
ことを特徴とする請求項１３に記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１５】
基体上に、薄膜磁気ヘッドを形成する第１工程と、前記薄膜磁気ヘッドを第１方向に沿って終点位置に達するまで研磨加工し、前記薄膜磁気ヘッドの積層断面を形成する第２工程とを含む試料作製方法であって、
前記第１工程は、
磁気記録媒体からの磁界を検知する磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記第１方向と直交する第２方向の寸法が前記終点位置に近づくほど連続的に増大し、かつ、少なくとも前記終点位置まで延在するように第１ダミーパターンを形成する工程と
を含み、
前記第２工程において、研磨量に応じて変化する前記第１ダミーパターンの第２方向の寸法に基づいて研磨制御をおこなう
ことを特徴とする試料作製方法。
【請求項１６】
前記第１ダミーパターンを、前記磁気抵抗効果膜と同一階層となるように、かつ、前記磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなすように形成する
ことを特徴とする請求項１５に記載の試料作製方法。
【請求項１７】
前記第１ダミーパターンを、前記磁気抵抗効果膜と共に一括して形成する
ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の試料作製方法。
【請求項１８】
前記第１ダミーパターンを、前記磁気抵抗効果膜へ電流を供給する経路となる導電リード層と同一材料を用いて、前記導電リード層と共に一括して形成する
ことを特徴とする請求項１５に記載の試料作製方法。
【請求項１９】
前記磁気記録媒体の記録トラック幅に対応する幅方向を前記第１方向とし、
前記磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面に対して直交する高さ方向を前記第２方向とする
ことを特徴とする請求項１５から請求項１８のいずれか１項に記載の試料作製方法。
【請求項２０】
前記第１方向と直交し、かつ、前記磁気抵抗効果膜の第１方向の中心位置を通過するように前記積層断面を形成する
ことを特徴とする請求項１９記載の試料作製方法。
【請求項２１】
前記第１ダミーパターンを、
前記磁気抵抗効果膜の、前記記録媒体対向面とは反対側の領域に形成すると共に、
前記終点位置における前記第２方向の寸法が前記磁気抵抗効果膜よりも大きくなるように形成する
ことを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載の試料作製方法。
【請求項２２】
前記第２方向の寸法が前記終点位置において最大となるように前記第１ダミーパターンを形成する
ことを特徴とする請求項１９から請求項２１のいずれか１項に記載の試料作製方法。
【請求項２３】
互いに等しい２辺のうちの一方が前記終点位置と一致するような直角二等辺三角形となるように、前記第１研磨パターンを形成する
ことを特徴とする請求項１９から請求項２２のいずれか１項に記載の試料作製方法。
【請求項２４】
前記第１工程は、さらに、
前記終点位置を対称軸として前記第１ダミーパターンと線対称をなし、かつ前記第１ダミーパターンと共に第１パターン対をなす第２ダミーパターンを形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項１５から請求項２３のいずれか１項に記載の試料作製方法。
【請求項２５】
前記第１工程は、さらに、前記終点位置上の前記第１パターン対とは異なる位置に、それぞれ前記第１方向に沿って前記終点位置に近づくほど前記第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも前記終点位置まで延在する第３および第４ダミーパターンからなる第２パターン対を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項２４に記載の試料作製方法。
【請求項２６】
前記第１および第２パターン対を、いずれも前記磁気抵抗効果膜と同一階層となるように、かつ前記磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなすように形成する
ことを特徴とする請求項２５に記載の試料作製方法。
【請求項２７】
前記第１工程は、さらに、
前記終点位置上の点を対称点として前記第１ダミーパターンと点対称をなし、かつ前記第１ダミーパターンと共に第３パターン対をなす第５ダミーパターンを形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項１５から請求項２３のいずれか１項に記載の試料作製方法。
【請求項２８】
前記第１工程は、さらに、前記終点位置上の前記第３パターン対とは異なる位置に、それぞれ前記第１方向に沿って前記終点位置に近づくほど前記第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも前記終点位置まで延在する第６および第７ダミーパターンからなる第４パターン対を形成する工程を含む
ことを特徴とする請求項２７に記載の試料作製方法。
【請求項２９】
前記第３および第４パターン対を、いずれも前記磁気抵抗効果膜と同一階層となるように、かつ前記磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなすように形成する
ことを特徴とする請求項２８に記載の試料作製方法。
【請求項３０】
磁気記録媒体からの磁界を検知する磁気抵抗効果膜を有する薄膜磁気ヘッドの積層断面を含む解析用試料を作製する試料作製工程と、
走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて前記解析用試料の断面を解析する試料解析工程と
を含む薄膜磁気ヘッドの解析方法であって、
前記試料作製工程は、
基体上に、前記薄膜磁気ヘッドを形成する第１工程と、前記薄膜磁気ヘッドを第１方向に沿って終点位置に達するまで研磨加工し、前記積層断面を形成する第２工程とを含み、
前記第１工程は、
磁気記録媒体からの磁界を検知する磁気抵抗効果膜を形成する工程と、
前記第１方向と直交する第２方向の寸法が前記終点位置に近づくほど連続的に増大し、かつ、少なくとも前記終点位置まで延在するように第１ダミーパターンを形成する工程と
を含み、
前記第２工程において、研磨量に応じて変化する前記第１ダミーパターンの第２方向の寸法に基づいて研磨制御をおこなう
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に形成されたダミーパターンを含む薄膜磁気ヘッドと、この薄膜磁気ヘッドの積層断面を含む試料の作製をおこなう試料作製方法と、この試料の解析をおこなう試料解析方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、磁気ヘッドスライダ上に形成された薄膜磁気ヘッドにおける微小部分の断面構造の解析をおこなうにあたって、光学顕微鏡をはじめ、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ：Transmission Electron Microscope）や走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）による観察がおこなわれている。この際、磁気ヘッドスライダを機械研磨することにより、磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面（ＡＢＳ；Air Bearing Surface）と直交する薄膜磁気ヘッドの断面を形成するようにしている。機械研磨は、研磨時間と研磨量とのレートを参考にして光学顕微鏡等により目視確認を行いつつ所望の位置で研磨を停止する方法が一般的である。
【０００３】
特に、比較的小さな寸法を有する磁気抵抗効果（ＭＲ：Magnetoresistive）膜の構造確認や組成分析などをおこなう場合については、機械研磨したのちＭＲ膜を含む領域に集束イオンビーム（Focused Ion Beam）を照射して選択的にエッチングをおこない、ＭＲ膜の断面を含む薄膜磁気ヘッドの微小な解析用試料を切り出す方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
