技術 薄膜磁気ヘッドの製造方法および製造装置

0001

この発明は、磁気ディスク記憶装置などに用いられる薄膜磁気ヘッドの製造方法および製造装置に係わり、特にＭＲ型またはＧＭＲ型の読取り用ヘッド部分の製造方法および製造装置に関する。

0002

近年、磁気ディスク記憶装置などに用いられる薄膜磁気ヘッドは、記録密度を高密度にするために、読取り用のＭＲ型またはＧＭＲ型の磁気ヘッド素子と書込み用の誘導型の磁気ヘッド素子とを備えて構成するようになされている。このような薄膜磁気ヘッドを図９〜図１１に基づいて説明する。なお、図９〜図１１はＭＲ型磁気ヘッドの製造工程を模式的に示す図である。

0003

ＭＲ型磁気ヘッドは図１１（ｂ）に主要部の断面を模式的に例示するような構造をしており、読取用下部磁性層（読取用下シールド層）６１と、第１読取用ギャップ層６２と、ＭＲ型磁気ヘッド素子６３と、読取用第２ギャップ層６４と、書込用誘導型ヘッドの磁性層の一部を兼ねる読取用上部磁性層（読取用上シールド層）兼書込用下部磁性層（書込用下シールド層）６５と、書込用ギャップ層６６と、第１絶縁層６７と、第１コイル層６８と、第２絶縁層６９と、第２コイル層７０と、第３絶縁層７１と、書込用上部磁性層（書込用上コア層）７２とを形成して構成されている。

0004

この種のＭＲ型磁気ヘッドは図９〜図１１に示すように作成される。即ち、図９（ａ）に示すように、アルチック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）からなるセラミック基板６０上にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等の絶縁下地膜を形成し、この絶縁下地膜上に読取用下部磁性層（読取用下シールド層）６１を形成する。ついで、図９（ｂ）に示すように、読取用下部磁性層（読取用下シールド層）６１を形成した後、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等を数１００〜数１０００Åの厚みに堆積させて読取用第１ギャップ層６２を形成する。

0005

ついで、図９（ｃ）に示すように、ＭＲ膜を堆積させた後、パターンカットしてＭＲ素子６３を形成した後、図９（ｄ）に示すように、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等を数１００〜数１０００Åの厚みに堆積させて読取用第２ギャップ層６４を形成する。この後、図９（ｅ）に示すように、書込用誘導型ヘッドの磁性層の一部を兼ねる読取用上部磁性層（読取用上シールド層）兼書込用下部磁性層（書込用下シールド層）６５を形成する。ついで、図１０（ａ）に示すように、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等を数１０００Åの厚みに堆積させて書込用ギャップ層６６を形成する。

0006

その後、図１０（ｂ）に示すように、コイル形成領域にホトレジストを塗布し、パターンカットした後、加熱処理して第１絶縁層６７を形成した後、この第１絶縁層６７の上に第１コイル層６８を形成する。ついで、図１０（ｃ）に示すように、コイル形成領域に再びホトレジストを塗布し、パターンカットした後、加熱処理して第２絶縁層６９を形成する。この後、図１０（ｄ）に示すように、第２絶縁層６９の上に第２コイル層７０を形成し、図１０（ｅ）に示すように、コイル形成領域に再再度ホトレジストを塗布し、パターンカットした後、加熱処理して第３絶縁層７１を形成する。

0007

なお、第２コイル層７０および第３絶縁層７１は必要に応じて形成すればよい。ついで、図１１（ａ）に示すように、第３絶縁層７１上に書込用上部磁性層（書込用上コア層）７２を形成した後、図１１（ｂ）に示すように、薄膜磁気ヘッドのスライダの機械加工工程での破壊から保護するためのアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜をスパッタ法等で成膜、堆積させて保護層７３を形成し、切断面Ｂ−Ｂより切断することにより作成される。このように、ＭＲ型磁気ヘッドの読取ヘッド部はＭＲ型磁気ヘッド素子６３を上下の読取用シールド層６５，６１によって挟み込んで形成されている。

0008

このような製造工程を経て作製される薄膜磁気ヘッドの読取ヘッド部は、基板（ウェハ）６０の一部に形成された読取用下部磁性層（以下、単に下部磁性層という）６１の上に読取用第１ギャップ層６２を形成した後にＭＲ素子６３が形成されるため、ＭＲ素子６３と下部磁性層６１との間に段差を生じる。そして、ＭＲ素子６３から引き出されるリード（図示せず）は下部磁性層６１から離れた位置に導かれるため、ＭＲ素子６３と下部磁性層６１との間に段差を生じていると、リードが切断されたり、あるいはリードが下部磁性層６１に接触する等の不都合を生じる。

0009

また、同様に、薄膜磁気ヘッドの書込ヘッド部は、書込用誘導型ヘッドの磁性層の一部を兼ねる読取用上部磁性層（読取用上部シールド層）兼書込用下部磁性層（書込用下シールド層）（以下、単に上部磁性層という）６５を形成した後に図示しない書込用誘導型ヘッドが形成されるため、この上部磁性層６５に段差があると、書込用誘導型ヘッドのコイルが上部磁性層６５から離れた位置に導かれるときにコイルが断線したり、あるいはコイルが上部磁性層６５に接触する等の不都合を生じる。

