(57)【要約】【課題】ＴＭＲ素子のンネルバリア層中のピンホールの状態を非破壊で検査できる磁気ヘッド検査装置を提供することにある。【解決手段】非破壊検査により、ＴＭＲ素子のトンネルバリア層中のピンホールを評価する機能を有する磁気ヘッド検査装置が開示されている。本検査装置は、ＴＭＲ素子の周囲温度を設定する温度制御部７、抵抗値を測定するための電流を印加するバイアス電流制御部５、素子抵抗測定部６及び温度係数を算出するＣＰＵ９を有する。ＣＰＵ９は、温度係数に基づいてトンネルバリア層のピンホールの状態を判定する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル型磁気抵抗効果素子を含む磁気ヘッドを検査する磁気ヘッド検査装置であって、
前記トンネル型磁気抵抗効果素子に電流を流して、前記トンネル型磁気抵抗効果素子の抵抗値を測定する測定手段と、
前記抵抗値と前記トンネル型磁気抵抗効果素子の周囲温度との関係に基づいて、前記トンネル型磁気抵抗効果素子の抵抗値に対する温度係数を算出する手段と、
前記温度係数に基づいて、前記トンネル型磁気抵抗効果素子に含まれるトンネルバリア層のピンホールの状態を判定する判定手段と
を具備したことを特徴とする磁気ヘッド検査装置。
【請求項２】
前記温度係数に従って前記トンネル型磁気抵抗効果素子のブレークダウン電圧を算出する手段を有し、
前記判定手段は、当該ブレークダウン電圧に基づいて、前記トンネルバリア層の特性を評価する手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド検査装置。
【請求項３】
前記トンネル型磁気抵抗効果素子の周囲温度を制御する温度制御手段を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド検査装置。
【請求項４】
前記測定手段は、前記トンネル型磁気抵抗効果素子に含まれる電極層を使用して前記トンネルバリア層に電流を流すための電流制御手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド検査装置。
【請求項５】
前記トンネル型磁気抵抗効果素子は、第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に前記トンネルバリア層が中間層として設けられた構造のトンネル多層膜を有することを特徴とする請求項１または請求項４のいずれか１項に記載の磁気ヘッド検査装置。
【請求項６】
トンネル型磁気抵抗効果素子を使用したリードヘッド及びコイルに流れる記録電流に応じた記録磁界を発生するライトヘッドを有し、ディスク媒体に対してデータのリード動作またはライト動作を実行する磁気ヘッドと、
前記トンネル型磁気抵抗効果素子の抵抗値に対する温度係数を算出する検査処理時に、前記ライトヘッドのコイルに流す電流を制御して、前記トンネル型磁気抵抗効果素子の周囲温度を制御するための制御手段と
を具備したことを特徴とするディスクドライブ。
【請求項７】
前記トンネル型磁気抵抗効果素子に電流を流して、前記トンネル型磁気抵抗効果素子の抵抗値を測定する測定手段と、
前記抵抗値と前記トンネル型磁気抵抗効果素子の周囲温度との関係に基づいて、前記トンネル型磁気抵抗効果素子の抵抗値に対する温度係数を算出する手段と、
前記温度係数に基づいて、前記トンネル型磁気抵抗効果素子に含まれるトンネルバリア層のピンホールの状態を判定する判定手段とをさらに備えていることを特徴とする請求項６に記載のディスクドライブ。
【請求項８】
前記温度係数に従って前記トンネル型磁気抵抗効果素子のブレークダウン電圧を算出する手段を有し、
前記判定手段は、当該ブレークダウン電圧に基づいて、前記トンネルバリア層の特性を評価する手段を含むことを特徴とする請求項７に記載のディスクドライブ。
【請求項９】