なお、薄膜磁気ヘッドの研磨加工を行う関連技術として、薄膜磁気ヘッドの製造過程において、磁気ヘッドスライダに形成した抵抗膜の抵抗値に基づく研磨制御を行い、ＭＲハイト（ＡＢＳと直交する方向のＭＲ膜の寸法）を正確に形成する方法が本出願人と同一の出願人により、開示されている（特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開２０００−１４６７８１号公報
【特許文献２】特開２００１−１０１６３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、最近では、磁気記録媒体の高記録密度化が著しく、記録トラック幅の狭小化が進んでいる。これに対応するため、薄膜磁気ヘッドのＭＲ膜における光学読取トラック幅やＭＲハイトも微小化しており、いずれも０．１μｍを下回るようになっている。このように、ＭＲ膜が極めて微小な寸法をなす場合、上記の目視確認による機械研磨をおこなう方法では研磨終了位置を判断することが難しく、ＭＲ膜の断面が表出した解析用試料の形成は非常に困難である。
【０００６】
そこで、特許文献２の発明を参考に、抵抗膜の抵抗値に基づく研磨制御をおこなう方法も考えられるが、抵抗値を測定するためのリードパターンを設けるプロセスの必要性やスペースの確保の必要性といった問題が生じてしまう。
【０００７】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、その第１の目的は、積層断面における微小部分の構造確認や組成分析などの解析に適した薄膜磁気ヘッドを提供することにある。本発明の第２の目的は、そのような薄膜磁気ヘッドから磁気抵抗効果膜の断面を含む解析用試料を容易に作製するための試料作製方法を提供することにある。さらに、本発明の第３の目的は、上記の薄膜磁気ヘッドの積層断面における微小部分の構造確認や組成分析などの解析を簡便におこなうための薄膜磁気ヘッドの解析方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、磁気記録媒体からの磁界を検知する磁気抵抗効果膜を有するヘッドコア部と、第１方向と直交する第２方向の寸法が第１方向に沿って連続的に増大するように延在する第１ダミーパターンとを備えるようにしたものである。ここで、第１方向とは、例えば磁気記録媒体の記録トラック幅に対応する幅方向であり、第２方向とは、例えば磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面と直交する高さ方向である。
【０００９】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドでは、第１ダミーパターンが、第２方向の寸法が第１方向に沿って連続的に増大するので、第１方向に沿って研磨加工をおこなうと、その研磨量に応じて研磨面に表出する第１ダミーパターンの第２方向の寸法が連続的に増大することとなる。
【００１０】
本発明の薄膜磁気ヘッドでは、第１ダミーパターンが、磁気抵抗効果膜を通って第２方向に延びる仮想直線まで少なくとも延在し、かつ、仮想直線に近づくほど第２方向の寸法が増大するように構成されていることが望ましい。その場合、仮想直線は、磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面と直交し、かつ、磁気抵抗効果膜の第１方向の中心位置を通過していることが望ましい。また、第１ダミーパターンが、磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなし、かつ、磁気抵抗効果膜と同一階層に設けられていることが望ましい。さらに、第１ダミーパターンが、磁気抵抗効果膜の、記録媒体対向面とは反対側の領域に設けられ、かつ、第１ダミーパターンの仮想直線に沿った寸法が磁気抵抗効果膜よりも大きくなるように形成されていることが望ましい。特に、仮想直線に沿った寸法が最大となるように、例えば直角二等辺三角形をなすようにすることが望ましい。この直角二等辺三角形は、互いに等しい２辺のうちの一方が仮想直線と一致するように配置されている。
【００１１】
本発明の薄膜磁気ヘッドでは、さらに、仮想直線を対称軸として第１ダミーパターンと線対称をなすように設けられ、第１ダミーパターンと共に第１パターン対をなす第２ダミーパターンを備えるようにすることが望ましい。この場合、さらに、仮想直線上の第１パターン対とは異なる位置に、それぞれ第１方向に沿って仮想直線に近づくほど第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも仮想直線まで延在する第３および第４ダミーパターンからなる第２パターン対を備えるようにすることが望ましく、特に、第１および第２パターン対が、いずれも磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなし、かつ、磁気抵抗効果膜と同一階層に設けられるようにすることが望ましい。
【００１２】
本発明の薄膜磁気ヘッドでは、さらに、仮想直線上の点を対称点として第１ダミーパターンと点対称をなすように設けられ、第１ダミーパターンと共に第３パターン対をなす第５ダミーパターンを備えるようにしてもよい。この場合、さらに、仮想直線上の第３パターン対とは異なる位置に、それぞれ第１方向に沿って仮想直線に近づくほど第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも仮想直線まで延在する第６および第７ダミーパターンからなる第４パターン対を備えるようにすることが望ましく、特に、第３および第４パターン対が、いずれも磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなし、かつ、磁気抵抗効果膜と同一階層に設けられるようにすることが望ましい。
【００１３】
本発明に係る試料作製方法は、基体上に、薄膜磁気ヘッドを形成する第１工程と、薄膜磁気ヘッドを第１方向に沿って終点位置に達するまで研磨加工し、薄膜磁気ヘッドの積層断面を形成する第２工程とを含む試料作製方法であって、第１工程が、磁気記録媒体からの磁界を検知する磁気抵抗効果膜を形成する工程と、終点位置に近づくほど第１方向と直交する第２方向の寸法が連続的に増大し、かつ、少なくとも終点位置まで延在するように第１ダミーパターンを形成する工程とを含んでいる。第２工程では、研磨量に応じて変化する第１ダミーパターンの第２方向の寸法に基づいて研磨制御をおこなうようにしている。ここで、例えば磁気記録媒体の記録トラック幅に対応する幅方向を第１方向とし、磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面と直交する高さ方向を第２方向とする。
【００１４】
本発明に係る試料作製方法では、第２工程において、研磨量に応じて変化する第１ダミーパターンの第２方向の寸法を視認することにより、終点位置の判断がなされ、薄膜磁気ヘッドの積層断面を含む解析用試料が形成される。
【００１５】
本発明に係る試料作製方法では、第１ダミーパターンを、磁気抵抗効果膜と同一階層に、かつ、磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなすように形成することが望ましく、その場合、第１ダミーパターンを、磁気抵抗効果膜と共に一括して形成することが望ましい。
【００１６】
本発明に係る試料作製方法では、第１ダミーパターンを、磁気抵抗効果膜へ電流を供給する経路となる導電リード層と同一材料を用いて、これと一括して形成するようにしてもよい。
【００１７】
本発明に係る試料作製方法では、第１方向と直交し、かつ、磁気抵抗効果膜の第１方向の中心位置を通過するように積層断面を形成することが望ましい。その場合、第１ダミーパターンを、磁気抵抗効果膜の、記録媒体対向面とは反対側の領域に形成すると共に、終点位置における第２方向の寸法が磁気抵抗効果膜よりも大きくなるように形成する。特に、互いに等しい２辺のうちの一方が終点位置と一致するような直角二等辺三角形をなすように第１ダミーパターンを形成することが望ましい。
【００１８】
