JP2000076630A - 磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッド - Google Patents

磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方法及び薄膜磁気ヘッド

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JP2000076630A
JP2000076630A JP10261019A JP26101998A JP2000076630A JP 2000076630 A JP2000076630 A JP 2000076630A JP 10261019 A JP10261019 A JP 10261019A JP 26101998 A JP26101998 A JP 26101998A JP 2000076630 A JP2000076630 A JP 2000076630A
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Japan
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height
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magnetoresistive
electric resistance
film
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JP10261019A
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English (en)
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Daisuke Iizuka
大助 飯塚
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Read Rite SMI Corp
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Read Rite SMI Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 MRヘッドの製造において、常に最適のスト
ライプハイトを実現し、電磁変換特性の安定、歩留まり
の向上を図る。 【解決手段】 その高さ方向に沿って記録媒体対向面1
2と平行な1つ又は複数のスリット13、14により相
互に分離され、かつそれぞれの両端が共通の電極19に
接続された複数の区分15〜17を有する磁気抵抗膜1
1からなる磁気抵抗素子(MR素子)を基板10上に形
成する。基板を高さ方向に研磨して、記録媒体対向面を
画定すると同時にMR素子を所望の高さに調整する。基
板を最後の区分17より手前まで研磨する間の電極間の
電気抵抗を測定し、それ以外の各区分15、16におけ
る高さと電気抵抗との関係を求め、この関係から最後の
区分における高さと電気抵抗との関係を算出し、その算
出結果に基づいて所望の高さに対応する電気抵抗値を決
定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば異方性磁気
抵抗型(AMR)やスピンバルブ構造の磁気抵抗素子を
有する磁気抵抗型薄膜磁気ヘッドに関し、特に磁気抵抗
素子を形成した基板をラッピングなどの機械加工により
研磨して、記録媒体対向面を画定すると同時に磁気抵抗
素子の高さを調整し、その電気抵抗を制御する磁気抵抗
型磁気ヘッドの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、磁気記録の高密度化に対応する再
生用ヘッドとして、異方性磁気抵抗効果やスピンバルブ
効果を利用した磁気抵抗素子(MR素子)を備えた磁気
抵抗型磁気ヘッド(MRヘッド)が使用されている。M
Rヘッドは、その感度が外部磁場の強さに応じて変化す
るMR素子の電気抵抗に依存することから、記録媒体の
回転速度に拘らず高い信号出力が得られる利点がある。
【0003】MR素子は、基板上に積層した多層構造の
磁気抵抗膜(MR膜)を有し、その両端に接続した電極
間にセンス電流を流して該MR膜の抵抗の変化を電圧の
変化として検出することにより、磁気記録媒体からの信
号磁界を読み取る。従って、MRヘッドが常に所定の電
磁変換特性を発揮し得るためには、外部磁場が無い状態
でのMR素子の電気抵抗を所定の公差の範囲内に製造す
ることが必要である。
【0004】MR素子の電気抵抗は、その幅及び膜厚と
長さ、即ちストライプハイトと呼ばれる記録媒体対向面
からの高さとから決定される。MR素子の幅及び膜厚
が、基板上に磁気抵抗膜を形成するウエハの成膜工程で
制御されるのに対し、ストライプハイトは、磁気抵抗膜
を形成した基板をラッピングなどにより研磨して記録媒
体対向面を画定する工程で制御される。即ち、最終的に
MR素子の電気抵抗は、基板の研磨加工でその研磨量を
制御することにより決定される。
【0005】従来より研磨量を制御するために、例えば
特開平9−293214号公報に記載されるように、基
板を研磨しながら、該基板上のMR素子の両側に形成し
たモニターパターンを顕微鏡などで光学的に観察して、
研磨量を測定する方法が知られている。この光学的モニ
タ方法の場合、最終的な研磨寸法は、所望の電気抵抗に
対して磁気抵抗膜の寸法・成膜条件などから予め算出さ
