JP4035487B2

JP4035487B2 - 薄膜磁気ヘッド基板の製造方法

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Publication number: JP4035487B2
Application number: JP2003287508A
Authority: JP
Inventors: 友宏山下; 善明清水; 健一星野; 広之管野; 泰弘矢部
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: JP2005056515A

Description

本発明は、複数の磁気抵抗効果素子と、この磁気抵抗効果素子と同等の電気磁気特性を有するＱＳＴ評価用の検査素子とを備える薄膜磁気ヘッド基板及びその製造方法に関する。

従来では、生産性を向上させるため、基板上の複数の素子形成エリア毎に薄膜磁気ヘッド構造を同時形成した後に基板を各素子形成エリア単位で切断することにより、複数の薄膜磁気ヘッドを一度に製造している。

このような薄膜磁気ヘッドでは、製造段階又は出荷前に、予め規定された製品としての基格を満たすか否かを確認するため、特性品質検査が行なわれている。特性品質検査としては、ＱＳＴ（ＱｕａｓｉＳｔａｔｉｃＴｅｓｔ）評価試験が一般に利用されている。ＱＳＴ評価試験は、薄膜磁気ヘッドの再生出力特性及び磁気的安定性を、実際の磁気記録媒体を介さずに評価する手法である。具体的には、薄膜磁気ヘッド（磁気抵抗効果素子）に通電した状態で３．９８〜３９．８ｋＡ/ｍ程度の外部磁界を周期的に変化させ、該薄膜磁気ヘッドの素子電圧−外部磁界特性曲線（Ｖ−Ｈ曲線）を得る。そして、得られたＶ−Ｈ曲線に基づき、再生出力特性、再生出力の磁気対称性・極性（Ａｓｙｍ、Ｐｏｌａｒｉｔｙ）及びノイズ（バルクハウゼンノイズ）等の観点から、規格内であるか規格外であるかを判定する。

現状では、基板を各素子形成エリア単位で切断して個々の薄膜磁気ヘッド基板とした後、電極パッド層を形成し、さらに各薄膜磁気ヘッド基板の記録媒体との対向面（ＡＢＳ面）に研削加工を施してから、ＱＳＴ評価試験を実施している。
特開２０００−１１３４３０号公報特開２０００−１８２２１９号公報特開２０００−１８７８２０号公報特開２０００−１９５０２０号公報特開２０００−３２２７１２号公報特開２００３−４６１６３号公報特開２００３−６０２６２号公報

ところで、薄膜磁気ヘッドは、製造工程の最終段階で、実際の磁気記録媒体を用いる電気磁気特性（ＤＥＴ）試験によっても評価される。このＤＥＴ試験と上記ＱＳＴ評価試験は、高い相関性を有していることが知られている。よって、規格外の磁気抵抗効果素子を早期発見するには、製造工程途中で高精度なＱＳＴ評価試験を実施することが好ましく、磁気抵抗効果素子の形成直後に、切断されていないウエハ状態の基板上でＱＳＴ評価試験を実施できるとよい。

しかしながら、磁気抵抗効果素子の形成直後では、磁気抵抗効果素子に電気的に接続する電極が未形成の段階であり、また磁気抵抗効果素子がＡＢＳ面に露出していないため、磁気抵抗効果素子に通電するためのＱＳＴ用測定針を磁気抵抗効果素子に接触させることができず、ウエハ状態の基板上でＱＳＴ評価試験を実施できなかった。またウエハ状態の基板上でＱＳＴ評価試験を実施しようとすると、形成直後の磁気抵抗効果素子の形状（高さ寸法）がヘッド完成時の磁気抵抗効果素子の形状と異なるため、ＱＳＴ評価試験結果とＤＥＴ試験結果の相関性が低下してしまう問題が生じる。この場合、ＱＳＴ評価試験結果の信頼性は低く、ＱＳＴ評価試験で規格外品と判定されてもＤＥＴ評価試験で規格品と判定されることが起こり得る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、個々に切断されていないウエハ状態の基板上で、高精度なＱＳＴ評価試験を実施できる薄膜磁気ヘッド基板の製造方法を得ることを目的とする。

本発明は、基板上に形成される複数の磁気抵抗効果素子のうち、少なくとも1つを、ヘッド完成時の磁気抵抗効果素子と同一の膜構成及び形状を有する検査素子とすれば、該検査素子を用いて、個々に切断されていないウエハ状態の基板上であっても高精度な電気磁気特性評価試験（ＱＳＴ評価試験）を実施できることに着目したものである。