0010

このように、上述のような製造工程を経て製造される薄膜磁気ヘッドは、いくつかの工程で段差を生じて不都合を生じるため、この段差を解消するために、例えば、ホトレジストの塗布工程の後、ホトレジスト層の周辺部を溶融してホトレジスト層の周辺部をフローさせ、段差をなだらかにするレジストフローが行われる。しかしながら、レジストフローにより段差をなだらかにしたとしても、この上に上部磁性層６５を形成すると、ホトレジスト層が平坦でないため、下部磁性層６１と上部磁性層６５とでずれを生じることとなる。特に、ギャップ層６２，６４を挟んだポール部（下部磁性層６１および上部磁性層６５の先端部）でずれを生じると、非平行疑似ギャップを生じ、読取特性に不具合を生じる。

0011

そこで、このような不具合を生じさせないために、図１２、図１３に示すように、基板６０上に段差を生じると、これらの全面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）などの物質を堆積させた後、全面を平滑研磨して段差を解消する方法がある。即ち、アルチック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）からなるセラミック基板６０上に下部磁性層６１を形成した後、図１２（ａ）に示すように、これらの上部全面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａをスパッタ法で成膜して堆積させる。

0012

この後、図１２（ｂ）に示すように、これらの表面を研磨して、これらの全面を平坦化させる。ついで、図１３（ａ）に示すように、これらの上面にＭＲ膜を堆積させた後、パターンカットしてＭＲ素子６３を形成した後、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）等を数１００〜数１０００Åの厚みに堆積させて読取用第２ギャップ層６４を形成した後、上部磁性層６５を形成する。この後、再度、これらの上部全面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６５ａをスパッタ法で成膜して堆積させる。この後、図１３（ｂ）に示すように、これらの表面を研磨して、これらの全面を平坦化させる。

0013

ついで、上述した工程と同様にして、書込用ギャップ層６６、第１絶縁層６７、第１コイル層６８、第２絶縁層６９、第２コイル層７０、第３絶縁層７１、書込用上部磁性層（書込用上コア層）７２および保護層７３をそれぞれ形成する。これにより、ギャップ層６２，６４を挟んだポール部（下部磁性層６１および上部磁性層６５の先端部）でずれを生じるのを防止できるようになる。

0014

ここで、薄膜磁気ヘッドの読取部の上部磁性層６５、下部磁性層６１、およびコイル層６８，７０は、通常２〜５μｍの高さに形成される。このため、上述した基板６０の全面を平坦化させるための研磨の膜厚偏差は±０．３μｍ以内に収める必要がある。薄い基板を研磨してその基板の平坦度を上げるためには、研磨面の裏面に分布加重を加えながら研磨するのが一般的である。ところが、この分布加重を求めることは非常に難しいため、現状では、より多く研磨された部分の加重を少なくし、研磨量の少ない部分の加重を大きくすること等を経験則に基づいて行われていた。あるいは、研磨量の少ない部分にスペーサを配置し、研磨量をコントロールする等の方法が採られている。

0015

しかしながら、これらの作業は作業者の感と経験に基づくことであって、各種の剛性を有する基板を同一手順で研磨することは難しく、このような研磨を所定の品質を保持しつつ安定して行うことが量産上の問題となっていた。

0016

本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、作業者の感と経験に基づくことなく、基板のパターンの形成面を同一手順で平坦に研磨できるようにして、段差部に基づくパターン欠陥の発生を防止して薄膜磁気ヘッドの特性を向上させることを目的とする。

0017

この目的を達成するために、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、基板から被覆層までの膜厚を同基板の予め定めた位置毎に計測する膜厚計測工程と、この膜厚計測工程により計測された基板の予め定めた位置毎の膜厚に基づいて被覆層の研磨面の裏面に付与すべき荷重を予め定めた位置毎に演算するとともに、被覆層を研磨する研磨時間を演算する演算工程と、この演算工程により基板の予め定めた位置毎に演算された荷重を基板の予め定めた位置毎に付与する荷重付与工程と、この荷重付与工程により基板の予め定めた位置毎に荷重が付与された状態で演算手段より演算された研磨時間だけ被覆層を研磨する研磨工程とを備え、研磨工程による被覆層の研磨を演算手段より演算された研磨時間だけ行った後、膜厚計測工程、演算工程、荷重付与工程、研磨工程を膜厚が所定の厚みになるまで繰り返して被覆層を平坦に研磨するようにしたことを特徴とする。

