(57)【要約】【課題】フレアポイントハイト推定のための磁界強度変化率測定を行うと、フレアポイントハイト寸法による信号強度変化率の差が測定ノイズ等に埋もれてしまいSN比が上がらず、フレアポイントハイトの推定を行うことが困難である。【解決手段】さまざまなフレアポイントを持つサンプルを用意し、それぞれのサンプルの、ある基準のピーク位置間隔が得られる測定点における磁界強度を測定し、しかる後に、FIBやエッチング等の破壊的な測定法にてそれぞれのサンプルのフレアポイントハイトを正確に測定し、そのフレアポイントハイトと磁界強度の関係をデータベースとして用意しておけば、以降、新しい磁気ヘッドサンプルの基準となるピーク位置間隔における磁界強度を測定してやれば、前記データベースを参照して、そのサンプルのフレアポイントハイトを非破壊的に推定できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浮上面に向かって絞り込まれた形状を有する主磁極と、該主磁極とで磁気回路を形成する戻り磁極と、前記磁気回路を取り囲むコイルとを有する垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法であって、前記コイルに電気信号を印加し、前記主磁極近傍に対向するように配置した磁気センサを走査し、印加した電気信号と前記磁気センサの出力として得られる信号の強度比から算出される前記主磁極近傍の磁界強度分布の特性から、前記主磁極のフレアポイントハイトを求めることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法。
【請求項２】
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法において、前記主磁極近傍の磁界強度分布の特性から、前記主磁極から前記磁気センサまでの距離を求め、前記磁気センサの位置に対する磁界強度の値から前記主磁極のフレアポイントハイトを求めることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法。
【請求項３】
請求項２記載の垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法において、前記主磁極から前記磁気センサまでの距離は、被測定物となる垂直磁気記録ヘッドの浮上面に平行な平面内の二次元的な磁界強度分布から最も高い強度が得られる位置を特定し、次に、その位置を含む前記垂直磁気記録ヘッドのダウントラック方向に前記磁気センサを走査することで得られる一次元磁界プロファイルの正のピーク値と負のピーク値が得られる位置の間隔から求めることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法。
【請求項４】
請求項１記載の垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法において、前記磁気センサとしてGMR、TMRなどに代表される磁気抵抗効果素子を用いることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法。
【請求項５】
浮上面に向かって絞り込まれた形状を有する主磁極と、該主磁極とで磁気回路を形成する戻り磁極と、前記磁気回路を取り囲むコイルとを備える垂直磁気記録素子と、再生素子とを有する垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法において、
異なるフレアポイントを有する複数の垂直磁気記録ヘッドをサンプルとして用意し、該サンプルのコイルに通電して浮上面から磁界を発生させ、該サンプルの浮上面に対向して配置した磁気センサにより一次元磁界プロファイルを測定し、該一次元磁界プロファイルのある基準のピーク位置間隔が得られる測定点における磁界強度を測定し、続いて破壊的な測定法により前記サンプルのフレアポイントハイトを測定し、当該フレアポイントハイトと前記磁界強度の関係のデータベースを作成する工程と、
被測定用垂直磁気記録ヘッドの浮上面に磁気センサを対向させ、浮上面の法線方向に該磁気センサを移動させながら一次元磁界プロファイルを測定し、前記基準となるピーク位置間隔における磁界強度を測定する工程と、