すなわち、本発明は、基板表面を仮想的に多分割して複数の素子形成エリアを、形成すべき磁気抵抗効果素子のトラック幅方向及び高さ方向の少なくとも一方に並べて設定し、この複数の素子形成エリアをさらに、磁気抵抗効果素子を形成するための実素子形成エリアと、検査素子を形成するための少なくとも１つの検査素子形成エリアとに設定する工程；基板上に、下から順に下部磁気シールド層、第１絶縁層及び磁気抵抗効果膜を積層形成する工程であって、前記第１絶縁層を成膜する前に、基板上に他の絶縁層を全面的に成膜し、前記他の絶縁層の前記実素子形成エリアをエッチングにより除去して、前記下部磁気シールド層をめっきによりに形成し、前記検査素子形成エリアには残った前記他の絶縁層による部分絶縁層を形成し、前記部分絶縁層の上面と前記下部磁気シールド層の上面にＣＭＰ加工を施して平坦化を行い、前記平坦化面に第１絶縁層を成膜する工程と；前記実素子形成エリア及び前記検査素子形成エリアの磁気抵抗効果膜のトラック幅寸法を、ヘッド完成時の磁気抵抗効果素子４のトラック幅寸法と同一に規定して、前記各磁気抵抗効果膜のトラック幅方向の両側にバイアス磁性層と電極層を形成する工程；前記実素子形成エリアの磁気抵抗効果膜の高さ寸法をヘッド完成時の高さ寸法よりも大きく規定し、前記検査素子形成エリアの磁気抵抗効果膜の高さ寸法をヘッド完成時の前記磁気抵抗効果素子の高さ寸法と同一に規定する工程；前記磁気抵抗効果膜と前記電極層の一部の上に第２絶縁層を形成する工程；前記検査素子形成エリアの磁気抵抗効果膜に電気的に接続する引出電極層を前記第２絶縁層で覆われていない前記電極層と電気的に接続させて該第２絶縁層上に形成する工程；この引出電極層を介して前記検査素子形成エリアの磁気抵抗効果膜にセンス電流を流した状態で外部磁界を印加し、切断されていない基板上で前記検査素子形成エリア毎に電気磁気特性評価試験を実施する工程；前記電気磁気特性試験の結果が所定の規準を満たしているか否かを判別し、該基準を満たしている場合は、前記実素子形成エリアの磁気抵抗効果膜の上に上部磁気シールド層を形成する工程；及び前記実素子形成エリアの上部磁気シールド層の上に、インダクティブヘッド素子を形成する工程；を有することを特徴としている。

下部磁気シールド層が検査素子形成エリアに存在していないので、電気磁気特性試験（ＱＳＴ評価試験）で下部磁気シールド層の影響を受けることがなく、評価精度を向上させることができる。

さらに本発明の薄膜磁気ヘッド基板の製造方法は、該製造方法により製造され、前記電気磁気特性評価試験を行って所定の規準を満たしている良品に対してのみに、後工程であるスライダ製造工程の前記実素子にセンス電流を流して２回目の電気磁気特性評価試験を行って良否判定を行い、前記スライダ製造工程で良品と判断されたもののみに、後工程のヘッドジンバルアッセンブリ工程の前記実素子に記録媒体を用いて最終的な電気磁気特性評価試験にて良否の判定を行うことが好ましい。

また上記製造方法では、さらに、予め薄膜磁気ヘッド基板の電気磁気試験結果と特性評価試験結果と、スライダ製造工程の２回目の電気磁気特性評価、ヘッドジンバルアッセンブリの最終的な電気磁気特性評価試験結果との相関関係に基づいて薄膜磁気ヘッド基板にて、前記電気磁気特性評価試験を行って所定の規準を定めることが好ましい。

本発明によれば、ヘッド完成時の磁気抵抗効果素子と同一膜構成及び同一形状を有する検査素子と、基板表面に露出していて該検査素子に給電するための引出電極層とを備えたので、個々に切断されていないウエハ状態の基板上で高精度のＱＳＴ評価試験を行なうことが可能になった。ウエハ状態で高精度のＱＳＴ評価試験を実施できれば、製造工程の早い段階で規格外品を発見及び排除することができ、後工程での歩留まりが改善されてコスト削減に貢献できる。また、製造工程において規格外品が形成される要因を早期発見でき、製造工程を迅速に是正できるようになった。さらに、開発途中の試作品を評価する際にも迅速なフィードバックが可能になり、開発時間が短縮されて開発効率が向上する利点もある。

また本発明によれば、検査素子及び引出電極層の形成されている範囲に磁気シールド層が存在しないので、基板上でＱＳＴ評価試験を実施する際に磁気シールド層の影響を受けることがなく、該ＱＳＴ評価試験結果と最終段階で行なう電気磁気特性試験結果との相関性を良好に保持することができる。よって、ＱＳＴ評価試験結果に基づき、規格外品を高精度に選別可能である。

以下、図面に基づいて本発明を説明する。図中において、Ｘ方向は磁気抵抗効果素子のトラック幅方向、Ｙ方向は磁気抵抗効果素子の高さ方向、Ｚ方向は磁気抵抗効果素子を構成する各層の積層方向である。