れている。
【0006】別の方法では、基板の研磨工程中に、図4
に示すように、基板上で磁気抵抗膜1の両端にリード
2、2を介して接続された電極3、3間に電流を流し、
その電気抵抗値を抵抗計4により測定して、図5に示す
ような電気抵抗と研磨量との関係を求め、その抵抗変化
特性曲線5から最終的な研磨寸法を算出する。磁気抵抗
膜の代わりに、同じ基板上に形成したモニタ用の素子の
電気抵抗値を測定することにより、同様に研磨寸法を決
定することができる。このような電気的モニタ方法は、
例えば特開平4−36008号公報などに記載されてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の光学的モニタ方法では、正確な制御のためには
精密な光学装置を必要とし、かつその測定作業は大変で
あり、しかも、MR素子と同様にモニターパターンも保
護膜で被覆されているため、光の乱反射により測定精度
が低下するという問題があった。
【0008】また、電気的モニタ方法では、或るウエハ
について得られた抵抗変化特性曲線を基準として、所望
のストライプハイトHS に対して必要な電気抵抗率RF
を一定の公差範囲に設定し、その範囲内にモニタした電
気抵抗の値が入るように研磨する。ところが、MR素子
の形成工程では、ウエハ毎にフォトレジストの寸法やジ
ャンクション部の形成条件が微妙に異なるため、ウエハ
毎にMR素子の電気抵抗がばらつき、図5に示すよう
に、ウエハによって抵抗変化特性曲線5が変化する。そ
のため、多数のウエハについて同じ電気抵抗値を適用す
ると、ウエハ毎にMR素子のストライプハイトが所望の
値HS から外れてしまい、その電磁変換特性に悪影響を
与える虞がある。他方、ウエハ毎に抵抗変化特性曲線を
求めてその研磨量を決定することは、従来の製造工程で
は実際上困難である。
【0009】そこで、本発明は、上述した従来の問題点
に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、磁気抵抗素子を形成した基板を研磨することにより
磁気抵抗素子を所望の高さ即ちストライプハイトに調整
する磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方法において、所望の
電気抵抗に対応した最適のストライプハイトを常にウエ
ハ毎に高精度に実現することができ、それにより磁気抵
抗型磁気ヘッドの電磁変換特性を安定させ、かつ製造上
歩留まりを向上させることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した目的
を達成するためのものであり、その高さ方向に沿って記
録媒体対向面と平行な1つ又は複数のスリットにより相
互に分離され、かつそれぞれの両端が共通の電極に接続
された複数の区分を有する磁気抵抗膜からなる磁気抵抗
素子を基板上に形成する過程と、前記基板を前記高さ方
向に研磨して前記磁気抵抗素子を所望の高さに調整する
過程とからなり、前記基板を最後の前記区分より手前ま
で研磨する間の前記電極間の電気抵抗を測定して、前記
最後の区分以外の前記各区分における高さと電気抵抗と
の関係を求め、得られた前記高さと電気抵抗との関係か
ら前記最後の区分における高さと電気抵抗との関係を算
出し、この算出結果に基づいて前記所望の高さに対応す
る電気抵抗値を決定し、この電気抵抗値に合わせて前記
基板を研磨することを特徴とする磁気抵抗型磁気ヘッド
の製造方法が提供される。
【0011】各ウエハについて、前記磁気抵抗膜の各区
分及びそれらを分離する各スリットの寸法と磁気抵抗膜
全体の電気抵抗とは、その研磨開始前のウエハ段階で容
易に測定できる。この測定値を用いることによって、最
後の区分における高さと電気抵抗との関係は、最後の区
分を研磨する前に、それ以外の各区分についてそれぞれ
測定された高さに対する電気抵抗の変化から容易に算出
できる。従って、磁気抵抗素子の最適のストライプハイ
トに対応する電気抵抗値をウエハ毎に決定できるので、
これに基づいて研磨量を高精度に制御することができ
る。
【0012】或る実施例では、前記磁気抵抗膜が異方性
磁気抵抗膜であり、それによりAMRヘッドが製造され
る。別の実施例では、前記磁気抵抗膜がスピンバルブ膜
であり、それによりスピンバルブMRヘッドが製造され
る。
【0013】また、別の実施例によれば、磁気抵抗素子
を基板上に形成する過程と、その高さ方向に沿って記録
媒体対向面と平行な1つ又は複数のスリットにより相互
に分離され、かつそれぞれの両端が共通の電極に接続さ
れた複数の区分を有する、前記磁気抵抗素子と同じ磁気
抵抗膜のモニタ用素子を基板上に形成する過程と、この
基板を高さ方向に研磨して磁気抵抗素子を所望の高さに
調整する過程とからなり、基板を最後の前記区分より手
前まで研磨する間の前記電極間の電気抵抗を測定して、
最後の区分以外の各区分における高さと電気抵抗との関
係を求め、得られた高さと電気抵抗との関係から最後の
区分における高さと電気抵抗との関係を算出し、この算
出結果に基づいて所望の高さに対応する電気抵抗値を決
定し、この電気抵抗値に合わせて基板を研磨することを
特徴とする磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方法が提供され
る。この場合、モニタ用素子についてその最後の区分に
おける高さと電気抵抗との関係を同様に算出できるの
で、その電気抵抗値に基づいて、磁気抵抗素子の最適の
ストライプハイトに対応する研磨量をウエハ毎に高精度