0018

即ち、基板の予め定めた位置毎に膜厚を計測し、この計測値に基づいて被覆層の研磨面の裏面に付与すべき荷重を予め定めた位置毎に演算するとともに、被覆層を研磨する研磨時間を演算する。ついで、演算された荷重を予め定めた位置毎に付与して、演算された研磨時間だけ研磨する。このように、研磨することにより、膜厚の厚い部分は大きな荷重で研磨されるとともに、膜厚の薄い部分は小さな荷重で研磨されるので、被覆層の研磨面は平坦化されるようになる。この研磨の後、再度、膜厚計測、演算、荷重付与、研磨を膜厚が所定の厚みになるまで繰り返すことにより、被覆層の研磨面はさらに平坦化されるようになる。

0019

このように、本発明においては、膜厚計測、演算、荷重付与、研磨を膜厚が所定の厚みになるまで繰り返すだけの作業となるため、これらの作業が単純化されるとともに、その機械化も容易であることから、量産性に優れた薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することが可能となる。

0020

そして、研磨工程において、回転駆動される研磨盤上に配設されて同研磨盤が回転することにより回転するホルダ内に被覆層が形成された基板を被覆層が下面になるように配置する基板配置工程と、基板配置工程により配置された基板上に同基板の予め定めた位置毎に演算工程により演算された荷重を付与するための治具を載置する治具載置工程とを備えるようにすると、基板の予め定めた位置に演算工程により演算された荷重を容易にかつ正確に付与することが可能となるので、研磨面の膜厚の厚い部分は大きな荷重で正確に研磨されるとともに、膜厚の薄い部分は小さな荷重で正確に研磨されるので、被覆層の研磨面は容易に平坦化することが可能となる。

0021

一方、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造装置は、基板から被覆層までの膜厚を同基板の予め定めた位置毎に計測する膜厚計測手段と、この膜厚計測手段により計測された基板の予め定めた位置毎の膜厚に基づいて被覆層の研磨面の裏面に付与すべき荷重を予め定めた位置毎に演算するとともに、被覆層を研磨する研磨時間を演算する演算手段と、演算手段により基板の予め定めた位置毎に演算された荷重を基板の予め定めた位置毎に付与する荷重付与手段と、この荷重付与手段により基板の予め定めた位置毎に荷重が付与された状態で演算手段より演算された研磨時間だけ被覆層を研磨する研磨手段とを備え、研磨手段による被覆層の研磨を演算手段より演算された研磨時間だけ行った後、膜厚計測手段による膜厚測定、演算手段による荷重と研磨時間の演算、荷重付与手段による荷重の付与、研磨手段による被覆層の研磨を繰り返して被覆層を平坦に研磨するようにしたことを特徴とする。

0022

即ち、膜厚計測手段が基板の予め定めた位置毎の膜厚を計測すると、演算手段はこの膜厚の計測値に基づいて被覆層の研磨面の裏面に付与すべき荷重を予め定めた位置毎に演算するとともに、被覆層を研磨する研磨時間を演算する。ついで、荷重付与手段により演算された荷重を予め定めた位置毎に付与するとともに、研磨手段は演算された研磨時間だけ研磨する。これにより、膜厚の厚い部分は大きな荷重で研磨されるとともに、膜厚の薄い部分は小さな荷重で研磨されるので、被覆層の研磨面は平坦化されるようになる。この研磨の後、再度、膜厚計測手段による膜厚計測、演算手段による荷重および研磨時間の演算、荷重付与手段による荷重の付与、研磨手段による研磨を膜厚が所定の厚みになるまで繰り返すことにより、被覆層の研磨面はさらに平坦化されるようになる。

0023

このように、本発明においては、膜厚計測手段による膜厚計測、演算手段によ荷重および研磨時間の演算、荷重付与手段による荷重付与の付与、研磨手段による研磨を膜厚が所定の厚みになるまで繰り返すだけの作業となるため、これらの作業が単純化されるとともに、量産性に優れた薄膜磁気ヘッドの製造装置を提供することが可能となる。

0024

そして、研磨手段が、回転駆動されてこの上に配置された基板の被覆層を研磨する研磨手段と、回転駆動される研磨盤上に配設されて研磨盤が回転することにより回転するとともに基板を保持するホルダと、このホルダ内に保持された基板上に載置されて演算手段により演算された荷重を同基板の予め定めた位置毎に付与するための治具とを備えるようにすると、基板の予め定めた位置に演算手段により演算された荷重を容易にかつ正確に付与することが可能となるので、研磨面の膜厚の厚い部分は大きな荷重で正確に研磨されるとともに、膜厚の薄い部分は小さな荷重で正確に研磨されるので、被覆層の研磨面は容易に平坦化することが可能となる。

0025

以下、この発明の薄膜磁気ヘッドの製造装置の実施形態を図１〜図５を参照しながら説明する。なお、図１は基板の表面を平坦に研磨する研磨装置を模式的に示す斜視図であり、図２は図１のＡ−Ａ断面を示す図であり、図３は膜厚を測定する膜厚測定装置を模式的に示す図であり、図４は図１の装置のホルダ内に分割荷重を付与した状態を示す図であり、図５は基板表面から被覆層の表面までの膜厚を測定する位置および荷重を付与すべき位置を示す図である。

