JP4664085B2 - 薄膜磁気ヘッドにおける絶縁抵抗の測定方法および薄膜磁気ヘッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、薄膜磁気ヘッドの製造に関し、特に、薄膜磁気ヘッドの製造過程における絶縁抵抗の測定方法に関する。

薄膜磁気ヘッドとしては、読み出し用の磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）を有する再生部と、書き込み用の誘導型磁気変換素子を有する記録部とを近接して接合した複合構造の薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。再生部を構成するＭＲ素子は、スピンバルブ膜（以下、ＳＶ膜という）を用いたものが主流である。一方、ＭＲ素子に強磁性トンネル接合膜（以下、ＴＭＲ膜という）を用いた薄膜磁気ヘッドは、ＳＶ膜を用いた薄膜磁気ヘッドの２倍以上の抵抗変化率が期待できることから、その開発も精力的に行われている。

ＭＲ素子は、センス電流を流す方向の違いから、２つの構造に大別される。一つは、膜面に対して平行にセンス電流を流すＣＩＰ（Current In Plane）構造と呼ばれ、もう一つは、膜面に対して垂直にセンス電流を流すＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）構造と呼ばれる。ＣＰＰ構造は、磁気シールドそのものを電極として用いることができるため、ＣＩＰ構造の狭リードギャップ化において問題になっている、磁気シールドと素子との間のショート（絶縁不良）が本質的に生じない。そのため、ＣＰＰ構造は高記録密度化に大変有利である。

ＴＭＲ膜は、基本的にＣＰＰ構造となるので、上述した利点が得られる。ＳＶ膜においても、上述したＣＰＰ構造の利点を確保すべく、従来多用されていたＣＩＰ構造からＣＰＰ構造への転換が図られつつある。例えば、スペキュラー型やデュアル型などの多層膜構造がその例である。

ＣＰＰ構造では、ＭＲ素子を両側から挟み込むように積層されている下部シールド層および第１上部シールド層を、センス電流を供給するための電極としても利用する。下部シールド膜は、耐摩耗性に優れたＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ（アルティック）からなる基板上に設けられる。アルティックは、Ａｌ₂Ｏ₃（アルミナ）などと比較して導電率が高い。基板の上面に第１の絶縁層（下地層）を設け、その上に下部シールド層を形成する。そして、下部シールド層と第１上部シールド層との間に第２の絶縁層を介在させ、第２の絶縁層の内部にＭＲ素子を配置する。

第１上部シールド層の上には第３の絶縁層が設けられ、この第３の絶縁層の上に記録部が設けられる。記録部は、コイルと、磁気回路と、記録用ギャップとを有する。コイルは、有機材料または有機材料からなる絶縁層によって周囲と絶縁されて支持されている。磁気回路は、コイルに流れる電流によって生じる磁束を導くものであって、第１上部シールド層に対して第３の絶縁層を介して対向する下部磁極兼第２上部シールド層と、絶縁層に支持されたコイルを間において下部磁極兼第２上部シールド層と対向し、かつ記録媒体との対向面から離れた位置で下部磁極兼第２上部シールド層と磁気的に連結する上部磁極層とを有する。下部磁極兼第２上部シールド層および上部磁極層はそれぞれ、記録媒体との対向面で互いに対向する磁極部分を有し、記録用ギャップはこれら磁極部分の間に配置される。

上述した薄膜磁気ヘッドでは、記録部における上部磁極層とコイルとの間の絶縁、および再生部におけるシールド層とＭＲ素子との間の絶縁が保たれている必要がある。そこで、薄膜磁気ヘッドの製造工程においては、絶縁性能検査が一般に行われている。例えば、特許文献１には、記録部における絶縁性能検査に関し、上部磁極層を形成する際に、上部磁極層と電気的に接続する磁極端子部を形成し、この磁極端子部とコイル用の電極パッドとの間に、プローブを介して所定の電圧を印加して、磁極端子部と電極パッドとの間に流れる電流を検知することで絶縁の有無を検査することが開示されている。また、特許文献２には、再生部における絶縁性能検査に関し、ＭＲ素子用の電極パッドとは別に、下部シールド層および上部シールド層に電気的に接続する測定用の電極パッドを設け、複数の薄膜磁気ヘッドが形成されたウェハ上で、複数の薄膜磁気ヘッドについて同時に再生部の絶縁性能を検査することが開示されている。
特開平６−３３３２１３号公報 特開２００１−５６９１２号公報

従来のＣＰＰ構造の薄膜磁気ヘッドでは、シールド層や磁極層といった磁性層は基板に対して磁気的および電気的に絶縁されているので、記録・再生動作の際に薄膜磁気ヘッドと記録媒体との間に摩擦が生じると、磁性層が帯電する。帯電によって磁性層に電荷が蓄積され、記録媒体との間の耐電圧を超える電位差が生じると、薄膜磁気ヘッドと記録媒体との間に放電が起こる。特に、再生部において磁性層間（上部シールド層−下部シールド層間）に放電が起こると、最悪の場合にはＭＲ素子が破壊されてしまう。

