(57)【要約】【課題】非破壊で磁極形状を知ることが可能な磁気記録ヘッドのモニター素子を提供する。【解決手段】開示の磁気記録ヘッドのモニター素子３０は、磁気記録ヘッドの素子用磁極１０が形成される磁気記録ヘッド用ワーク上に形成され、素子用磁極１０と同一材料で同一形状に形成されるモニター用磁極３２と、該モニター用磁極３２に電気的に接続するモニター用端子３４ａ〜３４ｄとを備えることを特徴とする。【選択図】図２
2009238335.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録ヘッドの素子用磁極が形成される磁気記録ヘッド用ワーク上に形成され、前記素子用磁極と同一材料で同一形状に形成されるモニター用磁極と、該モニター用磁極に電気的に接続するモニター用端子とを備えることを特徴とする磁気記録ヘッドのモニター用素子。
【請求項２】
前記モニター用端子が前記モニター用磁極と同一材料で形成されることを特徴とする請求項１記載の磁気記録ヘッドのモニター用素子。
【請求項３】
少なくとも磁極とコイルとを備えた磁気記録ヘッドであって、
前記磁極は、電気的に接続された非磁性のモニター用端子を備えることを特徴とする磁気記録ヘッド。
【請求項４】
磁極を形成後に、研磨加工により前記磁極の断面を含む浮上面を形成する磁気記録ヘッド製造方法であって、
研磨加工前に前記磁極の抵抗を測定する工程と、
前記磁極の上辺の幅を測定する工程と、
前記磁極の上辺の幅と抵抗を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする磁気記録ヘッド製造方法。
【請求項５】
前記磁極の断面が逆三角形状であることを特徴とする請求項４に記載の磁気記録ヘッド製造方法。
【請求項６】
前記磁極の断面が逆台形状であり、
さらに、前記磁極の膜厚を測定する工程と、
前記磁極の上辺の幅と抵抗と膜圧を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする請求項４に記載の磁気記録ヘッド製造方法。
【請求項７】
磁極を有する磁気記録ヘッドの磁極形状測定方法において、
磁極の抵抗を測定する工程と、
磁極の上辺の幅を測定する工程と、
前記磁極の上辺の幅と抵抗を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする磁極形状測定方法。
【請求項８】
前記磁極の断面が逆三角形状であることを特徴とする請求項７に記載の磁極形状測定方法。
【請求項９】
前記磁極の断面が逆台形状であり、
さらに、磁極の膜厚を測定する工程と、
前記磁極の上辺の幅と抵抗と膜厚を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする請求項８に記載の磁極形状測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁気記録ヘッドのモニター素子および磁気記録ヘッド製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
垂直磁気ヘッドのライト磁極の形状は、浮上面から見た場合、逆台形状または逆三角形状が一般的である（特許文献１等）。
この磁極形状（浮上面形状）は磁気ヘッドのライト性能に影響を与えるため、ライト磁極の形成を行うウェーハプロセスにおいて形状管理が必要である。しかし、一般的に行われているウェーハ上面からの磁極幅（磁極断面の上面幅）測定では、逆台形または逆三角形となっている磁極断面形状の詳細を知ることはできない。
【０００３】
このため、ライト磁極の形成を行うウェーハプロセスでは、磁極形状を確認する手段として、浮上面となる位置をFIB（Focused Ion Beam）等で加工して観察断面を形成し、その断面をSEMで観察を行うことで磁極形状の評価を行っている（図７）。
【特許文献１】特開２００５−１０８３４８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述の方法では、観察断面の加工、観察に時間を要し、処理能力の制限から観察点数を多く設けることが難しい。そのため、多点測定によるウェハー内の形状ばらつき傾向把握を定常的に実施することが困難である。
また、観察に使用した素子は破壊されるので製品として使用できない。よって、その分、良品数が減少してしまう等の課題があった。
そこで本発明は上記課題を解決すべくなされたもので、その目的とするところは、非破壊で磁極形状を知ることが可能な磁気記録ヘッドのモニター素子および磁気記録ヘッド製造方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