0026

本発明の研磨装置は、図１および図２に示すように、図示しない駆動装置により回転駆動される研磨盤（ラップ盤）１０と、研磨盤１０が回転駆動されることにより回転するとともに研磨盤１０上に配設される基板６０を保持する円筒形ホルダ（やとい）２０と、このホルダ２０内に保持された基板６０上に載置されて図示しないマイクロコンピュータ（演算手段）により演算された荷重を基板６０の予め定めた位置毎に付与するための荷重分割治具３０と、荷重分割治具３０の重り穴３１〜３９内に挿入する重りを備えている。なお、この重りはそれぞれ荷重がｇ1，ｇ2，ｇ3と異なる３種類の重りからなり、図４に示すように、基板６０の所定の位置に付与すべき荷重の重りを０，ｇ1，ｇ2，ｇ3から選択して付与されるようになる。

0027

研磨盤（ラップ盤）１０はサーフェシング（面仕上げ）が−２５μｍ（スライダの大きさがナノサイズ（５０％サイズ）の場合）、あるいは−３０μｍ（スライダの大きさがピコサイズ（３０％サイズ）の場合）になるように形成されている。そして、研磨盤（ラップ盤）１０の上部には、ホルダ２０を保持するための一対のアーム１１，１２が図示しない取り付け具に取り付けられており、この両アーム１１，１２の先端にはホルダ２０を回転自在に保持するためのローラ１１ａ，１２ａが取り付けられている。これにより、研磨盤１０が回転駆動されることにより円筒形ホルダ２０は研磨盤１０上を回転することとなる。

0028

円筒形ホルダ２０は、その円筒内に基板６０を保持するために角形抜きを設けたダミー円板２１を備えている。このダミー円板２１の上面には荷重分割治具３０内に挿入された重りが基板６０の所定の位置に対応する位置に配置されるように位置決めするためのピン穴２１ａが設けられている。一方、荷重分割治具３０は基板６０の所定の位置に分割して荷重を付与するために９個の重り穴３１〜３９が設けられている。そして、この荷重分割治具３０の下面には、ダミー円板２１に設けられたピン穴２１ａに対応する位置にこのピン穴２１ａに嵌合するピン３０ａが荷重分割治具３０の下面より突出して設けられている。

0029

このため、角形基板６０をホルダ２０内に保持させる場合、まず、ダミー円板２１の角形抜き内に基板６０を配置した後、このダミー円板２１を基板６０の研磨面が下面になるようにしてホルダ２０の円筒内に挿入する。ついで、このダミー円板２１の上面に設けられたピン穴２１ａに荷重分割治具３０の下面より突出して設けられたピン３０ａを嵌合させて、荷重分割治具３０をホルダ２０の円筒内に挿入する。これにより、荷重分割治具３０内に配置された各重りの荷重（０，ｇ1，ｇ2，ｇ3）が基板６０の所定の位置に付与されるようになる。

0030

基板６０としては、例えば７５ｍｍ×７５ｍｍの正方形状に形成したアルチック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）からなるセラミック基板を用いている。そして、図１２に示すように、このセラミック基板６０上に下部磁性層（下コア）６１を形成した後、これらの上部全面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａをスパッタ法で成膜して堆積させたものを用いている。なお、図１３に示すように、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６５ａをスパッタ法で成膜して堆積させた場合も同様である。

0031

なお、基板６０からアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａの上面までの膜厚（以下、単に膜厚という）を測定する位置およびこの基板６０に荷重を付与する位置は、図５に示すように、１〜９の位置に予め設定しており、この１〜９の順に後述する膜厚測定装置により膜厚を測定するようにしている。

0032

ここで、基板６０の全面に堆積させたアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａを平坦に研磨するためには、基板６０からアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａの上面までの膜厚を正確に測定する必要がある。そこで、本発明においては、基板６０からアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａの上面までの膜厚を正確に測定する膜厚測定装置として、ラムダエース（商品名：大日本スクリーン（株）製）を用いている。この膜厚測定装置は原理的には、基板６０の表面に光を照射し、基板６０の表面からの反射光と、基板６０の表面とアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａとの界面からの反射光との干渉光の分光反射スペクトルを求め、この分光反射スペクトルから（屈折率）×（膜厚）の値が算出されるので、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａについての既知の屈折率を用いて膜厚を求めるものである。

0033

図３はこのような膜厚測定装置を模式的に示す図であって、この膜厚測定装置５０は、アルチック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）からなるセラミック基板６０上にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａを形成した基板６０に光を照射する光源（ハロゲンランプ）５１と、この光源５１から出射された入射光Ｌｉを集光する集光素子５２ａと、集光素子５２ａにより集光された光を反射するハーフミラー５３ａと、ハーフミラー５３ａにより反射された反射光を基板６０上に入射させる対物レンズ５２ｂとを備えている。