本発明に係る試料作製方法では、第１工程が、さらに、終点位置を対称軸として第１ダミーパターンと線対称をなし、かつ第１ダミーパターンと共に第１パターン対をなす第２ダミーパターンを形成する工程を含むことが望ましい。この場合、第１工程が、さらに、終点位置上の第１パターン対とは異なる位置に、それぞれ第１方向に沿って終点位置に近づくほど第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも終点位置まで延在する第３および第４ダミーパターンからなる第２パターン対を形成する工程を含み、特に、第１および第２パターン対を、いずれも磁気抵抗効果膜と同一階層となるように、かつ磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなすように形成することが望ましい。
【００１９】
本発明に係る試料作製方法では、第１工程が、さらに、終点位置上の点を対称点として第１ダミーパターンと点対称をなし、かつ第１ダミーパターンと共に第３パターン対をなす第５ダミーパターンを形成する工程を含むことが望ましい。この場合、第１工程が、さらに、終点位置上の第３パターン対とは異なる位置に、それぞれ第１方向に沿って終点位置に近づくほど第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも終点位置まで延在する第６および第７ダミーパターンからなる第４パターン対を形成する工程を含み、特に、第３および第４パターン対を、いずれも磁気抵抗効果膜と同一階層となるように、かつ磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなすように形成することが望ましい。
【００２０】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの解析方法は、磁気記録媒体からの磁界を検知する磁気抵抗効果膜を有する薄膜磁気ヘッドの積層断面を含む解析用試料を作製する試料作製工程と、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて解析用試料の断面を解析する試料解析工程とを含むものである。試料作製工程は、基体上に、薄膜磁気ヘッドを形成する第１工程と、薄膜磁気ヘッドを第１方向に沿って終点位置に達するまで研磨加工し、積層断面を形成する第２工程とを含んでおり、第１工程が、磁気抵抗効果膜を形成する工程と、終点位置に近づくほど第１方向と直交する第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも終点位置まで延在するように第１ダミーパターンを形成する工程とを含み、第２工程において、研磨量に応じて変化する第１ダミーパターンの第２方向の寸法に基づいて研磨制御をおこなうようにしたものである。
【００２１】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの解析方法では、試料作製工程において、第１ダミーパターンの第２方向の寸法を視認することにより、研磨の終点位置の判断がなされ、薄膜磁気ヘッドの積層断面を含む解析用試料が形成される。さらに、試料解析工程において、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて上記解析用試料の積層断面を解析するようにしたので、薄膜磁気ヘッドにおける所望の積層断面の微小部分の構造確認や組成分析などの解析が可能となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドによれば、磁気記録媒体からの磁界を検知する磁気抵抗効果膜を有するヘッドコア部と、第１方向と直交する第２方向の寸法が第１方向に沿って連続的に増大するように延在する第１ダミーパターンとを備えるようにしたので、第１方向に沿って研磨加工をおこなうと、研磨面に表出する第１ダミーパターンの第２方向の寸法が、その研磨量に応じて連続的に増大することとなり、これを利用して、第１ダミーパターンを含む第２方向に沿った所望の積層断面を容易に形成することができる。すなわち、所望の積層断面において第２方向の寸法が所定値となるように第１ダミーパターンを形成しておくことにより、第１方向に沿って研磨を進行させ、第１ダミーパターンの第２方向の寸法がその所定値に達した時点で研磨を終了すれば、所望の積層断面を容易に得ることができ、微小部分の構造確認や組成分析などの解析に好適なものとなる。
【００２３】
特に、第１ダミーパターンが、磁気抵抗効果膜を通って第２方向に延びる仮想直線まで少なくとも延在し、かつ、仮想直線に近づくほど第２方向の寸法が増大するように形成されている場合には、研磨加工によって磁気抵抗効果膜を含む積層断面を容易に形成可能なものとすることができる。
【００２４】
ここで、第１ダミーパターンの仮想直線に沿った寸法が、磁気抵抗効果膜よりも大きくなるように形成されている場合には、磁気抵抗効果膜を視認する場合と比べ、第１ダミーパターンの視認を容易におこなうことができるので、積層断面における微小部分の構造確認や組成分析などの解析により好適となる。
【００２５】
本発明に係る試料作製方法によれば、上記のように第１ダミーパターンが設けられた薄膜磁気ヘッドを第１方向に沿って終点位置に達するまで研磨加工し、薄膜磁気ヘッドの積層断面を形成すると共に、研磨量に応じて変化する第１ダミーパターンの第２方向の寸法に基づいて研磨制御をおこなうようにしたので、研磨加工を終点位置で精度良く終了することができる。したがって、所望の位置の積層断面を含む解析用試料を高精度かつ容易に作製することができる。
【００２６】
特に、第１方向と直交し、かつ、磁気抵抗効果膜の第１方向の中心位置を通過するように積層断面を形成するようにすると、磁気抵抗効果膜が表出した積層断面を含む解析用試料を得ることができる。ここで、磁気抵抗効果膜よりも大きな第２方向の寸法を有するように第１ダミーパターンを形成すれば、磁気抵抗効果膜が微小なサイズであっても、磁気抵抗効果膜の代わりに第１ダミーパターンの第２方向の寸法を視認することにより終点位置の判断をすることができ、磁気抵抗効果膜が表出した積層断面を容易に形成可能となる。
【００２７】
本発明に係る試料作製方法では、第１ダミーパターンを、磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなすようにし、かつ、磁気抵抗効果膜と同一階層に設けるようにすると、より、簡便に上記解析用試料を作製することができる。
【００２８】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドまたは試料作製方法では、仮想直線に沿った寸法が最大となるように第１ダミーパターンを設けるようにすると、薄膜磁気ヘッドの研磨をおこなう際、仮想直線（終点位置）に達したかどうかの判断が容易となる。さらに、仮想直線（終点位置）を対称軸として、第１ダミーパターンと線対称をなし、かつ第１ダミーパターンと共に第１パターン対をなす第２ダミーパターンを形成するようにすると、仮想直線（終点位置）へ向かうように、いずれの側からも研磨が可能となる。仮想直線（終点位置）上の点を対称点として第１ダミーパターンと点対称をなし、かつ第１ダミーパターンと共に第３パターン対をなす第５ダミーパターンを形成するようにした場合も同様である。
【００２９】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドおよび試料作製方法では、さらに、仮想直線（終点位置）上の第１パターン対とは異なる位置に、それぞれ第１方向に沿って仮想直線（終点位置）に近づくほど第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも仮想直線（終点位置）まで延在する第３および第４ダミーパターンからなる第２パターン対を設けるようにすると、薄膜磁気ヘッドの研磨をおこなう際、研磨面の傾きや研磨終了位置の精度をより向上させることができる。また、仮想直線上の第３パターン対とは異なる位置に、それぞれ第１方向に沿って仮想直線に近づくほど第２方向の寸法が増大し、かつ、少なくとも仮想直線まで延在する第６および第７ダミーパターンからなる第４パターン対を備えるようにしたばあいも同様である。
【００３０】