に制御することができる。
【0014】また、本発明によれば、上述した方法によ
り製造され、電磁変換特性の安定した磁気抵抗型薄膜磁
気ヘッドが提供される。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明によるMRヘッド
の製造過程において、ガラスやセラミック材料などの基
板10上に下地膜を介して積層したMR層/スペーサ層
/バイアス層からなる3層構造のMR膜11を示してい
る。図2に併せて良く示すように、MR膜11は、後述
するラッピングなどの研磨加工により形成しようとする
記録媒体対向面12に対して平行をなす2つのスリット
13、14により、その高さ方向に相互に分離された第
1、第2及び第3区分15〜17からなる。
【0016】MR膜11の前記各区分は、それぞれ両端
が共通のリード18、18を介して電極19、19に接
続されている。前記各区分は、その電気抵抗が同じであ
るように、それぞれ同じ長さ(即ち高さ方向の寸法)及
び幅を有する。また、前記各スリットも同様にそれぞれ
同じ長さ及び幅を有する。MR膜11は、その上述した
寸法・形状に対応する適当なマスクを用いて、スパッタ
リング、イオンミリングなどの従来技術により形成され
る。更に前記MR膜の上に図示しない保護膜を付着させ
るなどしてウエハ上に多数のMR素子が形成されるが、
その製造工程は従来と同じであるから、説明を省略す
る。
【0017】次に、このように多数のMR素子を形成し
たウエハを多数のアレーに切断し、かつ各アレーを前記
高さ方向にラッピングすることにより、前記各MR素子
について記録媒体対向面を画定する。このラッピング工
程において、両電極19間に抵抗計20を接続し、最後
の第3区分17を除く第1及び第2区分15、16の電
気抵抗値を連続的に測定する。この測定結果から、前記
第1及び第2区分についてMR膜11の研磨量即ちスト
ライプハイトHS とその電気抵抗Rとの関係が得られ
る。
【0018】ラッピング前の成膜した状態での第1〜第
3区分15〜17の電気抵抗をそれぞれr1 、r2 、r
3 とし、前記各区分毎の研磨量をLx とすると、r1 =
r2=r3 =rであるから、第1区分15即ち区間AB
のラッピング中におけるMR膜全体の電気抵抗R1 は、
次式で表される。
【0019】
【数1】 前記第1区分の削除後第1スリット13の区間BCのラ
ッピング中、MR膜全体の電気抵抗は一定で、第2、第
3区分16、17の合成抵抗である。第2区分16即ち
区間CDのラッピング中におけるMR膜全体の電気抵抗
R2 は、次式のようになる。
【0020】
【数2】 同様に、前記第2区分の削除後第2スリット14の区間
DEのラッピング中、MR膜全体の電気抵抗は一定で、
第3区分17の抵抗r3 に等しい。第3区分17即ち区
間EFのラッピング中におけるMR膜全体の電気抵抗R
3 は、次式のようになる。
【0021】
【数3】 ここで、前記各区分の長さをLAB=LCD=LEF=1.0
μm、前記各スリットの長さをLBC=LDE=0.5μm
とし、ラッピング前の前記各区分の抵抗をr=30Ωと
すると、第1及び第2区分15、16における電気抵抗
値の測定結果から、図3に示されるように、研磨量即ち
ストライプハイトHs に対するMR膜全体の電気抵抗R
1 、R2 の変化が分かる。従って、実際には測定してい
ない第3区分17における研磨量Lx に対する電気抵抗
r3(Lx)の変化をR1 、R2 から算出することができ
る。
【0022】上述したように第3区分17における電気
抵抗r3(Lx)の変化は、最終的なMR膜の電気抵抗と
ストライプハイトとの関係に等しいから、目標とするス
トライプハイトHS に対する電気抵抗値RF が容易に決
定される。このようにして決定された電気抵抗値RF に
基づいて、同じウエハから切断された前記アレーのラッ
ピングが行われるので、ウエハ毎に最適化してストライ
プハイトを高精度に制御することができる。
【0023】以上、本発明の好適な実施例について説明
したが、本発明はその技術的範囲内において、上記実施
例に様々な変更・変形を加えて実施することができる。
例えば、MR膜を構成する区分の数は、少なくとも2以
上あれば良く、またその長さも電気抵抗値の測定条件な
どに合わせて適当に設定することができる。また、上記
実施例は、異方性磁気抵抗素子に関するものであるが、
スピンバルブ構造のMR素子の製造についても同様に適
用することができる。更に本発明は、上述した特開平4
−36008号公報などに記載されるラッピングガイド
素子のようなモニタ用素子についても、同様に適用する
ことができる。
【0024】
【発明の効果】本発明は、以上のように構成されている
ので、以下に記載されるような効果を奏する。本発明の
磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方法によれば、磁気抵抗膜
のスリットにより分離された既知寸法の各区分について
その高さに対する電気抵抗の変化を基板の研磨工程で測
定し、その測定結果に基づいて最後の区分における高さ
と電気抵抗との関係を計算することにより、磁気抵抗素
子の所望のストライプハイト即ち研磨量に対応する電気
抵抗をウエハ毎に最適化して高精度に制御できるので、
ウエハ毎に製造される磁気抵抗型磁気ヘッドの電磁変換
特性が安定し、品質及び歩留まりの向上を図ることがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法において基板上に形成した磁気抵