0034

また、基板６０上に入射して反射された反射光Ｌｒが対物レンズ５２ｂ、ハーフミラー５３ａを通して入射されるピンホールミラー５３ｂと、ピンホールミラー５３ｂを介して入射した反射光Ｌｒを分光する分光器５４と、ピンホールミラー５３ｂで反射された反射光Ｌｒをカメラユニット５５に向けて反射させるミラー５３ｃと、ミラー５３ｃで反射された反射光Ｌｒをカメラユニット５５で結像させる結像レンズ５２ｃと、各種の演算処理を実行するとともに演算された結果を記憶するメモリを有するマイクロコンピュータ５６とを備えている。

0035

そして、膜厚を測定する場合、オペレータはカメラユニットにより撮像された基板６０の表面の画像を見ながら、基板６０が載置された図示しない試料台を操作して基板の測定個所を位置決めする。なお、カメラユニットにより撮像される画像には図５に示すように、予め測定位置がマーキングされており、このマーキングの順（１→２→３→４→５→６→７→８→９）に測定する。そして、このマーキングの位置は荷重分割治具３０の重り穴３１〜３９と対応するように予め設定されている。

0036

膜厚の測定を開始すると、膜厚測定装置５０は光源５１より光を照射し、その基板６０により反射された光を分光器５４で分光して、分光反射率を実測し、予め測定されたアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａが形成されていない（膜厚０）場合の分光反射率との比をとって、分光反射比率を求め、これを実測データとしてマイクロコンピュータ５６のメモりに記憶する。その後、マイクロコンピュータ５６はこの実測データと予め求めた検量線データとに基づき、カーブフィット法によって膜厚を求めるようにしている。

0037

ついで、本発明の基板の研磨方法を説明する。
１．第１工程
まず、図１２（ａ）に示すように、アルチック（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）からなるセラミック基板６０の上に下部磁性層６１を形成した後、これらの上部全面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａをスパッタ法で成膜して堆積させた基板６０を上述した膜厚測定装置５０の試料台に載置し、図５の１〜９の順に１〜９の各測定位置の基板６０の表面からアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａの上面までの膜厚（Ｄｎ（ｎ＝１〜９））を測定する。

0038

研磨装置のマイクロコンピュータは、これらの９点の膜厚の測定値（Ｄｎ（ｎ＝１〜９））からレンジ、即ち、最大膜厚（ＤｎMAX）と最小膜厚（ＤｎMIN）との差（レンジ＝ＤｎMAX−ＤｎMIN）を求める。ついで、研磨装置のマイクロコンピュータは、各測定点の測定値（Ｄｎ）と最小膜厚（ＤｎMIN）との差（Ｄｎ−ＤｎMIN）を求め、この差（Ｄｎ−ＤｎMIN）と先に求めたレンジから下記の数式（１）に基づいて各測定点に付与すべき荷重Ｇｎ（ｎ＝１〜９）を算出するとともに、下記の数式（２）に基づいて研磨時間Ｔを算出する。

0039

Ｇｎ（ｎ＝１〜９）＝（３×（Ｄｎ−ＤｎMIN）／レンジ）・・・（１）

0040

Ｔ＝（レンジ×３／（０．５×砥粒の粒径（μｍ））） ・・・（２）
ついで、基板６０をダミー円板２１の角形抜き内に配置した後、このダミー円板２１を基板６０のアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜（研磨面）６１ａが下面になるようにしてホルダ２０の円筒内に挿入する。ついで、このダミー円板２１の上面に設けられたピン穴２１ａに荷重分割治具３０の下面より突出して設けられたピン３０ａを嵌合させて、荷重分割治具３０をホルダ２０の円筒内に挿入する。

0041

ついで、ホルダ２０を研磨盤１０の上に載置し、このホルダ２０をアーム１１，１２間に保持させた後、図４に示すように、荷重分割治具３０の重り穴３１〜３９内に上記（１）式にて算出された荷重Ｇｎに対応する重りを載置した後、研磨盤１０上にダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付ける。これと同時に、上記（２）式にて算出された研磨時間Ｔだけ図示しない駆動装置を駆動して研磨盤１０を回転させ、基板６０の研磨面を研磨する。

0042

これにより、膜厚（Ｄｎ）が厚い部分は重い荷重が付与され、膜厚（Ｄｎ）が薄い部分は軽い荷重が付与されて研磨されることとなるので、膜厚（Ｄｎ）の厚い部分は多く研磨され、膜厚（Ｄｎ）の薄い部分は少なく研磨されることとなる。これらの膜厚測定、荷重付与および研磨の工程を繰り返し、レンジが０．６μｍ以下になったら、次の第２工程に移る。

0043

２．第２工程
この第２工程においては、研磨装置のマイクロコンピュータが上記（１）式に基づいて算出した付与すべき荷重Ｇｎおよび上記（２）式に基づいて算出した研磨時間Ｔに関わらず、全ての位置で均一荷重となる重り（例えば、荷重ｇ2の重り）を重り穴３１〜３９内に載置し、研磨盤１０上にダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付けて５分間の研磨を数回に分けてフラット研磨を行う。この研磨条件により、平均研磨レートは約０．３μｍ／ｍｉｎとなる。この研磨により、平均膜厚が５．５〜６．０μｍになったら、次の第３工程に移る。