本発明に係る薄膜磁気ヘッドの解析方法によれば、上記のように形成された薄膜磁気ヘッドの解析用試料の断面を、走査型電子顕微鏡または透過型電子顕微鏡を用いて解析する工程を含むようにしたので、薄膜磁気ヘッドにおける所望の積層断面の微小部分の構造確認や組成分析などの解析を簡便におこなうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００３２】
最初に、図１〜図４を参照して、本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構造を説明する。
【００３３】
図１は、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを搭載した磁気ヘッドスライダ２（以下、単にスライダ２）の構成を表している。スライダ２は、図示しない磁気ディスク装置内に設けられたアクチュエータアームの先端部に取り付けられている。アクチュエータアームは、例えば、図示しないボイスコイルモータの駆動力により回動するようになっており、これによりスライダ２が記録媒体である磁気ディスクの記録面に沿って記録トラックを横切る方向（Ｘ方向）に移動するようになっている。
【００３４】
このスライダ２は、例えば、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）よりなるブロック状の基体１１を有している。この基体１１は、例えば、ほぼ六面体状に形成されており、そのうちの一面が磁気ディスクの記録面に近接して対向配置されたＡＢＳ１１Ｓである。磁気ディスク装置が駆動していないとき、すなわち、図示しないスピンドルモータが停止し、磁気ディスクが回転していないときには、ＡＢＳ１１Ｓと記録面とが接触した状態となっている。スピンドルモータにより磁気ディスクが高速回転を始めると記録面とＡＢＳ１１Ｓとの間に空気流が起こり、これに起因する揚力によりスライダ２が記録面と直交する方向（Ｙ方向）に沿って浮上し、ＡＢＳ１１Ｓと磁気ディスクとの間に一定の間隙（マグネティックスペーシング）が生じるようになっている。また、ＡＢＳ１１Ｓと直交する一側面である素子形成面１１Ａには薄膜磁気ヘッド１が設けられている。
【００３５】
図２は、薄膜磁気ヘッド１の構成を表す分解斜視図である。図３は、図２に示した矢印IIIの方向から眺めた平面図であり、図４は、図３に示したIV−IV線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。薄膜磁気ヘッド１は、ＡＢＳ１１Ｓを有する積層構造をなしており、その内部に磁気変換素子２０、第１研磨パターン対３０および第２研磨パターン対４０を備えている。磁気変換素子２０は、磁気ディスクの記録トラックに磁気情報を記録する記録素子２０Ｂと磁気ディスクに記録された磁気情報を再生する磁気抵抗効果（ＭＲ）素子２０Ａとによって構成されている。ＭＲ素子２０Ａは磁気抵抗効果（ＭＲ）膜を有しており、このＭＲ膜１５によって磁気ディスクからの磁界を検知するようになっている。ここで、磁気変換素子２０が、本発明の「ヘッドコア部」に対応する一具体例である。第１研磨パターン対３０および第２研磨パターン対４０が、本発明における「第３パターン対」および「第４パターン対」にそれぞれ対応する一具体例である。
【００３６】
第１研磨パターン対３０は、第１研磨パターン３１および第２研磨パターン３２からなり、ＭＲ膜１５を含む断面を機械研磨により形成するときに使用するダミーパターンとして機能するものである。第１および第２研磨パターン３１，３２は、ＭＲ膜１５の、ＡＢＳ１１Ｓとは反対側に設けられ、磁気ディスクの記録トラック幅に対応する幅方向（Ｘ方向）に沿って、ＡＢＳ１１Ｓと直交する高さ方向（Ｙ方向）の寸法が連続的に変化するように構成されている。具体的には、第１および第２研磨パターン３１，３２の平面形状は互いに同一の直角三角形をなしており、ＡＢＳ１１Ｓと直交する高さ方向（Ｙ方向）の寸法が、ＭＲ膜１５における幅方向（Ｘ方向）の中心位置ＣＸに向かうに従い増大し中心位置ＣＸにおいて最大となっている。ここで、第１および第２研磨パターン３１，３２は、ＡＢＳ１１Ｓと直交すると共に中心位置ＣＸ上の点を対称点３０Ｐとして、互いに点対称な関係となっている。さらに、第１および第２研磨パターン３１，３２は、ＭＲ膜１５と同一の積層構造をなし、かつ、ＭＲ膜１５と同一階層に設けられている。なお、図３の平面図では、本来第１研磨パターン対３０は見えないが、理解を容易とするため実線で表示している。第２研磨パターン対４０についても同様に実線で表示している。ここで、中心位置ＣＸが、本発明における「仮想直線」および「終点位置」に対応する一具体例である。
【００３７】
第２研磨パターン対４０は、第１研磨パターン対３０を挟んでＭＲ膜１５とは反対側の領域に設けられており、第１研磨パターン対３０と同様に機械研磨時に使用するダミーパターンとして機能する。第２研磨パターン対４０は第３および第４研磨パターン３３，３４を有しており、これら第３および第４研磨パターン３３，３４は、ＭＲ膜１５と同一の積層構造をなし、かつ、ＭＲ膜１５と同一階層に設けられている。さらに、第３および第４研磨パターン３３，３４は互いに同一形状をなし、ＡＢＳ１１Ｓと直交すると共に中心位置ＣＸを通る直線上の点を対称点４０Ｐとして、互いに点対称な位置に設けられている。
【００３８】
ＭＲ素子２０Ａは、センス電流がＭＲ膜１５の内部を積層面内方向に流れるように構成されたＣＩＰ（Current In Plane）−ＧＭＲ（Giant Magnetoresistive）構造をなしている。具体的には、ＭＲ素子２０Ａは、ＡＢＳ１１Ｓに露出する側において、例えば基体１１の上に絶縁層１２（図４のみ示す）、下部シールド層１３、下部ギャップ層１４、ＭＲ膜パターン１５、上部ギャップ層１８および上部シールド層１９が順に積層されたものである。ここで、下部ギャップ層１４と上部ギャップ層１８との間には、ＭＲ膜１５の両側に隣接して延在する一対の磁区制御層１６（１６Ｌ，１６Ｒ）と、その上に形成された一対の導電リード層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）とが配置されている（図２）。また、上部ギャップ層１８は、ＭＲ膜１５の後方をも取り囲むように設けられており、詳細には、ＭＲ膜１５の後方を占める第１部分１８Ａと、ＭＲ膜１５（および導電リード層１７）の上面を覆う第２部分１８Ｂとの２つの部分から構成されている。なお、ＭＲ膜１５の後方には、下部ギャップ層１４上に形成された第１研磨パターン対３０および第２研磨パターン対４０がＭＲ膜１５に近い側から順に配置されている。また、下部シールド層１３の後方には絶縁性の平坦化膜２８Ａが充填され、上部ギャップ層１８および上部シールド層１９の後方には平坦化膜２８Ｂが充填されている。
【００３９】
下部シールド層１３および上部シールド層１９は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの軟磁性金属材料によりそれぞれ構成され、ＭＲ膜１５を積層方向（Ｚ方向）に挟んで対向することで、不要な磁界の影響がＭＲ膜１５に及ばないように機能するものである。下部ギャップ層１４は酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、二酸化珪素（ＳｉＯ2）またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などの絶縁性材料からなり、主に下部シールド層１３とＭＲ膜１５との電気的な絶縁をおこなう。上部ギャップ層１８は、下部ギャップ層１４と同様の絶縁性材料からなり、上部シールド層１９とＭＲ膜１５との電気的な絶縁をおこなう。ＭＲ膜１５は、磁気ディスクの記録情報に起因した信号磁界変化を検知するセンサ部分として機能し、例えば下部ギャップ層の側から固定作用層（ピンニング層）、被固定層（ピンド層）、非磁性層、磁気感受層（フリー層）および保護層（いずれも図示せず）が順に積層されたスピンバルブ構造をなすものである。一対の磁区制御層１６（１６Ｌ，１６Ｒ）は、特に上記磁気感受層に磁気バイアスを印加して磁区の向きを揃え、単磁区化をおこなうものであり、例えばコバルト白金合金（ＣｏＰｔ）などの硬磁性材料により構成されている。一対の導電リード層１７（１７Ｌ，１７Ｒ）は、ＭＲ膜１５に対して積層面内方向（Ｘ方向）へセンス電流を流すための電流経路となるものであり、それぞれ素子形成面１１上に形成された一対の電極１７ＬＰ，１７ＲＰに接続されている。
