JPH02124262A - 厳密精度加工用電気ガイド - Google Patents

厳密精度加工用電気ガイド

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JPH02124262A
JPH02124262A JP1214751A JP21475189A JPH02124262A JP H02124262 A JPH02124262 A JP H02124262A JP 1214751 A JP1214751 A JP 1214751A JP 21475189 A JP21475189 A JP 21475189A JP H02124262 A JPH02124262 A JP H02124262A
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resistance
sensor
height
guide
machining
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Alan B Smith
アレン ビー スミス
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Digital Equipment Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、加工物を厳密な精度で加工するのに使われる
電気的なラッピングガイドに関する。
(従来の技術と課題) 加工物の加工で厳密な精度を達成することは要求の厳し
い努力目標であるが、それにも拘らず多くの状況で必要
とされている。特K、磁気読取/書込ヘッドなどの薄膜
磁気装置のラッピング(研磨)において重要である。こ
れらのヘッドは一般K、薄膜被着技術を用いて製造され
ている。−船釣な方法では、複数のヘッドが基板の上に
グリ・ノド状に形成される。次いで、基板は幾つかのバ
ーに切断され、−列のヘッドが各バー上に並置の関係で
存在する。ヘッドの各棒先端は、“空気ベアリング面(
ABC)  ″と呼ばれるバーの第1面に向かって向き
決めされ、延びている。各ヘッドの棒先端の空気ベアリ
ング面の方に向かう延出長さが、かかる装置の“のど高
さ”を定義する。のど高さは、バーの第1面を所要の仕
様にラッピングすることによって調整し得る。高効率の
記録ヘッドに適した性能を達成するためには、のど高さ
を極めて厳密な精度でラップするのが好ましい。
のど高さを正確に達成するため、バーの空気ベアリング
面のラッピング中K、電気的なラッピングガイド(EL
G)が通常使われている。E L Gの間車な形が、第
1a図の概略図に示しである。
この例では、薄膜ヘンドウエバの表面に被着された−様
な抵抗層などの抵抗が、その抵抗の下縁がラップすべき
面(ABC)と平行になるように向き決めされる。一般
K、抵抗の上縁はラッピング処理をそこで終了させたい
所望のラップ面(DLP)を越えて位置し1、またたい
ていゼロののと高さ面(ZTH)も越えて延びている。
ラッピングが進むにつれ、抵抗は次第に狭くなり、それ
に応じて抵抗値が増大する。抵抗の初期幅が既知で、抵
抗の上縁がゼロののど尚さ面に対して正確に位置してい
れば1、この間車なEl、Gでもラッピング処理を制御
するのに必要な全ての情報を与えられる。ゼロののど高
さフォトレジスト層によって決まるが、本発明者らは、
ゼロののど高さ面に沿って上縁が正確に位置するように
レジスト層をパターン形成するのは困難であることを見
いだした。
別の種類のELGが第1bgに概略的に示してあり、こ
の例では1つの共通脚が4つの破断点(ブレークポイン
ト)導体に接続されると共K、各導体が共通脚との導通
試験用の電気リードを与える。これら4つの導体は、ゼ
ロののど高さ面に対して各々わずかに異なる位置で共通
脚を交差している。これによって、それぞれののど高さ
に割り当てられた複数の“破断点”が形成される。当初
、ごれらの導体は電気的に接続されている。ラッピング
が進むにつれ、空気ベアリング面に最も近い破断点がま
ず破断する。このような破断は、共通脚と第1の導体を
介した導通をモニターすることによって検出される。さ
らにラッピングが進行すると、第2の破断点が破断1,
7、これも共通脚と第2の導体を介した導通をモニター
することによって検出される、等々となる。つまり、そ
れぞれの導体と共通脚間の電気導通をチエツクすること
によって、ラッピング深さを容易に求めることができる
後者のELGは、慎重に制御したフォトレジスト処理に
よって各導通破断点の位置を決められるので、極めて正
確にすることができる。つまり、フォトレジストは第1
の絶縁層と同時に被着及びパターン形成でき、ゼロのの
ど高さ面に対して破断点を正確に位置決め可能である。
第1b図の構成は、第1C図に概略的に示した構造に変
更することもできる。この構造では、4つの抵抗(rc
−rf)のそれぞれが4つの破断点導体の各々に追加さ
れ、これらの導体は一端が共通の試験端Bに共通に終端
されると共K、他端がゼロののど高さ面に対してそれぞ
れ異なる位置で共通脚に接続されている。共通脚は試験
点Aに終端している。この構成では、どんなに多くの破
断点が使われる場合でも、導通チエツクを行うのに2本
のリードがあればよい。ラップ中、破断点の切断は、2
つの試験点A、B間における抵抗変化を検出することに
よって簡単に求められる。従って、空気ベアリング面の
ラッピングが進むにつれ、破断点c、d、e及びfが逐
次破断され、抵抗rc−frをA−B測定回路から逐次
且つ効果的に取り除く。この結果、各々の破断点が破断
するにつれ、リードA、B間で測定される抵抗値の離散
的な増加が検出される。これらの抵抗変化が、空気ベア
リング面内に向かってのラフピング深さを示す。
薄膜読取/書込ヘッドの一つの周知な構成は、第1d図
に示したような単一の構造ユニット(“スライダと称す