0044

３．第３工程
この第３工程においては、レンジを下げながら徐々に膜厚を薄くする研磨を行う。即ち、研磨装置のマイクロコンピュータが上記（１）式に基づいて算出した付与すべき荷重Ｇｎに対応する重りを荷重分割治具３０の重り穴３１〜３９内に載置した後、研磨盤１０上にダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付ける。これと同時に、上記（２）式にて算出された研磨時間Ｔだけ図示しない駆動装置を駆動して研磨盤１０を回転させ、基板６０の研磨面を数回に分けて研磨する。この数回の研磨により、平均膜厚が４．２〜４．５μｍになったら、次の第４工程に移る。

0045

４．第４工程
この第４工程においては、前仕上げの研磨を行う。まず、この前仕上げにおいては、研磨砥粒をダイヤモンド１μｍに切り換えるため、ダイヤモンド３μｍ砥粒が混入しないように、研磨装置の研磨盤（ラップ盤）１０，荷重分割治具３０、ダミー円板２１および重りを取り替える。ついで、研磨装置のマイクロコンピュータが上記（１）式に基づいて算出した付与すべき荷重Ｇｎに対応する重りを荷重分割治具３０の重り穴３１〜３９内に載置した後、研磨盤１０上にダイヤモンド１μｍの砥粒を吹き付ける。これと同時に、上記（２）式にて算出された研磨時間Ｔだけ図示しない駆動装置を駆動して研磨盤１０を回転させ、基板６０の研磨面を数回に分けて研磨する。この数回の研磨により、平均膜厚が３．７〜３．９μｍになったら、次の第５工程に移る。

0046

５．第５工程
この第５工程においては、研磨布（シュープリーム）とシリコン研磨剤（ＳＩ−８０Ｐ）を用いて、荷重５ｋｇで５分間研磨する仕上げ研磨を行う。この仕上げ研磨により平均膜厚は３．５１μｍとなる。

0047

ついで、この発明による研磨方法を適用して基板６０を研磨した一実施例を図６〜図８の図表１、図表２および図表３に基づいて説明する。なお、図表１は膜厚測定装置５０により測定した基板位置１〜９の各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9の測定に基づいて上記（１）式により算出した各基板位置１〜９に付与すべき荷重（０，ｇ1，ｇ2，ｇ3）を示し、図表２および図表３は図表１で求めた荷重（０，ｇ1，ｇ2，ｇ3）を基板６０に付与して上記（２）式により算出した研磨時間に基づいて研磨した後の各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9の測定値を示す。

0048

１．第１工程
まず、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）膜６１ａをスパッタ法で成膜して堆積させた基板６０を膜厚測定装置５０の試料台に載置し、図５の１〜９の順に１〜９の各測定位置の各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定する。測定の結果、最大膜厚は１３．９２μｍとなり、最小膜厚は１０．７１μｍとなり、平均膜厚は１２．４０μｍとなり、レンジは３．２１μｍとなった。これらの測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータが上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重Ｇｎを算出すると、基板位置１はｇ1、基板位置２はｇ3、基板位置３はｇ3、基板位置４はｇ2、基板位置５はｇ2、基板位置６はｇ1、基板位置７は０、基板位置８はｇ1、基板位置９はｇ1となった。また、上記（２）式より研磨時間を算出すると６．４２分となった。

0049

ついで、ホルダ２０を研磨盤１０の上に載置し、このホルダ２０をアーム１１，１２間に保持させた後、荷重分割治具３０の重り穴３１〜３９内にそれぞれ荷重ｇ1、ｇ3、ｇ3、ｇ2、ｇ2、ｇ1、０、ｇ1、ｇ1の重りを載置した後、研磨盤１０上にダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付けながら研磨盤１０を回転させて、基板６０の研磨面を６．４２分間研磨する第１回目の研磨を行う。

0050

この後、各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定すると、最大膜厚は１０．７２μｍとなり、最小膜厚は１０．０６μｍとなり、平均膜厚は１０．４３μｍとなり、レンジは０．６６μｍとなった。これらの測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータが上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重を算出すると、基板位置１はｇ1、基板位置２はｇ2、基板位置３はｇ3、基板位置４はｇ1、基板位置５はｇ2、基板位置６はｇ3、基板位置７はｇ2、基板位置８はｇ2、基板位置９は０となった。また、上記（２）式より研磨時間を算出すると１．３２分となった。

0051

このような条件でダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付けながら研磨盤１０を回転させて、基板６０の研磨面を１．３２分間研磨する第２回目の研磨を行うと、最大膜厚は１０．３１μｍとなり、最小膜厚は９．８４μｍとなり、平均膜厚は１０．０７μｍとなり、レンジは０．４７μｍとなった。これにより、レンジが０．６μｍ以下になったため、第１工程を終了して第２工程に移る。

0052

２．第２工程
第２回目の研磨後の測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータは上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重および上記（２）式より研磨時間をそれぞれ算出するが、これらの算出値を無視し、全ての基板位置１〜９で均一荷重ｇ2を付与するとともに、研磨時間を５分に設定してダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付けながら研磨盤１０を回転させて第３回目の研磨を行う。