【００４０】
このような構成のＭＲ素子２０Ａでは、ＭＲ膜１５に含まれる磁気感受層の磁化方向が、磁気ディスクからの信号磁界に応じて変化する。このため、ＭＲ膜１５に含まれる被固定層の磁化方向との相対的な変化を生じることとなる。ここで一対の導電リード層１７を介してＭＲ膜１５へセンス電流を流すと磁化方向の相対的変化が電気抵抗の変化として現れるので、これを利用することにより信号磁界を検知し磁気情報を読み出すようになっている。
【００４１】
一方、記録素子２０Ｂは、ＭＲ素子２０Ａの上に絶縁層２１を介して設けられており、下部磁極２２、記録ギャップ層２３、コイル２４、絶縁層２５および上部磁極２６を有している。
【００４２】
下部磁極２２は、例えば、ＮｉＦｅなどの磁性材料よりなり、ＭＲ素子２０Ａと記録素子２０Ｂとを分離する絶縁層２１の上に形成されている。なお、下部磁極２２の後方には絶縁性の平坦化膜２８Ｃが充填されている。下部磁極２２の上には、Ａｌ2Ｏ3などの絶縁材料よりなる記録ギャップ層２３が形成されている。この記録ギャップ層２３は、コイル２４のＸＹ平面における中心部に対応する位置に、磁路形成のための開口部２３Ａを有してる。銅（Ｃｕ）や金（Ａｕ）などにより構成されたコイル２４は、開口部２３Ａを中心として渦を巻くように記録ギャップ層２３上に設けられており、フォトレジストなどからなる絶縁層２５によって一部（端末部分）を除いて覆われている。コイル２４の両端末はそれぞれコイルリード２４Ａ，２４Ｂを介して電極２４Ｓ，２４Ｅに接続されている。さらに、上部磁極２６が記録ギャップ層２３、開口部２３Ａおよび絶縁層２５を覆うように形成されている。この上部磁極２６は、例えば、ニッケル鉄合金（ＮｉＦｅ）などの高飽和磁束密度を有する軟磁性材料よりなり、開口部２３Ａを介して下部磁極２２と接触しており、互いに磁気的に連結している。さらに、Ａｌ2Ｏ3などからなる保護膜２７が記録素子２０Ｂの上面全体を覆うように形成されている。
【００４３】
このような構成を有する記録素子２０Ｂは、コイル２４に流れる書込電流により、主に下部磁極２２と上部磁極２６とによって構成される磁路内部に磁束が発生する。これにより記録ギャップ層２３の近傍に信号磁界が生じるので、その信号磁界によって記録面２Ｓの所定の領域部分を磁化し、情報を記録するようになっている。
【００４４】
次に、図５から図１０を参照して、ＭＲ膜１５を含む積層断面が表出した薄膜磁気ヘッド１の解析用試料の作製方法について説明する。
【００４５】
まず、図５に示したように、スパッタリング法などを用い、基体１１の上に全面に亘って絶縁層１２を形成する。ここでは、Ａｌ2Ｏ3またはＳｉＯ2を用いて、０．１μｍ〜５．０μｍの厚みをなすように形成することが望ましい。次いで、図６に示したように、磁気変換素子２０を形成することとなる所定の領域を覆うように、下部シールド層１３をフレームめっき法などにより選択的に形成する。ここでは、例えば０．５μｍ〜３μｍの厚みをなすように形成する。下部シールド層１３の構成材料としては、ＮｉＦｅのほか、コバルト鉄ニッケル合金（ＣｏＦｅＮｉ）、コバルト鉄合金（ＣｏＦｅ）、窒化鉄（ＦｅＮ）または鉄ジルコニウム窒化物（ＦｅＺｒＮ）などを用いることができる。さらに、下部シールド層１３が形成されていない絶縁層１２の表面を覆うように、絶縁材料からなる平坦化膜２８Ａをスパッタリングなどにより形成したのち、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）などにより平坦化する。平坦化ののち、化学気相蒸着（ＣＶＤ）法やスパッタリング法により、下部ギャップ層１４を全面に亘って、例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなすように形成することが望ましい。
【００４６】
続いて、図７に示したように、下部ギャップ層１４上の最も前方位置にＭＲ膜１５を形成すると同時に、ＭＲ膜１５の後方の下部ギャップ層１４上に第１研磨パターン３０と第２研磨パターン対４０とをそれぞれ形成する。さらに、ＭＲ膜１５と隣接するように、磁区制御層１６および導電リード層１７（図７には示さず）を形成する。ここでは、まず、下部ギャップ層１４を覆うように全面に亘って固定作用層、被固定層、非磁性層、磁気感受層および保護層が順に積層された多層膜を形成し、その多層膜を選択的に覆うようにマスクパターン（図示せず）を形成する。このマスクパターンは、磁区制御層１６および導電リード層１７の形状に対応する開口部を有している。このマスクパターンを利用したミリングにより上記の多層膜をエッチングしたのち、多層膜を除去した領域に、スパッタリング法を用いて磁区制御層１６と導電リード層１７とを順に積層する。そののち、マスクパターンをアセトンやＮ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等の有機溶剤により溶解除去する。さらに、ＭＲ膜１５、第１研磨パターン対３０、第２研磨パターン対４０および導電リード層１７を全て合わせた形状をなす他のマスクパターン（図示せず）を形成し、これをマスクとして利用したミリングにより不要な部分の多層膜を除去する。こうすることにより、ＭＲ膜１５、第１研磨パターン対３０、第２研磨パターン対４０、磁区制御層１６および導電リード層１７の形成が完了する。なお、上記のマスクパターンは、溶解除去操作を容易とするため、断面が逆台形状（底面が最も幅が狭く、上面に向かうほど幅が広がる形状）とすることが望ましい。
【００４７】
こののち、ＭＲ膜１５、磁区制御層１６および導電リード層１７を覆うように上部ギャップ層１８を形成する。ここでは、スパッタリング法やＣＶＤ法などにより、例えば１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなすように形成する。さらに上部ギャップ層１８の上に、フレームめっき法などを用いて０．５μｍ〜３．０μｍの厚みの上部シールド層１９を形成する。なお、これら上部ギャップ層１８および上部シールド層１９は、下部シールド層１３と対応する領域に形成する。したがって、第１研磨パターン対３０は、下部シールド層１３と上部シールド層１９との間に挟まれることとなる。また、上部ギャップ層１８上における上部シールド層１９の後方領域、すなわち、第２研磨パターン対４０の上部にあたる領域には、図８に示したように、平坦化膜２８Ｂをスパッタリング法などにより形成したのち、ＣＭＰにより平坦化処理をおこなう。以上により、ＭＲ素子２０Ａの形成が一旦終了する。さらに、全体を覆うように、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みをなす絶縁層２１を形成する。
【００４８】
続いて、図９に示したように、絶縁層２１上に０．５μｍ〜３．０μｍの厚みをなす下部磁極２２をフレームめっき法により形成する。ここでは、ＮｉＦｅのほか、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮまたはＦｅＺｒＮなどを用いることができる。さらに、下部磁極２２の後方領域に平坦化膜２８Ｃを形成し、ＣＭＰにより平坦化処理をおこなったのち、下部磁極２２および平坦化膜２８Ｃを選択的に覆うように開口部２３Ａを有する記録ギャップ層２３を形成する。ここでは、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて１０ｎｍ〜５０ｎｍの厚みとなるようにする。
【００４９】
記録ギャップ層２３を形成したのち、図１０に示したように、フレームめっき法により１μｍ〜５μｍの厚みをなすコイル２４を形成する。さらに、コイル２４の一部を覆うように絶縁層２５を形成したのち、この絶縁層２５を覆い、かつ下部磁極２２と連結する上部磁極２６を形成すると共に、絶縁層２５に覆われずに露出したコイル２４の一部と連結するコイルリード２４Ｂを形成する。ここで、絶縁層２５は、フォトレジストを所定領域のみ露光したのち加熱処理（キュアリング）をおこなうことにより、０．５μｍ〜７．０μｍの厚みとなるように形成する。上部磁極２６およびコイルリード２４Ｂは、フレームめっき法により形成する。