図１及び図２は、本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッド基板Ｈを示す平面図である。本薄膜磁気ヘッド基板Ｈは、例えばアルチック（ＡｌＴｉＣ）からなる基板１上に、図示Ｘ方向（トラック幅方向）及び図示Ｙ方向（高さ方向）に並べて形成された複数の磁気抵抗効果素子４と、この複数の磁気抵抗効果素子４の配列中に組み込まれた、少なくとも１つのＱＳＴ評価用の検査素子５とを備えている。

本実施形態では、基板表面を図示Ｘ方向及び図示Ｙ方向に仮想的に多分割して複数の素子形成エリアＡ（実素子形成エリアＡｍ、検査素子形成エリアＡｔ）を設け、１つの素子形成エリアＡに１つの磁気抵抗効果素子４又は検査素子５を形成してある。各素子形成エリアＡの間には、トラック幅方向に平行な水平ダイシングラインＤｈと、トラック幅方向に直交する垂直ダイシングラインＤｐとがそれぞれ設けられている。基板１は、複数の磁気抵抗効果素子４及び少なくとも１つの検査素子５を形成し、さらに電極パッド層を形成してから、水平ダイシングラインＤｈと垂直ダイシングラインＤｐに沿って切断される。切断後の個々の基板１に図示Ｙ方向への研削加工を施すと、完成状態の薄膜磁気ヘッドが得られる。図１では、基板１上の磁気抵抗効果素子４と検査素子５を容易に視認できるように、便宜上、磁気抵抗効果素子４を白丸で示し、検査素子５を黒丸で示してある。

図３及び図４に示すように磁気抵抗効果素子４は、第１絶縁層３及び第２絶縁層８を介して、下部磁気シールド層２と上部磁気シールド層９の間に挿入されている。磁気抵抗効果素子４には、異方性磁気抵抗（ＡＭＲ）効果を利用するＡＭＲ素子、巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用するＧＭＲ素子又はトンネルＭＲ（ＴＭＲ）素子を用いることができる。

本実施形態では、磁気抵抗効果素子４をＧＭＲ素子としている。図３に示すように下部ギャップ層である第１絶縁層３上には、反強磁性層４Ａ、この反強磁性層４Ａによって図示Ｙ方向に磁化固定された固定磁性層４Ｂ、非磁性材料層４Ｃ、フリー磁性層４Ｄ及びキャップ層４Ｅが順に積層形成されている。磁気抵抗効果素子２の図示Ｘ方向の両側には、フリー磁性層４Ｄの磁化方向を図示Ｘ方向に揃えるためのバイアス磁性層６と電極層７とが積層形成され、この電極層７と磁気抵抗効果素子４の上に、上部ギャップ層である第２絶縁層８が形成されている。

下部磁気シールド層２及び上部磁気シールド層９はＮｉＦｅ、ＣｏＦｅなどの軟磁性材料により形成され、第１絶縁層３及び第２絶縁層８はアルミナやＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成されている。バイアス磁性層６はＣｏＰｔＣｒ等の強磁性材料で形成され、電極層７はＡｕ、Ｃｒ、Ｃｕ等の導電材料で形成されている。反強磁性層４ＡはＰｔＭｎ系合金で形成され、固定磁性層４Ｂ及びフリー磁性層４ＤはＮｉＦｅ、ＣｏＦｅなどの軟磁性材料により形成されている。非磁性材料層４Ｃは例えばＣｕで形成されている。固定磁性層４Ｂ及びフリー磁性層４Ｄは、単層膜又は積層膜で形成されていても、磁性層間に非磁性金属層を挟んでなる積層フェリ構造で形成されていてもよい。また固定磁性層４Ｂを自己固定式の固定磁性層で形成し、反強磁性層４Ａを備えなくてもよい。

上記複数の磁気抵抗効果素子４は、図４に示すように、トラック幅寸法がヘッド完成時のトラック幅寸法Ｔｗと同一寸法で形成され、高さ寸法がヘッド完成時の高さ寸法ＭＲｈよりも大きなＭＲｈ’（ＭＲｈ’＞ＭＲｈ）で形成されている。ここで、磁気抵抗効果素子４の高さ寸法ＭＲｈ’がヘッド完成時の高さ寸法ＭＲｈよりも大きいのは、上述したように基板切断後に研削加工が施されるためであり、該研削加工によりヘッド完成時の高さ寸法ＭＲｈに調整される。図４に示す破線は、ヘッド完成時に基板１の図示Ｙ方向の端面となる位置である。