る)内K、第1及び第2の薄膜ヘッドを含む。各ヘッド
の極は、。スライダの底表面から突出したそれぞれの“
レール”C,D内へと延びている。図示してないが、第
1d図のスライダの空気ベアリング面を見込む図には、
各先端が絶縁ギャップによって分離され且つ空気ベアリ
ング面へと延びた上方極片P2と下方極片P1を有する
各薄膜ヘッドが現れて見えることが理解されよう。2つ
のへラドスライダの各ヘッドは、ヘッドの動作時に読取
/書込を可能とするコイル、トランスデユーサまたはそ
の他同様な装置も備えている。複数のスライダが、製造
中ウェハからスライスされた単一バー上に並置される。
(課題を解決するための手段) 一般K、本発明の一特徴は、加工物の表面を最小高さ面
より上方のある高さにまでラッピングする際、加工物が
ラッピング面と実質上平行で且つラッピング面に対する
近面及び遠面を備えたアナログ抵抗センサと、ラッピン
グ中にそれぞれ較正事象として破断されるようになされ
た複数の接触点を有する離散抵抗センサとを有する電子
的ラッピングガイドを持つ場合K、ラッピング中におけ
る前記最小高さ面に対する前記表面の現うッピング高さ
が;ラフピング前K、アナログセンサの抵抗値Rpをア
ナログセンサの既知の高さhと関連付ける定数にを求め
、第1の較正事象に応じて、前記最小高さ面から遠面ま
での距離Gを求め、さらに前記最小高さ面の位置に対す
る現ラップ高さ2を求めることによって求められる点に
ある。これらの測定後、第2の較正事象に応じて、Rp
の新しい値を測定し、さらにRpの新しい値がら現うン
プ高さ2を求め直すこともできる。
本発明の好ましい実施例は、下記の特徴を含む。
定数にを求めるステップは式Rp = K / hをK
について解くこと、距離Gを求めるステップは式Rp 
=K/ (z +G)をGについて解くこと、及び高さ
2を求めるステップは式z=(K/Rp)−Gを2につ
いて解くことを含む。高さ2を求め直すステップは、式
z= (K/Rp)−G@zについて解くことを含む。
本発明の別の一般的な特徴は、加工物の表面をラッピン
グする際、前記加工物が、高さhと抵抗Rpを有すると
共K、ラッピング面と実質上平行で且つラッピング面に
対する近面及び遠面を有するアナログ抵抗センサと、直
列抵抗R3、但しRp =Rpl−R3、を有するアナ
ログセンサに付属のリードと、ラッピング中にそれぞれ
較正事象として破断されるようになされた複数の接触点
を備えた抵抗Rbの離散抵抗センサとを有する電予約ラ
フピングガイドを持ち、前記センサがそれぞれの端部で
試験点において相互に接続されている場合K、ラッピン
グ高さ2の現在値が:う・ノビフグ前(既知の高さh)
に抵抗Rpを測定しく時点0)、第1の較正事象が検出
されるまでラッピングし、既知の高さz1におけるRp
′を測定しく時点1)、第2の較正事象が検出されるま
でラッピングし、既知の高さz2におけるI?p’を測
定しく時点2)、下記の式をG、K、R5について同時
に解き: Rp  (0)=K/h+Rs。
Rp  (1)=K/ (zt+G)+Rs、Rp (
2)=K/ (Zz+Q)+Rs、さらに(現時点にお
ける)Rp’の現読取値と、前記で求められたG、K、
R3の各値とを用い、下記の式をzccurren t
について解く:zcurrent=K/(Rp ’ c
urrent−Rs ) −Gことによって計算される
点にある。
本発明の別の一般的な特徴は、アナログ抵抗センサRp
と離散抵抗センサRbを有し、アナログ抵抗センサが近
面と遠面を有し、該両面が最小の高さ面に対して所望の
高さに加工されるべき面と平行であり、前記離散抵抗セ
ンサRbが複数の離散接触点を有し、該接触点の各々が
最小高さ面に対する既知の較正位置を有している電子的
加工ガイドを用いる際、Rbの値をモニターし、Rbの
値の増加を用いて、前記少なくとも1つの接触点の連続
性の実質的破断を指示し、前記接触点の既知位置を用い
て、前記最小高さ面に対する遠面の位置を求め、RpO
値をモニターし、RpO値の増加を用いて、前記接触点
の少なくとも1つの識別を確認することによって、前記
遠面の位置が接触点の少なくとも1つの位置を参照する
ことで前記最小高さ面に対して較正可能で、またR1)
の値を参照することで前記接触点の少なくとも1つの識
別が確認可能な点にある。
本発明の別の一般的な特徴は、電子的なう・ンピングガ
イドを備えた加工物に対して導電性のラップ工具を用い
る際、前記ガイドを通じ電圧を印加してラッピングの進
行を求め、さらに前記電圧を、ラップ工具へのショート
が実質上注じない値に制限する点にある。前記電圧は7
00ミリボルトより低いことが好ましい。
さらK、本発明の好ましい実施例は次の特徴を含む。加
工物の所望高さまでの加工中に現時点の加工高さを求め
る電子的加工ガイドは;アナログ抵抗センサ、離散抵抗
センサ、該離散抵抗センサにおいて並列に接続された複
数の抵抗要素、該抵抗要素が割り当てられた異なる抵抗
値と、総合抵抗値Rbとを有し、各抵抗要素の一端が共
通点に接続される一方、各抵抗要素の他端がそれぞれ離
間した接触点で共通の導体へ別々に接続されており、前
記接触点のうち少なくとも第1接触点の連続性の破断に
よって、抵抗値Rhがほぼ所定の増分だけ増加すること
、及び前記各センサが相互に接続され1.現時点での加
工高さが求められることを含む。前記アナログセンサは
少なくとも第1及び第2の抵抗部分と導体とを有する直
列抵抗を含み、該第1の抵抗部分が導体を介して第2の
抵抗部分へ直列に接続され、両抵抗部分が各々第1縁と
第2縁を存し、該第2縁が第18Mと実質上平行であり
、抵抗部分の第1縁が少なくとも加工後に実質上同一面
内に位置し、抵抗部分の第2縁が他の同一面内に実質上
位置し、さらに前記センサが、加工中に現時点の加工高
さを求めることのできる抵抗読取値を与える。前記直列
抵抗はさらK、第3の抵抗部分と第2の導体を備え、該
