(57)【要約】【課題】磁界検出センサ用の研磨量検出素子において、パッドの設置面積を減らす。【解決手段】研磨量検出素子３１は、基板５と磁界検出センサ１０とを含む積層体の研磨量検出素子である。研磨量検出素子３１は、積層体の研磨面Ｇに磁界検出センサ１０とともに露出して設けられ、研磨量に応じて抵抗値が変化する抵抗膜３２と、抵抗膜３２の一端に電気的に接続され、積層体の研磨面Ｇとは異なる面に形成された、抵抗値を測定するためのパッド３３と、を有している。抵抗膜３２の他端は基板５に電気的に接続されている。【選択図】図３
2007334934.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と磁界検出センサとを含む積層体の研磨量検出素子であって、
前記積層体の研磨面に前記磁界検出センサとともに露出して設けられ、研磨量に応じて抵抗値が変化する抵抗膜と、
前記抵抗膜の一端に電気的に接続され、前記積層体の前記研磨面とは異なる面に形成された、前記抵抗値を測定するためのパッドと、
を有し、
前記抵抗膜の他端は前記基板に電気的に接続されている、
研磨量検出素子。
【請求項２】
前記抵抗膜と前記パッドとの間、および前記抵抗膜と前記基板との間は、各々積層体を積層方向に延びるビアで接続されている、請求項１に記載の研磨量検出素子。
【請求項３】
前記磁界検出センサを含むスライダー部に隣接して、請求項１または２に記載の研磨量検出素子を含む切り代部が設けられた、ウエファー。
【請求項４】
基板と、磁界検出センサと、抵抗膜と、パッドとを備えた積層体であって、該抵抗膜は該積層体の研磨面に該磁界検出センサとともに露出して設けられ、該抵抗膜の一端は該基板に電気的に接続され、該抵抗膜の他端は該パッドに電気的に接続された積層体を用意するステップと、
前記基板を接地するステップと、
前記パッドによって前記抵抗膜の抵抗値を監視しながら前記研磨面を研磨するステップと、
を有する、
積層体の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は積層体の研磨に用いられる研磨量検出素子、ウエファー、および研磨量検出素子を用いた積層体の研磨方法に関し、特に、ハードディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドの研磨工程で用いられる研磨量検出素子の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスク装置に用いられる薄膜磁気ヘッドは、大きく分けてウエファー工程、スライダー工程、および組立工程を経て製造される。ウエファー工程は、ウエファー上に、読込素子（磁界検出センサ）や書込素子を、薄膜製造技術を用いて形成する工程である。スライダー工程は、ウエファーをバーに切断し、バーを研磨して媒体対向面を形成するとともに、個々のスライダーに分離する工程である。組立工程は、完成したスライダーをヘッドジンバルアセンブリなどの最終製品に組み込む工程である。本明細書では、この研磨がおこなわれる前の、バーまたはスライダーの媒体対向面となるべき面を研磨面という。
【０００３】
スライダー工程では、切断および研磨によって、ウエファーから所定の寸法を有する多数個のスライダーが作成される。スライダー工程のなかでも、研磨面を研磨して媒体対向面を形成する研磨工程は、スライダーの特性、特に読込素子の特性を決定する重要な工程であるため、ナノメーター単位の寸法精度が要求され、種々の方法が提案されている。その方法の一つとして、実際の素子となる部分ではなく、後の工程で切断される切り代部に検出用の素子を設けて、その素子の抵抗値を測定しながら、所定の素子寸法が得られるように研磨する方法が知られている（例えば、特許文献１）。この研磨方法の概略は以下のとおりである。
【０００４】