図５〜図７に示すように検査素子５は、上述した磁気抵抗効果素子４と同一の膜構成を有する磁気抵抗効果膜であり、そのトラック幅寸法及び高さ寸法が、ヘッド完成時の磁気抵抗効果素子４のトラック幅寸法Ｔｗ及び高さ寸法ＭＲｈと同一寸法で形成されている。すなわち、検査素子５は、ヘッド完成時の磁気抵抗効果素子４と同一膜構成及び同一形状を有している。この検査素子５は、完成状態（薄膜磁気ヘッド基板Ｈの切断及び研削加工後）での磁気抵抗効果素子４と同等の電気磁気特性を備えていると想定され、製造工程中で実施される１回目のＱＳＴ評価試験で、複数の磁気抵抗効果素子４の替わりに電気磁気特性が評価される。

上記検査素子５の上下には、下部磁気シールド層２及び上部磁気シールド層９が存在しておらず、下部磁気シールド層２の替わりに部分絶縁層３’が形成されている。第１絶縁層３は、検査素子形成エリアＡｔの基板１を覆う上記部分絶縁層３’と、この部分絶縁層３’と下部磁気シールド層２を覆う全面絶縁層３’’で構成され、実素子形成エリアＡｍよりも検査素子形成エリアＡｔで部分絶縁層３’分だけ厚くなっている。この検査素子５は、ウエハ状態の基板１を切断する際に除去され、製品にはならない。

検査素子５が形成されている素子形成エリアＡｔ内の第２絶縁層８上には、検査素子５に電気的に接続された引出電極層１０が形成されている。引出電極層１０は、例えばＡｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｗなどの電極材料からなる。上記素子形成エリアＡｔでは、図２に示すように、検査素子５の最上層（キャップ層）と引出電極層１０と第２絶縁層８が露出している。

上記構成の本薄膜磁気ヘッド基板Ｈは、引出電極層１０とＱＳＴ評価装置のＱＳＴ測定針（不図示）とを接触させて検査素子５に電流を供給することにより、基板１が個々に切断されていないウエハ状態のまま、磁気抵抗効果素子４とほぼ同等の電気磁気特性を有する検査素子５のＱＳＴ評価試験を実施することができる。ＱＳＴ評価試験の実施方法については後述する。

次に、図８〜図１５を参照し、図１に示す薄膜磁気ヘッド基板Ｈの製造方法の一実施形態について説明する。

先ず、基板表面を図示Ｘ方向及び図示Ｙ方向に仮想的に多分割して複数の素子形成エリアＡを設定し、この複数の素子形成エリアＡをさらに、磁気抵抗効果素子４を形成するための実素子形成エリアＡｍと検査素子５を形成するための検査素子形成エリアＡｔとに設定する。検査素子形成エリアＡｔの数及び位置は、後に実施する特性品質試験の評価精度や特性品質試験を実施するまでに行なう工程数等に応じて、適宜設定することが好ましい。

次に、基板１上に下部磁気シールド層２を全面的に成膜する。成膜にはスパッタ法を用いる。スパッタ法にはＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法などを使用できる。

続いて、図８に示すように、実素子形成エリアＡｍ上にリフトオフ用のレジスト層Ｒ１を形成し、このレジスト層Ｒ１で覆われていない下部磁気シールド層２をすべて除去する。これにより、実素子形成エリアＡｍにのみ下部磁気シールド層２が残り、検査素子形成エリアＡｔには下部磁気シールド層２が存在せず基板１が露出する。ここで、検査素子形成エリアＡｔ上の下部磁気シールド層２を除去するのは、ＱＳＴ評価試験を実施する際に下部磁気シールド層２の影響を受けないようにするためである。

続いて、図９に示すように、レジスト層Ｒ１を残したままの状態で、露出した基板１の上に、形成すべき第１絶縁層３の一部となる部分絶縁層３’を成膜する。部分絶縁層３’の成膜後は、リフトオフによりレジスト層Ｒ１を除去する。部分絶縁層３’は、該部分絶縁層３’の上面と下部磁気シールド層２の上面とが滑らかに連続する膜厚高さで形成する。

レジスト層Ｒ１を除去したら、図１０に示すように、下部磁気シールド層２及び部分絶縁層３’の上に、形成すべき第１絶縁層３の残部となる全面絶縁層３’’を成膜する。全面絶縁層３’’は、部分絶縁層３’よりも薄い膜厚で形成する。この全面絶縁層３’’及び部分絶縁層３’により、第１絶縁層３が形成される。第１絶縁層３の膜厚は、実素子形成エリアＡｍよりも検査素子形成エリアＡｔで部分絶縁層３’分だけ厚くなっている。

上記下部シールド層２と部分絶縁層３’は、以下の工程によっても形成可能である。すなわち、基板１上に部分絶縁層３’を全面的に成膜し、この部分絶縁層３’のうち実素子形成エリアＡｍに位置する部分絶縁層３’をエッチング等により除去して下部シールド層２をめっきにより全面的に形成する。そして、ＣＭＰ加工などを施して表面平坦化し、下部シールド層２と部分絶縁層３’の膜厚高さ位置を一致させる。これにより、実素子形成エリアＡｍには下部シールド層２が形成され、検査素子形成エリアＡｔには部分絶縁層３’が形成される。