測定した磁界強度と前記データベースとを比較して前記被測定用垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイトを推定する工程と、
を有することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法。
【請求項６】
請求項５記載の垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法において、前記一次元磁界プロファイルの測定は、前記磁気センサを二次元的に移動して最も高い磁界強度が得られる位置を特定し、該位置を含むダウントラック方向に移動させて行うことを特徴とする垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法。
【請求項７】
請求項５記載の垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法において、前記磁界強度は、前記サンプル及び被測定用垂直磁気記録ヘッドのコイルに印加した電気信号の強度と、前記磁気センサの出力として得られる信号との強度比から求めることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法。
【請求項８】
請求項５記載の垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法において、前記磁界強度を測定する工程において、一次元磁界プロファイルの位相差も測定することを特徴とする垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法。
【請求項９】
請求項５記載の垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法において、前記磁気センサは三次元の並進移動自由度を持つ微動ステージにより移動されることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法。
【請求項１０】
請求項９記載の垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法において、前記微動ステージは三軸ピエゾステージであることを特徴とする垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置等の磁気記録装置に搭載される磁気ヘッドスライダ、特に垂直磁気記録ヘッドの主磁極フレアポイントハイトの測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気ディスク記憶装置(HDD：Hard Disk Drive)は、取扱情報量の増大に伴って高記録密度化が急速に進展している。この傾向の中でより一層の性能向上の実現するために、2005年、垂直磁気記録方式が実用化された。垂直磁気記録方式は、磁気データをディスク面に対して垂直に配置するため、従来の面内磁気記録方式に比べ、微細な記録磁化が熱的に安定となる特徴を持つ。
【０００３】
面内記録方式では、記録素子の磁極の高さに対し、それほど厳しい精度は求められない。しかし、垂直記録方式では、磁極の高さが記録磁化分布に大きな影響を及ぼすため、非常に高い精度が求められる。一方で、再生素子の高さは、垂直記録方式においても、面内記録方式と変わらず、高い寸法精度が求められ、こちらの精度も同時に満足させなければならない。
【０００４】
これらの寸法は、磁気ヘッドスライダの浮上面を研磨加工する際に、各素子が適切な寸法となるまで加工が進んだところで研磨加工を停止することで形成される。その際、再生素子に関しては、素子近傍に形成したガイド抵抗に電流を流してその抵抗値からガイド抵抗の寸法を算出し、実再生素子の高さの推定値としているが、記録素子に関しては、素子構造物中、高い精度が必要な寸法をなす部分には電流を流す構造にはなっておらず、また、ガイド抵抗も、フレアポイントに合わせた形状に形成することが非常に困難である。さらに、フレアポイントハイトの寸法については、（１）膜の形成方向に数μm離れた記録素子と再生素子、両素子の形成時の露光の合わせ精度、（２）露光されたパタンに基づいて素子を形成する際のミリング精度、（３）スライダプロセスにおけるロウバー切り出しおよび浮上面ラップ時の膜面に対する浮上面の直角度、（４）再生素子高さ基準で浮上面加工を行う際の再生素子高さ加工寸法のばらつきなどの要因から、フレアポイントハイトは大きくばらついてしまう。