ウエファー工程では、通常、スライダーとなるべき素子部分の周囲に切り代部が設けられる。ウエファーを縦横に延びる切り代部のうち一方向の切り代部に沿ってバーに切断すると、バーには、スライダーとなる部分と、切断された切り代部と交差する切り代部とが交互に配置される。このバーにされたときにスライダー部の間にくる切り代部に、あらかじめウエファー工程で、ＲＬＧ(Resistance Lapping Guide)またはＥＬＧ(Electric Lapping Guide)と呼ばれる、媒体対向面研磨の際に用いられる抵抗膜を設けておく。読込素子はあらかじめ媒体対向面となるべき面より張り出して形成されるため、抵抗膜もこれに合せて媒体対向面となるべき面より張り出すように形成しておく。抵抗膜の両端は、ウエファーの切り代部の表面に設けられた２つのパッドと電気的に接続しておく。研磨面を研磨すると読込素子は研磨される。これと同時に抵抗膜も研磨され、その断面積の減少により電気抵抗が変化する。２つのパッドをワイヤーボンドまたはプローブを介して測定器に接続し、電気抵抗を測定する。抵抗膜の抵抗値と研磨量との関係をあらかじめ求めておけば、抵抗値を監視することによって読込素子の研磨量を制御することができる。
【０００５】
この方法は、素子となる部分ではなく、最終的に切断される部分を利用しているので、素子のＥＳＤ（静電破壊）等による損傷が防止できるというメリットがある。また、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子のようにラッピングをすると所謂スメアーにより正確な素子抵抗が測定できない場合にも有効な検出方法である。特許文献１では、２つのパッドを三角形に形成し、長辺同士を隣接させ、全体が長方形形状となるように配置している。この方法によれば、各パッドに接続されるワイヤーなどが交錯したり、干渉したりする可能性が減るため、パッドの設置部位が狭い場合でもパッドの設置が可能となる。
【特許文献１】特開２００２−２４５６０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
パッドは、ワイヤーボンドまたはプローブによって測定器に接続されるため、一定の大きさが必要である。ワイヤーボンドを用いる場合、ワイヤーボンドのワイヤー径、ワイヤーボンド機の精度などの制約により、パッドは一定の寸法を確保する必要がある。プローブ法を用いる場合も、プローブ径の制約から、パッド間に一定の距離を設ける必要があり、この結果パッドの設置面積は増加する。したがって、従来技術では、パッドの設置面積を確保するため、切り代部をある程度大きく設ける必要があった。しかし。切り代部を大きくすることはそれだけ１枚のウエファーから取れるスライダーの個数が減少することにつながる。切り代部はスライダーの大きさとは無関係であることから、今後スライダーの小型化が進むと、切り代部がウエファーに占める比率が相対的に増え、高密度集積と多数個採取によるコストダウンの制約となる。また、スライダーが小型化する場合、スライダー高さ（媒体対向面と直交する方向のスライダー寸法）も減少するため、測定に大きな支障を生じることなく２つのパッドを設けることも難しくなる。フェムトサイズスライダーの場合、スライダー高さはピコスライダーに比べて７０μｍ小さい２３０μｍであり、パッド形状や配置を工夫し対応するとしても限界がある。
【０００７】
隣接するバー間の切り代部にパッドを設け、ウエファーを複数のバーが並列したブロックの形状で切り出す方法も考えられる。この場合、研磨はブロックの状態でバーごとにおこない、一列のバーの研磨が終了すると、そのバーを切り出し、同様の工程を繰り返す。このような方法では、個々のバー内の切り代部の幅は縮小しやすくなるが、ブロックの最後のバーではパッドを設けることが困難であり、研磨の精度が確保できなくなる。また、逆に、バー間の切り代部の幅の縮小が困難となることも考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、パッドの設置面積を減らすことのできる、磁界検出センサ用の研磨量検出素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の研磨量検出素子は、基板と磁界検出センサとを含む積層体の研磨量検出素子である。研磨量検出素子は、積層体の研磨面に磁界検出センサとともに露出して設けられ、研磨量に応じて抵抗値が変化する抵抗膜と、抵抗膜の一端に電気的に接続され、積層体の研磨面とは異なる面に形成された、抵抗値を測定するためのパッドと、を有している。抵抗膜の他端は基板に電気的に接続されている。
【００１０】