トンネル型磁気抵抗効果素子を含む磁気ヘッドを検査する磁気ヘッド検査装置に適用する磁気ヘッド検査方法であって、
前記トンネル型磁気抵抗効果素子の周囲温度を設定するステップと、
前記トンネル型磁気抵抗効果素子に電流を流して、前記トンネル型磁気抵抗効果素子の抵抗値を測定するステップと、
前記抵抗値と前記トンネル型磁気抵抗効果素子の周囲温度との関係に基づいて、前記トンネル型磁気抵抗効果素子の抵抗値に対する温度係数を算出するステップと、
前記温度係数に基づいて、前記トンネル型磁気抵抗効果素子に含まれるトンネルバリア層のピンホールの状態を判定するステップと
を有する手順を実行することを特徴とする磁気ヘッド検査方法。
【請求項１０】
前記判定ステップは、前記温度係数に従って前記トンネル型磁気抵抗効果素子のブレークダウン電圧を算出し、当該ブレークダウン電圧に基づいて、前記トンネルバリア層の特性を評価する手順を含むことを特徴とする請求項９に記載の磁気ヘッド検査方法。
【請求項１１】
前記温度係数の算出ステップは、前記トンネル型磁気抵抗効果素子の周囲温度の設定及び前記抵抗値の測定をそれぞれ複数回実行した後に、当該各設定値及び各測定値を使用して前記温度係数を算出する手順を含むことを特徴とする請求項９に記載の磁気ヘッド検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にはトンネル型磁気抵抗効果素子を使用した磁気ヘッドを検査する磁気ヘッド検査装置に関し、特に、当該素子のトンネルバリア層の非破壊検査技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、磁気ディスク装置を代表とするディスクドライブでは、リードヘッドとライトヘッドとを分離して、同一スライダ上に実装した磁気ヘッドが使用されている。リードヘッドは、ディスク媒体上に磁気記録されたデータ信号を読出すためのリード専用ヘッドである。
【０００３】
近年では、リードヘッドには、ディスク媒体の高記録密度化に適した巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant Magnetoresistive Effect）素子（ＧＭＲセンサとも呼ばれる）が使用されている。しかし、近年の磁気ヘッドの微細化などに伴なって、ＧＭＲ素子は感度低下を招く問題が顕著になりつつある。
【０００４】
このような打開策として、リードヘッドとして、新たにトンネル型磁気抵抗効果(ＴＭＲ：Tunneling Magnetoresistive Effect)素子（ＴＭＲセンサとも呼ばれる）の使用が提案されている。
【０００５】
ＴＭＲ素子は、ＧＭＲ素子とは異なり、センス電流の通電方向が膜面の垂直方向であり、トンネルバリア層内にトンネル電流が流れる構造である（例えば、特許文献１又は特許文献２を参照）。
【０００６】
ところで、ＴＭＲ素子は、極薄膜のトンネルバリア層の品質により、特性が大きく左右される。特に、トンネルバリア層中にピンホールが存在すると、ブレークダウン電圧が低下することが確認されている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００７】
ブレークダウン電圧（breakdown voltage）とは、ＴＭＲ素子に電流ストレスを段階的に印加したときに、素子破壊が生じる臨界電圧を意味する。また、ピンホール（pinhole）とは、トンネルバリア層の製膜バラツキによる界面の乱れや、加工中のストレスなどにより、トンネルバリア層の両側に存在するフリー層（free layer）とピンド層（pinned layer）とが局所的に金属接触した部分のことである。
【特許文献１】米国特許第５，７２９，４１０（１９９８年）
【特許文献２】米国特許第５，８９８，５４７（１９９９年）