上述した帯電による不具合を防止するために、磁性層に蓄積する電荷を基板に逃がす必要がある。そこで、下地層を貫通するビアプラグを設け、このビアプラグを介して、磁性層を基板と接続することが考えられる。

しかしながら、磁性層を基板と電気的に接続した薄膜磁気ヘッドでは、従来と同様にして絶縁性を評価すると、新たな問題が生じる場合があることがわかった。その問題は、引用文献２に開示されたように、複数の薄膜磁気ヘッドに対して同時に絶縁性能検査を行う際に生じる。絶縁性能は、具体的には絶縁抵抗を測定することで行える。絶縁抵抗の測定は、記録部においては、磁性層と電気的に接続する測定用の電極パッドと、コイル用の電極パッドとの間の抵抗値を測定することによって行い、再生部においては、シールド層と電気的に接続する測定用の電極パッドと、ＭＲ素子用の電極パッドとの間の抵抗値を測定することによって行う。抵抗値は、予め決められた電圧を２つの電極パッド間に印加して測定するが、この際、電圧の印加の仕方によっては抵抗値を正確に測定できないことがあった。

本発明の目的は、基板と磁性層を電気的に接続した薄膜磁気ヘッドの製造工程で薄膜磁気ヘッドに設けられた素子の絶縁抵抗を測定する際に、複数の素子に対して同時に絶縁抵抗を測定する場合でも正確な測定結果が得られるようにすることである。

上記目的を達成するため本発明の絶縁抵抗の測定方法は、誘導型磁気変換素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造工程での誘導型磁気変換素子の絶縁抵抗の測定方法であって、基板と、基板上に形成された複数の誘導型磁気変換素子と、を有するヘッド要素集合体を用意する工程と、絶縁抵抗を測定する工程と、を有する。誘導型磁気変換素子は、一端側でギャップ層を介して対向し他端側で磁気的に連結されるとともに基板と電気的に接続された一対の磁極層と、磁極層の間に磁極層と絶縁されて支持されたコイルと、を備えている。そして、磁極層側をプラス、コイル側をマイナスとして、誘導型磁気変換素子のうち少なくとも２つに対して直流電流を同時に印加して、磁極層とコイルとの間の絶縁抵抗を測定する。絶縁抵抗を測定する工程は、各誘導型磁気変換素子が共通のプラス電位に並列接続されるとともに各誘導型磁気変換素子においては磁極層を共通のプラス電位側として磁極層とコイルとが直列接続された回路を形成することを含んでいる。

また本発明の絶縁抵抗の測定方法は、磁気抵抗効果素子を備えたヘッド要素を有する薄膜磁気ヘッドの製造工程での磁気抵抗効果素子の絶縁抵抗の測定方法であって、ヘッド要素集合体を用意する工程と、絶縁抵抗を測定する工程と、を有する。ヘッド要素集合体は、基板と、基板上に形成された複数の磁気抵抗効果素子と、磁気抵抗効果素子と絶縁されて磁気抵抗効果素子の各々を挟む第１および第２のシールド層と、を有し、第１および第２のシールド層の少なくとも一方が基板と電気的に接続されている。そして、基板と電気的に接続されたシールド層側をプラス、磁気抵抗効果素子側をマイナスとして、磁気抵抗効果素子のうち少なくとも２つに対して直流電圧を同時に印加して、基板と電気的に接続されたシールド層と磁気抵抗効果素子との間の絶縁抵抗を測定する。絶縁抵抗を測定する工程は、ヘッド要素が共通のプラス電位に並列接続されるとともに、各ヘッド要素においては基板と電気的に接続されているいずれかのシールド層を共通のプラス電位側としてシールド層と磁気抵抗効果素子とが直列接続された回路を形成することを含んでいる。

本発明の絶縁抵抗の測定では、基板上に複数の素子（誘導型磁気変換素子、磁気抵抗効果素子）を形成し、かつ、これらの素子にそれぞれ関連した磁性層（シールド層）が基板と電気的に接続されているヘッド要素集合体の状態で各素子の絶縁抵抗を測定する。そして、各素子の絶縁抵抗の測定に際しては、基板と電気的に接続された磁性層（シールド層）側をプラスとして複数の素子に対して同時に直流電圧を印加する。このように、直流電圧を印加する際の極性を規定することで、基板を介して他の素子へ流れる回り込み電流を防止できるので、正確な絶縁抵抗が測定される。