開示の磁気記録ヘッドのモニター素子は、磁気記録ヘッドの素子用磁極が形成される磁気記録ヘッド用ワーク上に形成され、前記素子用磁極と同一材料で同一形状に形成されるモニター用磁極と、該モニター用磁極に電気的に接続するモニター用端子とを備えることを特徴とする。
前記モニター用端子を前記モニター用磁極と同一材料で形成するとよい。
【０００６】
また、少なくとも磁極とコイルとを備えた磁気記録ヘッドであって、前記磁極は、電気的に接続された非磁性のモニター用端子を備えることを特徴とする。
【０００７】
また、開示の磁気記録ヘッドの製造方法は、磁極を形成後に、研磨加工により前記磁極の断面を含む浮上面を形成する磁気記録ヘッド製造方法であって、研磨加工前に前記磁極の抵抗を測定する工程と、前記磁極の上辺の幅を測定する工程と、前記磁極の上辺の幅と抵抗を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
また開示の磁気記録ヘッドの製造方法は、磁極を形成後に、研磨加工により前記磁極の断面を含む浮上面を形成する磁気記録ヘッド製造方法であって、研磨加工前に前記磁極の抵抗を測定する工程と、前記磁極の上辺の幅を測定する工程と、前記磁極の膜厚を測定する工程と、前記磁極の上辺の幅と抵抗と膜厚を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする。
前記膜厚の測定に光学式膜厚測定方法を用いることができる。
【０００９】
また、開示の磁極形状測定方法は、磁気記録ヘッドの磁極形状測定方法において、磁極の抵抗を測定する工程と、磁極の上辺の幅を測定する工程と、前記磁極の上辺の幅と抵抗を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする。
【００１０】
さらに、開示の磁極形状測定方法は、磁気記録ヘッドの磁極形状測定方法において、磁極の抵抗を測定する工程と、磁極の上辺の幅を測定する工程と、磁極の膜厚を測定する工程と、前記磁極の上辺の幅と抵抗と膜厚を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
開示の磁気記録ヘッドのモニター素子および磁気記録ヘッド製造方法によれば、非破壊で容易に磁極形状を知ることが可能である。専用モニター素子を多く作製することで、または、製品素子に配線構造を付加することで、容易にかつ比較的短時間で数多くの測定が可能となり、製造工程へのフィードバックを正確に行え、製品の磁極形状を安定化することができる。また、一般に磁極材料は腐食しやすい材料が使用されるが、腐食が発生した場合、磁極の抵抗が変化するため、本実施の形態により腐食の発生についても検知が可能となり製品の品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の好適な実施の形態を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は、垂直磁気記録型の薄膜磁気ヘッドの構成の一例を示す断面図である。
この薄膜磁気ヘッドは、記録ヘッドとして主磁極１０、トレーリングシールド１３、リターンヨーク１４および記録用コイル１６を備え、再生ヘッドとして、ＭＲ素子２０、上部シールド２２および下部シールド２４を備える。なお、１１はめっきベース金属層であり、符号Ａは主磁極１０における書き込み先端部を示す。
【００１３】
上部シールド２２と主磁極１０との間にはアルミナからなる絶縁層２６が設けられ、主磁極１０とコイル１６との間、コイル１６とリターンヨーク１４との間、ＭＲ素子２０と上部シールド２２および下部シールド２４との間もアルミナ等からなる絶縁層が設けられている。
【００１４】
上記薄膜磁気ヘッドは、Ａｌ２Ｏ３-ＴｉＣ基板上に、シールド層２２，２４やＭＲ素子２０、主磁極１０、コイル１４、リターンヨーク１６等を、順次、積層するように成膜し、次いでヘッド素子が複数連なったローバーとして切り出し、このローバーの露出した積層面を研磨して、磁極の断面（逆三角形あるいは逆台形）を含む浮上面を形成し、さらに個別のヘッド片に分断することによって形成される。
【００１５】
本実施の形態では、主磁極１０を積層して形成する際に、図２に示すようなモニター素子３０を主磁極１０と同時に、磁気記録ヘッドワーク（基板）上の製品となる部位以外の個所に適宜複数個作成する。
このモニター素子３０は、磁気記録ヘッドの素子用磁極（主磁極１０）と同一材料で同一形状に形成されるモニター用磁極３２（図２の直線状部分）と、該モニター用磁極３２に電気的に接続する４つのモニター用端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄとを備える。
