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技術 薄膜磁気ヘッドの製造方法および製造装置

出願人 ヤマハ株式会社
発明者 庄司茂涌井幸夫
出願日 1997年12月1日 (23年2ヶ月経過) 出願番号 1997-330651
公開日 1999年6月18日 (21年8ヶ月経過) 公開番号 1999-161918
状態 未査定
技術分野 磁気ヘッド4(薄膜磁気ヘッド等)
主要キーワード 円筒形ホルダ カーブフィット法 パターンカット 分割治具 フラット研磨 荷重付与 研磨回数 検量線データ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年6月18日)のものです。
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図面 (14)

課題

作業者の感と経験に基づくことなく、基板パターンの形成面を同一手順で平坦研磨できるようにする。

解決手段

本発明の研磨装置回転駆動される研磨盤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を保持するホルダ20と、ホルダ20内に保持された基板60上に載置されてマイクロコンピュータにより演算された荷重を基板60の予め定めた位置毎に配置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。この基板60の予め定めた位置毎に膜厚計測し、この計測値に基づいて基板60の研磨面の予め定めた位置毎に付与すべき荷重Gnおよび研磨時間Tを算出する。この算出された荷重Gnを予め定めた位置にそれぞれ付与して、算出された研磨時間Tだけ研磨する。

概要

背景

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MR型またはGMR型磁気ヘッド素子書込み用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。

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。

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。

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。

その後、図10(b)に示すように、コイル形成領域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。

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。

概要

作業者の感と経験に基づくことなく、基板パターンの形成面を同一手順で平坦研磨できるようにする。

本発明の研磨装置回転駆動される研磨盤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を保持するホルダ20と、ホルダ20内に保持された基板60上に載置されてマイクロコンピュータにより演算された荷重を基板60の予め定めた位置毎に配置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。この基板60の予め定めた位置毎に膜厚計測し、この計測値に基づいて基板60の研磨面の予め定めた位置毎に付与すべき荷重Gnおよび研磨時間Tを算出する。この算出された荷重Gnを予め定めた位置にそれぞれ付与して、算出された研磨時間Tだけ研磨する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

セラミック基板上に下部磁性層ギャップ層、上部磁性層および保護層を順次形成するとともに、前記各層の形成後に前記基板上の全面に被覆層堆積した後、同被覆層を研磨して前記各層の形成後に生じた段差を解消するようにして製造する薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、前記基板の表面から前記被覆層の表面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、前記膜厚計測工程により計測された前記基板の予め定めた位置毎の膜厚に基づいて前記被覆層の研磨面の裏面に付与すべき荷重を前記予め定めた位置毎に演算するとともに、前記被覆層を研磨する研磨時間を演算する演算工程と、前記演算工程により前記基板の予め定めた位置毎に演算された荷重を前記基板の予め定めた位置毎に付与する荷重付与工程と、前記荷重付与工程により前記基板の予め定めた位置毎に荷重が付与された状態で前記演算手段より演算された研磨時間だけ前記被覆層を研磨する研磨工程とを備え、前記研磨工程による前記被覆層の研磨を前記演算手段より演算された研磨時間だけ行った後、前記膜厚計測工程、前記演算工程、前記荷重付与工程、前記研磨工程を前記膜厚が所定の厚みになるまで繰り返して前記被覆層を平坦に研磨するようにしたことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。

請求項2

前記研磨工程において、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前記被覆層が形成された基板を同被覆層が下面になるように配置する基板配置工程と、前記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前記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たことを特徴とする請求項1に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。

請求項3

セラミック基板上に下部磁性層、ギャップ層、上部磁性層およひ保護層を順次形成するとともに、前記各層の形成後に前記基板上の全面に被覆層を堆積した後、同被覆層を研磨して前記各層の形成後に生じた段差を解消するようにして製造する薄膜磁気ヘッドの製造装置であって、前記基板の表面から前記被覆層の表面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、前記膜厚計測手段により計測された前記基板の予め定めた位置毎の膜厚に基づいて前記被覆層の研磨面の裏面に付与すべき荷重を前記予め定めた位置毎に演算するとともに、前記保護膜を研磨する研磨時間を演算する演算手段と、前記演算手段により前記基板の予め定めた位置毎に演算された荷重を前記基板の予め定めた位置毎に付与する荷重付与手段と、前記荷重付与手段により前記基板の予め定めた位置毎に荷重が付与された状態で前記演算手段より演算された研磨時間だけ前記被覆層を研磨する研磨手段とを備え、前記研磨工手段による前記被覆層の研磨を前記演算手段より演算された研磨時間だけ行った後、前記膜厚計測手段による膜厚測定、前記演算手段による荷重と研磨時間の演算、前記荷重付与手段による荷重の付与、前記研磨手段による被覆層の研磨を繰り返して前記被覆層を平坦に研磨するようにしたことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造装置。

請求項4

前記研磨手段は、前記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盤と、前記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とともに前記基板を保持するホルダと、前記ホルダ内に保持された前記基板上に載置されて前記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たことを特徴とする請求項3に記載の薄膜磁気ヘッドの製造装置。

技術分野

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。

背景技術

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書込み用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。

発明が解決しようとする課題

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。

発明を実施するための最良の形態

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。

図面の簡単な説明

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

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