本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、誘導型磁気変換素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、基板上に、磁極層およびコイルを有し磁極層が基板と電気的に接続された複数の誘導型磁気変換素子を形成したヘッド要素集合体を作製する工程と、ヘッド要素集合体の、誘導型磁気変換素子の絶縁抵抗を測定する工程と、絶縁抵抗を測定したヘッド要素集合体を、誘導型磁気変換素子ごとに分割する工程と、を有する。そして、絶縁抵抗を測定する工程は、磁極層側をプラス、コイル側をマイナスとして、誘導型磁気変換素子のうち少なくとも２つに対して直流電圧を同時に印加して、磁極層とコイルとの間の絶縁抵抗を測定する工程を含み、各誘導型磁気変換素子が共通のプラス電位に並列接続されるとともに各誘導型磁気変換素子においては磁極層を共通のプラス電位側として磁極層とコイルとが直列接続された回路を形成することを含んでいる。

また本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気抵抗効果素子を備えたヘッド要素を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、基板上に、複数の磁気抵抗効果素子、および各磁気抵抗効果素子に対応した第１および第２のシールド層を有し、第１および第２のシールド層の少なくとも一方が基板と電気的に接続されているヘッド要素集合体を作製する工程と、ヘッド要素集合体の、磁気抵抗効果素子の絶縁抵抗を測定する工程と、絶縁抵抗を測定したヘッド要素集合体を、磁気抵抗効果素子ごとに分割する工程と、を有する。そして、絶縁抵抗を測定する工程は、基板と電気的に接続されたシールド層側をプラス、磁気抵抗効果素子側をマイナスとして、磁気抵抗効果素子のうち少なくとも２つに対して直流電圧を同時に印加して、基板と電気的に接続されたシールド層と磁気抵抗効果素子との間の絶縁抵抗を測定する工程を含み、ヘッド要素が共通のプラス電位に並列接続されるとともに、各ヘッド要素においては基板と電気的に接続されているいずれかのシールド層を共通のプラス電位側としてシールド層と磁気抵抗効果素子とが直列接続された回路を形成することを含んでいる。

以上のように、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、誘導型磁気変換素子や磁気抵抗効果素子といった素子の絶縁抵抗の測定に、上述した本発明の絶縁抵抗の側定方法を適用する。これにより、絶縁抵抗が正確に測定された薄膜磁気ヘッドが提供される。

本発明によれば、磁性層の帯電による不具合を防止した信頼性の高い薄膜磁気ヘッドを製造するに際して素子の絶縁抵抗を正確に測定できる。そのことにより、絶縁不良の流出を防止し、安定した品質で薄膜磁気ヘッドを提供することができる。

図１に、本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの主要部の断面図を概念的に示す。

本実施形態の薄膜磁気ヘッド１は、基板１１と、基板１１に形成された、記録媒体（不図示）に対する読み出しのためのＭＲ素子１４を有する再生部２、および書き込みのための誘導型磁気変換素子を有する記録部３とを有する。

基板１１は、アルティックからなる。アルティックはアルミナと比較して耐磨耗性および潤滑性に優れているが、導電性が高い。そこで、基板１１の上面にはアルミナからなる下地層１２が形成され、この上に、再生部２および記録部３が積層される。

下地層１２の上には、例えばパーマロイ（ＮｉＦｅ）といった磁性材料からなる下部シールド層１３が形成されている。下部シールド層１３の上の、媒体対向面Ｓ側の端部には、ＭＲ素子１４が、その一端を媒体対向面Ｓに露出させて形成されている。ＭＲ素子１４としては、ＡＭＲ（異方性磁気効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子、ＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子など、磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた各種素子を用いることができる。ＭＲ素子１４の上には、例えばパーマロイといった磁性材料からなる第１上部シールド層１５が形成されている。ＭＲ素子１４は、絶縁層１６ａによって、下部シールド層１３および第１上部シールド層１５と絶縁されている。これら下部シールド層１３、ＭＲ素子１４、および第１上部シールド層１５で、再生部２を構成する。

第１上部シールド層１５の上には、絶縁層１６ｂを介して、例えば、パーマロイやＣｏＮｉＦｅなどの、めっき法によって成膜可能な磁性材料からなる第２上部シールド層１７が形成されている。第２上部シールド層１７は、ＭＲ素子１４の上部シールド層としての機能の他に、記録部３の下部磁極層としての機能も兼ねている。

第２上部シールド層１７の上には、絶縁のための記録ギャップ層１８を介して、上部磁極層１９が形成されている。記録ギャップ層１８は、媒体対向面Ｓ側の端部に、媒体対向面Ｓに一端を露出させて形成される。つまり、第２上部シールド層１７と上部磁極層１９とは、その一端部において、記録ギャップ層１８を介して対向している。記録ギャップ層１８の材料としては、例えば、Ｒｕやアルミナなど、スパッタ法によって成膜可能な非磁性金属材料が用いられる。上部磁極層１９の材料としては、例えば、パーマロイやＣｏＮｉＦｅなど、めっき法によって成膜可能な磁性材料が用いられる。第２上部シールド層（下部磁極層）１７と上部磁極層１９とは、媒体対向面Ｓから離れた端部で接続部２１によって磁気的に接続され、全体で一つの磁気回路を形成する。