抵抗膜の一端は基板に接地されているため、従来技術のように、抵抗膜の両端に接続された２つのパッドを設ける必要はない。抵抗膜の一端と接続されたパッドが１つあればよい。パッドはワイヤーボンドやプローブ等が接続されるため、一定以上の面積を必要とする。したがって、パッドが１つだけでよいということは、パッドの設置に必要な面積を大きく縮小できることを意味し、１枚のウエファーから磁界検出センサを含む積層体をより多く製造することができる。
【００１１】
抵抗膜とパッドとの間、および抵抗膜と基板との間は、各々積層体を積層方向に延びるビアで接続されていることが好ましい。
【００１２】
本発明のウエファーは、磁界検出センサを含むスライダー部に隣接して、上記の研磨量検出素子を含む切り代部が設けられている。
【００１３】
本発明の積層体の研磨方法は、基板と、磁界検出センサと、抵抗膜と、パッドとを備えた積層体であって、抵抗膜は積層体の研磨面に磁界検出センサとともに露出して設けられ、抵抗膜の一端は基板に電気的に接続され、抵抗膜の他端はパッドに電気的に接続された積層体を用意するステップと、基板を接地するステップと、パッドによって抵抗膜の抵抗値を監視しながら研磨面を研磨するステップと、を有している。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように、本発明によれば、パッドの設置個数を半減することができる。このため、パッドの設置面積を減らすことのできる、磁界検出センサ用の研磨量検出素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の研磨量検出素子について図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る研磨量検出素子が設けられたウエファーおよびバーの斜視図である。同図（ａ）は、ウエファーの積層方向上側（図中白抜き矢印で示す。）から見たウエファーの概略外形図である。ウエファー１には、シリコン等の基板の上に、多数のスライダー部３が２次元状に配列されている。各スライダー部３は、磁界検出センサ（後述するＭＲ素子１０など）を有するスライダーとなる。各スライダー部３の周囲には、切り代部４ａ，４ｂが形成されている。同図（ｂ）は、図１（ａ）と同様に、積層方向上側（図中白抜き矢印で示す。）からみた、バーを切り出したときのバーの斜視図である。同図（ｃ）には、バーの切断面が上になるように見た、すなわち、バーを図１（ｂ）の回転矢印の向きに回転させた状態におけるバーの斜視図を示す。ウエファー１は、図１（ａ）に示すように、切り代部４ａに沿ってバー２に切断され、その切断面の一方は、研磨されることによって媒体対向面が形成される研磨面Ｇとなる。バー２には、スライダーが形成されるスライダー部３と、切り代部４ｂとが交互に配列されている。切り代部４ｂは、バー２の研磨面Ｇを研磨して、媒体対向面Ｓを形成した後に、バー２を個々のスライダーに切断するときの切り代として用いられる。
【００１６】
図２には、スライダー部と切り代部とからなる積層体の部分拡大図を示す。同図は、図１（ｃ）と同じ方向から見たものである。図２では、スライダー部と切り代部とを切り離して示しているが、実際には一体化されている。
【００１７】
スライダー部３は、積層方向下側から順に、基板５、絶縁層６、下部シールド層８、シールドギャップ膜９、ＭＲ素子１０、下部磁極層１２の順に積層され、その上に上部磁極層１４やコイル（図示せず）が形成され、全体がオーバーコート層１６で被覆されている。
【００１８】
基板５には、アルティック（Ａｌ2Ｏ3・ＴｉＣ）等のセラミック材料が用いられる。基板５の上に形成される絶縁層６は、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁材料よりなる。下部シールド層８の材料には、例えばパーマロイ（ＮｉＦｅ）が用いられる。シールドギャップ膜９の材料には、例えばアルミナが用いられる。シールドギャップ膜９は、下部シールドギャップ膜と上部シールドギャップ膜（ともに図示せず）とが積層されて形成されている。読込素子であるＭＲ素子１０が、研磨面Ｇに面して、下部シールドギャップ膜と上部シールドギャップ膜との間にシールドされて設けられている。ＭＲ素子１０は、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子、またはＴＭＲ素子等の磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた磁界検出センサである。