【００５０】
最後に、上部磁極２６を含む全てを覆うように、スパッタリング等により保護膜２７を形成し、ＣＭＰなどにより平坦化処理をおこなう。これにより、記録素子２０Ｂが形成され、磁気変換素子２０の形成が一旦終了する。こののち、例えば、スライダ４Ａを機械研磨するなどしてＡＢＳ１１Ｓを形成するなどの所定の工程を経ることにより、磁気変換素子２０を含む薄膜磁気ヘッド１が完成する（図３および図４）。
【００５１】
本実施の形態の試料作製方法では、このように形成した薄膜磁気ヘッド１を幅方向（Ｘ方向）に研磨し、ＭＲ膜１５が表出した断面を形成する。これにより、積層断面における微小部分の構造確認や組成分析などの解析に適した薄膜磁気ヘッド１の解析用試料１０を容易に得ることができる。
薄膜磁気ヘッド１を形成する工程では、上記のように、ＭＲ膜１５を形成すると共に、中心位置ＣＸ（研磨の終点位置）に近づくほど高さ方向の寸法が連続的に増大し、かつ、中心位置ＣＸまで延在するように第１〜第４研磨パターン３１，３２，４１，４２を形成するようにしたので、薄膜磁気ヘッド１を研磨する工程において例えば＋Ｘ方向に研磨をおこなうと、研磨面に表出する第１および第３研磨パターンの高さ方向（Ｙ方向）の寸法が研磨量に応じて増大することとなる。ここで、第１および第３研磨パターンの高さ方向（Ｙ方向）の寸法に基づき研磨制御をおこなうようにすると、中心位置ＣＸ（終点位置）において精度良く研磨を終了することができ、その結果、中心位置ＣＸ（終点位置）と一致する積層断面を高精度に形成することが可能となる。
【００５２】
具体的には、図１１に示したように、研磨面がＡＢＳ１１Ｓと直交するように、例えば中心位置ＣＸに向かって＋Ｘ方向（紙面右から左）へ研磨を進めていき、最終的に、終点位置としての中心位置ＣＸに達した時点で研磨を停止する。このとき、研磨面が研磨位置Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，・・・と順に進んでいくに従って、第１研磨パターン３１の高さ方向（Ｙ方向）の寸法が徐々に増大していき、最終的に中心位置ＣＸにおいて最大となる。本実施の形態では、第１研磨パターン３１の平面形状が斜辺３１Ｓを有する直角三角形であるので、Ｘ方向の研磨量に比例して高さ方向寸法が増大する。例えば頂点３１Ｚを基準点とし、頂点３１Ｚから研磨位置Ｋｎ（ｎ＝１，２，３…）までの距離（すなわち研磨量）をＸｎ（ｎ＝１，２，３…）とすると、それぞれに対応する第１研磨パターン３１の高さ方向寸法Ｙｎ（ｎ＝１，２，３…）は角度β（斜辺３１Ｓと辺３１Ｘとのなす角度の大きさ）を用いて、
Ｙｎ＝Ｘｎ・ｔａｎβ，（ｎ＝１，２，３…）…（１）
と表すことができる。したがって、微小な寸法のＭＲ膜１５を直接視認することなく、第１研磨パターン３１の高さ方向（Ｙ方向）の寸法を測定することにより、Ｘ方向の研磨量を把握することができる。ここで、特に、第１研磨パターン３１の平面形状が角度β＝４５°の直角二等辺三角形である場合には、
Ｙｎ＝Ｘｎ…（２）
となるので、高さ方向寸法を測定することで、Ｘ方向の研磨量を直接把握することができる。したがって、上記（１）式または（２）式の関係を用いて、第１研磨パターン３１の高さ方向の寸法が所定値に達したときに研磨を終了することにより、所定の研磨位置Ｋでの断面が得られる。すなわち、第１研磨パターン３１の高さ方向の寸法が辺３１Ｙの長さと一致した時点で研磨を終了すると、中心位置ＣＸにおいてＭＲ膜１５が表出した薄膜磁気ヘッド１の断面が得られることとなる。
【００５３】
また、第２研磨パターン３２を、中心位置ＣＸを通る直線上の点３０Ｐを対称点として第１研磨パターン３１と点対称な関係となるように配置したので、研磨面が中心位置ＣＸに達した時点で、その断面（研磨面）に第２研磨パターン３２が表出することとなる。したがって、研磨加工を進めるにあたり、研磨面が中心位置ＣＸに達したかどうかの判断がより容易となる。加えて、第２研磨パターン３２を設けたことにより、中心位置ＣＸに向かって−Ｘ方向（紙面左から右）へ研磨を進めていくことも可能である。
【００５４】
さらに、本実施の形態では第２研磨パターン対４０を設けるようにしたので、これを利用することにより、研磨によって形成された断面がＡＢＳ１１Ｓと直交するように、かつ、断面が中心位置ＣＸと一致するように高精度な研磨加工が可能となる。例えば、図１２に示したように、研磨面Ｓが第１研磨パターン３１および第３研磨パターン４１を通過し、ＡＢＳ１１Ｓに対して角度θだけ傾いており、ＡＢＳ１１Ｓでの研磨面Ｓから中心位置ＣＸまでの距離がＷとなっている場合を考察する。
【００５５】
この場合、研磨面Ｓと、第３研磨パターン４１のＡＢＳ１１Ｓと平行な辺４１Ｘとの交点４１Ｐから、中心位置ＣＸまでの距離をＨ、交点４１Ｘから頂点４１Ｚまでの距離をＧ、中心位置ＣＸにおける第３研磨パターン４１の高さ方向寸法をＢとすると、これらの関係は、以下のように表すことができる。
ｔａｎα＝Ｂ／（Ｇ＋Ｈ）…（３）
ここでαは、斜辺４１Ｓと辺４１Ｘとのなす角度の大きさを表す。さらに、交点４１Ｐにおける第３研磨パターン４１の高さ方向寸法をＡとすると、
ｔａｎα＝Ａ／Ｇ…（４）
と表すことができる。（３）式および（４）式からそれぞれ
Ｂ＝（Ｇ＋Ｈ）ｔａｎα…（５）
Ａ＝Ｇｔａｎα…（６）
と書き直すことができ、（５）式および（６）式から
Ｈ＝（Ｂ−Ａ）／ｔａｎα…（７）
となる。
【００５６】
同様に、研磨面Ｓと、第１研磨パターン３１のＡＢＳ１１Ｓと平行な辺３１Ｘとの交点３１Ｐから、中心位置ＣＸまでの距離をＫ、交点３１Ｐから頂点３１Ｚまでの距離をＪ、中心位置ＣＸにおける第１研磨パターン３１の高さ方向寸法をＥとすると、これらの関係は、以下のように表すことができる。
ｔａｎβ＝Ｅ／（Ｊ＋Ｋ）…（８）
ここでβは、斜辺３１Ｓと辺３１Ｘとのなす角度の大きさを表す。さらに、交点３１Ｐにおける第１研磨パターン３１の高さ方向寸法をＤとすると、
ｔａｎβ＝Ｄ／Ｊ…（９）
と表すことができる。（８）式および（９）式からそれぞれ
Ｅ＝（Ｊ＋Ｋ）ｔａｎβ…（１０）
Ｄ＝Ｊｔａｎβ…（１１）
と書き直すことができ、（１０）式および（１１）式から
Ｋ＝（Ｅ−Ｄ）／ｔａｎβ…（１２）
となる。
【００５７】
ここで、Ｈ＝Ｋとなるとき、すなわち、
（Ｂ−Ａ）／ｔａｎα＝（Ｅ−Ｄ）／ｔａｎβ…（１３）
を満足するようにすれば研磨面ＳがＡＢＳ１１Ｓと直交することとなる。
【００５８】
また、研磨面ＳがＡＢＳ１１Ｓに垂直な線となす角度θは、距離Ｈ、距離Ｋ、および交点４１Ｐと交点３１Ｐとの距離Ｃを用いることにより次のように表すことができる。
θ＝ｔａｎ-1｛（Ｈ−Ｋ）／Ｃ｝
したがって、
θ＝ｔａｎ-1［｛（Ｂ−Ａ）／ｔａｎα−（Ｅ−Ｄ）／ｔａｎβ｝／Ｃ］
＝ｔａｎ-1［｛（Ｂ−Ａ）ｔａｎβ−（Ｅ−Ｄ）ｔａｎα｝／（Ｃ・ｔａｎα・ｔａｎβ）］…（１４）
となる。ここで、距離Ａおよび距離Ｄ以外は固定値なので、距離Ａおよび距離Ｄを測定することで研磨面Ｓの傾き具合を表す角度θを求めることができる。特に第１および第３研磨パターン４１，４３が直角二等辺三角形の場合には、α＝β＝４５°なので、（１４）式は
θ＝ｔａｎ-1［｛（Ｂ−Ａ）−（Ｅ−Ｄ）｝／Ｃ］
＝ｔａｎ-1｛（Ｂ−Ａ−Ｅ＋Ｄ）／Ｃ｝…（１５）
となる。さらに、Ｂ＝Ｅの場合（第１および第３研磨パターン４１，４３が同一寸法である場合）には、（１５）式は
θ＝ｔａｎ-1｛（Ｄ−Ａ）／Ｃ｝…（１６）
となる。したがって、第１および第３研磨パターン４１，４３が互いに合同な直角二等辺三角形をなす場合には、距離Ａと距離Ｄとが等しくなるように近づけることにより研磨面Ｓの傾きを低減することができる。
【００５９】
さらに、距離Ｗは、研磨面ＳがＡＢＳ１１Ｓに垂直な線となす角度θ、距離Ｋおよび交点３１ＰからＡＢＳ１１Ｓまでの距離Ｆを用いて、
Ｗ＝Ｋ−Ｆ・ｔａｎθ
＝（Ｅ−Ｄ）／ｔａｎβ−Ｆ・ｔａｎθ…（１７）
と表すことができる。特に第１および第３研磨パターン４１，４３が直角二等辺三角形の場合、（１５）式を考慮し、（１７）式は、
Ｗ＝Ｅ−Ｄ−Ｆ・｛（Ｂ−Ａ−Ｅ＋Ｄ）／Ｃ｝…（１８）
となる。さらに、Ｂ＝Ｅの場合には、（１８）式は（１６）式を考慮し、
Ｗ＝Ｅ−Ｄ−Ｆ・｛（Ｄ−Ａ）／Ｃ｝…（１９）
となる。ここで、距離Ａおよび距離Ｄ以外は固定値なので、距離Ａおよび距離Ｄを測定することでＡＢＳ１１Ｓにおける研磨面Ｓと中心位置ＣＸとの距離Ｗを求めることができる。