第２上部シールド層１７と上部磁極層１９との間において、媒体対向面Ｓと接続部２１との間には、銅などの導電性材料からなるコイル２０が形成されている。コイル２０は、第２上部シールド層１７と上部磁極層１９とに磁束を供給するものであり、平面螺旋状となるように接続部２１の周囲を周回する形状で２層に形成されている。コイル２０は、絶縁層によって周囲と絶縁されている。コイル２０の巻数は任意である。また、本実施形態では２層のコイル２０を示したが、これに限られるものではなく、１層であってもよいし３層以上であってもよい。

誘導型磁気変換素子は、これら第２上部シールド層１７、上部磁極層１９およびコイル２０を含む。

オーバーコート層２２は、上部磁極層１９を覆って設けられ、上述した構造を保護する。オーバーコート層２２の材料としては、例えばアルミナなどの絶縁材料が用いられる。

基板１１上には、下地層１２を貫通する第１のビアプラグ３５ａが設けられている。第１のビアプラグ３５ａは、配線３７を介して下部シールド層１３と電気的に接続されている。第１のビアプラグ３５ａの材料としては、下部シールド層１３と同じ材料を用いることができる。下部シールド層１３と下部磁極兼第２上部シールド層１７との間には、絶縁層１６ａ，１６ｂおよび第１上部シールド層１５を貫通する第２のビアプラグ３５ｂが設けられている。下部シールド層１３、第１上部シールド層１５、および下部磁極兼第２上部シールド層１７は、第２のビアプラグ３５ｂによって電気的に接続されている。

以上のように、本実施形態では、下部シールド層１３および第１上部シールド層１５が、第１のビアプラグ３５ａを介して基板１１と電気的に接続されている。これによって、これら各シールド層の帯電を防止し、特に、下部シールド層１３と第１上部シールド層１５との間での放電によるＭＲ素子１４の破壊を効果的に防止することができる。

さらに、本実施形態では、第１上部シールド層１５と下部磁極兼第２上部シールド層１７とが、第２のビアプラグ３５ｂによって電気的に接続されている。下部磁極兼第２上部シールド層１７と第１上部シールド層１５との間には、絶縁層１６ｂを容量層とする寄生容量が発生し、下部シールド層１３と基板１１との間には、下地層１２を容量層とする寄生容量が発生している。これらの寄生容量が互いに異なると、基板１１側から外来ノイズが侵入し易くなり、ＭＲ素子１４の劣化およびエラーの発生原因となる。これに対して本実施形態では、下部磁極兼第２上部シールド層１７も基板１１に対して電気的に接続されているので、第１上部シールド層１５で見た第１上部シールド層１５と下部磁極兼第２上部シールド層１７との間の電圧と、下部シールド層１３で見た基板１１と下部シールド層１３との間の電圧が実質的に等しくなり、その電位差がほぼゼロとなる。これにより、いかなる周波数の外来ノイズが基板１１から侵入してきても、この外来ノイズの影響によるＭＲ素子１４の劣化およびエラーを回避することができる。

次に、この薄膜磁気ヘッド１の、再生部２での読み取り信号の出力、および記録部３での書き込み信号の入力に関する構成を説明する。

ＭＲ素子１４には、図面の奥行き方向に互いに間隔をあけて形成された、ＭＲ素子１４で読み取った信号出力用の一対のリード層４１ａ，４１ｂが接続されている。同様に、コイル２０には、図面の奥行き方向に互いに間隔をあけて形成された、書き込み信号入力用の一対のリード層４１ｃ，４１ｄが接続されている。リード層４１ａ〜４１ｄからは、それぞれ取り出し用ビアプラグ４２ａ〜４２ｄが、積層方向に延びている。取り出し用ビアプラグ４２ａ〜４２ｄの先端は、オーバーコート層２２の表面上で、それぞれ電極パッド４３ａ〜４３ｄと接続されている。

なお、図１では、取り出し用ビアプラグ４２ａ〜４２ｄおよび電極パッド４３ａ〜４３ｄを図示左右方向に並んで示しているが、これらは実際には図面の奥行き方向に並んで形成されている。また、図１ではＭＲ素子１４に接続するリード層４１ａ，４１ｂが第２のビアプラグ３５ｂと接続されているように示されているが、リード層４１ａ，４１ｂと第２のビアプラグ３５ｂとは互いに接触しない位置に配置されている。