0053

この後、各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定すると、最大膜厚は８．８２μｍとなり、最小膜厚は８．１２μｍとなり、平均膜厚は８．５３μｍとなり、レンジは０．７０μｍとなった。これらの測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータは上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重および上記（２）式より研磨時間をそれぞれ算出するが、これらの算出値を無視し、３回目の研磨と同様にして、全ての基板位置１〜９で均一荷重ｇ2を付与するとともに、研磨時間を５分に設定してダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付けながら研磨盤１０を回転させて第４回目の研磨を行う。

0054

この後、各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定すると、最大膜厚は７．４７μｍとなり、最小膜厚は６．５６μｍとなり、平均膜厚は７．０６μｍとなり、レンジは０．９１μｍとなった。これらの測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータは上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重および上記（２）式より研磨時間をそれぞれ算出するが、これらの算出値も無視し、全ての基板位置１〜９で均一荷重ｇ2を付与するとともに、研磨時間を３．５分に設定してダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付けながら研磨盤１０を回転させて第５回目の研磨を行う。

0055

この第５回目の研磨の後、各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定すると、最大膜厚は６．４８μｍとなり、最小膜厚は５．５０μｍとなり、平均膜厚は６．０６μｍとなり、レンジは０．９８μｍとなった。平均膜厚がほぼ６．０μｍになったので第２工程を終了して、次の第３工程に移る。

0056

３．第３工程
第５回目の研磨後の測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータは上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重を算出すると、基板位置１は０、基板位置２はｇ2、基板位置３はｇ3、基板位置４はｇ2、基板位置５はｇ2、基板位置６はｇ2、基板位置７はｇ2、基板位置８はｇ2、基板位置９は０となった。また、上記（２）式より研磨時間を算出すると１．９６分となった。

0057

このような条件でダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付けながら研磨盤１０を回転させて、基板６０の研磨面を１．９６分間研磨する第６回目の研磨を行う。この後、各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定すると、最大膜厚は５．７６μｍとなり、最小膜厚は５．２１μｍとなり、平均膜厚は５．５５μｍとなり、レンジは０．５５μｍとなった。これらの測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータは上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重を算出すると、基板位置１は０、基板位置２はｇ2、基板位置３はｇ3、基板位置４はｇ2、基板位置５はｇ3、基板位置６はｇ3、基板位置７はｇ2、基板位置８はｇ2、基板位置９は０となった。また、上記（２）式より研磨時間を算出すると１．１分となった。

0058

このような条件でダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付けながら研磨盤１０を回転させて、基板６０の研磨面を１．１分間研磨する第７回目の研磨を行う。この後、各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定すると、最大膜厚は５．３７μｍとなり、最小膜厚は４．９９μｍとなり、平均膜厚は５．２４μｍとなり、レンジは０．３８μｍとなった。これらの測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータは上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重を算出すると、基板位置１はｇ2、基板位置２はｇ2、基板位置３はｇ2、基板位置４はｇ2、基板位置５はｇ2、基板位置６はｇ2、基板位置７はｇ2、基板位置８はｇ2、基板位置９はｇ2となった。また、上記（２）式より研磨時間を算出すると３分となった。

0059

このような条件でダイヤモンド３μｍの砥粒を吹き付けながら研磨盤１０を回転させて、基板６０の研磨面を３分間研磨する第８回目の研磨を行う。この後、各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定すると、最大膜厚は４．５９μｍとなり、最小膜厚は４．０１μｍとなり、平均膜厚は４．３８μｍとなり、レンジは０．５８μｍとなった。この第３工程において、レンジを下げながら徐々に膜厚は薄くなり、この第８回目の研磨により、平均膜厚が４．２〜４．５μｍになったので、第３工程を終了して次の第４工程に移る。

0060

４．第４工程
これらの測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータは上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重を算出すると、基板位置１は０、基板位置２はｇ2、基板位置３はｇ3、基板位置４はｇ2、基板位置５はｇ3、基板位置６はｇ3、基板位置７はｇ2、基板位置８はｇ2、基板位置９は０となった。また、上記（２）式より研磨時間を算出すると３．４８分となった。この前仕上げにおいては、研磨砥粒をダイヤモンド１μｍに切り換えるため、ダイヤモンド３μｍ砥粒が混入しないように、研磨装置の研磨盤（ラップ盤）１０，荷重分割治具３０、ダミー円板４１および重りを取り替える。ついで、研磨装置のマイクロコンピュータが上記（１）式に基づいて算出した付与すべき重り、即ち、基板位置１は０、基板位置２はｇ2、基板位置３はｇ3、基板位置４はｇ2、基板位置５はｇ3、基板位置６はｇ3、基板位置７はｇ2、基板位置８はｇ2、基板位置９は０を荷重分割治具３０の重り穴３１〜３９内に載置した後、研磨盤１０上にダイヤモンド１μｍの砥粒を吹き付けながら３．４８分間研磨する第９回目の研磨を行う。