第１絶縁層３を形成したら、実素子形成エリアＡｍ内の第１絶縁層３上に磁気抵抗効果素子４を、検査素子形成エリアＡｔ内の第１絶縁層３上に検査素子５をそれぞれ形成する。この磁気抵抗効果素子４及び検査素子５は、同一の膜構成を有する磁気抵抗効果膜であって、ほぼ同じ製造工程で形成することができる。

例えば、磁気抵抗効果素子４及び検査素子５を図３及び図５に示すＧＭＲ素子で形成する場合には、先ず第１絶縁層３の上に、磁気抵抗効果膜を構成する各層（反強磁性層４Ａ、固定磁性層４Ｂ、非磁性材料層４Ｃ、フリー磁性層４Ｄ及びキャップ層４Ｅ）を順番に全面的に成膜する。次に、キャップ層４Ｅ上には、形成すべき磁気抵抗効果素子４及び検査素子５のトラック幅寸法を、ヘッド完成時のトラック幅寸法Ｔｗと同一に規定するレジスト層Ｒ２を形成する。本実施形態では、トラック幅寸法を高精度で規定できるように、レジスト層Ｒ２の図示Ｘ方向の両側が図１１に示すように湾曲形状をなしており、該レジスト層Ｒ２の両端面が平行になるストレート部分でトラック幅寸法Ｔｗを規定する。レジスト層Ｒ２を形成したら、図１２に示すように、該レジスト層Ｒ２で覆われていないキャップ層４Ｅから反強磁性層４Ａまでを除去し、該除去部分にバイアス磁性層６及び電極層７を成膜する。電極層７の成膜後は、レジスト層Ｒ２を除去する。

続いて、図１３（ａ）（ｂ）に示すように、実素子形成エリアＡｍ内のキャップ層４Ｅ及び電極層７の上に、形成すべき磁気抵抗効果素子４の高さ寸法を、ヘッド完成時の高さ寸法ＭＲｈよりも大きな寸法ＭＲｈ’に規定するレジスト層Ｒ３を形成する。同時に、検査素子形成エリアＡｔ内のキャップ層４Ｅ及び電極層７の上に、形成すべき検査素子５の高さ寸法を、ヘッド完成時の磁気抵抗効果素子４の高さ寸法ＭＲｈと同一に規定するレジスト層Ｒ４を形成する。続いて、該レジスト層で覆われていない磁気抵抗効果膜（キャップ層４Ｅから反強磁性層４Ａまでの各層）、バイアス磁性層６及び電極層７を除去し、さらにレジスト層Ｒ３、Ｒ４を除去する。そして、図１４に示すように上記磁気抵抗効果膜の除去部分とキャップ層４Ｅ上及び電極層７上（後に形成する引出電極層との接続部７ａを除く）とに、第２絶縁層８を形成する。これにより、素子形成エリアＡｍには、ヘッド完成時と同一のトラック幅寸法Ｔｗ及びヘッド完成時よりも大きな高さ寸法ＭＲｈ’を有する磁気抵抗効果素子４が形成され、素子形成エリアＡｔには、ヘッド完成時の磁気抵抗効果素子４と同一のトラック幅寸法Ｔｗ及び高さ寸法ＭＲｈを有する検査素子５が形成される。

磁気抵抗効果素子４及び検査素子５を形成したら、図１５に示すように、検査素子形成エリアＡｔの第２絶縁層８上に、該第２絶縁層８から露出している電極層７の接続部７ａに接続する引出電極層１０をパターン形成する。引出電極層１０は、電極層７を介して、検査素子５に電気的に接続する。図２に、引出電極層１０の平面形状の一例を示してある。

続いて、１回目のＱＳＴ評価試験を実施する。ここでのＱＳＴ評価試験は、複数の磁気抵抗効果素子４の替わりに検査素子５を用い、切断されていないウエハ状態の基板１上で行なう。検査素子５は、上記工程によりヘッド完成時の磁気抵抗効果素子４と同一の膜構成及び形状（トラック幅寸法Ｔｗ及び高さ寸法ＭＲｈ）で形成されており、ヘッド完成時の磁気抵抗効果素子４とほぼ同一の電気磁気特性を備えていると想定される。よって本実施形態では、検査素子５のＱＳＴ評価試験結果に基づき、複数の磁気抵抗効果素子４の出力特性や磁気対称性等が所定の規格を満たしているか否かを判別する。