【０００５】
ウェハ上に再生素子と記録素子を形成する際に生じる露光の合わせずれ、および露光されたパタンに基づいて素子を形成する際のミリング精度などをあわせた、ウェハ工程起因の再生素子と記録素子の位置ずれは、浮上研磨加工の際にスライダを傾斜させて、再生素子と記録素子それぞれが適切な寸法になるように余分な材料を除去することによって補正することができる。しかしこの位置ずれを正しく補正するためには、加工中の再生素子寸法、記録素子フレアポイントハイトの両者を正しく把握していなければならない。
【０００６】
ガイド抵抗などによらず、記録素子の状態について検査を行う方法として、例えば、特許文献１に提案されているように、検査対象の磁気ヘッドスライダ浮上面に擬似的な垂直磁気記録媒体を形成し、そこへ当該の磁気ヘッドスライダの記録素子から垂直磁気記録を行い、その記録状態を磁気光学効果または磁気力顕微鏡によって読み取ることで記録素子の磁区構造などを推定し、磁気ヘッドの良否を判断する方法などがあるが、素子の寸法までは推定することができず、また媒体を介しているため、観察測定の結果はその媒体の媒体ごとの特性のばらつきにも依存する。
【０００７】
また非特許文献１には、別途用意した媒体に記録された情報を、別な磁気記録再生素子によって測定し可視化する方法が示されているが、この場合も、素子寸法の推定は想定しておらず、また測定には媒体を介しているため、測定結果は媒体に依存する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−３０９８３６号公報
【特許文献２】特開２０１０−３３３２号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Scanning magnetoresistance microscopy (SMRM): Imaging with a MR head, S. Y. Yamamoto and S. Schultz, J. Appl. Phys. 81, 4698 (1997)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した問題を解決する手段として、上記特許文献２は、垂直磁気記録ヘッドの主磁極近傍の磁界強度を磁気センサにより測定し、磁気ヘッドスライダ浮上面の法線方向の磁界強度変化率から主磁極のフレアポイントハイトを推定し、また一方、再生素子の抵抗値の実測から再生素子高さを測定することにより、正確なフレアポイントハイトに基づいたスライダ傾斜研磨加工を行う製造方法を開示している。
【００１１】
しかし、特許文献２に記載の方法に従い、フレアポイントハイト推定のための磁界強度変化率測定を行うと、フレアポイントハイト寸法による信号強度変化率の差が測定ノイズ等に埋もれてしまいSN比が上がらず、フレアポイントハイトの推定を行うことが困難である。
【００１２】
そのため、本発明の目的は、垂直磁気記録ヘッドの主磁極のフレアポイントハイトを、非破壊的に、より高精度に求める技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
このような課題を解決するために、本発明の垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイト測定方法は、浮上面に向かって絞り込まれた形状を有する主磁極と、ヘッド内部で補助磁極およびヨークを介して磁気回路を形成する戻り磁極と、前記磁気回路を取り囲むコイルからなる垂直磁気記録ヘッドのフレアポイントハイトを求める方法であって、前記コイルに電気信号を印加し、前記主磁極近傍に対向するように配置した磁気センサを走査し、印加した電気信号と前記磁気センサの出力として得られる信号の強度比から算出される前記主磁極近傍の磁界強度分布の特性から、フレアポイントハイトを求めるものである。
【００１４】
また、本発明の好ましい様態として、前記フレアポイントハイトの測定方法は、印加した電気信号と前記磁気センサの出力として得られる信号の強度比から算出される前記主磁極近傍の磁界強度分布の特性から、前記主磁極から前記磁気センサまでの距離を求め、前記磁気センサの位置に対する磁界強度の値からフレアポイントハイトを求めるものである。
【００１５】