【００１６】
モニター用端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、引出線３６によってモニター用磁極３２に電気的に接続されている。
モニター用端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄおよび引き出し線３６も、主磁極１０を形成する際に、主磁極１０と同じ材料により主磁極１０と同時に作り込むようにすればよい。
【００１７】
４つのモニター用端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、モニター用磁極３２を挟んで（介して）、モニター用端子３４ａ、３４ｂ、およびモニター用端子３４ｃ、３４ｄの二端子ずつが互いに反対側に位置するように配置されている。
モニター用端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの大きさは、測定用のプローブ（図示せず）の先端を当接させることができるだけの十分な大きさとする。
なお、四端子でなく、二端子のモニター用端子を主磁極を挟んで互いに反対側に位置するように配置してもよい（図示せず）。
【００１８】
断面が逆三角形状の主磁極１０の場合、この逆三角形状が所望形状に形成されているか否かを計測するには次の方法による。
まず、図２のようにモニター用素子３０を作り込んだ段階、すなわち、各膜の積層工程終了後で、浮上面を研磨加工して形成する前に、モニター用素子３０のモニター用磁極３２の上辺の幅Ｗとモニター用磁極３２の部位における電気抵抗Rを測定する。
【００１９】
モニター用磁極３２は上面に露出しているから、その幅Wおよび長さLは容易に測定できる。また、モニター用磁極３２の電気抵抗は四端子法によって容易に測定できる。モニター用磁極３２の断面積はモニター用端子３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、３４ｄや引出線３６のそれに比して極めて小さく、モニター用磁極や引出線の抵抗値は無視できるので、四端子法によって計測される抵抗値はモニター用磁極３２の抵抗値とみなし得る。
断面逆三角形状の場合、R =ρL/S、S =WH/2であるから、
磁極の高さH、および角θ（図３）は次式により容易に計算できる。
【００２０】
H = 2ρL/WR
θ= tan-1(2H/W)
ρ：磁極材料の抵抗率              (固定値)
L ：モニター素子の磁極部の長さ    (固定値)
R ：モニター素子の抵抗            (測定値)
W ：磁極上面の幅                  (測定値)
H ：磁極高さ                      (計算値) 
θ：磁極側面の傾斜角度            (計算値)
S ：磁極の断面積                  (計算値）
【００２１】
上記のようにして、逆三角形状の主磁極１０の上辺の幅W、高さH、および角θが計測ないしは計算で検出しうるから、主磁極１０の形状が所望形状に製造できているかどうか判定できる。
本実施の形態では、非破壊で磁極形状を知ることが可能である。専用モニター素子３０を多く作製することで、容易にかつ比較的短時間で数多くの測定が可能となり、製造工程へのフィードバックを正確に行え、製品の磁極形状を安定化することができる。また、一般に磁極材料は腐食しやすい材料が使用されるが、腐食が発生した場合、磁極の抵抗が変化するため、本実施の形態により腐食の発生についても検知が可能となり製品の品質が向上する。
【００２２】
次に、主磁極１０の断面形状が逆台形状の場合には、モニター用磁極３２の電気抵抗を測定したのみでは、逆台形の下辺の幅Bも関係するので逆台形の高さHを直接算出することはできない。
そこで、本実施の形態では、図４に示すように、主磁極１０の近傍の絶縁層２６下面に膜厚測定用の下地パターン３７を形成し、公知の光学式の膜厚計を用いて、絶縁層２６上面での反射光と下地パターン３７上面での反射光との干渉縞を計測するなどして絶縁膜２６の厚さを計測し、これにより主磁極１０（あるいはモニター用磁極３２）の高さHを計測する。
【００２３】
逆台形状の主磁極１０の下辺の幅Bおよび角θは次式により計算できる。
B = 2ρL/HR-W
θ= tan-1(2H/(W-B）)
ρ：磁極材料の抵抗率            (固定値)
L ：モニター素子の磁極部の長さ  (固定値)