【００１９】
下部磁極層１２は、記録ヘッドの下部磁極層としての機能と、再生ヘッド（ＭＲ素子１０）の上部シールド層としての機能を兼ねており、例えば、パーマロイやＣｏＮｉＦｅ等の、めっき法によって成膜可能な磁性材料が用いられる。ＭＲ素子１０にはセンス電流を供給する電極（図示せず）が接続している。
【００２０】
下部磁極層１２と上部磁極層１４との間の研磨面Ｇ側の端面には、下部磁極層１２と上部磁極層１４との間の絶縁のための記録ギャップ１３が設けられている。記録ギャップ１３の材料としては、例えば、ＮｉＰ等のめっき法によって成膜可能な非磁性金属材料が用いられる。
【００２１】
上部磁極層１４と下部磁極層１２は、接続部（図示せず）によって接続され、全体で１個のＵ字型導体を形成している。上部磁極層１４と下部磁極層１２との間には、接続部の周りを巻回するコイル（図示せず）が設けられている。これらの積層部の上方には、オーバーコート層１６が形成されている。オーバーコート層１６の材料には、例えばアルミナ等の絶縁材料が用いられる。オーバーコート層１６の頂面には書込パッド２３，２４と読込パッド２５，２６とが形成されている。書込パッド２３，２４は各々、バンプ（図示せず）を介してコイルに接続している。読込パッド２５，２６は各々、バンプ（図示せず）および電極を介して、ＭＲ素子１０に接続している。
【００２２】
切り代部４ｂは、スライダー部３と異なり、書込や読込みのための素子は形成されていないが、スライダー部３と同様の膜構成を備えた積層体である。図２に示すように、積層方向下側から順に、基板５、絶縁層６、下部シールド層８、シールドギャップ膜９、下部磁極層１２の順に積層され、その上がオーバーコート層１６で被覆されている。切り代部４ｂに特徴的なのは、図２に示すように、抵抗膜３２が形成されていることである。抵抗膜３２は、ＲＬＧまたはＥＬＧと呼ばれるセンサで、スライダー部３におけるＭＲ素子１０とほぼ同じ積層方向高さ、すなわちシールドギャップ膜９の間に設けられている。しかし、抵抗膜３２の設置位置は必ずしもＭＲ素子１０と同レベルでなくともよく、例えばＭＲ素子１０と書込素子の中間位置でもよい。下部シールド層８および下部磁極層１２は、無くてもよい。抵抗膜３２はＭＲ素子１０と同一の素子構成でもよいが、ＮｉＦｅ，Ｃｕ，ＮｉＣｒ，Ａｕ，ＮｉＣｕ等、導電性の金属膜を広く用いることができる。また、オーバーコート層１６の積層面上面１６１にはパッド３３が設けられている。
【００２３】
図３は、研磨量検出素子の全体を示す概念的斜視図である。本図は図２と異なり、パッド３３を上方として、すなわち図１（ｂ）と同じ方向からみた斜視図であり、また、研磨量検出素子以外の要素は適宜省略している。
【００２４】
研磨量検出素子３１は上述のように、抵抗膜３２とパッド３３とを有している。抵抗膜３２は、研磨面Ｇに沿って積層方向と水平に延びている。抵抗膜３２の各端部から、研磨面Ｇと直交する方向に、抵抗膜３２と電気的に接続されたリード部４２，４３が延びている。抵抗膜３２の前面は研磨面Ｇに露出した研磨部３２ａとなっており、研磨に従って除去されていく。ＭＲ素子１０も同様に研磨面Ｇに露出した研磨部１０ａを有しており、研磨に従って除去されていく。所定の研磨が終了すると、スライダー部３には媒体対向面Ｓが形成される。
【００２５】
リード部４２の抵抗膜３２と反対側の終端部４６付近から、積層方向上方に向けてバンプ４４が形成され、パッド３３と電気的に接続している。一方、リード部４３の抵抗膜３２と反対側の終端部４７付近からは、積層方向下方に向けてバンプ４５が形成され、基板５と電気的に接続している。パッド３３は、研磨部３２ａの研磨に伴う抵抗膜３２の抵抗値の変化を測定するために設けられている。図２に示すように、パッド３３は、書込パッド２３，２４、および読込パッド２５，２６と同時に形成するためにオーバーコート層１６の積層面上面１６１に設けているが、積層体の研磨面Ｇとは異なる面であればいずれの面に形成されていてもよい。
【００２６】