【非特許文献１】Journal of Applied Physics,Vol.91,No.7, 2002; P.4348-4352,“Dielectric breakdown in magnetic tunnel junctions having an ultrathin barrier”, Bryan Oliver, Qing He, Xuefei Tang, and J.Nowark (Seagate Technology LLC.)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
トンネルバリア層にピンホールが存在すると、ピンホール部は抵抗が低いため、トンネルバリア層を流れる電流が集中する。このため、電流の集中による局所的な発熱効果により、トンネルバリア層に対する破壊的損傷が加速的に進行することが確認されている。従って、ＴＭＲ素子を使用するリードヘッドの信頼性向上には、トンネルバリア層中のピンホールの存在を検査することが必要不可欠である。
【０００９】
通常では、ピンホールの存在は、ブレークダウン試験により確認することができる。むしかしながら、当該試験は、破壊試験であるため、リードヘッド（磁気ヘッド）の選別検査としては利用することができない。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、ＴＭＲ素子のンネルバリア層中のピンホールの状態を非破壊で検査できる磁気ヘッド検査装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の観点は、ＴＭＲ素子のトンネルバリア層の抵抗値に対する温度係数（ＴＣ）を測定することで、非破壊検査によりピンホールを評価（判定）する機能を有する磁気ヘッド検査装置を提供することにある。
【００１２】
本発明の観点に従った磁気ヘッド検査装置は、トンネル型磁気抵抗効果素子を含む磁気ヘッドを検査する磁気ヘッド検査装置であって、前記トンネル型磁気抵抗効果素子に電流を流して、前記トンネル型磁気抵抗効果素子の抵抗値を測定する測定手段と、前記抵抗値と前記トンネル型磁気抵抗効果素子の周囲温度との関係に基づいて、前記トンネル型磁気抵抗効果素子の抵抗値に対する温度係数を算出する手段と、前記温度係数に基づいて、前記トンネル型磁気抵抗効果素子に含まれるトンネルバリア層のピンホールの状態を判定する判定手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の磁気ヘッド検査装置によれば、リードヘッドを構成するＴＭＲ素子の温度係数（ＴＣ）を算出することで、非破壊検査方法によりトンネルバリア層中に存在するピンホールの割合などの状態を検査することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１５】
図１は、本実施形態に関する磁気ヘッド検査装置の構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態に関するＴＭＲ素子（ＴＭＲセンサ）の構造を説明するための図である。
【００１６】
（ＴＭＲ素子の構造）
本実施形態は、ＴＭＲ素子を使用したリードヘッドと、ライトヘッドとが分離して、同一のスライダ上に実装された磁気ヘッド（図１の２）を検査対象とする磁気ヘッド検査装置に関する。当該検査装置は、特に、ＴＭＲ素子のトンネルバリア層中のピンホールの状態（具体的には存在する割合）を判定（評価）する機能を有する。
【００１７】
本実施形態の検査対象であるＴＭＲ素子は、図２に示すように、トンネルバリア（tunnel barrier）層１５を中間層として、第１の強磁性層１６及び第２の強磁性層１４が積層されたトンネル多層膜を基本構造とするセンサである。なお、図２は、ディスク媒体の表面と対向する対向面を示す図である。
【００１８】
ＴＭＲ素子は、第１シールド層１１、第１電極層１２、ピン止め層１３、第２の強磁性層であるピンド層１４、トンネルバリア層１５、第１の強磁性層であるフリー層１６、第２電極層１７、及び第２シールド層１８の順に積層されている。