また、本発明の好ましい様態として、前記フレアポイントハイトの測定方法は、まず、被測定物となる前記垂直磁気記録ヘッドの浮上面に平行な平面内の二次元的な磁界強度分布から、最も高い強度が得られる位置を特定し、次に、その位置を含む前記垂直磁気記録ヘッドのダウントラック方向に磁気センサを走査することで得られる一次元磁界プロファイルの正のピーク値と負のピーク値が得られる位置の間隔から、前記主磁極から前記磁気センサまでの距離を求めるものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、垂直磁気記録ヘッドの主磁極のフレアポイントハイトを、非破壊的に、より高精度に求めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例による主磁極周辺の磁界強度出力を測定する磁気センサに磁気ヘッド内の磁気抵抗効果素子を用いた場合の配置を示す模式図である。
【図２】垂直磁気記録ヘッドの構成と動作概念を示す図である。
【図３】垂直磁気記録ヘッド素子部の構成図である。
【図４】垂直磁気記録ヘッドの記録磁界強度と記録素子のフレアポイントハイトとの関係を示す図である。
【図５】本発明によるフレアポイントハイトの測定方法を適用する対象のロウバー傾斜加工、およびロウバー仕上げ加工を含む磁気ヘッド加工プロセスを示す図である。
【図６】本発明によるフレアポイントハイトの測定方法を適用する対象の、ロウバー傾斜加工、および単品スライダ仕上げ加工を含む磁気ヘッド加工プロセスを示す図である。
【図７】本発明によるフレアポイントハイトの測定方法を適用する対象の、単品スライダ傾斜加工、および単品スライダ仕上げ加工を含む磁気ヘッド加工プロセスを示す図である。
【図８】磁気ヘッドスライダの模式図および、直交座標軸の方向を示す模式図である。
【図９】フレアポイントハイトの値に対する磁界強度の変化の、主磁極から磁気センサまでの距離による違いを示す図である。
【図１０】主磁極から磁気センサまでの距離が異なる場合の、浮上面上の主磁極中心部を含むダウントラック方向の一次元磁界プロファイルのピーク位置の間隔の違いを示す図である。（ａ）はＺ方向変位が−０．６μｍの場合、（ｂ）はＺ方向変位が０μｍの場合である。
【図１１】フレアポイントハイトが異なる３通りのサンプルについて、主磁極から磁気センサまでの距離に対する一次元磁界プロファイルのピーク位置間隔の変化を示す図である。
【図１２】フレアポイントハイトが異なる５通りのサンプルについて、Z方向の距離を徐々に変えた場合の一次元磁界プロファイルのピーク位置間隔の変化を示す図である。
【図１３】ピーク位置間隔４μmが得られる距離における磁界強度とフレアポイントハイト相関を示す図である。
【図１４】実施例によるフレアポイントハイトの測定方法を実施するための装置構成の一例を示す模式図である。
【図１５】主磁極から戻り磁極に向かって形成される磁力線ループの空間的な広がりを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の実施例を説明する前に、理解を容易にするために、まず、磁気ヘッドスライダ（垂直磁気記録ヘッド）の構成と動作概念、ならびに一般的な磁気ヘッドスライダ製造プロセスを説明する。
図２に示されるように、垂直磁気記録ヘッド３０はスライダ（図５〜８参照）の素子形成面に再生ヘッド３１と記録ヘッド３５が積層された磁気ヘッド素子部を有する。再生ヘッド３１はＧＭＲやTMR素子等の再生素子３２を下部磁気シールド３３と上部磁気シールド３４で挟んで構成される。記録ヘッド３５は記録素子（主磁極）３６と、戻り磁極３７と、後部磁極３８と、導体コイル３９で構成される。垂直磁気記録は、二層記録メディア４０の軟磁性裏打ち層４２と主磁極３６で挟まれた記録層４１に磁界を印加して、記録層４１の磁性体をディスク面に垂直な方向に磁化４４することで情報を記録する磁気記録方式である。
【００１９】
図３に、垂直磁気記録ヘッド素子部の概略構成を示す。記録ヘッド３５の主磁極３６は、浮上面に向かって絞り込まれた形状を有する。主磁極３６が扇状の形状になっている部分（フレア）から、主磁極の平行部へとつながる変化点の部分をフレアポイントと称し、磁気ヘッド浮上面から前記フレアポイントまでの高さHをフレアポイントハイトと称する。ここで図４の、記録磁界強度とフレアポイントハイトHの関係図に示すように、大きな記録磁界を得るためには、フレアポイントハイトHをできるだけ短くする必要がある。しかし、この高さ寸法が短すぎると記録の書きにじみが生じ、長すぎると、残留磁化による記録後消去が発生してしまうので、非常に高い精度が要求される。その一方で、従来方式の面内磁気記録と同様、再生素子３２の高さＬももちろん高い寸法精度が要求される。