第3の抵抗部分が第2の導体を介して前記第2の抵抗部
分に接続される。前記離散抵抗センサは例えば、5つの
抵抗要素からなり、所定の増分が約50%である。前記
ガイドはさらK、離散抵抗センサに接続され、加工前に
離散抵抗センサの完全性試験を独立に可能とする完全性
センサを含む。該完全性センサは抵抗値Rを有し、R/
R1)の比が離散抵抗センサの完全性を指示する。
その他の好ましい実施例は、以下の特徴を有する。最小
高さ面に対する所望の高さ面にまでラップすべき表面を
有する積層装置は、電子的ラツプヒングガイドを具備し
、さらに−特別部位、該特別部位に付設されたアナログ
抵抗センサと離散抵抗センサ、該各センサの抵抗値の読
取を可能とする回路、前記アナログ抵抗センサが近国と
遠面を有し、該近国がラップすべき表面と平行で且つ隣
接して既知の冑さに配設されていること、前記離散抵抗
センサが、前記最小高さ面に対して異なる既知の高さに
装置内で階層状に位置された破断点をそれぞれ限定する
異なる値で且つ並列な抵抗指示脚を有し、破断点の識別
とラップすべき表面の前記最小高さ面に対する現高さが
前記両センサの読取抵抗値から認識可能であることを含
む。
ラップすべき表面に第1部位が位置し、前記両センサの
付設された特別部位が第1部位のラップ速度とほぼ同じ
速度でラップされるように構成されている。第2部位を
さらに含まれ、第1、第2及び特別部位がそれぞれ第1
レール、第2レールからなり、該各レールがラッピング
前K、ラップすべき前記表面で装置から突出しており、
前記ガイドの少なくとも一部分が前記第3レール内に位
置している。第1及び第2トランスデユーサがさらに含
まれ、第1及び第2レールに第1及び第2トランスデユ
ーサがそれぞれ付設されており、装置がさらに前記トラ
ンスデユーサと前記ガイドに共通な複数のフォトレジス
ト層をさらに含んでいる。前記ガイドは、各々のレール
内におけるフォトレジストの形成が類似するような少な
くとも1つの特徴を備えている。またラフピング前K、
離散抵抗センサの完全性をチエツクする抵抗完全性セン
サが含まれる。完全性センサは抵抗値Rを有し、R対離
散抵抗センサの抵抗値Rbの比が離散抵抗センサの完全
性を指示する。
スライダ上の電子的ラッピングガイドで、該スライダが
各々少なくとも2つの動作電気リードを与える2つのト
ランスデユーサを有するガイドはさらに5つの試験パッ
ドを含み、前記少なくとも2つのリードが各々試験パッ
ドのうち4つの各々にそれぞれ電気的に接続され、ガイ
ドが5つの試験バンドの各々にそれぞれ電気的に接続さ
れている。
上記以外の利点及び特徴は、好ましい実施例の以下の説
明と特許請求の範囲から明かとなろう。
(実施例) 次に第2図を参照すると、好ましいELGIO:よ薄膜
へフド13のコイル12を具備し、コイル12の第1リ
ードは第1試験点TPIに終端している。コイル12の
他端は第2試験点1゛P2に接続されると共K、抵抗R
pの第1端に接続されている。抵抗Rpは装置の空気ベ
アリング面及びゼロののど高さ面と平行に位置し、抵抗
Rpの近縁19は空気ベアリング面によって限定される
一方、抵抗Rpの遠縁は17はゼロののど高さ面に隣接
し5、それをわずかに越えて位置する。抵抗Rpが、第
1. a図のセンサと類似したアナログラフピングセン
サを与える。抵抗Rpの他端は、抵抗Rを介して第3試
験点TP5に接続されると共K、並列の抵抗回路Rhを
介して試験点TP4に接続されζいる。抵抗回路Rbは
、5つの並列抵抗Ri〜Rvを含む。この並列回路は第
1C図に見られるものと類似しているが、ここでは5つ
の接触破断点i % Vが、空気ベアリング面とゼロの
のど高さ面との間の第3レール(第3図に図示)内でそ
れぞれの割り当て深さに位置する。第2薄膜ヘツド15
のコイル14が、両試験点TP3とTPd間に接続され
ている。
本発明のELGは第3図に示すようK、第3レール18
の領域内で、(バー上の一連の並置スライダの1つなど
)2−\ラド13.15を含むスライダ20内に組み込
まれている。図示してないが、へ7F″13と15の極
片P1、P2の各先端がレヘル23と25でバーの空気
ベアリング面へとそれぞれ延びていることが理解されよ
う。薄膜ヘッド13のコイル12は、ポンディングパッ
ド28.30に終端している。薄膜ヘッド15のコイル
14は、ポンディングパッド34.36に終端している
本発明のうち、第3図のレール18内に具備される部分
が、第4図にさらに詳しく示しである。
このため、第2図と併せて第3及び4図を参照すること
によって、並列抵抗Rhに接続される直列抵抗Rpはレ
ール18内K、複数部分からなる積層構造の形で設けら
れていることが理解されよう。
抵抗Rpの第1リード40は、導体27を介してポンデ
ィングパッド30に接続されている。抵抗Rpの第2リ
ード46は、ポンディングパッド48に接続されている
;この第2リードは抵抗値を有し、第2図に抵抗Rとし
て表しである。並列抵抗網Rbの共通850も、抵抗R
を介してバッド48に接続されている。
抵抗Rpは、直列に接続された3つの抵抗部分Rp+、
 Rpz、Rpzを含む。リード40は、抵抗部分R1
1+の外端に接続されている。抵抗部分Rp+の他端は
、抵抗42を介して抵抗部分Rpzの一端に接続されて
いる。抵抗部分Rp2の他端は、抵抗44を介して抵抗
部分Rp3の一端に接続されている。抵抗部分Rp3の
他端は、リード46の抵抗Rに接続されている。
抵抗Rbは5つの並列抵抗ストリップ61〜65を含み
、これら抵抗ストリップはRbの共通塵50に対して直
角に延びると共K、絶縁ストリップ56によって共通塵
50から絶縁分離されている。しかし、抵抗ストリンプ
ロ1〜65の各先端は、接触破断点71〜75で共通塵
50のフィンガ51〜55へ電気的に結合されている。
また抵抗ストリップ61〜65は、レール18からスラ
イダ20内へと延び、ポンディングパッド34に接続さ
れた導電リード78に終端している。