具体的に１回目のＱＳＴ評価試験は、先ず、不図示のＱＳＴ測定装置の載置台に、上記引出電極層１０までを形成した基板１を設置する。次に、同ＱＳＴ測定装置のＱＳＴ測定針を引出電極層１０に接触させ、このＱＳＴ測定針から引出電極層１０及び電極層７を介して検査素子５にセンス電流を流す。センス電流の大きさは０．５〜１０ｍＡ程度とする。続いて、基板１に対して外部磁界の印加を開始し、外部磁界の大きさを３．９８〜３９．８ｋＡ/ｍ程度の範囲で周期的に変化させ、外部磁界Ｈに対する検査素子５の出力電圧Ｖを検出する。すなわち、検査素子５の出力電圧Ｖと外部磁界Ｈとの特性曲線（Ｖ−Ｈ曲線）を得る。本実施形態で得られるＶ−Ｈ曲線の一例を図１７に示す。そして、得られたＶ−Ｈ曲線に基づき、検査素子５の再生出力特性や再生出力の磁気対称性及びノイズ（バルクハウゼンノイズ）等の観点から、規格外であるか否かの判定を行なう。この判定において、規格外品と判定された基板１は破棄され、規格品と判定された基板１に対してのみ、以降の工程が継続される。

上記１回目のＱＳＴ評価試験を実施したら、実素子形成エリアＡｍ上に上部磁気シールド層９を全面的に成膜する。この際、検査素子形成エリアＡｔ上には何も形成しない。以上の工程により、図１に示す薄膜磁気ヘッド基板Ｈが完成する。

完成後の薄膜磁気ヘッド基板Ｈは、さらに、磁気抵抗効果素子５の電極層７に電気的に接続する電極パッド層が形成された後、水平ダイシングラインＤｈ及び垂直ダイシングラインＤｐに沿って基板１を各素子形成エリアＡ毎に切断することで、個々の薄膜磁気ヘッド基板に分割される。この分割の際、検査素子５が形成されている薄膜磁気ヘッド基板（検査素子形成エリアＡｔ）は、除去され、製品にはならない。一方、磁気抵抗効果素子５が形成されている薄膜磁気ヘッド基板（実素子形成エリアＡｍ）は、図示Ｙ方向側の端面に研削加工が施されてスライダとなる。この工程により、磁気抵抗効果素子５の高さ寸法はヘッド完成時の高さ寸法ＭＲｈに規定され、図示Ｙ方向側の端面がＡＢＳ面となる。ＡＢＳ面には磁気抵抗効果素子５の各層が露出する。

各スライダには、電極パッド層を介して磁気抵抗効果素子５にセンス電流を流した状態で、２回目のＱＳＴ評価試験が実施される。２回目のＱＳＴ評価試験で規格外品と判定されたスライダは除去され、規格品と判定されたスライダのみがフレキシャ上に接着されてヘッドジンバルアッセンブリ（ＨＧＡ）となる。ヘッドジンバルアッセンブリでは、実際の磁気記録媒体を用いて行なわれる最終的な特性試験、つまりＤＥＴ試験が実施される。このＤＥＴ試験にて良品と判定されれば、製品として出荷される。

図１６及び図１７は、１回目のＱＳＴ評価試験で得られるＶ−Ｈ曲線の一例を示すグラフである。図１６は検査素子５の下に下部磁気シールド層が存在している場合を、図１７は検査素子５の下に下部磁気シールド層が存在していない場合をそれぞれ示している。

検査素子５の形成されている範囲に下部磁気シールド層２が存在している場合では、図１６に示されるように、特に−１０〜＋１０ｋＡ／ｍ程度の低磁界領域で外乱を引き起こしてしまい、検査素子５の出力が乱されてしまうことがわかる。これは、ウエハ状態の基板１上では下部磁気シールド層２及び上部磁気シールド層９が最適形状に整えられておらず、また検査素子４が露出していない（ＡＭＳ面が形成されていない）ことから、検査素子４の下に存在する下部磁気シールド層２が外部磁界の外乱要因となるためと考えられる。このように検査素子５の出力が不安定であると、ＱＳＴ評価試験の精度（信頼性）が低く、最終段階（ヘッドジンバルアッセンブリとされた段階）で実施されるＤＥＴ試験の結果との相関性も低下してしまう。この場合、該ＱＳＴ評価試験で規格外品と判定されても、ＤＥＴ評価試験で規格品と判定されることが起こり得る。

一方、検査素子５の形成されている範囲に下部磁気シールド層２が存在していないと、図１７に示されるように、外乱が生じておらず、検査素子５の出力が安定していることがわかる。このようにきれいなＶ−Ｈ曲線が得られれば、ＱＳＴ評価試験の精度（信頼性）が向上し、上記ＤＥＴ試験結果との相関性も良好に保たれる。よって、ＱＳＴ評価試験結果に基づき、規格外品を高精度に選別することができる。すなわち、ＱＳＴ評価試験結果に基づいて規格外であるか否かを判定すれば、ＤＥＴ試験結果に基づいて規格外であるか否かを判定した場合と同一の判定結果を得ることができる。なお、１回目のＱＳＴ評価試験は、上部磁気シールド層９を形成する前に実施しているので、検査素子５の形成されている範囲には上部磁気シールド層９も存在していない。