【００２０】
次に、図５を参照して、磁気ヘッドスライダ製造プロセスの基本的な工程を説明する。磁気ヘッドの素子はまず、半導体のフォトリソグラフィ工程と同様の工程によって、ウェハ基板上に格子状に多数形成される。磁気ヘッドスライダの浮上面は、前記基板および素子層の断面として形成され、研磨加工によって素子寸法および浮上面平面度、平滑度を規定するため、効率よく生産を行う目的で、一旦、ロウバーと呼ばれる、スライダが数十個つながったバー状の仕掛品２の形状でウェハ１より切り出す（３０１）。
【００２１】
次に前記ロウバー２の状態で、磁気ヘッドスライダの浮上面を研磨加工にて形成するが、研磨加工工程は、さらに一つ目の工程として、比較的粒径の大きい砥粒で浮上面の材料を厚さ数μm程度除去し、ロウバー内に数十ある再生素子と記録素子のフレアポイントハイト寸法をそれぞれ大まかに揃える粗加工（３０２）と、その後、二つ目の工程として比較的粒径の小さい砥粒で、さらに浮上面の材料を厚さ数十nm程度除去してスライダ浮上面の平面度、平滑度を仕様内に収め、かつ各再生素子、記録素子のフレアポイントハイトを精密に揃える仕上げ加工（３０３）の二つの工程に分けられる。
【００２２】
前記のウェハ基板上に素子を形成する工程において生じた再生素子３２と記録素子３６の位置ずれは、前記研磨加工工程において、研磨面を傾斜させて再生素子３２と記録素子３６の材料除去量を調整することで補正し、研磨終了時の両素子の寸法を同時に高精度に仕上げるという方法を取るが、この際、後半の仕上げ工程（３０３）での材料除去量は厚さ数十nm程度と非常に少ないため、この間に補正可能な位置ずれ量は1nm以下で事実上補正が不可能であるため、研磨面の傾斜による素子寸法の補正は、主に前半の粗加工工程（３０２）で行う。
【００２３】
前記粗加工（３０２）により再生素子寸法と記録素子フレアポイントハイトの位置ずれを補正し、かつロウバー内の寸法ばらつきをできる限り低減した後、前記仕上げ加工によりスライダ浮上面の平面度、平滑度、再生記録両素子の寸法を整えられたロウバーは、次に、浮上面溝形状形成工程（３０５）に送られる。
【００２４】
浮上面溝形状形成工程（３０５）では、まずスライダ浮上面に素子部を保護するための高硬度薄膜による保護膜を形成し、しかる後にフォトリソグラフィおよびエッチング工程にてスライダ浮上面に磁気記憶ディスク装置動作時のスライダ浮上状態を安定化するための溝形状を形成する。
【００２５】
前記工程において、浮上面に溝形状を形成されたスライダは、最後にロウバー２よりひとつひとつに切り離され、製品の磁気ヘッドスライダ３となる。
【００２６】
前記図５に沿った工程では、傾斜加工をロウバー状態で、仕上げ加工もロウバー状態で行うが、図６に示すように傾斜加工をロウバー状態で、仕上げ加工は単品スライダ状態で、あるいは図７に示すように、傾斜加工も単品スライダで、仕上げ加工も単品スライダで行うような工程としてもよい。
【００２７】
記録ヘッド３５の記録素子３６は、素子構造物中、高い精度が必要な寸法をなす部分、すなわちフレアポイントハイトHをなす部分には電流を流す構造にはなっておらず、再生素子３２のように素子に電流を流しながら、その抵抗値を測定して、素子寸法を推定するという方法を取れないため、通常、スライダ製造工程の最終近く、すなわちスライダがサスペンションに取り付けられ、実際に磁気記録媒体に対して信号の記録再生を行う検査工程において磁気特性を測定するまで、その良否は判別できない。
【００２８】
以上、磁気ヘッドスライダ（垂直磁気記録ヘッド）の構成と動作概念、ならびに磁気ヘッドスライダ製造プロセスの基本的な工程の説明をしたので、これを念頭において本発明の特徴である垂直磁気記録ヘッド主磁極フレアポイントハイトの測定方法について以下に説明する。
【実施例１】
【００２９】
まず、図８に示すように、垂直磁気記録ヘッドにおいて、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸を定義する。Ｚ軸はスライダ浮上面の法線方向、Ｙ軸は、磁気記録媒体のトラックに沿う方向（ダウントラック方向）、Ｘ軸は、磁気記録媒体のトラックに直交する方向（クロストラック方向）である。