【００１９】
第２電極層１７にバイアス電流が供給されると、第１の強磁性層であるフリー層１６から第２の強磁性層であるピンド層１４に向かって、いわゆるトンネル電流１９が流れる。ＴＭＲ素子は、感度が素子サイズに依存しないという利点がある。また、ピンド層１４とフリー層１６間の極薄のトンネルバリア層１５の存在により、高いＭＲ変化率を得ることができる。
【００２０】
ＴＭＲ素子の動作原理は、バイアス電流が膜面垂直方向に通電すると、外部磁界に応じてフリー層１６の磁化方向が膜面内で変化し、ピンド層１４の磁化方向との相対角度に依存して、トンネル電流１９のコンダクタンスが変化する（磁気抵抗効果の発生する原理）。
【００２１】
また、ＴＭＲ素子は、フリー層１６及びピンド層１４の各強磁性層の磁化の分極率からＭＲ変化率を理論的に算出する事ができる。
【００２２】
（検査装置の構成）
本実施形態に関する磁気ヘッド検査装置は、図１に示すように、検査対象となるＴＭＲ素子をリードヘッドとして実装したスライダ（磁気ヘッド）２を含むヘッド・アセンブリ１を、検査位置に設定するための機構を有する。ここで、検査対象としては、スライダ２に限らず、例えばＴＭＲ素子の製造工程途中におけるウエハの状態でもよい。ヘッド・アセンブリ１は、サスペンション３に実装されたスライダ２及びＴＭＲ素子に接続されたプリント配線基板（ＦＰＣ：flexible printed circuit board)４からなる。
【００２３】
さらに、本検査装置は、バイアス電流制御部５と、素子抵抗測定部６と、温度制御部７と、メモリ８と、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）９、及び主制御装置（以下コントローラと表記する）１０を有する。
【００２４】
バイアス電流制御部５は、ＦＰＣ４を通じてＴＭＲ素子に対して、測定用のバイアス電流（図２の電流１９）の通電を制御するための回路である。素子抵抗測定部６は、ＦＰＣ４を介して、通電されているＴＭＲ素子の抵抗を測定するための回路である。具体的には、素子抵抗測定部６は、ＴＭＲ素子に印加されるバイアス電流値と、第１電極層１２と第２電極層１７間の電位差とに基づいて、ＴＭＲ素子の抵抗値を測定する。
【００２５】
温度制御部７は、検査対象であるＴＭＲ素子を含むヘッド・アセンブリ１の周囲温度を制御するための装置である。温度制御部７は、具体的装置としてはヒータや、レーザ、または恒温槽などの加熱装置及び制御装置から構成される。
【００２６】
ＣＰＵ９は、ＴＭＲ素子の検査処理（後述する温度係数ＴＣの算出処理など）を実行する。メモリ８は、ＣＰＵ９の制御により、バイアス電流制御部５から得られるバイアス電流の電流値、素子抵抗測定部６により測定された抵抗値、及び温度制御部７により制御される周囲温度の温度値等を格納する。
【００２７】
コントローラ１０は、検査装置全体の制御を実行する装置であり、ＣＰＵ９から出力される検査結果に基づいてＴＭＲ素子の最終的評価を行なう。また、コントローラ１０は、既存の磁気センサ検査装置として用いられているρ−Ｈテスタや、スピンスタンドなどを利用して、検査工程を所定のシーケンスに従って自動的に実行する。さらに、コントローラ１０は、検査前にオペレータにより入力されるバイアス電流値や、設定温度等の温度係数ＴＣの評価条件を内部メモリに保存する。
【００２８】
（検査処理の手順）
以下図１１のフローチャートを参照して、本実施形態のＴＭＲ素子の検査処理の手順を説明する。
【００２９】
まず、コントローラ１０は、バイアス電流制御部５に対して初期電流値Ｉ0を設定する（ステップＳ１）。初期電流値Ｉ0は、ＴＭＲ素子の破壊を避けるために、電圧換算（Ｖ0＝Ｉ0×Ｒ0）して３００ｍＶ以下となるような電流値（例えば、３００オームの素子抵抗値の場合は１ｍＡ）が好ましい。
【００３０】