【００６０】
上記のように研磨量制御しつつ研磨加工をおこなうことにより、ＭＲ膜１５が表出した断面を有する薄膜磁気ヘッド１の解析用試料１０（図１１）を作製することができる。
【００６１】
このように本実施の形態では、薄膜磁気ヘッド１の内部に第１および第２研磨パターン対３０，４０を予め形成しておき、これを幅方向（Ｘ方向）に沿って中心位置ＣＸ（終点位置）に達するまで研磨加工をおこなう。この際、研磨量に応じて変化する第１および第２研磨パターン対３０，４０の高さ方向の寸法を視認し、これに基づいて中心位置ＣＸに到達したことの判断を精度良くおこない研磨を終了する。したがって、例えばＭＲ膜１５が極端に微小化した場合であっても、ＭＲ膜１５が表出した積層断面を含む解析用試料１０を高精度かつ容易に作製することができる。ＭＲ膜１５に限らず、例えばコイル２４などの他の部分についても、同様に積層断面を形成することができる。また、中心位置ＣＸ以外の位置を積層断面としたい場合は、積層断面を形成したい所望の終点位置にまで延在するように第１および第２研磨パターン対３０，４０を予め形成しておき、その終点位置に向かって研磨加工をおこない、第１および第２研磨パターン対３０，４０の高さ方向の寸法に基づいて研磨を終了するようにすればよい。ここで、第１研磨パターン対３０および第２研磨パターン対４０の双方を利用した研磨量制御をおこなうことにより、ＡＢＳ１１Ｓと直交すると共に中心位置ＣＸと一致する断面を高精度に形成することが可能となる。また、特に、第１および第２研磨パターン対３０，４０における第１〜第４研磨パターン３１，３２，４１，４２がいずれも同一の構造、寸法および形状（直角三角形）を有するようにしたので、薄膜磁気ヘッド１をより簡便に形成できるうえ、研磨加工途中の研磨位置の把握が容易である。
【００６２】
続いて、図１３および図１４を参照して、本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの解析方法を説明する。本実施の形態の薄膜磁気ヘッドの解析方法は、上記の試料作製方法によって得られた解析用試料１０を、ＳＥＭまたはＴＥＭを用いて解析するものである。
【００６３】
図１３は、本実施の形態の試料解析方法において使用するＳＥＭ５０の構成を表すものである。このＳＥＭ５０は、解析用試料１０に対して電子線を照射することによって得られる（解析用試料１０からの）二次電子等を用いて、その表面における微細構造の観察をおこなうものである。ＴＥＭとは異なり立体像が得られるうえ、解析用試料１０の表面が仮に大きな凹凸を有する場合であっても観察域のほぼ全面に焦点を合わせることができる。また、電子線が照射された解析用試料１０は、二次電子のほか、反射電子、オージェ電子あるいはＸ線（特性Ｘ線および連続Ｘ線）を放出するので、これを所定の検出器で検出することにより、各種の解析が可能となる。例えば、特性Ｘを検出することにより、元素分析（元素の定性分析や元素の分布状態の調査）をおこなうことができる。
【００６４】
このＳＥＭ５０は、解析用試料１０の側から順に光軸Ｚ１に沿って走査コイル５２、対物レンズ５３、集束レンズ５４、電子銃５５を備えており、解析用試料１０と共に筐体（図示せず）に収容されている。さらに、筐体には、解析用試料１０からの二次電子等を検出する検出器５６が設けられている。検出器５６は、光電子倍増管（ＰＭＴ）などの映像増幅器５７を介して陰極線管（ＣＲＴ）５８に接続されている。
【００６５】
電子銃５５は、熱電子放射型と呼ばれる電子線源であり、主に、カソード（フィラメント）５５Ａ、ウェーネルト５５Ｂおよびアノード（加速電極）５５Ｃによって構成されている。カソード５５Ａは例えばタングステン（Ｗ）からなり、電圧の印加によって加熱され、電子を放出するようになっている。また、アノード５５Ｃをアース電位として、カソード５５Ａにはマイナスの電圧が印加される。ウェーネルト５５Ｂに対しては、カソード５５Ａよりも僅かに低いマイナス電圧（バイアス電圧）が印加される。ウェーネルト５５Ｂは、カソード５５Ａからの電子を集束して電子密度の高い電子線束を形成するものである。ウェーネルト５５Ｂを通過した直後の電子線束の直径は、例えば１０μｍ〜３０μｍ程度である。アノード５５Ｃは、ウェーネルト５５Ｂからの電子線束を加速するように機能する。
【００６６】
対物レンズ５３および集束レンズ５４は、電子レンズと呼ばれ、電界や磁界を発生することにより、電子銃５５からの電子線束を、最終的に解析用試料１０の断面に照射するまでの間に数ｎｍ程度のスポット径となるように縮小させるものである。必要に応じて電子絞りを設けるようにしてもよい。
【００６７】
走査コイル５２は一組の偏向コイルであり、磁界を発生することにより電子銃５５からの電子線束を任意の方向に走査するためのものである。走査コイル５２は、対物レンズ５３よりも解析用試料１０側へ配置されてもよいし、あるいは集束レンズ５４と対物レンズ５３との間に配置されるようにしてもよい。
【００６８】
このような構成のＳＥＭ５０においては、まず、筐体の内部を真空状態とする。次に、カソード５５Ａを加熱することにより電子を放出させ、ウェーネルト５５Ｂにおいてこれを集束して電子線束を形成し、さらにアノード５５Ｃによってその電子線束を加速して集束レンズ５４へ向けて放射させる。電子線束を、集束レンズ５４および対物レンズ５３を通過させることにより微小なスポット径に絞り込むと共に、走査コイル５２によって解析用試料１０におけるＭＲ膜１５の断面へ導く。解析用試料１０に電子線束を照射することにより、二次電子等が放出されるので、これらを検出器５６によって捕獲する。検出器５６における蛍光面と衝突した二次電子は、光に変換される。この光を映像増幅器５７によって増幅したのち、陰極線管５８へ投入することにより、画面上に、ＭＲ膜１５の断面の観察像を表示させることができる。
【００６９】
一方、図１４は、本実施の形態の試料解析方法において使用するＴＥＭ６０の構成を表すものである。ＴＥＭ６０は、解析用試料１０を透過させることによって得られる解析用試料１０の情報を有する電子線を用いて、その内部の微細構造の観察をおこなうものである。ＴＥＭでは、数万倍以上の投影像を得ることにより原子レベルの観察を行うことができるうえ、ＳＥＭと同様、電子線を照射することにより解析用試料１０が反射電子、オージェ電子あるいはＸ線（特性Ｘ線および連続Ｘ線）を放出するので、これを利用して各種の解析をおこなうことができる。ＴＥＭ６０は、図示しない筐体の内部に、電子線源としての電子銃６１と、照射レンズ系６２と、結像レンズ系６３と、撮像素子６４とが順に配設されたものである。解析用試料１０は、照射レンズ系６２と結像レンズ系６３との間に設けられる。電子銃６１は、ＳＥＭ５０における電子銃５５と同様の構成であり、カソード６１Ａ、ウェーネルト６１Ｂおよびアノード６１Ｃを備えている。照射レンズ系６２は、第１および第２の集束レンズ６２Ａ，６２Ｂを有し、電子銃６１からの電子線束を解析用試料１０に照射するものである。結像レンズ系６３は、解析用試料１０を透過した電子線束を拡大するための対物レンズ６３Ａおよび中間レンズ６３Ｂと、撮像素子６４の上に結像させるための投影レンズ６３Ｃとを有している。撮像素子３４は、例えば電荷結合素子（ＣＣＤ；Charge Coupled Device ）である。
【００７０】
このような構成のＴＥＭ６０においては、まず、筐体の内部を真空状態とする。次に、カソード６１Ａを加熱することにより電子を放出させ、ウェーネルト６１Ｂにおいてこれを収束して電子密度の高い電子線束を形成し、さらにアノード６１Ｃによってその電子線束を加速して照射レンズ系６２へ向けて放射させる。電子線束を、照射レンズ系６２によって微小なスポット径に絞り込み、解析用試料１０へ照射する。照射された電子線束は解析用試料１０を透過するので、これを結像レンズ系６３を介して撮像素子６４へ投影することにより、解析用試料１０の内部構造の観察像を得ることができる。なお、撮像素子３４のかわりに蛍光板を用いるようにしてもよい。
【００７１】