【００３０】
図９に、フレアポイントハイトが異なる主磁極から発せられる磁界強度の、浮上面から磁気センサまでのZ方向の距離に対する変化をシミュレーションにより計算した結果を示す。計算は、垂直磁気記録媒体の軟磁性層を模した磁性膜を主磁極に対向させ、この磁性膜を浮上面から徐々に遠ざけた際の、主磁極中心から磁性膜面に下ろした垂線の交点での磁界強度を算出したものである。それぞれのフレアポイントハイトの条件に応じて、磁界強度が、浮上面からの距離に対して指数関数的に減衰しているが、浮上面からの距離が同じところで見ると、フレアポイントハイトの短いほうが、磁界強度が高いのは、図４を用いた説明でも触れたとおりである。
【００３１】
このように、磁気ヘッド浮上面から磁気センサまでのZ方向の距離と、その位置における磁界強度の絶対値が分かれば、フレアポイントハイトを推定することができる。しかしこれを実現するためには、磁気センサの浮上面からの距離をnmオーダーで正確に測定する必要がある。しかし、どのような磁気センサを使用するにしても、この距離の正確な直接的測定は非常に困難である。そのため、測定される記録磁界強度の空間分布から距離を推定することができれば上記の推定を行うことができる。その方法を以下に示す。
【００３２】
図１０に、浮上面上の主磁極中心部(記録磁界強度のXY平面分布が極大となる点)を含むダウントラック方向の一次元磁界プロファイルを、Z方向の距離が異なる２つのXY（二次元）平面において測定した結果を示す。図１０（ａ）はＺ方向変位が−０．６μｍの場合、同図（ｂ）はＺ方向変位が０μｍの場合を表わしている。各測定位置において、一次元磁界プロファイルの正のピーク値が主磁極近傍の磁界強度に対応し、負のピーク値が戻り磁極近傍の磁界強度に対応する。ここから分かるように、磁気センサの浮上面からのZ方向の距離が異なると、一次元磁界プロファイルにおける正のピーク値と負のピーク値のダウントラック方向の位置が移動し、ピーク位置間隔が変化することが分かる。これは、コイルに電流を流すことで主磁極から発せられる磁力線は、戻り磁極に向かい、図１５に示すように空間的に広がったループを形成し、ループのダウントラック方向の幅は、浮上面から磁気センサまでの距離に沿って変化するためである。また、一次元磁界プロファイルの強度が異なるのは、磁界強度が浮上面からの距離に対して指数関数的に減衰しているためである。
【００３３】
図１１は、前記ピーク位置間隔と、浮上面からのZ方向距離との関係をシミュレーションにより計算した結果である。グラフから、磁気センサが浮上面に近づくにつれてピーク位置間隔が減少していくのが分かる。また、フレアポイントハイトが変化しても、ピーク位置間隔と浮上面からのZ方向距離との関係にはほとんど影響がないことが分かる。そのため、一次元磁界プロファイルにおけるピーク位置間隔を測定することで、浮上面からのZ方向距離を一意に決定するとこができる。
【００３４】
したがって、まずはじめに、さまざまなフレアポイントを持つサンプルを用意し、それぞれのサンプルの、ある基準のピーク位置間隔が得られる測定点における磁界強度を測定し、しかる後に、FIBやエッチング等の破壊的な測定法にてそれぞれのサンプルのフレアポイントハイトを正確に測定し、そのフレアポイントハイトと磁界強度の関係をデータベースとして用意しておけば、以降、新しい磁気ヘッドサンプルの磁界強度を測定してやれば、前記データベースを参照して、そのサンプルのフレアポイントハイトを非破壊的に推定できることになる。
【００３５】
一方、上記測定は、XY平面内で磁界強度が極大となる点を起点に、浮上面近傍から徐々に測定点の距離をZ方向に離していくことを前提としているが、前記磁界強度極大点は、まず浮上面のごく近傍で、X方向またはY方向に測定点をラスタースキャンして測定値が最大となる位置として決定する。
【００３６】
これらの説明をまとめると、実施例１による垂直磁気記録ヘッド主磁極フレアポイントハイトの測定方法は、以下のようになる。
（１）磁気センサを浮上面近傍まで接近させ、X方向またはY方向に測定点をラスタースキャンし、測定値が最大となる点を決定して主磁極中心とする。
（２）磁気センサを、前記中心点を含むダウントラック方向に30ミクロン程度走査し、一次元磁界プロファイルを測定する。