また、コントローラ１０は、初期温度値Ｔ0を温度制御部７に設定する（ステップＳ２）。ここでの温度の定義は、ヒータ、レーザ、または恒温槽などを用いて、外部からＴＭＲ素子に負荷される温度（周囲温度）である。初期温度値Ｔ0は基準温度であるため、設定温度との誤差がなく、ＴＭＲ素子への負荷を最小限に抑えるため、室温付近（例えば３０℃）に設定することが好ましい。設定温度と実温度との差が、「±１℃」の範囲内で安定するまで保持する。
【００３１】
ＴＭＲ素子に対する周囲温度が安定した後に、コントローラ１０は、素子抵抗測定部６を制御して、初期抵抗値Ｒ0を測定する（ステップＳ３）。ＣＰＵ９は、当該初期抵抗値Ｒ0をメモリ８に保存する。素子抵抗測定部６は、バイアス電流制御部５により印加される初期電流値Ｉ0に従って、ＴＭＲ素子の初期抵抗値Ｒ0を測定する。ここで、抵抗の測定精度は１％以下であることが好ましい。
【００３２】
次に、コントローラ１０は、初期温度値Ｔ0とは異なる温度値Ｔｎ（ｎ＝１）を温度制御部７に設定する（ステップＳ５）。設定温度値Ｔ1は、初期温度値Ｔ0より低温でも高温でもどちらでも良いが、高温側は素子劣化の危険性を伴うため、２００℃以下が好ましい。
【００３３】
温度制御部７による温度が安定した後に、素子抵抗測定部６は、バイアス電流制御部５により印加される初期電流値Ｉ0に従って、ＴＭＲ素子の抵抗値Ｒ1を測定する（ステップＳ６）。
【００３４】
以後、ステップＳ５〜Ｓ８の処理を繰り返して、コントローラ１０は、最後に、ｎ回目の温度設定及び抵抗値Ｒｎの測定を実行する（ステップＳ８のＹＥＳ）。ＣＰＵ９は、当該測定処理によりメモリ８に保存された抵抗の測定値（Ｒ0〜Ｒｎ）、及び温度値（Ｔ0〜Ｔｎ）を使用して、ＴＭＲ素子の抵抗に対する温度係数ＴＣｎを算出する（ステップＳ９）。
【００３５】
（温度係数ＴＣ）
具体的には、ＣＰＵ９は、下記式（１）を使用して温度係数ＴＣｎを算出する。下記式（１）は、回帰直線の傾きを求める式である。
【数１】
2005158195.tif 000003
【００３６】
温度設定及び抵抗測定の回数ｎは、測定データの信頼度を上げるために、より多い方が好ましい。温度Ｔ0〜Ｔｎの設定範囲は、ＴＭＲ素子の劣化が生じない範囲で広い方が好ましい。
【００３７】
ＣＰＵ９は、算出した温度係数ＴＣｎに基づいて、図２に示すように、ＴＭＲ素子のトンネルバリア層１５の品質（ピンホールの状態）を判定する（ステップＳ１０）。具体的な判定基準及びトンネルバリア層１５の品質判定（評価）方法の原理を、図３から図１０を参照して説明する。
【００３８】
図３及び図４は、ＴＭＲ素子の品質変化の状態を説明するための概念図である。
【００３９】
図３に示すように、フリー層３２、トンネルバリア層３３、ピンド層３４からなる多層構造を有するＴＭＲ素子は、周囲温度の増加に伴なって抵抗値Ｒが減少する。なお、符号３１はトンネル電流を示す。
【００４０】
抵抗値Ｒの減少に伴なって、温度係数ＴＣは、「ＴＣ＜０」となる。この状態になると、図４に示すように、トンネルバリア層３３の界面が乱れ、上下のフリー層３２とピンド層３４とが金属接触する事態が発生する。この局所的な金属接触部を、ピンホールと呼んでいる。
【００４１】
このようなトンネルバリア層３３にピンホールが形成されると、トンネル電流３１とピンホール電流４１の並列回路を形成するため、全体として抵抗値が低くなる傾向がある。また、ピンホール部は金属であるため、温度増加に伴なって抵抗値が増大する。従って、温度係数ＴＣは、「ＴＣ＞０」となる。
【００４２】
図５は、ピンホール部と同じ金属特性を示すＧＭＲ素子の抵抗値の温度依存性を示す特性図である。図４に示すように、トンネルバリア層３３にピンホールが増大すると、ピンホール部の正の温度係数ＴＣ特性が、トンネルバリア層３３の負のＴＣ特性を打ち消してしまう。このため、温度係数ＴＣが負の値から正の値にシフトしていく。従って、温度係数ＴＣの傾向から、トンネルバリア層３３に発生したピンホールの存在割合を推定することが可能となる。