R ：モニター素子の抵抗          (測定値)
W ：磁極上面の幅                (測定値)
H ：磁極高さ                    (測定値) 
θ：磁極側面の傾斜角度          (計算値)
B ：磁極底面の幅（逆台形の場合）(計算値)
S ：磁極の断面積                (計算値）
【００２４】
上記のようにして、逆台形状の主磁極１０の上辺の幅W、下辺の幅B、高さH、および角θが計測ないしは計算で算出しうるから、主磁極１０の形状が所望形状に製造できているかどうか判定できる。
【００２５】
上記の実施の形態では、モニター用素子３０を形成するようにしたが、モニター用素子を作成するのでなく、図５に示すように、主磁極１０そのものに、主磁極１０に引出線３８を介して電気的に接続するモニター用端子４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを形成するようにしてもよい。このモニター用端子４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄを用いて、上記と同様にして四端子法によって主磁極１０の断面形状（逆三角形状、あるいは逆台形状）を判定するようにすることができる。
【００２６】
なお、この場合、引出線３８やモニター用端子４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄの材質は非磁性のものとするのがよい。引出線やモニター用端子の半分は、浮上面の研磨後も、製品となる個所に残るので、これらを主磁極と同様の磁性材料のもので形成すると、磁束の漏れなどが生じる可能性があり好ましくない。
【００２７】
次に、主磁極１０は、単層でなく、異なる磁性材料による複数層の構造のものもある。この場合、異なる磁性材料であっても、その抵抗率ρに大きな差はないので、抵抗率ρに平均値を用いるなどして１層構造のものとして、上記と同様にして断面形状を検出してもよい。
【００２８】
なお、主磁極（ライト磁極）１０が２層構造のものの場合で、抵抗率をρ１、ρ２として（平均値でなく）、測定および計算で主磁極の形状を判定する場合の例を以下説明する。
図６等で符号は次のとおり。
膜厚              ：１層目（下層）      H１（測定値）
：１層＋２層目合計    H２（台形の場合は測定値）
幅                ：下辺（台形の場合）  W０
：１層目（下層）上辺  W１
：２層目（上層）上辺  W２（測定値）
磁極長さ          ：                    L（固定値）
抵抗率            ：１層目（下層）      ρ１（固定値）
：２層目（上層）      ρ２（固定値）
断面の面積        ：１層目（下層）      S１
：２層目（上層）      S２
長さLの抵抗       ：１層目（下層）      R１＝ρ１L/ S１
：２層目（上層）      R２＝ρ２L/ S２
：積層                R＝R１・R２/（R１＋R２）
＝ρ１ρ２L/（ρ１S２＋ρ２S１）
(測定値)
【００２９】
１）主磁極の断面が逆台形の場合（積層膜それぞれの膜厚が測定可能な場合）
【００３０】
【数１】
2009238335.tif 000003
【００３１】
【数２】
2009238335.tif 000004
【００３２】
【数３】
2009238335.tif 000005
【００３３】
【数４】
2009238335.tif 000006
これをW０について解くと、
【００３４】
【数５】
2009238335.tif 000007
またθは以下となる。  
【００３５】
【数６】
2009238335.tif 000008
W２、W０、H２、θより、逆台形の形状の判定が行える。
【００３６】
２）主磁極の断面が逆三角形の場合（積層膜の下層の膜厚が測定可能な場合）
【００３７】
【数７】
2009238335.tif 000009
【００３８】
【数８】
2009238335.tif 000010
【００３９】
【数９】
2009238335.tif 000011
【００４０】
【数１０】
2009238335.tif 000012
これをH２について解くと、
【００４１】
【数１１】
2009238335.tif 000013
またθは以下となる。  
【００４２】
【数１２】
2009238335.tif 000014
W２、H２、θより、逆三角形の形状の判定が行える。
【００４３】