（３）磁気センサをZ方向に沿って徐々に動かしながら、前記一次元磁界プロファイルの測定を繰り返し行い、Z方向の変位に対する、測定されたダウントラック方向一次元磁界プロファイルにおける正のピーク値と負のピーク値が得られる位置の間隔の変化を求める。
（４）測定されたダウントラック方向一次元磁界プロファイルにおける正のピーク値と負のピーク値が得られる位置の間隔に対し、正または負の磁界強度ピーク値をプロットし、ある基準となるピーク位置間隔における磁界強度の値を求める。
（５）前記（４）で求めた、ある基準となるピーク位置間隔における磁界強度の値を、別途、用意していたフレアポイントハイトのわかっているサンプルのデータベースと比較し、当該サンプルのフレアポイントハイトを推定する。
【００３７】
上記実施例１において、磁気センサには、インダクションコイル、ホール効果素子、磁気抵抗効果素子（AMR、GMR、TMR等）など様々な形式があるが、どのような磁界強度測定方法を用いても、本発明の本質には影響しない。そこで、ここでは磁気ヘッドスライダに再生素子として搭載された磁気抵抗効果素子を磁気センサとして用いた実施例を説明する。
【００３８】
磁気抵抗効果素子は、外部磁界の強度変化に応じて電気抵抗が変化する素子であり、素子自体がある一定の大きさを持つ（幅：数十nm×高さ：数十nm×厚さ：数nm）ため、測定によって得られる抵抗値の情報は、記録ヘッド３５のコイル３９への電気信号入力により発せられる記録磁界そのものの分布を表しているのではなく、前記磁気抵抗効果素子の大きさにわたって積分したものに対応した値となるが、本発明の目的、すなわち記録素子寸法の推定に関しては、別途、用意していたフレアポイントハイトのわかっているサンプルのデータベースと比較して対象のサンプルの寸法の推定を行うことを前提としているため、有限の大きさを持った磁気抵抗効果素子による測定を行って差し支えない。
【００３９】
図１４に、測定に用いた装置の構成図を示す。測定用磁気センサとして用いる磁気抵抗効果素子は、磁気ディスク記憶装置用磁気ヘッドスライダを、三次元の並進移動自由度を持つ微動ステージに取り付けるセンサ保持冶具に固定し、磁気ヘッド端子部を、保持冶具上に配した端子にワイヤボンディングしたものを用いた。測定対象となる記録素子を持つ磁気ヘッドスライダは、研磨加工終了後のロウバーを、固定台に取り付けるロウバー保持冶具に固定し、磁気ヘッド端子部を、保持冶具上に配した端子にワイヤボンディングしたものを用いた。測定対象の記録素子を備えた磁気ヘッドスライダと、磁気センサとなる磁気抵抗効果素子を備えた磁気ヘッドスライダの配置を模式図として図１に示す。
【００４０】
測定は、対象の記録ヘッドに実効電圧一定の正弦高周波の電気信号を入力し、記録素子の極近傍に配置した磁気抵抗効果素子に、前記入力正弦高周波と同じ周波数の正弦高周波として生ずる出力電圧の、入力信号に対する強度の比と位相の差を記録することによって行う。磁気抵抗効果素子は、外部磁界に応じて変化する素子の抵抗値変化を、定電流のセンス電流を素子に流した状態で、素子の両端に生じる電圧として測定するものである。したがって、磁気センサである磁気抵抗効果素子を測定対象の記録素子に対して相対的に三次元的に微小に変位させた際の、磁気抵抗効果素子の出力の変化は、前記で説明した素子の有限の大きさの影響を含めた記録素子近傍部の磁界強度の分布に対応している。
【００４１】
本実施例１における磁気センサの三次元的微小変位は、X、YおよびZ方向にそれぞれ1nmの分解能で位置決め可能な三軸ピエゾステージをもって制御を行った。このように1nmまたはそれ以下の分解能で正確に位置決めのできるアクチュエータ、ステージの類であれば、何を用いてもよい。
【００４２】
また、記録ヘッド３５は、図２に示されるように、主磁極３６、媒体記録層４１、媒体軟磁性裏打ち層４２、媒体記録層４１、戻り磁極３７、後部磁極３８という順に磁気回路を形成しているため、主磁極近傍と戻り磁極近傍とでは、磁界の向きが逆になっている。したがって、主磁極近傍で主磁極中心検出を行うのを容易とするため、前記出力の比に加えて、位相も同時に測定する。磁界の向きが逆になっていると、出力信号の位相も180度ずれるため、主磁極近傍の磁界分布と戻り磁極近傍の磁界分布の判別が容易となるためである。
【００４３】