上述した薄膜磁気ヘッド１は、１枚のウェハに多数個並べて形成される。多数の薄膜磁気ヘッド１を形成したウェハの概念的な平面図を図２に示す。ウェハ１００は、図１に示した薄膜磁気ヘッド１の基板１１を構成する円盤状の部材に、上述した種々の層や素子等の構造を形成したものであり、複数のヘッド要素集合体１０１に区画される。ヘッド要素集合体１０１は、媒体対向面Ｓ（図１参照）を研磨加工によって形成する前の段階のヘッド構造体である複数のヘッド要素１０２を含み、媒体対向面Ｓを研摩加工する際の加工単位となる。つまり、ヘッド要素集合体１０１は、共通の基板１１の上に、図１に示した薄膜磁気ヘッド１の再生部２や記録部３等を含む基板１１上への積層構造を複数形成したものである。ヘッド要素集合体１０１間およびヘッド要素１０２間には、切断のための切り代（不図示）が設けられている。ヘッド要素１０２は、媒体対向面Ｓを形成するための研摩加工など、必要な加工がなされて薄膜磁気ヘッド１とされる。

図３に、ヘッド要素集合体１０１（図２参照）における１つのヘッド要素１０２の記録部３（図１参照）に関する構成の模式的平面図を示す。媒体対向面Ｓを形成する前の状態では、上部磁極層１９および下部磁極兼第２上部シールド層１７（図１参照）は媒体対向面Ｓとなる位置を超える位置まで延びて形成されている。その媒体対向面Ｓを超えた位置には測定用電極パッド４５が配置されており、上部磁極層１９は測定用電極パッド４５と電気的に接続されている。上部磁極層１９と測定用電極パッド４５とは、図１に示したリード層４１ｃ，４１ｄと電極パッド４３ｃ，４３ｄとの接続用の取り出し用ビアプラグ４２ｃ，４２ｄと同様に、ビアプラグ（不図示）を用いて接続することができる。あるいは測定用電極パッド４５自身をビアプラグとして形成してもよい。
また、前述したように、コイル２０には、電極パッド４３ｃ，４３ｄが電気的に接続されている。上部磁極層１９は、図１に示したように接続部２１、下部磁極兼第２上部シールド層１７、第２のビアプラグ３５ｂ等を介して基板１１と電気的に接続されている。媒体対向面Ｓを形成するための研磨加工は、図３においてヘッド要素１０２の下側から上側へ向かって行うので、媒体対向面Ｓを形成することによって、測定用電極パッド４５は除去される。測定用電極パッド４５は、後述する絶縁抵抗の測定のためだけに用いられ、絶縁抵抗の測定後は不要となる。したがって、研磨加工によって除去される領域に測定用電極パッド４５を配置することで、薄膜磁気ヘッド１（図１参照）の構成を必要最小限に留めることができる。

本実施形態では、薄膜磁気ヘッド１（図１参照）の製造工程において、ウェハ１００（図２参照）あるいはヘッド要素集合体１０１（図２参照）の段階で、コイル２０と上部磁極層１９との間の絶縁抵抗を測定する。言い換えれば、絶縁抵抗を測定した後に、媒体対向面Ｓを形成し、個々の薄膜磁気ヘッド１に分割する。上述したように、媒体対向面Ｓの形成のための研磨加工は、複数のヘッド要素１０２が並んだヘッド要素集合体１０１（図２参照）を単位として行うので、測定効率を向上させるために、複数のヘッド要素１０２に対して同時に絶縁抵抗を測定する。

絶縁抵抗は、上部磁極層１９とコイル２０との間の絶縁抵抗値で表され、電極パッド４３ｃ（または４３ｄ）および測定用電極パッド４５にそれぞれ、直流電源（不図示）に接続されたプローブ５０を押圧し、このプローブ５０を介して上部磁極層１９とコイル２０との間に直流電圧を印加することによって測定することができる。本実施形態では、上部磁極層１９とコイル２０との間への直流電圧の印加を、複数のヘッド要素１０２に対して同時に行うのであるが、このとき、基板１１に接続されている上部磁極層１９側をプラス（＋）、基板１１と絶縁されているコイル２０側をマイナス（−）として直流電圧を印加する。

図４に、一例として３つのヘッド要素１０２について同時に絶縁抵抗を測定したときに生じる電流の流れを概念的に示す。図４において、基板１１は各ヘッド要素１０２に共通なので、基板１１の電位Ｖ₀は各ヘッド要素１０２とも同じである。また、プローブ５０（図３参照）の各組は直流電源に並列に接続されているので、プローブ５０により各上部磁極層１９に同時に電圧を印加した状態では、プローブ５０を介して各上部磁極層１９が並列接続されたのと同じ状況になり、実質的には上部磁極層１９の電位Ｖ₁は各ヘッド要素１０２で同じである。よって、上部磁極層１９から基板１１へは電流が流れず、上部磁極層１９からコイル２０へ向かう電流のみが流れる。

ここで、図５に示すように、上部磁極層１９側をマイナス（−）、コイル２０側をプラス（＋）として直流電圧を印加した場合、すなわち図４とは逆向きの電圧を印加した場合を考える。