図１８は、ＤＥＴ試験で測定した磁気抵抗効果素子４の出力電圧（ｍＶ）を縦軸とし、ＱＳＴ評価試験で測定した検査素子５の出力電圧（ｍＶ）を横軸として、ＱＳＴ評価試験とＤＥＴ試験との関係を示すグラフである。図１８を見ると、各サンプル値は所定の傾きを有する直線上に分布していることから、ＤＥＴ試験で測定した磁気抵抗効果素子４の出力電圧とＱＳＴ評価試験で測定した検査素子５の出力電圧との間に比例関係が成立していることがわかる。

図１９は、ＤＥＴ試験で測定した磁気抵抗効果素子４の磁気対称性（％）を縦軸とし、ＱＳＴ評価試験で測定した検査素子５の磁気対称性（％）を横軸として、ＱＳＴ評価試験とＤＥＴ試験との関係を示すグラフである。図１９を見ると、図１８と同様に各サンプル値が一直線上に分布していることから、ＤＥＴ試験で測定した磁気抵抗効果素子４の磁気対称性（％）とＱＳＴ評価試験で測定した検査素子５の磁気対称性（％）との間にも比例関係が成立していることがわかる。

上記図１８及び図１９に示されるように、ＱＳＴ評価試験結果とＤＥＴ試験結果との間には相関的関係が良好に成立していることが検証されている。よって、ＱＳＴ評価試験結果に基づいて規格外品であるか否かを判定しても、ＤＥＴ試験結果に基づいて規格外品であるか否かを判定した場合と同一の判定結果が得られ、製造工程中の早い段階で規格外品を排除することができる。

以上の本実施形態によれば、ヘッド完成時の磁気抵抗効果素子４と同一膜構成及び形状を有する少なくとも１つの検査素子５と、基板表面に露出していて該検査素子５に給電するための引出電極層１０とを備えたので、個々に切断されていないウエハ状態の基板１上で検査素子５毎にＱＳＴ評価試験を実施することができる。これにより、製造工程の早い段階で規格外品を発見及び排除することができ、後工程での歩留まりを改善することができる。また、製造工程において規格外品が形成される要因を早期発見でき、製造工程を迅速に是正できるようになった。さらに、開発途中の試作品を評価する際にも迅速なフィードバックが可能になり、開発時間が短縮されて開発効率が向上する利点も得られる。

また本実施形態によれば、検査素子５及び引出電極層１０の形成されている領域に下部磁気シールド層２（及び上部磁気シールド層９）が存在しないので、１回目のＱＳＴ評価試験を実施する際に下部磁気シールド層２による外乱が生じることなく、安定した検査素子５の出力を得ることができる。これにより、１回目のＱＳＴ評価試験結果と最終段階でのＤＥＴ試験結果の相関性が良好に保持される結果、ＱＳＴ評価試験結果に基づいて規格外品であるか否かを高精度に判定することができる。

以上では、本発明を再生専用の薄膜磁気ヘッド基板Ｈに適用した実施形態について説明したが、本発明は、上部磁気シールド層９の上に記録用のインダクティブヘッド素子を積層形成した複合型薄膜磁気ヘッド基板にも適用可能である。特に複合型薄膜磁気ヘッド基板では、再生専用の薄膜磁気ヘッド基板よりも製造工程数が多くなるため、早期段階で規格外品を発見できれば、歩留まりの改善により効果的である。

本発明による薄膜磁気ヘッド基板の一実施形態を示す平面図である。図１を拡大して示す平面図である。図１の磁気抵抗効果素子の構造を記録媒体との対向面側から見て示す断面図である。同磁気抵抗効果素子のトラック幅寸法及び高さ寸法を説明する平面図である。図１の検査素子の構造を記録媒体との対向面側から見て示す断面図である。図１の検査素子の構造を、記録媒体との対向面よりも高さ方向奥側の位置からみた断面図である。同検査素子のトラック幅寸法及び高さ寸法を説明する平面図である。図１に示す薄膜磁気ヘッド基板の製造方法の一工程を、記録媒体との対向面側から見て示す断面図である。図８に示す工程の次工程を、記録媒体との対向面側から見て示す断面図である。図９に示す工程の次工程を、記録媒体との対向面側から見て示す断面図である。図１０に示す工程の次工程で形成されたレジスト層を示す平面図である。図１１に示す工程の次工程を、記録媒体との対向面側から見て示す断面図である。図１２に示す工程の次工程をトラック幅方向から見て示す断面図であって、（ａ）実素子形成エリア（ｂ）検査素子形成エリアをそれぞれ示している。図１２に示す工程の次工程を、記録媒体との対向面よりも高さ方向奥側の位置から見て示す断面図である。図１４に示す工程の次工程を、記録媒体との対向面よりも高さ方向奥側の位置から見て示す断面図である。１回目のＱＳＴ評価試験で得られるＶ−Ｈ曲線であって、検査素子の下に下部磁気シールド層が存在している場合を示している。１回目のＱＳＴ評価試験で得られるＶ−Ｈ曲線であって、検査素子の下に下部磁気シールド層が存在していない場合を示している。出力電圧をパラメータとして、ＱＳＴ評価試験とＤＥＴ試験との関係を示すグラフである。磁気対称性をパラメータとして、ＱＳＴ評価試験とＤＥＴ試験との関係を示すグラフである。