ELGIOは多層状の装置で、スライダ20の他の機能
的構造がウェハ上に形成されるのと同時に生成される。
特に薄膜ヘッドの処理では、ヘッド13.15の第1極
が各々薄いシード(種)層と同時に被着された後、厚い
パーマロイ層でメツキされることが知られている。本発
明の実施に際しては、脚40.46.50 (フィンガ
51〜55を含む)、導体42と44、及び抵抗部分R
fl+、Rpz、Rpffのシード成分が、まずシード
層内にエッチ形成される。(ソード層は、パーマロイ素
材からなる0、 2ミクロンの層厚とし得る)。
その後、例えば2.8ミクロン厚の追加のパーマロイ層
が上記のシードパターン」二にメツキされるが、抵抗部
分Rp+、Rp2及びRI]3はそれ以上メツキされな
い。但し、これらの抵抗部分は、A 1 z 03など
適切な絶縁体によって後で被覆し得る。(長くて厚いス
トリップが剥離する傾向を避けるため、抵抗Rpは複数
の薄い抵抗区分に分割されている。:5つのフィンガ5
1〜55は、フォトレジスト絶縁層58で覆われている
。この絶縁層はステップ状にパターン形成されているた
め、空気ベアリング面が所望ののど高さへとラップされ
るにつれ破断点75から始まって破断点71に終るよう
K、スライダ20の空気ベアリング面における連続的な
ラッピングが破断点’75〜71を順番に開かせる。
ヘッド13.15の極先端と同様にELGloを効率的
に構成すると共K、抵抗Rbの形成における機械的な補
助を与えるため、“ダミーコイル”構造57を抵抗Rb
内に組み入れてもよい。すなわち、ダミーコイル57に
よって、フォトレジスト層58はそのエツジ59がヘッ
ド13.15の極先端におけるフォトレジスト形成と一
致するように配置される。ダミーコイル57は、その部
分°18で−・、フド13.15のコイル12.14の
第1巻線77.79の部分とほぼ同じ速度でラップされ
るようK、銅またはその他適切な素材で形成し得る。従
って、フォトレジスト層58はヘッド13.15と同じ
数のフォトレジスト層及び同じ素材で構成されるのが好
ましく、“ダミーコイル”57は空気ベアリング面を横
切って−様なラッピングを与えるようにフォトレジスト
層58内に埋設される。この構成の一様性は、第3図に
示されているようK、各部分77.78.79の位置と
、空気軸受面で各レール面を横切る点線とによって示さ
れている。
抵抗導体61〜65は、ヘッド13.15の第2極のメ
ツキと同時にメツキされる。これらのパーマロイ導体は
、所望の抵抗値を達成するようK、長く且つ狭く形成さ
れる。
前記の実施例において、Rpの各抵抗部分Rp+〜R1
)3は長さ25ミクロン、幅20ミクロンであるのが好
ましい。シード層が0.2ミクロンの厚さで、シード及
びパーマロイ両層が抵抗率の文献値を有するものとすれ
ば、Rpの抵抗は3オームと計算される。(しかし、抵
抗率は文献値より高いことがあり、また追加の抵抗が厚
いパーマロイ導体40.42.44.46に加えられる
ことがあるので、実際のRp抵抗値はもっと高くなるこ
とがある。) 抵抗Rbの5つの抵抗(Ri−Rv)は、各々異なる抵
抗値を有する。従って導体61〜65の幅は、第2図中
で右から左に見て、抵抗Rv=Ri(すなわち第4図の
抵抗65〜61)は次の抵抗値を有する:2.8.4.
2.5.8.8.9及び4.5オーム。これらの値は、
各破断が生じる毎K、抵抗値がほぼ50%変化するよう
に選ばれている。ラッピングの開始前で、5つの抵抗全
てが接続されていれば、全抵抗は約0.91オームであ
る。第1フインガ55が接触点75で導体65から切断
されると、抵抗Rbは約1.34オームに増加する。
第2フインガ54が接触点74で切断されると、抵抗R
hは約1.97オームに増加する。第3接触点73が切
断されると、抵抗Rbは約3オームに増加する。接触点
72が開くと、抵抗Rbは約4.5オームになる。最後
の接触点71が開くと、抵抗読取値は無限大になる。
第2図は、以上で詳しく論じなかった別の抵抗を示して
いる。それは、第4図中脚46の一部として形成され、
約9.3オームの公称値を有する抵抗Rである。この抵
抗は、それが接続されるパッド48に至る脚46を長く
薄い経路とすることによって形成される。抵抗Rは抵抗
Rhと同時に作製される、すなわち第2極が形成される
ときと同じパーマロイメツキ工程で作製される。つまり
Rb対Rの比は、全ての抵抗要素Rbがそのままであれ
ば、スライダ毎に常に同じであるべきである。
この比が抵抗Rbの抵抗要素に関する導通チエツクとし
て測定可能なようK、抵抗Rが設けられている。つまり
、R/Rbがウェハについて測定されることで1.ラッ
ピング中にのど高さの誤った値をELGが与える原因と
なるかもしれない欠陥が抵抗Rbの各要素に存在しない
ことを保証する。
ELGの制御下におけるラッピングの成功如何は、抵抗
RbとRpを正確に測定できるかどうかに依有する。こ
の測定は、抵抗がかなり低いことによって複雑化されて
いる。事実、これらの抵抗は、測定に含まれる接点及び
リードの抵抗よりもはるかに大きくない。こうした外部
抵抗の影響を取り除くため、各抵抗RpまたはRb毎に
“410−ブ測定が行われねばならない。さらにRpと
Rb共にラッピング中に測定されるので、5つのプロー
ブが必要である。第5図K、5つのプローブ85〜89
が示してあり、プローブ85は電流′a90の片側を、
またプローブ86は電圧計91の片側をバンド30 (
TP2)を介して抵抗Rpの一方の脚46にそれぞれ接
続している。プローブ87は電圧計91の他側をパッド
48 (TP5)と抵抗Rを介して抵抗Rpの他方の脚
46K、また抵抗Rbの共通脚50にそれぞれ接続して
いる。
プローブ89は電流源90の他側を、またプローブ88
は電圧計92の片側をパッド34(TP4)を介して抵
抗Rbの一方の脚78にそれぞれ接続している。電圧計
92の他側は同様K、パッド48(TP5)を介して各