図５に示す場合、基板１１の電位Ｖ₀は各ヘッド要素１０２とも同じである。一方、プローブ５０（図３参照）によりコイル２０に同時に電圧を印加した状態では、プローブ５０を介して各コイル２０が並列接続されたのと同じ状況になり、実質的にはコイル２０の電位は各ヘッド要素１０２で同じである。したがって、製造上のばらつきや欠陥等によって各ヘッド要素１０２で上部磁極層１９とコイル２０との間の絶縁抵抗が異なる場合、上部磁極層１９の電位Ｖ₁〜Ｖ₃は各ヘッド要素１０２で異なる。各ヘッド要素１０２の上部磁極層１９はそれぞれ基板１１に接続されているので、コイル２０側をプラスとして直流電圧を印加すると、電流はコイル２０から上部磁極層１９へ向かって流れ、さらに、上部磁極層１９から基板１１へ流れる。このとき、各ヘッド要素１０２の上部磁極層１９の電位Ｖ₁〜Ｖ₃が異なると、基板１１へ流れた電流は他のヘッド要素１０２へ回り込んでしまう。このように基板１１から上部磁極層１９へ回り込み電流が生じることにより、実際には上部磁極層１９とコイル２０との間の絶縁抵抗がヘッド要素１０２ごとに異なっていても、測定される絶縁抵抗値は、各ヘッド要素１０２でほぼ同じような値となり、正確な測定結果が得られない。

これに対して、図４に示したように、コイル２０側をマイナス、上部磁極層１９側をプラスとして直流電圧を印加した場合は、図５に示すような、基板１１を介しての他のヘッド要素１０２への回り込み電流が発生しないので、複数のヘッド要素１０２について同時に絶縁抵抗を測定した場合であっても、各ヘッド要素１０２は、上部磁極層１９とコイル２０との間のインピーダンス以外の影響を受けない。結果的に、各ヘッド要素１０２の上部磁極層１９とコイル２０との間の絶縁抵抗を正確に測定することができる。

その結果、各磁性層（下部シールド層１３、第１上部シールド層１５等）を基板１１と接続し、磁性層の帯電による悪影響や、各磁性層間の絶縁層に発生する寄生容量による悪影響を防止した信頼性の高い薄膜磁気ヘッド１を、素子の絶縁不良の流出を防止し、安定した品質で提供することができる。ここでは３つのヘッド要素１０２を同時に測定する場合について説明したが、上述した現象は、同時に測定するヘッド要素１０２の数が２つの場合でも４つ以上の場合でも同様であり、同時に測定するヘッド要素１０２の数は、複数であれば３つに限定されるものではない。

なお、上部磁極層が基板と接続されていない従来の薄膜磁気ヘッドにおいては、基板を介しての回り込み電流は発生しないため、上部磁極層およびコイルのどちら側をプラスとして複数のヘッド要素に対して同時に直流電圧を印加しても、各ヘッド要素の絶縁抵抗を正確に測定することができる。上述した回り込み電流は、上部磁極層を基板と接続することによって初めて生じた問題である。

次に、多数のヘッド要素１０２を形成したウェハ１００を実際に作製し、各ヘッド要素１０２について、上部磁極層１９とコイル２０との間の絶縁抵抗を測定した結果を示す。１枚のウェハ１００に形成したヘッド要素１０２の数は約２３０００個で、そのうちの６４個は、上部磁極層１９を基板１１と接続させない従来の構成（従来ヘッド）であり、ウェハ１００の全体にほぼ均等に分散する位置に形成した。残りのヘッド要素１０２は、図１に示したように上部磁極層１９と基板１１とを接続した構成（新規ヘッド）で形成した。両者は、上部磁極層１９と基板１１とが接続されているか否かの違いであり、その点を除いて同一の構成を有するとともに、同じ条件で作製されたものである。

そして、以上のように作製したウェハ１００に対して、以下の３通りの測定を実施した。いずれの測定においても、１度に１２個のヘッド要素１０２に同時に直流電圧を印加した。なお、ヘッド要素１０２の数によっては、絶縁抵抗を測定する最後の組は１２個に満たない場合がある（例えば、従来ヘッドにおいては最後の組は８個となる。）。その場合は、そのまま１２個に満たない残りのヘッド要素１０２を一括して測定した。
（測定１）新規ヘッドに対してコイル側をプラスとして直流電圧を印加して絶縁抵抗を測定。
（測定２）新規ヘッドに対して上部磁極側をプラスとして直流電圧を印加して絶縁抵抗を測定。
（測定３）従来ヘッドに対して直流電圧を印加して絶縁抵抗を測定。