抗膜及び電極を示す平面図である。
【図2】図1の部分拡大図である。
【図3】図1の磁気抵抗膜における電気抵抗値とストラ
イプハイトとの関係を示す抵抗変化特性曲線である。
【図4】従来の製造方法において基板上に形成した磁気
抵抗膜及び電極を示す平面図である。
【図5】図4の磁気抵抗膜における電気抵抗値とストラ
イプハイトとの関係を示す抵抗変化特性曲線である。
【符号の説明】 1 磁気抵抗膜 2 リード 3 電極 4 抵抗計 5 抵抗変化特性曲線 10 基板 11 MR膜 12 記録媒体対向面 13、14 スリット 15〜17 区分 18 リード 19 電極 20 抵抗計

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 その高さ方向に沿って記録媒体対向面と
    平行な1つ又は複数のスリットにより相互に分離され、
    かつそれぞれの両端が共通の電極に接続された複数の区
    分を有する磁気抵抗膜からなる磁気抵抗素子を基板上に
    形成する過程と、 前記基板を前記高さ方向に研磨して前記磁気抵抗素子を
    所望の高さに調整する過程とからなり、 前記基板を最後の前記区分より手前まで研磨する間の前
    記電極間の電気抵抗を測定して、前記最後の区分以外の
    前記各区分における高さと電気抵抗との関係を求め、得
    られた前記高さと電気抵抗との関係から前記最後の区分
    における高さと電気抵抗との関係を算出し、この算出結
    果に基づいて前記所望の高さに対応する電気抵抗値を決
    定し、この電気抵抗値に合わせて前記基板を研磨するこ
    とを特徴とする磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記磁気抵抗膜が異方性磁気抵抗膜であ
    ることを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗型磁気ヘ
    ッドの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記磁気抵抗膜がスピンバルブ膜である
    ことを特徴とする請求項1に記載の磁気抵抗型磁気ヘッ
    ドの製造方法。
  4. 【請求項4】 磁気抵抗素子を基板上に形成する過程
    と、 その高さ方向に沿って記録媒体対向面と平行な1つ又は
    複数のスリットにより相互に分離され、かつそれぞれの
    両端が共通の電極に接続された複数の区分を有する、前
    記磁気抵抗素子と同じ磁気抵抗膜のモニタ用素子を前記
    基板上に形成する過程と、 前記基板を前記高さ方向に研磨して前記磁気抵抗素子を
    所望の高さに調整する過程とからなり、 前記基板を最後の前記区分より手前まで研磨する間の前
    記電極間の電気抵抗を測定して、前記最後の区分以外の
    前記各区分における高さと電気抵抗との関係を求め、得
    られた前記高さと電気抵抗との関係から前記最後の区分
    における高さと電気抵抗との関係を算出し、この算出結
    果に基づいて前記所望の高さに対応する電気抵抗値を決
    定し、この電気抵抗値に合わせて前記基板を研磨するこ
    とを特徴とする磁気抵抗型磁気ヘッドの製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1乃至4のいずれかに記載の方法
    により製造されたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7587809B2 (en) * 2001-09-12 2009-09-15 Seagate Technology Llc Method for forming a MR reader with reduced shield topography and low parasitic resistance
US8070554B2 (en) 2004-11-17 2011-12-06 Hitachi Global Storage Technologies, Netherland B.V. Distributed shunt structure for lapping of current perpendicular plane (CPP) heads
US8117736B2 (en) 2008-12-11 2012-02-21 Tdk Corporation Method of lapping a magnetic head slider

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7587809B2 (en) * 2001-09-12 2009-09-15 Seagate Technology Llc Method for forming a MR reader with reduced shield topography and low parasitic resistance
US8070554B2 (en) 2004-11-17 2011-12-06 Hitachi Global Storage Technologies, Netherland B.V. Distributed shunt structure for lapping of current perpendicular plane (CPP) heads
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