抵抗Rp、R及びRbに接続されている。上記の代わり
K、プローブ85はパッド28(TPI)とコイル12
を介して脚40に接続し、プローブ89はパッド36(
TP3)とコイル13を介して脚78に接続して、5つ
のプローブ゛の1つだけをそれぞれ割り当てられた1つ
の接触バンド試験点に接続してもよい。
尚、上記の電圧計91と92は、適切に多重化した構成
の単一計器で置き換えてもよいことが理解されよう。そ
のようにしても、Rpの値は一方の電圧読取値から得ら
れ、Rbの値は他方の電圧読取値から得られる。どうら
の読取値も、Rの存在によって影響されない、Rは既知
の定数で、無視できるからである。前記したようK、抵
抗Rはフィンガの完全性に関するウェハ上でのチエツク
にしか使われないので、ラッピング中に測定しなくとも
よい。
抵抗Rpの測定に伴って可能性のある問題は、この抵抗
の一縁がラップされている表面に露出することである。
同じく、フィンガ51=55及び導体61〜65の端部
も同様に露出される。ラップ工具の素材は銅なので、抵
抗がショートし、ラッピング中における正確な測定を妨
げることが考えられる。幸いなことにかかるショートは
、ラップ工具上にオイル及びダイヤモンドブリットが存
在すれば、非常に小さい電圧に対して有効な絶縁層が与
えられるため、非常に小さい電圧を用いることによって
回避できる。しかし、電圧が700ミリボルトよりも大
きいとラップ工具へのある程度の漏れが生じることを、
本発明者等は見いだした。従って、測定電圧を700ミ
リボルトより低い値、恐らく約100ミリボルト以下の
値に制限するのが好ましい。
ラッピング中にE L Gで4プローブの抵抗測定を行
うためには、安定な電流源と正確な電圧測定回路を必要
とする。本発明者等は、LM134型集積回路の電流制
御器を介し絶縁電源によって都合よく得られることを見
いだした。
必要とされる正確な電圧測定を行うため、本発明者等は
、小電圧の測定用に専用に設計された市販の計測モジュ
ールを選択した。このモジュール、Datel 5DA
S −8は、外部のデジタルコマンドに従って8つの入
力のいずれかを測定する。測定が行われると、デジタル
の形で表された電圧は5DASの出力に現れる。かかる
機能を利用できないその他のモジュールと異なり、Da
tel は非常に低いドリフト値と人力間での優れた絶
縁を有する。モジュールは幾つかの異なるF、LGに接
続されるので、上記後者の特性は重要である。適切に絶
縁されていないと、1つのELGについて得られる電圧
測定値が、他の全てのELGに存在する電圧によって影
響されてしまう。5DASの別の利点は、電圧の差測定
を行えることである。つまり、幾つかのELGを直列に
接続しておけば、1つのELG両端での電圧降下を、他
のELG両端での電圧降下によって影響されることなく
測定可能である。
第6図は、1本のバー用の測定装置の接続を示す。尚、
各ELG毎に5DASの2つのチャネルが使われ、従っ
て各バー毎に合計4つのチャネルが使われる。ダイオー
ド91が設けられ、ELGに印加される電圧を約700
ミリボルトより低く保つ。高精度の直列抵抗Rx両端で
の電圧降下を測定することによって電流を測定するのK
、第5のチャネルが使われる。5DASの残りのチャネ
ルは、他のバー上のその他のELG用に使われる。
本発明者等が用いたELG制御式のラッピングマシンで
は、各“スピンドル”がラップすべき4本のバーと、測
定を行う3つのS D A、 Sを有する。
5DASからの電圧読取値は、のど高さを直接与えない
。この情報を得るためには、幾つかの算術計算がなされ
ねばならない。これらの計算はホストコンピュータで行
われ、その結果が端宋上に表示可能である。ラップすべ
き加工片を支持するスピンドルは通常ラッピング処理中
に回転するので、5DASとコンピュータ間で必要な接
続はスリップリングを介してなされねばならない。本発
明者等が用いた構成のブロック図が第7図に示してあり
、それぞれのバーの各対のELGがマルチプレクサ92
、増幅器93、A/D変換器94及びスリップリング9
6を介してホストコンピュータ98と接続可能である。
面この構成は、低レベルの信号がスリップリングを通過
しなくてもよいという利点も有する。ELG両端での電
圧は、ラップされるバーと共に回転するスピンドルに装
着されたS ]) A Sによってデジタル化される。
スリップリングを通って通過しなければならないのは、
5DASの高レベルのデジタルか出力(と電力及び制御
信号)である。第7図に示してないが、コンピュータか
らの信号をスピンドルへ戻すのK、追加のスリップリン
グが使われている。これらの信号が、ラップされる各バ
ーの各端に加えられる圧力の量を決めるソレノイド操作
式の空気弁を制御する。つまり、これらの圧力はバー全
体にわたって−様なのど高さを達成するように制御可能
である。所望ののど高さに達すると、各バー毎の別のソ
レノイドが作動され、バーをラッピングプレートから後
退させる。特別のラッピング制御のため、追加の空気弁
を用いてバーの中心近くに圧力を加えてもよい。これは
、バー毎に2より多いELGを用いることによって容易
化される。
センサRpの抵抗Rpを求めるための基本式は次の通り
である: (11Rp = P L / A 但し、Rpは抵抗、 Pは抵抗が作られている素材の抵抗率、Lは抵抗の長さ
、及び Aは抵抗の断面積である。
抵抗が矩形の断面積を有していれば、上式は次のように
なる: (21Rp = P L / h T 但し:hは抵抗R1)の高さ、及び Tは抵抗Rpの厚さである。
式(2)を抵抗Rpに適用すれば、大幅な簡単化が行え
る。P、L、h、Tのうちラッピング中に変化するパラ
メータは、空気ベアリング面がラップ除去されるにつれ
て変わる抵抗Rpの高さhだげである。このため、次の
弐がRpについて書ける:(3)  Rp = K /
 h 但しKは定数。
この式は、ゼロののど高さ面からある程度の距離Gだけ