測定１〜３によって得られたヒストグラムをそれぞれ図６〜８に示す。

図８は、従来ヘッドに対する測定結果であって、正確な測定結果が得られていると考えられる。図８に示した分布を基準として、図６および図７を比較すると、図６は、図８と同様の分布を示しているのに対して、図７は、図６とは異なる分布を示しており、また、抵抗値のばらつきが極端に少ない。参考として中央値を求めたところ、図６と図８はほぼ同じような値が得られた。以上のことから、上部磁極層とコイルとを接続した薄膜磁気ヘッドにおいては、上部磁極層側をプラスとして電圧を印加することにより、正確な測定結果が得られるといえる。なお、図７の結果からも、コイル側をプラスとして電圧を印加した場合には回り込み電流が生じていることがわかる。

本実施形態では、図３に示したように上部磁極層１９を測定用電極パッド４５と接続した例を示したが、図１に示すように、上部磁極層１９は接続部２１で下部磁極兼第２上部シールド層１７と接続されているので、上部磁極層１９の代わりに下部磁極兼第２上部シールド層１７を測定用電極パッド４５と接続しても同じである。

また、本実施形態では、記録部３における磁性層とコイル２０との間の絶縁抵抗の測定について説明したが、再生部２における磁性層とＭＲ素子１４との間の絶縁抵抗の測定についても同様である。

図９に、ヘッド要素集合体１０１（図２参照）における１つのヘッド要素１０２の再生部２（図１参照）に関する構成の模式的平面図を示す。図９に示すように、媒体対向面Ｓを形成する前の状態では、下部シールド層１３および第１上部シールド層１５（以下、上部と下部を特に区別しない場合は単にシールド層ともいう）は、媒体対向面Ｓとなる位置を超える位置まで延びて形成されており、互いに媒体対向面Ｓを超えた位置で接続されている。また、媒体対向面Ｓを超えた位置には測定用電極パッド４６が配置されており、シールド層は、媒体対向面Ｓを超えた位置で、ビアプラグ（不図示）を介して、あるいは直接、測定用電極パッド４６と電気的に接続されている。また、前述したように、ＭＲ素子１４には電極パッド４３ａ，４３ｂが電気的に接続され、シールド層は基板１１と電気的に接続されている。なお、図１では第１のシールド層１３および第２のシールド層１５の両方が基板１１と接続されているが、これらのうちいずれか一方のみが基板１１と接続されていてもよい。

シールド層とＭＲ素子１４との間の絶縁抵抗は、電極パッド４３ａ（または４３ｂ）および測定用電極パッド４６にそれぞれプローブ５０を押圧し、このプローブ５０を介してシールド層とＭＲ素子１４との間に直流電圧を印加することによって測定することができる。

再生部２での絶縁抵抗の測定も、薄膜磁気ヘッドの製造工程において、ウェハあるいはヘッド要素集合体の段階で行い、絶縁抵抗の測定後、媒体対向面Ｓを形成し、個々の薄膜磁気ヘッドに分割する。ウェハあるいはヘッド要素集合体の段階では、各ヘッド要素１０２のシールド層は共通の基板１１に電気的に接続されているので、複数のヘッド要素１０２に対して同時に直流電圧を印加する場合には、前述した記録部３(図１参照)と同様の問題が生じる。そこで、再生部２の絶縁抵抗を測定する場合は、基板１１に接続されているシールド層側をプラス（＋）、基板１１と絶縁されているＭＲ素子１４側をマイナス（−）として、複数のヘッド要素に対して同時に直流電圧を印加する。これにより、再生部２についても記録部３と同様に、回り込み電流の影響を受けることなく、シールド層とＭＲ素子１４との間の絶縁抵抗を正確に測定することができる。また、再生部２の絶縁抵抗を測定する場合も、記録部３と同様に、同時に測定するヘッド要素の数は複数であれば特に限定されない。

図９に示す構成は、図３に示す構成と組み合わせることもできる。この場合は、２つの測定用電極パッド４５，４６が設けられることになるが、引き回し用の配線層（不図示）を必要に応じて設け、測定用電極パッド４５，４６の位置を、互いに重ならないように適宜調整する。

次に、上述した薄膜磁気ヘッドを備えたヘッドジンバルアセンブリおよびハードディスク装置について説明する。まず、図１０を参照して、ヘッドジンバルアセンブリに含まれるスライダ２１０について説明する。ハードディスク装置において、スライダ２１０は、回転駆動される円盤状の記録媒体であるハードディスクに対向するように配置される。スライダ２１０は、ヘッド要素１０２（図２参照）から得られた薄膜磁気ヘッド１を有し、ハードディスクに対向する媒体対向面Ｓにエアベアリング面２００が形成されて、全体として略六面体形状をなしている。ハードディスクが図１０におけるｚ方向に回転すると、ハードディスクとスライダ２１０との間を通過する空気流によって、スライダ２１０に、ｙ方向の下方に揚力が生じる。スライダ２１０は、この揚力によってハードディスクの表面から浮上するようになっている。なお、図１０におけるｘ方向は、ハードディスクのトラック横断方向である。スライダ２１０の空気流出側の端面２１１には、再生部２および記録部３（図１参照）への信号入出力用の電極パッドが形成されている。この面は、図１では上端面に相当する。