また、上記実施の形態では、ＳＥＭおよびＴＥＭを用い、電子線を照射して解析用試料の解析を行う場合について説明するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、Ｘ線やイオンビームを照射して解析を行う解析手法を用いることもできる。そのような解析手法の例としては、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ；X-ray Photoelectron Spectroscopy）、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ；Secondary Ion Mass Spectrometry）またはラザフォード後方散乱分析法（ＲＢＳ；Rutherford Backscattering Spectrometry ）などが挙げられる。
【００７２】
薄膜磁気ヘッド１を研磨加工して得た解析用試料１０のＭＲ膜１５を含む断面について、ＳＥＭまたはＴＥＭを用いて解析するようにしたので、ＭＲ膜１５の断面構造や成分についての正確な解析を、容易におこなうことができる。
【００７３】
以上、実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、第１研磨パターン対に加えて第２研磨パターン対を設けるようにしたが、いずれか一方のみ設けるようにしてもよい。また、第１研磨パターン対と第２研磨パターン対とにおける平面形状や寸法、または構成材料については、互いに異なっていてもよい。図１５〜図１９に、平面形状や配置状態についての種々の変形例を示す。
【００７４】
図１５に示した第１の変形例は、互いに同じ向きとなるように配置された直角三角形状の第１および第２研磨パターン３１Ａ，３２Ａからなる第１研磨パターン対３０Ａを有するものである。この場合、例えばＸ方向に研磨をおこなうと、中心位置ＣＸにおいて第１研磨パターン３１Ａの高さ方向の寸法が最大となり、中心位置ＣＸを超えると微小な高さ方向の寸法を有する第２研磨パターンが現れるので、中心位置ＣＸに達したかどうかの判断が容易となる。
【００７５】
図１６に示した第２の変形例は、互いに同じ向きとなるように配置された第１および第２研磨パターン３１Ｂ，３２Ｂからなる第１研磨パターン対３０Ｂを有し、図１５の第１研磨パターン対３０Ａと線対称な形状をなすものである。これについても図１５の第１の変形例と同様の効果が得られる。
【００７６】
図１７に示した第３の変形例は、中心位置ＣＸの片側に設けられた第１および第２研磨パターン３１Ｃ，３２Ｃからなる第１研磨パターン対３０Ｃを有するものである。本変形例では、中心位置ＣＸにおける高さ方向の寸法がより大きくなるので中心位置ＣＸに達したかどうかの判断が容易となる。
【００７７】
また、本実施の形態では、第２研磨パターン３２が、中心位置ＣＸ上の点を対称点として第１研磨パターン３１と点対称をなし、かつ、第１研磨パターンと共に第１研磨パターン対３０をなすようにしたが、これに限定されず、図１８に示した第４の変形例のように、第２研磨パターン３２Ｄが中心位置ＣＸを対称軸として第１研磨パターン３１Ｄと線対称をなし、かつ第１研磨パターン３１Ｄと共に第１研磨パターン対３０Ｄをなすようにしてもよい。図１８の第４の変形例は、二等辺三角形をなす第１および第２研磨パターン３１Ｄ，３２Ｄを、中心位置ＣＸにおいて互いの底辺を隣接させるようにしたものである。あるいは、図１９に示した第５の変形例のように、直角二等辺三角形をなす第１および第２研磨パターン３１Ｅ，３２Ｅを、中心位置ＣＸにおいて互いを隣接させるようにしてもよい。
【００７８】
また、本実施の形態および上記各変形例では、第１および第２研磨パターンが中心位置ＣＸにおいて最大の高さ方向の寸法を有するように設けられているが、これに限定されるものではない。図２０に示した第６の変形例のように、第１および第２研磨パターン２１Ｆ，３２Ｆが中心位置ＣＸを超えて幅方向に沿って反対側まで延在するようにしてもよい。この場合、第１および第２研磨パターン２１Ｆ，３２Ｆについて、中心位置ＣＸ上における高さ方向の寸法を予め把握しておくことにより、中心位置ＣＸに達した際の研磨終了の判断が可能となる。
【００７９】
さらに、本実施の形態では、第１および第２研磨パターン対を、磁気抵抗効果膜と同一の積層構造をなすようにすると共に、磁気抵抗効果膜と同一階層に配置するようにしたが、これに限定されるものではない。例えば、第１および第２研磨パターン対を、磁気抵抗効果膜へ電流を供給する経路となる導電リード層と同一材料を用いて同時に形成するようにすることもできる。この場合、第１研磨パターン対と第２研磨パターン対とをそれぞれ異なる層に形成するようにしてもよい。
【００８０】
さらに、本実施の形態では、ＣＩＰ−ＧＭＲ構造をなすＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドを例に挙げて説明するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、センス電流がＭＲ膜の内部を積層方向に流れるように構成されたＣＰＰ（Current Perpendicular to Plain）−ＧＭＲ構造やＣＰＰ−ＴＭＲ（tunneling magnetoresistance）構造をなすＭＲ素子を備えた薄膜磁気ヘッドとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドを搭載したスライダの構成を表す斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの構成を表す分解斜視図である。
【図３】図２に示した薄膜磁気ヘッドのIII矢視方向から眺めた要部構成を表す平面図である。
【図４】図２に示した薄膜磁気ヘッドのIV−IV線に沿った矢視方向の構造を表す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る試料作製方法における一工程を表す平面図である。
【図６】図５に続く一工程を表す断面図である。
【図７】図６に続く一工程を表す断面図である。
【図８】図７に続く一工程を表す断面図である。
【図９】図８に続く一工程を表す断面図である。
【図１０】図９に続く一工程を表す断面図である。
【図１１】図１０に続く一工程を表す平面図である。
【図１２】本発明の試料作製方法における研磨量制御を説明するための平面図である。
【図１３】本発明の一実施の形態に係る試料解析方法において用いるＳＥＭの構成を表す概略図である。
【図１４】本発明の一実施の形態に係る試料解析方法において用いるＴＥＭの構成を表す概略図である。
【図１５】図２に示した薄膜磁気ヘッドの第１の変形例における要部構成を表す平面図である。
【図１６】図２に示した薄膜磁気ヘッドの第２の変形例における要部構成を表す平面図である。
【図１７】図２に示した薄膜磁気ヘッドの第３の変形例における要部構成を表す平面図である。
【図１８】図２に示した薄膜磁気ヘッドの第４の変形例における要部構成を表す平面図である。
【図１９】図２に示した薄膜磁気ヘッドの第５の変形例における要部構成を表す平面図である。
【図２０】図２に示した薄膜磁気ヘッドの第６の変形例における要部構成を表す平面図である。
【符号の説明】
【００８２】
１…薄膜磁気ヘッド、２…スライダ、１１…基体、１１Ａ…素子形成面、１１Ｓ…記録媒体対向面（ＡＢＳ）、１２…絶縁層、１３…下部シールド層、１４…下部ギャップ層、１５…ＭＲ膜、１６…磁区制御層、１７…導電リード層、１８…上部ギャップ層、１９…上部シールド層、２０…磁気変換素子、２０Ａ…磁気抵抗効果（ＭＲ）素子、２０Ｂ…記録素子、２１…絶縁層、２２…下部磁極、２３…記録ギャップ層、２４…コイル、２４Ａ，２４Ｂ…コイルリード、２５…絶縁層、２６…上部磁極、２７…保護膜、２８…平坦化膜、３０…第１研磨パターン対、３１…第１研磨パターン、３２…第２研磨パターン、４０…第２研磨パターン対、４１…第３研磨パターン、４２…第４研磨パターン、５０…ＳＥＭ、５２…走査コイル、５３…対物レンズ、５４…集束レンズ、５５…電子銃、５６…検出器、５７…映像増幅器、５８…陰極線管（ＣＲＴ）、６０…ＴＥＭ、６１…電子銃、６２…照射レンズ系、６３…結像レンズ系、６４…撮像素子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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