符号の説明

１基板
２下部磁気シールド層
３第１絶縁層
３’ 部分絶縁層
３’’ 全面絶縁層
４磁気抵抗効果素子
５検査素子
６バイアス磁性層
７電極層
７ａ接続部
８第２絶縁層
９上部磁気シールド層
１０引出電極層
Ｈ薄膜磁気ヘッド基板
Ａ素子形成エリア
Ａｍ実素子形成エリア
Ａｔ検査素子形成エリア
Ｄｈ水平ダイシングライン
Ｄｐ垂直ダイシングライン
Ｘトラック幅方向
Ｙ高さ方向
Ｚ積層方向

Claims

基板表面を仮想的に多分割して複数の素子形成エリアを、形成すべき磁気抵抗効果素子のトラック幅方向及び高さ方向の少なくとも一方に並べて設定し、この複数の素子形成エリアをさらに、磁気抵抗効果素子を形成するための実素子形成エリアと、検査素子を形成するための少なくとも１つの検査素子形成エリアとに設定する工程；
基板上に、下から順に下部磁気シールド層、第１絶縁層及び磁気抵抗効果膜を積層形成する工程であって、前記第１絶縁層を成膜する前に、前記基板上に他の絶縁層を全面的に成膜し、前記他の絶縁層の前記実素子形成エリアをエッチングにより除去して、前記下部磁気シールド層をめっきによりに形成し、前記検査素子形成エリアには残った前記他の絶縁層による部分絶縁層を形成し、前記部分絶縁層の上面と前記下部磁気シールド層の上面にＣＭＰ加工を施して平坦化を行い、前記平坦化面に第１絶縁層を成膜する工程と；
前記実素子形成エリア及び前記検査素子形成エリアの磁気抵抗効果膜のトラック幅寸法を、ヘッド完成時の磁気抵抗効果素子４のトラック幅寸法と同一に規定して、前記各磁気抵抗効果膜のトラック幅方向の両側にバイアス磁性層と電極層を形成する工程；
前記実素子形成エリアの磁気抵抗効果膜の高さ寸法をヘッド完成時の高さ寸法よりも大きく規定し、前記検査素子形成エリアの磁気抵抗効果膜の高さ寸法をヘッド完成時の前記磁気抵抗効果素子の高さ寸法と同一に規定する工程；
前記磁気抵抗効果膜と前記電極層の一部の上に第２絶縁層を形成する工程；
前記検査素子形成エリアの磁気抵抗効果膜に電気的に接続する引出電極層を前記第２絶縁層で覆われていない前記電極層と電気的に接続させて該第２絶縁層上に形成する工程；
この引出電極層を介して前記検査素子形成エリアの磁気抵抗効果膜にセンス電流を流した状態で外部磁界を印加し、切断されていない基板上で前記検査素子形成エリア毎に電気磁気特性評価試験を実施する工程；
前記電気磁気特性試験の結果が所定の規準を満たしているか否かを判別し、該基準を満たしている場合は、前記実素子形成エリアの磁気抵抗効果膜の上に上部磁気シールド層を形成する工程；
及び前記実素子形成エリアの上部磁気シールド層の上に、インダクティブヘッド素子を形成する工程；を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド基板の製造方法。
請求項１記載の薄膜磁気ヘッド基板の製造方法により製造された薄膜磁気ヘッド基板において、前記電気磁気特性評価試験を行って所定の規準を満たしている良品に対してのみに、後工程であるスライダ製造工程の前記実素子にセンス電流を流して２回目の電気磁気特性評価試験を行って良否判定を行い、前記スライダ製造工程で良品と判断されたもののみに、後工程のヘッドジンバルアッセンブリ工程の前記実素子に記録媒体を用いて最終的な電気磁気特性評価試験にて良否の判定を行う薄膜磁気ヘッドの製造方法。
請求項２記載の薄膜磁気ヘッド基板の製造方法は、予め薄膜磁気ヘッド基板の電気磁気試験結果と特性評価試験結果と、スライダ製造工程の２回目の電気磁気特性評価、ヘッドジンバルアッセンブリの最終的な電気磁気特性評価試験結果との相関関係に基づいて薄膜磁気ヘッド基板にて、前記電気磁気特性評価試験を行って所定の規準を定めている薄膜磁気ヘッドの製造方法