【００４３】
図６は、本実施形態の検査方法において、ＴＭＲ素子の温度に対する抵抗値の変化（抵抗の温度依存性）を測定した結果の一例を示す。図６において、横軸は温度Ｔ、縦軸は３０℃での初期抵抗値Ｒ0に対して規格化した抵抗値を示している。
【００４４】
図６では、初期抵抗値Ｒ0が３４５オームの場合のサンプル６０、初期抵抗値Ｒ0が２５１オームの場合のサンプル６１、及び初期抵抗値Ｒ0が１２３オームの場合のサンプル６２の各温度依存特性が具体例として示されている。ここでの測定条件としては、初期電流Ｉ0が０．２ｍＡ及び初期温度Ｔ0が３０℃で、設定温度として６０、９０、１２０、１５０℃に変化させた場合である。
【００４５】
図６に示すように、温度係数ＴＣに相当するグラフの直線の傾きは、サンプル６０〜６２の順で初期抵抗値Ｒ0が小さいほど、大きくなっている。従って、サンプル６０は、図３に示すような完全なトンネルバリア層３３に近い。これに対して、サンプル６１、６２では、相対的にトンネルバリア層中のピンホール割合が増大し、図４に示すような状態に近づいている。
【００４６】
図７は、初期抵抗値Ｒ0に対して、前述の式（１）により算出する温度係数ＴＣの結果の一例を示す。図７に示すように、初期抵抗値が小さくなるにつれて、温度係数ＴＣが負の値から正の値に近づく。この結果から、温度係数ＴＣがトンネルバリア層中のピンホールの割合に敏感に反応する指標であることが確認される。
【００４７】
（ブレークダウン電圧ＢＤＶ）
次に、ブレークダウン電圧ＢＤＶに従って、ＴＭＲ素子の耐性を非破壊で検査する方法について説明する。
【００４８】
ＣＰＵ９は、算出した温度係数ＴＣからブレークダウン電圧を算出（推定）する。ブレークダウン電圧とは、前述したように、ＴＭＲ素子にストレス電流Ｉｂを段階的に印加したときに、素子破壊が生じる臨界電圧を意味する。トンネルバリア層中にピンホールが存在すると、ブレークダウン電圧ＢＤＶが低下することが確認されている。
【００４９】
図８は、ＴＭＲ素子のブレークダウン試験を行った試験結果の一例を示す。図８において、横軸はストレス電流Ｉｂであり、縦軸は初期抵抗値に対して規格化した抵抗値である。ここで示した抵抗値は、ストレス電流Ｉｂを印加した後、測定条件としては、設定温度を３０℃、初期電流Ｉ0を０．２ｍＡで測定された値である。
【００５０】
図８に示すように、サンプル８０については、ストレス電流Ｉｂの増加に伴なって抵抗値Ｒは緩やかに減少し、ストレス電流Ｉｂの３．３ｍＡ付近で一気に減少している。サンプル８１については、ストレス電流Ｉｂの１．３ｍＡから抵抗値の減少が見られ、ストレス電流Ｉｂの増加に伴なって段階的に減少している。
【００５１】
図８において、各サンプル８０，８１の特性は、トンネルバリア層中のピンホール存在割合により決定される。即ち、トンネルバリア層中にピンホールが存在しない又は存在割合が少ない場合は、サンプル８０のように、ある臨界電圧（ストレス電流Ｉｂが３．３ｍＡ付近）を超えると一気に劣化するようなバリア型破壊の挙動を示す。
【００５２】
一方、トンネルバリア層中のピンホール割合が多くなると、ピンホール部分に電流が集中するため、電流密度が増大し、ジュール熱による破壊が生じる。また、劣化挙動として、ストレス電流の増加とともにピンホールが次々に拡大・増殖していき、サンプル８１のように、段階的にＴＭＲ素子の劣化(抵抗減少)する傾向が見られる。従って、トンネルバリア層にピンホールの割合が多いと、当該トンネルバリア層の耐圧（ＢＤＶ）が非常に低くなることが確認される。
【００５３】
図９は、ＴＭＲ素子の初期抵抗値に対するブレークダウン電圧（ＢＤＶ）の一例を示す図である。図９において、横軸は初期抵抗値を示し、縦軸はブレークダウン電圧（ＢＤＶ）を示す。ブレークダウン電圧（ＢＤＶ）の定義は、抵抗値が初期抵抗値に対して１５％以上劣化した時の値とすることが好ましい。