ずれたRpの遠縁17 (第2及び3図に示しである)
の位置に対するのど高さの項で書き直せる。この遠縁1
7は、ゼロののど箭さ位置を越えて公称200ミクロイ
ンチだけずれているののが望ましい。実際のずれ距離G
は、もちろんウェハ毎に変化する。また、ゼロののど高
さ面に対するのと高さを文字2で表せば、h=z+Qで
あるから、Rpの式は次のようになる: (4)  Rp=K/ (z+G) この式を逆に2について解けば: f5)  z = K / Rp −0式(5)が、抵
抗Rpの測定値からのど高さを求めるのに使える。しか
しこの計算を行うためには、KとGが分かっていなけれ
ばならない。Kのイ直は、バーのラップ前、あるいはウ
ェハをバーへ切断する前にでも、Rpの抵抗を測定する
ことによって求めることができる。抵抗Rpの高さhは
、リソグラフィツク処理の精度によって求められるので
、極めて正確に分かる。上記の実施例において、この高
さは800ミクロインチで、リソグラフインク公差はこ
の数字に比べれば確実に小さい。つまり、Rpと11は
ラップの開始前共に既知となるので、Kの値は式(3)
を用いて容易に計算できる。実際には、ラッピング前各
ELG毎にRpが測定され、このデータがコンピュータ
98によって記憶される。このデータは、後でにを計算
するためコンピュータによって検索される。
本実施例において、リソグラフインクマスクは、ずれG
が200ミクロインチとなるように設計されるのが好ま
しい。位置合わせ及びその他の公差がこの猾に影響を及
ぼすので、このずれは特定のELGについて正確には分
からない。しかし、ゼロののと高さ面に対する接触点の
位置はリソグラフィツク処理で正確に確定されるため、
空気ベアリング面のゼロののど高さ面に対する相対的位
置は、ランピングが第1の破断発生地点にまで進行すれ
ば(すなわち第1接触点75が破断ずれば)直ちに分か
るので、ゼロののど高さ面より上の高さ2を求めるのに
センサRbを使うことができる。
次いで、ラフピングマシンのコンビエータ98は式(5
)に基づき、Rp、K及び2の既知の値を用いてずれG
を求めるこ六ができる。正確を期すため、このずれGの
計算は各破断の発生毎に繰り返される。破断と破断の間
、コンビエータは式(5)を用いて瞬間的なのど高さ2
とずれGの最新破断による値とを連続的に計算して表示
する。
上記の手順は、前記の式では無視していたがRpと直列
に存在するリード抵抗Rsを補償するものである。つま
り実際に測定されるのは、Rp=Rp+Rsである。必
要なら、抵抗Rsを式に含め、上記処理の一部として評
価することもできる。このような精度は、一部の高度な
設計で必要になることがある。この場合上式(11〜(
5)は、次のように書ける: (la)  Rp’=Rs+PL/A。
(2a)  Rp’=Rs+PL/hT。
(3a)  Rp ’ =K/h+Rs。
C4a)  Rp’=K/(z十G)−1−Rs。
(5a)  z= (K/ (Rp ’−Rs))−G
上式(la〜5a)を適用するための手j頃は、(既知
の高さhoでの)ラッピング前に抵抗を測定すること(
時点0)、第1の校正事象が検出されるまでラフピング
しRp’を測定すること(時点1:既知の高さz1)、
第2の校正事象が検出されるまでラフピングしRp’を
測定すること(時点2:既知の高さz2)、次式をG、
K、Rsについて同時に解くこと: Rp ’  (0) = K / h + RS 。
Rp ’  (1)=K/ (z 1 +G)+Rs。
Rp ’  (2)=K/ (z 2+G)+Rs。
ラッピング高さの現在値zcurren tを、Rp’
の現在読取値(現時点)と上記で求められたG、K。
RsO値を用い、次式を解くことによって計算すること
を含む: zcurrent=K/ (Rp ′current 
−Rs) −GコンピュータがRbをモニターし、破断
が行われた時点を決める。この方法は、当初思われたほ
ど簡単でない。各破断の発生後にセンサRbが有する抵
抗は、正確に分からない。しかし、各接触点が開くと、
抵抗Rbの抵抗値は約50%増加することば知られてい
る。また、破断は瞬間的に生ぜず、少なくとも数ミクロ
ンののど高さの変化にわたって徐々に発生する。従って
、どの接触点が開いているかに関する誤りをコンピュー
タが行わないことを補償するため、かなり複雑なアルゴ
リズムが呼び出されねばならない。
コンピュータは何とかして、接触点の開による抵抗の変
化が結果したとき、及びその後に続く変化が次の抵抗の
破断事象によるものであるときを知らねばならない。前
記したようK、抵抗Rbは各破断でその抵抗値が約50
%増加するように設計されるのが好ましい。このため、
コンピュータは抵抗をモニターし、抵抗Rbの抵抗値が
そのラッピング前の値から25%増加したら、第1の破
断事象が生じたという判断を開始するようにプログラム
されている。
実際上、Rbの抵抗はその最初の値の約150%に達す
るまで増加し続けるが、コンピュータはこの追加の変化
を無視する。25%の増加を検出した後、コンピュータ
は式(5)で得られるのど高さ2の値をモニターする。
のど高さ2が次の破断事象までに測定されると見込まれ
る量の半分だけ変化したら、コンピュータはそのときの
ラッピングの値に注目する。
この時点までK、第1の破断事象による抵抗変化は全て
完了しているはずである。従って、コンピュータはこの
RbO値(例えば1.34オーム)を新たな標準とし、
て見なすことができる。次いで、今度はこの値の25%
増加を求め始める。最後の破断事象が生じるまで、前記
と同じプロセスが繰り返される。
本発明は、少なくとも3つの接触パッド、好ましくは第
2図の5つの試験点TP 1−TP 5にそれぞれ対応
した5つの接触パッド28.30.36.34及び48
を必要とする。いずれにせよ、本発明は2ヘツドのスラ
イダに追加される1つの追加接触パッド48、あるいは