0061

この後、各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定すると、最大膜厚は４．３３μｍとなり、最小膜厚は３．８７μｍとなり、平均膜厚は４．１７μｍとなり、レンジは０．４６μｍとなった。これらの測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータは上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重を算出すると、基板位置１は０、基板位置２はｇ2、基板位置３はｇ3、基板位置４はｇ2、基板位置５はｇ3、基板位置６はｇ3、基板位置７はｇ2、基板位置８はｇ2、基板位置９はｇ1となった。また、上記（２）式より研磨時間を算出すると２．７６分となった。

0062

このような条件でダイヤモンド１μｍの砥粒を吹き付けながら研磨盤１０を回転させて、基板６０の研磨面を２．７６分間研磨する第１０回目の研磨を行う。この後、各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定すると、最大膜厚は４．１０μｍとなり、最小膜厚は３．７９μｍとなり、平均膜厚は３．９７μｍとなり、レンジは０．３１μｍとなった。これらの測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータは上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重を算出すると、基板位置１は０、基板位置２はｇ2、基板位置３はｇ3、基板位置４はｇ2、基板位置５はｇ3、基板位置６はｇ2、基板位置７はｇ2、基板位置８はｇ2、基板位置９は０となった。また、上記（２）式より研磨時間を算出すると１．８６分となった。

0063

このような条件でダイヤモンド１μｍの砥粒を吹き付けながら研磨盤１０を回転させて、基板６０の研磨面を１．８６分間研磨する第１１回目の研磨を行う。この後、各膜厚Ｄ1，Ｄ2，Ｄ3，Ｄ4，Ｄ5，Ｄ6，Ｄ7，Ｄ8，Ｄ9を測定すると、最大膜厚は３．９７μｍとなり、最小膜厚は３．６９μｍとなり、平均膜厚は３．８５μｍとなり、レンジは０．２８μｍとなった。この第４工程の第１１回目の研磨おいて、平均膜厚が３．７〜３．９μｍになったので、第４工程を終了し、次の第５工程に移る。

0064

５．第５工程
これらの測定値に基づいて研磨装置のマイクロコンピュータは上記（１）式より各基板位置１〜９に付与すべき荷重を算出すると、基板位置１は０、基板位置２はｇ1、基板位置３はｇ3、基板位置４はｇ2、基板位置５はｇ3、基板位置６はｇ3、基板位置７はｇ3、基板位置８はｇ1、基板位置９はｇ1となった。また、上記（２）式より研磨時間を算出すると４分となった。この条件により、研磨布（シュープリーム）とシリコン研磨剤（ＳＩ−８０Ｐ）を用いて、仕上げ研磨を行う。この仕上げ研磨により平均膜厚は３．５１μｍとなった。

0065

以上説明したように、この発明によれば、基板６０の基板位置１〜９の膜厚を計測し、この計測値に基づいて被覆層６１ａの研磨面に付与すべき荷重Ｇｎを上記（１）式に基づいて算出するとともに、被覆層の研磨時間Ｔを上記（２）式に基づいて算出する。この算出された荷重Ｇｎをそれぞれ基板位置１〜９に付与して、算出された研磨時間Ｔだけ研磨する。このように研磨すると、膜厚の厚い部分は大きな荷重で研磨され、膜厚の薄い部分は小さな荷重で研磨されるので、被覆層の研磨面は平坦化されるようになる。この研磨の後、再度、膜厚計測、演算、荷重付与、研磨を膜厚が所定の厚みになるまで繰り返すことにより、被覆層の研磨面はさらに平坦化されるようになる。

0066

図１基板の表面を平坦に研磨する研磨装置を模式的に示す斜視図である。
図２図１のＡ−Ａ断面を示す図である。
図３膜厚を測定する膜悪測定装置を模式的に示す図である。
図４図１の装置のホルダ内に分割荷重を付与した状態を示す図である。
図５基板表面から被覆層の表面までの膜厚を測定する位置および荷重を付与すべき位置を示す図である。
図６本発明の一実施例の研磨回数毎に各基板位置に付与すべき荷重を示す図表である。
図７本発明の一実施例の研磨回数毎の研磨条件および研磨回数毎に測定された各基板位置の膜厚等を示す図表である。
図８図７と同様の図表である。
図９薄膜磁気ヘッドの製造工程を示す前段工程を示す断面図である。
図１０薄膜磁気ヘッドの製造工程を示す中段工程を示す断面図である。
図１１薄膜磁気ヘッドの製造工程を示す後段工程を示す断面図である。
図１２薄膜磁気ヘッドを製造するに際して段差を解消するための例を示す断面図である。
図１３図１２と同様の、薄膜磁気ヘッドを製造するに際して段差を解消するための例を示す断面図である。

0067

１０…研磨盤（ラップ盤）、１１，１２…アーム、１１ａ，１２ａ…ローラ、２０…ホルダ（やとい）、２１…ダミー円板、３０…荷重分割治具、３１〜３９…重り穴、６０…基板、６１ａ…被覆層