【００５４】
前述したように、トンネルバリア層中にピンホールが存在しない、又は存在割合が少ない場合には、図８のサンプル８０のように、ある臨界電圧を超えると一気に劣化するようなバリア型破壊の挙動を示す（符号９１）。バリア型破壊９１とは、ブレークダウン時の抵抗値の最大劣化割合が０．１ｍＡ当たり５０％以上の場合の挙動である。一方、初期抵抗が小さくなるにつれて、ピンホール起因の破壊（符号９０）が進むため、ＢＤＶが低くなっている。ここで、バリア型破壊を示すサンプルは、ＢＤＶが５００ｍＶより大きく、耐圧が高く、信頼性の面で優れていることがわかる。
【００５５】
図１０は、温度係数ＴＣとブレークダウン電圧ＢＤＶとの関係（バリア型特性１００及びピンホール方特性１０１）を示す特性図である。
【００５６】
図１０に示すように、ＴＣとＢＤＶとは、非常に良い相関が得られている。従って、ＴＭＲ素子を破壊せずに、温度係数ＴＣを測定するだけで、ピンホールの判定と共に、ＢＤＶを予測（評価）できることがわかる。この場合、トンネルバリア層の品質の合格判定基準は、「ＴＣ＞−０．０３％／℃」である。また、「ＴＣ＞−０．０３％／℃」であれば、トンネルバリア層は、「ＢＤＶ＞５００ｍＶ」の耐性を持つことが推定できる。
【００５７】
（ディスクドライブの構成）
図１２は、本実施形態に関するＴＭＲ素子をリードヘッド２０Ａとして実装している磁気ヘッド２、及びＴＭＲ素子の検査機能を有するマイクロプロセッサ（ＣＰＵ）１２７を内蔵しているディスクドライブの要部を示すブロック図である。
【００５８】
即ち、本実施形態のディスクドライブは、本ドライブは、スピンドルモータ（ＳＰＭ）１２１に固定されて、高速回転されるディスク１２０と、ヘッド２を搭載しているアクチュエータ１２２とを有する。ヘッド２は、リードヘッド２０Ａ及びライトヘッド２０Ｂを実装している。
【００５９】
アクチュエータ１２２は、ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）１２３の駆動力により回転駆動し、ヘッド２をディスク１２０の半径方向に移動させる。ＶＣＭ１２３は、モータドライバＩＣ１２９に含まれるＶＣＭドライバ１２９Ａにより駆動電流が供給される。モータドライバＩＣ１２９は、ＶＣＭドライバ１２９Ａと共にＳＰＭドライバ１２９Ｂを含み、ＣＰＵ１２７により制御される。
【００６０】
さらに、ディスクドライブは、プリアンプ回路１２４と、Ｒ／Ｗチャネル１２５と、ディスクコントローラ（ＨＤＣ）１２６と、ＣＰＵ１２７と、メモリ１２８とを有する。
【００６１】
プリアンプ回路１２４は、リードヘッド２０Ａから出力されるリード信号を増幅するリードアンプ以外に、ライトヘッド２０Ｂのコイルに流す記録電流を供給するためのライトアンプ１２４Ａを有する。
【００６２】
Ｒ／Ｗチャネル１２５は、リード／ライトデータ信号を処理する信号処理用ＩＣである。ＨＤＣ９は、ドライブとホストシステム１４０（例えばパーソナルコンピュータやディジタル機器）とのインターフェース機能を有する。
【００６３】
ＣＰＵ１２７は、ドライブのメイン制御装置であり、本実施形態に関するＴＭＲ素子（リードヘッド２０Ａ）の検査機能を有する。メモリ１２８は、不揮発性メモリであるフラッシュメモリ（ＥＥＰＲＯＭ）１１０以外に、ＲＡＭ及びＲＯＭなどを含み、ＣＰＵ１２７の制御及び検査処理などに必要なプログラム及びデータを保存する。更に、本ドライブは、ドライブ内の温度を検出するための温度センサ１３０を有する。ＣＰＵ１２７は、温度センサ１３０からの温度検出に従って、ヘッド２の周囲温度を監視する。
【００６４】
ＣＰＵ１２７は、基本的には図１１に示す検査処理手順により、リードヘッド２０ＡのＴＭＲ素子の温度係数ＴＣ及びブレークダウン電圧ＢＤＶの判定（評価）を実行する。素子抵抗測定部６としては、ＣＰＵ１２７は、プリアンプ回路１２４に含まれるリードアンプから出力されるリード信号を利用する。