研磨をおこなう際には、まず基板５を適宜な方法で接地する。これによって基板５に電気的に接続されたリード部４３および抵抗膜３２の端部４８も接地電位におかれる。基板５は、例えばＴｉＣ３０％、Ａｌ2Ｏ3７０％程度の焼結品を用いた場合、良好な導通性を有している。これと同時に、パッド３３をワイヤーボンドあるいはプローブによって測定装置（図示せず）に接続する。研磨面Ｇを研磨していくと、ＭＲ素子１０の研磨部１０ａと同時に抵抗膜３２の研磨部３２ａが研磨されていく。研磨量に応じて抵抗膜３２の断面積Ａが減少し、それに伴って抵抗膜３２の抵抗値が増加する。測定装置でこの抵抗値を監視しながら研磨を続け、所定の抵抗値に達したところで研磨を終了する。あらかじめ抵抗値とＭＲ素子１０の研磨量との関係を取得しておけば、所定のＭＲ高さ（媒体対向面と直交方向に測ったＭＲ素子１０の高さ）で研磨を終了することができる。
【００２７】
本発明は、このように抵抗膜３２の一端を基板５に接地しているので、従来技術のように一つの切り代部にパッドを２つ設ける必要がない。したがって、切り代４ｂの幅がパッドの配置によって制約されにくくなり、切り代の縮小が容易となる。また、フェムトサイズスライダーの採用等によってスライダーの高さＨ（図２参照）が縮小し、切り代部の高さＨが同様に縮小しても、設置するパッドは１つでよいため対応は容易である。ワイヤーボンドの接続も１箇所でよいため、隣接するワイヤーボンド同士が互いに干渉することはなく、ワイヤーボンドの精度要求も緩和できる。同様にプローブを用いる場合も、隣接するプローブ同士が互いに干渉することはないため、プローブ径の制約がなくなる。さらに、ワイヤーボンド同士、あるいはプローブ同士の干渉がないため、パッドとの接続方法の自由度が増加し、パッド自体の平面積の縮小にもつながる。なお、本発明では抵抗膜と基板とをつなぐバンプが新たに必要となるが、従来技術で容易に形成することができ、マスクの変更も最小限ですむ。
【００２８】
本発明の研磨量検出素子を用いて切り代部やパッドの形状等を見直したところ、切り代部の幅を１２０μｍから６５μｍへと大幅に縮小することができた。これは、フェムトサイズスライダーにおいては、１枚のウエファーから取れるスライダー数にして約７％の増加であった。
【００２９】
図４，５は本発明の研磨量検出素子における、抵抗膜の研磨時間と抵抗値との関係を示すグラフである。図４は、一つのバーの９箇所の抵抗膜について測定した結果であり、図５は、別のバーの９箇所の抵抗膜について測定した結果である。各図とも、横軸に時間、縦軸に抵抗値を示している（全て同一目盛り）。研磨は、抵抗膜３２の直流抵抗が３０オームに達するまでおこなった。一般に、抵抗値は時間（研磨）とともに漸増し、途中で増加の傾きが増加し、その後再び漸増する、いわゆるＳ字型のカーブを描くことが知られているが、ここで得られたグラフは従来技術と同様の傾向を示すものであった。また、同一バー内の各抵抗膜、異なるバー間の各抵抗膜はほぼ一定の傾向を示しており、あらかじめこのグラフを取得しておけば従来と同様の手順でＭＲ素子の研磨量を制御できることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施形態に係る研磨量検出素子が設けられたウエファーおよびバーの斜視図である。
【図２】スライダー部と切り代部の部分拡大図である。
【図３】研磨量検出素子の全体を示す概念的斜視図である。
【図４】本発明の研磨量検出素子における、抵抗膜の研磨時間と抵抗値との関係を示すグラフである。
【図５】本発明の研磨量検出素子における、抵抗膜の研磨時間と抵抗値との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３１】
１  ウエファー
２  バー
３  スライダー部
４ａ，４ｂ  切り代部
５  基板
１０  ＭＲ素子
１０ａ  研磨部
３１  研磨量検出素子
３２  抵抗膜
３３  パッド
３２ａ  研磨部
４２，４３  リード部
４４，４５  バンプ
Ｇ  研磨面
【図１】
2007334934.tif 000003
【図２】
2007334934.tif 000004
【図３】
2007334934.tif 000005
【図４】
2007334934.tif 000006
【図５】
2007334934.tif 000007