シングルヘッドのスライダにおける2つの追加パッドを
必要とすることが理解されるべきである。つまり、本E
LGは最小の追加処理ステップで形成され、また必須の
表面積の要求が最小となるので、ELGは本発明の実施
に際し、はとんどまたは全く追加のオーバヘッドを必要
とせずにウェハ上の各スライダ内に作製し得る。
前記以外の実施例は、特許請求の範囲に記載されている
【図面の簡単な説明】
第1A、]、B、IC,ID図は3つの従来のセンサの
構成と従来の2つのヘッドスライダの図、第2図はEL
Gの概略図、第3図はスライダ20の平面図の形で示し
た第2図のELG回路10の図、第4図は第3図のスラ
イダ20のレール18内のELG回路10の図、第5図
は410一ブ測定方式の概略図、第6図はELGモニタ
ー回路の図、及び第7図はELGモニターシステムのブ
ロック図である。 10・・・・・・電子的加工(ラッピング)ガイド(E
LG)、13.15・・・・・・トランスデユーサ(薄
膜ヘッド)、17−119・・・・・・近、遠面(縁)
、18.23.24・・・・・・部位(レール)、71
〜75・・・・・・接触(破断)展、Rp・・・・・・
アナログ抵抗センサ、Rp・・・・・・デジタル抵抗セ
ンサ、R・・・・・・完全性センサ、ABS・・・・・
・加工面(空気ベアリング面)、ZTH面・・・・・・
最小高さ面、TPI〜TP5・・・・・・試験パッド(
点)。 〕 ゝN5

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、加工物の表面を最小高さ面より上方のある高さにま
    で加工する加工方法で、前記加工物が加工面と実質上平
    行で且つ加工面に対する近面及び遠面を備えたアナログ
    抵抗センサと、加工中にそれぞれ較正事象として破断さ
    れるようになされた複数の接触点を有する離散抵抗セン
    サとを有する電子的加工ガイドを持ち、加工中に前記最
    小高さ面に対する前記表面の加工高さを求める方法にお
    いて: (a)加工前に、前記アナログセンサの抵抗値Rpをア
    ナログセンサの既知の高さhと関連付ける定数にを求め
    るステップ、及び (b)前記定数にを考慮して、前記最小高さ面の位置に
    対する現加工高さzを求めるステップ、を含む方法。 2、前記ステップ(a)の後でステップ(b)の前に:
    (a1)第1の較正事象に応じて、前記最小高さ面から
    前記遠面までの距離Gを求めることによって、前記ステ
    ップ(b)がKとG両方を考慮して求められるようにす
    るステップ、をさらに含む請求項1記載の方法。 3、(c)第2の較正事象に応じて、Rpの新しい値を
    測定するステップ、及び (d)前記Rpの新しい値から現ラップ高さzを求め直
    すステップ、をさらに含む請求項2記載の方法。 4、前記ステップ(a)が下記の式をKについて解くこ
    とを含み: Rp=K/h、 前記ステップ(a1)が下記の式をGについて解くこと
    を含み: Rp=K/(z+G)、及び 前記ステップ(b)が下記の式をzについて解くことを
    含む: z=(K/Rp)−G、 請求項2記載の方法。 5、前記ステップ(d)がRpの新しい値を用いて下記
    の式をzについて解くことを含む: z=(K/Rp)−G、 請求項3記載の方法。 6、加工物の表面を最小高さ面より上方のある高さにま
    で加工する方法で、前記加工物が、高さhと抵抗Rpを
    有すると共に、加工面と実質上平行で且つ加工面に対す
    る近面及び遠面を有するアナログ抵抗センサと、直列抵
    抗Rs、但しRp′=Rp+Rs、を有するアナログセ
    ンサに付属のリードと、抵抗Rbを有すると共に、加工
    中にそれぞれ較正事象として破断されるようになされた
    複数の接触点を備えた離散抵抗センサとを有する電子的
    加工ガイドを持ち、前記センサがそれぞれの端部で試験
    点において相互に接続されており、加工高さzの現在値
    を求める方法において: (A)加工前(既知の高さh)に、抵抗Rpを測定する
    (時点0)ステップ、 (B)第1の較正事象が検出されるまで加工し、既知の
    高さz_1におけるRp′を測定する(時点1)ステッ
    プ、 (C)第2の較正事象が検出されるまで加工し、既知の
    高さz_2におけるRp′を測定する(時点2)ステッ
    プ、 (D)下記の式をG、K、Rsについて同時に解くステ
    ップ、 Rp(0)=K/h+Rs、 Rp(1)=K/(z_1+G)+Rs、 Rp(2)=K/(z_2+G)+Rs、及び(E)(
    現時点における)Rp′の現読取値と、前記ステップ(
    D)で求められたG、K、Rsの各値とを用い、下記の
    式をzcurrentについて解くことによって加工高
    さzの現在値を計算するステップ、 zcurrent=K/(Rp′current−Rs
    )−Gを含む方法。 7、アナログ抵抗センサRpと離散抵抗センサRbを有
    し、前記アナログ抵抗センサが近面と遠面を有し、該両
    面が最小の高さ面に対して所望の高さに加工されるべき
    面と平行であり、前記離散抵抗センサRbが複数の離散
    接触点を有し、該接触点の各々が前記最小高さ面に対す
    る既知の較正位置を有している電子的加工ガイドを用い
    る際に、前記接触点の少なくとも1つの位置を参照する
    ことによって前記最小高さ面に対する前記遠面の位置を
    較正し、またRpの値を参照することによって前記接触
    点の少なくとも1つの識別を確認する方法において: (a)Rbをモニターするステップ、 (b)Rbの値の増加を用いて、前記少なくとも1つの
    接触点の連続性の実質的破断を指示するステップ、 (c)前記接触点の既知位置を用いて、前記最小高さ面