上記では垂直磁気ヘッドを例として説明したが、本発明は水平記録式磁気ヘッドにも適用可能である。  
【００４４】
なお、請求項予備群を以下のように付記する。
（付記１）
【００４５】
磁気記録ヘッドの素子用磁極が形成される磁気記録ヘッド用ワーク上に形成され、前記素子用磁極と同一材料で同一形状に形成されるモニター用磁極と、該モニター用磁極に電気的に接続するモニター用端子とを備えることを特徴とする磁気記録ヘッドのモニター用素子。
（付記２）
【００４６】
前記モニター用端子が前記モニター用磁極と同一材料で形成されることを特徴とする付記１記載の磁気記録ヘッドのモニター用素子。
（付記３）
【００４７】
前記モニター用端子が四端子であって、前記モニター用磁極を介して二端子ずつが配置されていることを特徴とする付記１または２記載の磁気記録ヘッドのモニター用素子。
（付記４）
【００４８】
少なくとも磁極とコイルとを備えた磁気記録ヘッドであって、
前記磁極は、電気的に接続された非磁性のモニター用端子を備えることを特徴とする磁気記録ヘッド。
（付記５）
【００４９】
磁極を形成後に、研磨加工により前記磁極の断面を含む浮上面を形成する磁気記録ヘッド製造方法であって、
研磨加工前に前記磁極の抵抗を測定する工程と、
前記磁極の上辺の幅を測定する工程と、
前記磁極の上辺の幅と抵抗を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする磁気記録ヘッド製造方法。
（付記６）
【００５０】
前記磁極の断面が逆三角形状であることを特徴とする付記５に記載の磁気記録ヘッド製造方法。
（付記７）
【００５１】
前記磁極の断面が逆台形状であり、
さらに、前記磁極の膜厚を測定する工程と、
前記磁極の上辺の幅と抵抗と膜圧を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする付記５に記載の磁気記録ヘッド製造方法。
（付記８）
【００５２】
前記膜厚の測定が光学式膜厚測定であることを特徴とする付記７に記載の磁気記録ヘッド製造方法。
（付記９）
【００５３】
前記抵抗測定が四端子法であることを特徴とする付記５〜８いずれか１項記載の磁気記録ヘッド製造方法。
（付記１０）
【００５４】
磁極を有する磁気記録ヘッドの磁極形状測定方法において、
磁極の抵抗を測定する工程と、
磁極の上辺の幅を測定する工程と、
前記磁極の上辺の幅と抵抗を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする磁極形状測定方法。
（付記１１）
【００５５】
前記磁極の断面が逆三角形状であることを特徴とする付記１０に記載の磁極形状測定方法。
（付記１２）
【００５６】
前記磁極の断面が逆台形状であり、
さらに、磁極の膜厚を測定する工程と、
前記磁極の上辺の幅と抵抗と膜厚を用いて断面形状を計算する工程とを有することを特徴とする付記１０に記載の磁極形状測定方法。
（付記１３）
【００５７】
前記膜厚の測定が光学式膜厚測定であることを特徴とする付記１２に記載の磁極形状測定方法。
（付記１４）
【００５８】
前記抵抗測定が四端子法であることを特徴とする付記１０〜１３に記載の磁極形状測定方法。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】記録/再生装置（磁気ヘッド）の説明図である。
【図２】モニター用素子の説明平面図である。
【図３】逆三角形状および逆台形状の主磁極の形状説明図である。
【図４】光学式膜厚計で絶縁膜の厚さを測定する場合の説明図である。
【図５】主磁極にモニター用端子を設けた説明平面図である。
【図６】２層構造の逆三角形状および逆台形状の主磁極の形状説明図である。
【図７】ライト磁極を断面加工した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６０】
１０  主磁極
１３  トレーリングシールド
１４  リターンヨーク
１６  記録用コイル
２０  ＭＲ素子
２２  上部シールド
２４  下部シールド
２６  絶縁層
３０  モニター用素子
３２  モニター用磁極
３４ａ〜３４ｄ、４０ａ〜４０ｄ  モニター用端子
３６、３８  引出線
３７  下地パターン
【図１】
2009238335.tif 000015
【図３】
2009238335.tif 000016
【図６】
2009238335.tif 000017
【図２】
2009238335.tif 000018
【図４】
2009238335.tif 000019
【図５】
2009238335.tif 000020
【図７】
2009238335.tif 000021