測定対象の記録ヘッドに印加する実効電圧一定の正弦高周波信号と、記録素子近傍に配置した磁気センサである磁気抵抗効果素子に定電流のセンス電流を流した状態で測定される前記磁気抵抗効果素子の電圧出力信号の強度比、および位相差の測定は、前記両者を同時に測定することのできるベクトルネットワークアナライザにより行った。
【００４４】
ネットワークアナライザのポートの一方から測定対象の垂直磁気記録ヘッドに実効電圧一定の正弦高周波信号を印加する一方で、定電流電源から、DC信号とRF信号を分離するためのバイアスTを介し、磁界強度センサである磁気抵抗効果素子へ定電流を印加し、前記記録素子の近傍を微小に変位させることによって前記磁気抵抗効果素子に生じる出力正弦高周波信号の強度変化を、バイアスT、アンプを介してネットワークアナライザのもう一方のポートに取り込み、両ポートの信号の強度比較、および位相の比較をピエゾステージの位置情報と対にしてデータ処理することで、三次元的なデータのマップ情報を得る。
【００４５】
次に、本発明による主磁極フレアポイントハイトの推定方法を実証するため、加工によりロウバー内であらかじめフレアポイントハイトを30nm程度振ったサンプルを、前記の方法で、センサの浮上面からのZ方向の距離を200nmずつ近づけながら、前記主磁極中心点を含むダウントラック方向に30ミクロン程度磁気センサを走査し一次元磁界プロファイルを測定した。測定により得られた測定の結果を、横軸にZ方向変位、縦軸にピーク位置の間隔をとってプロットしたものを図１２に示す。スライダがZ方向に近づくに従って、ピーク位置間隔が減少する様子が観察される。ここで、ピーク位置間隔がある値まで減少した後に一定となっているのは、磁気センサである磁気ヘッドスライダと被測定磁気ヘッドロウバーが物理的に接触し、これ以上近づけることができないためである。
【００４６】
図１３は、ピーク位置間隔４μmが得られる距離における磁界強度とフレアポイントハイトのグラフであり、ロウバー内の異なるフレアポイントハイトをもつ複数サンプルに対して測定した結果である。これらの間に有意な相関があることが確認された。すなわち、ある基準のピーク位置間隔に対して、その距離での記録磁界強度は、それぞれのサンプルのもつフレアポイントハイトに対して一意に定まっているということを意味する。したがって、この方法を用いることで、センサで測定される記録磁界強度からフレアポイントハイトを推定することが出来ることが確認された。
【００４７】
以上説明したように、本発明の実施例によれば、垂直磁気記録ヘッドの主磁極フレアポイントハイトを非破壊的に、より正確に測定することができる。また、前記スライダ工程において、前記垂直磁気記録ヘッドの主磁極フレアポイントハイト測定方法を用いて、フレアポイントハイトを推定し、一方、再生素子の抵抗値の実測から再生素子高さを測定することにより、記録素子の寸法と再生素子の寸法を比較して、前記ウェハ工程での記録素子と再生素子の位置ずれを算出し、前記位置ずれを補正するために、前記スライダ工程において、正確なフレアポイントハイトに基づいたスライダ傾斜研磨加工を行うことができ、スライダ製造歩留りが向上する。また、前記スライダ工程の終端で、フレアポイントハイトによって決まる磁気特性に基づく不良品選別を行うことで、この段階で不良とわかるスライダを、スライダをサスペンションに取り付け、実際に磁気記録媒体に対して信号の記録再生を行う検査工程まで送ることがなくなり、生産管理上のロスを低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の垂直磁気記録ヘッドの主磁極フレアポイントハイト測定方法は、磁気記憶ディスク装置に搭載される垂直磁気記録ヘッドの検査及び製造に適用することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１…ウェハ、２…ロウバー、３…スライダ、４…スライダ傾斜機構、５…ロウバー傾斜機構、６…浮上面溝加工治具、３０…垂直磁気記録ヘッド、３１…再生ヘッド、３２…再生素子、３３…下部磁気シールド、３４…上部磁気シールド、３５…記録ヘッド、３６…記録素子（主磁極）、３７…戻り磁極、３８…後部磁極、３９…導体コイル、４０…二層記録メディア、４１…記録層、４２…軟磁性裏打層、４４…垂直磁化。
【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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