    に対する前記遠面の位置を求めるステップ、 (d)Rpの値をモニターするステップ、及び(e)R
    pの値の増加を用いて、前記接触点の少なくとも1つの
    識別を確認するステップ、を含む方法。 8、電子的なラッピングガイドを備えた加工物に対して
    導電性のラップ工具を用いる方法において: (a)前記ガイドを通じて電圧を印加し、ラッピングの
    進行を求めるステップ、及び (b)前記電圧を、前記ガイドから前記ラップ工具への
    電気ショートを実質上避けられる値に制限するステップ
    、を含む方法。 9、前記電圧が700ミリボルトより低い請求項8記載
    の方法。 10、加工物の所望高さまでの加工中に現時点の加工高
    さを求める電子的加工ガイドにおいて:アナログ抵抗セ
    ンサ、 離散抵抗センサ、 前記離散抵抗センサにおいて並列に接続された複数の抵
    抗要素、 前記抵抗要素が割り当てられた異なる抵抗値と、総合抵
    抗値Rbとを有し、前記各抵抗要素の一端が共通点に接
    続される一方、前記各抵抗要素の他端がそれぞれ離間し
    た接触点で共通の導体へ別々に接続されており、前記接
    触点のうち少なくとも第1接触点の連続性の破断によっ
    て、抵抗値Rbがほぼ所定の増分だけ増加すること、及
    び 前記各センサが相互に接続され、現時点での加工高さが
    求められること、を備えた電子加工ガイド。 11、前記アナログセンサが少なくとも第1及び第2の
    抵抗部分と導体とを有する直列抵抗を含み、前記第1の
    抵抗部分が前記導体を介して前記第2の抵抗部分へ直列
    に接続され、 前記両抵抗部分が各々第1縁と第2縁を有し、前記第2
    縁が前記第1縁と実質上平行であり、前記抵抗部分の第
    1縁が少なくとも加工後に実質上同一面内に位置し、前
    記抵抗部分の第2縁が他の実質上同一面内に位置し、さ
    らに 前記センサが、加工中に現時点の加工高さを求めること
    のできる抵抗読取値を与える請求項10記載の電子的加
    工ガイド。 12、前記直列抵抗がさらに、第3の抵抗部分と第2の
    導体を備え、該第3の抵抗部分が第2の導体を介して前
    記第2の抵抗部分に接続されている請求項11記載の電
    子的加工ガイド。 13、前記離散抵抗センサが: 5つの抵抗要素からなり、前記所定の増分が約50%で
    ある請求項12記載の電子的加工ガイド。 14、前記離散抵抗センサに接続され、加工前に離散抵
    抗センサの完全性試験を独立に可能とする完全性センサ
    をさらに備えた請求項10記載の電子的加工ガイド。 15、前記離散抵抗センサに接続され、加工前に離散抵
    抗センサの完全性試験を独立に可能とする完全性センサ
    をさらに備え、該完全性センサが抵抗値Rを有し、R/
    Rbの比が前記離散抵抗センサの完全性を指示する請求
    項13記載の電子的加工ガイド。 16、最小高さ面に対する所望の高さ面にまでラップす
    べき表面を有し、電子的ラッピングガイドが組み込まれ
    た積層装置において: 特別部位、 前記特別部位に付設されたアナログ抵抗センサと離散抵
    抗センサ、 前記各センサの抵抗値の読取を可能とする回路、 前記アナログ抵抗センサが近面と遠面を有し、該近面が
    ラップすべき表面と平行で且つ隣接して既知の高さに配
    設されていること、 前記離散抵抗センサが、前記最小高さ面に対して異なる
    既知の高さに前記装置内で階層状に位置された破断点を
    それぞれ限定する異なる値で且つ並列な抵抗指示脚を有
    し、前記破断点の識別とラップすべき表面の前記最小高
    さ面に対する現高さが前記両センサの読取抵抗値から認
    識可能であること、を備えた積層装置。 17、前記装置がラップすべき表面に位置した第1部位
    をさらに備え、前記両センサの付設された特別部位が、
    第1部位のラップ速度とほぼ同じ速度でラップされるよ
    うに構成されている請求項16記載の積層装置。 18、第2部位をさらに含み、前記第1、第2及び特別
    部位がそれぞれ第1レール、第2レール及び第3レール
    からなり、該各レールがラッピング前に、ラップすべき
    前記表面で前記装置から突出しており、前記ガイドの少
    なくとも一部分が前記第3レール内に位置している請求
    項17記載の積層装置。 19、第1及び第2トランスデューサをさらに含み、前
    記第1及び第2レールに前記第1及び第2トランスデュ
    ーサがそれぞれ付設されており、前記装置がさらに前記
    トランスデューサと前記ガイドに共通な複数のフォトレ
    ジスト層をさらに備えている請求項18記載の積層装置
    。 20、各々のレール内におけるフォトレジストの形成が
    類似するような少なくとも1つの特徴を、前記ガイドが
    備えている請求項19記載の積層装置。 21、ラッピング前に、前記離散抵抗センサの完全性を
    チェックする抵抗完全性センサをさらに備えている請求
    項16記載の積層装置。 22、前記完全性センサが抵抗値Rを有し、R対前記離
    散抵抗センサの抵抗値Rbの比が前記離散抵抗センサの
    完全性を指示する請求項21記載の積層装置。 23、スライダ上の電子的ラッピングガイドで、前記ス
    ライダが各々少なくとも2つの動作電気リードを与える
    2つのトランスデューサを有するものにおいて: 5つの試験パッド、 前記少なくとも2つのリードが各々前記試験パッドのう
    ち4つの各々にそれぞれ電気的に接続され、前記ガイド
    が5つの試験パッドの各々にそれぞれ電気的に接続され
    ていることを備えた電子的ラッピングガイド。
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