【００６５】
また、温度制御部７としては、ＣＰＵ１２７は、ライトアンプ１２４Ａを制御して、ライトヘッド２０Ｂのコイルに記録電流を流すことにより、リードヘッド２０Ａ（ＴＭＲ素子）の周囲温度を制御する。
【００６６】
なお、ディスクドライブは検査機能を実現する全ての構成を内蔵することなく、ＣＰＵ１２７は検査処理を実行するだけでもよい。この場合には、素子抵抗測定部６及び温度制御部７に相当する装置をディスクドライブの外部に設けて、ＴＭＲ素子の抵抗測定と温度設定は、ディスクドライブの外部で行なう構成でもよい。温度制御部７に相当する装置とは、ヒータ、レーザ、恒温槽などである。このようなディスクドライブによる検査方法であれば、図１に示すような、特別の検査装置を省略することができる。
【００６７】
以上のように本実施形態のヘッド検査方法であれば、リードヘッドを構成するＴＭＲ素子の温度係数ＴＣ及びブレークダウン電圧ＢＤＶを算出または測定することで、トンネルバリア層中の欠陥であるピンホールの存在を、非破壊方法により検査することができる。換言すれば、ＴＭＲ素子に含まれるトンネルバリア層中に発生するピンホールの状態を、非破壊検査方法により検査することができる。
【００６８】
従って、ＴＭＲ素子の品質を効率的かつ正確に検査し、品質が劣化したＴＭＲ素子を事前に選別することが可能となる。さらに、本実施形態の検査方法は、製品としてのＴＭＲ素子または当該ＴＭＲ素子を実装したディスクドライブの出荷検査工程に導入することが可能となる。
【００６９】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施形態に関する磁気ヘッド検査装置の構成を示すブロック図。
【図２】本実施形態に関するＴＭＲ素子の構造を説明するための図。
【図３】本実施形態に関するＴＭＲ素子の品質検査方法を説明するための図。
【図４】本実施形態に関するＴＭＲ素子の品質検査方法を説明するための図。
【図５】本実施形態に関するＧＭＲ素子の抵抗値の温度依存性を示す特性図。
【図６】本実施形態に関するＴＭＲ素子の温度に対する抵抗値の変化を測定した結果の一例を示す。
【図７】本実施形態に関する初期抵抗値に対する温度係数ＴＣの算出結果の一例を示す図。
【図８】本実施形態に関するＴＭＲ素子のブレークダウン試験の結果の一例を示す図。
【図９】本実施形態に関するＴＭＲ素子の初期抵抗値に対するブレークダウン電圧の一例を示す図。
【図１０】本実施形態に関する温度係数ＴＣとブレークダウン電圧ＢＤＶとの関係を示す特性図。
【図１１】本実施形態に関するＴＭＲ素子の検査処理の手順を説明するためのフローチャート。
【図１２】本実施形態に関するディスクドライブの要部を示すブロック図。
【符号の説明】
【００７１】
１…ヘッド・アセンブリ、２…スライダ（磁気ヘッド）、３…サスペンション、
４…プリント配線基板（ＦＰＣ）、５…バイアス電流制御部、６…素子抵抗測定部、
７…温度制御部、８…メモリ、９…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）、
１０…主制御装置（コントローラ）、１１…第１シールド層、１２…第１電極層、
１３…ピン止め層、１４…ピンド層、１５…トンネルバリア層、１６…フリー層、
１７…第２電極層、１８…第２シールド層、１２０…ディスク、
１２１…スピンドルモータ（ＳＰＭ）、１２２…アクチュエータ、
１２３…ボイスコイルモータ（ＶＣＭ）、１２４…プリアンプ回路、
１２５…Ｒ／Ｗチャネル、１２７…マイクロプロセッサ（ＣＰＵ）。１２８…メモリ。
【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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