次に、図１１を参照して、ヘッドジンバルアセンブリ２２０について説明する。ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、スライダ２１０と、スライダ２１０を弾性的に支持するサスペンション２２１とを備えている。サスペンション２２１は、例えばステンレス鋼によって形成された板ばね状のロードビーム２２２と、ロードビーム２２２の一端部に設けられると共にスライダ２１０が接合され、スライダ２１０に適度な自由度を与えるフレクシャ２２３と、ロードビーム２２２の他端部に設けられたベースプレート２２４とを有している。ベースプレート２２４は、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向ｘに移動させるためのアクチュエータのアーム２３０に取り付けられるようになっている。アクチュエータは、アーム２３０と、アーム２３０を駆動するボイスコイルモータとを有している。フレクシャ２２３において、スライダ２１０が取り付けられる部分には、スライダ２１０の姿勢を一定に保つためのジンバル部が設けられている。

ヘッドジンバルアセンブリ２２０は、アクチュエータのアーム２３０に取り付けられる。１つのアーム２３０にヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドアームアセンブリと呼ばれる。また、複数のアームを有するキャリッジの各アームにヘッドジンバルアセンブリ２２０を取り付けたものはヘッドスタックアセンブリと呼ばれる。

図１１は、ヘッドアームアセンブリの一例を示している。このヘッドアームアセンブリでは、アーム２３０の一端部にヘッドジンバルアセンブリ２２０が取り付けられている。アーム２３０の他端部には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２３１が取り付けられている。アーム２３０の中間部には、アーム２３０を回動自在に支持するための軸２３４に取り付けられる軸受け部２３３が設けられている。

次に、図１２および図１３を参照して、ヘッドスタックアセンブリの一例と本実施形態に係るハードディスク装置について説明する。図１２はハードディスク装置の要部を示す説明図、図１３はハードディスク装置の平面図である。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、複数のアーム２５２を有するキャリッジ２５１を有している。複数のアーム２５２には、複数のヘッドジンバルアセンブリ２２０が、互いに間隔を開けて垂直方向に並ぶように取り付けられている。キャリッジ２５１においてアーム２５２の反対側には、ボイスコイルモータの一部となるコイル２５３が取り付けられている。ヘッドスタックアセンブリ２５０は、ハードディスク装置に組み込まれる。ハードディスク装置は、スピンドルモータ２６１に取り付けられた複数枚のハードディスク２６２を有している。ハードディスク２６２毎に、ハードディスク２６２を挟んで対向するように２つのスライダ２１０が配置される。また、ボイスコイルモータは、ヘッドスタックアセンブリ２５０のコイル２５３を挟んで対向する位置に配置された永久磁石２６３を有している。

スライダ２１０を除くヘッドスタックアセンブリ２５０およびアクチュエータは、スライダ２１０を支持すると共にハードディスク２６２に対して位置決めする。

ハードディスク装置では、アクチュエータによって、スライダ２１０をハードディスク２６２のトラック横断方向に移動させて、スライダ２１０をハードディスク２６２に対して位置決めする。スライダ２１０に含まれる薄膜磁気ヘッドは、記録部によって、ハードディスク２６２に情報を記録し、再生部によって、ハードディスク２６２に記録されている情報を再生する。

なお、本発明は上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上述した実施形態では、基板側に読み取り用のＭＲ素子を形成し、その上に、書き込み用の誘導型電磁変換素子を積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。また、上述した実施形態ではＭＲ素子および誘導型電磁変換素子の両方を有する場合を例に挙げたが、いずれか一方のみを有していてもよい。

本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの概念的断面図である。 図１に示す薄膜磁気ヘッドが形成されたウェハの平面図である。 図２に示すヘッド要素の、記録部に関する構成の模式的平面図である。 図１に示す薄膜磁気ヘッドにおいて、記録部の磁性層とコイルとの間に、コイル側をマイナスとして直流電圧を印加した場合の電流の流れを概念的に示す図である。 図１に示す薄膜磁気ヘッドにおいて、記録部の磁性層とコイルとの間に、コイル側をプラスとして直流電圧を印加した場合の電流の流れを概念的に示す図である。 図４のようにして測定した絶縁抵抗のヒストグラムである。 図５のようにして測定した絶縁抵抗のヒストグラムである。 磁性層が基板と電気的に接続されていない薄膜磁気ヘッドで測定した絶縁抵抗のヒストグラムである。 図２に示すヘッド要素の、再生部に関する構成の模式的平面図である。 薄膜磁気ヘッドを含むスライダの斜視図である。 図１０に示すスライダを含むヘッドジンバルアセンブリの斜視図である。 図１１に示すヘッドジンバルアセンブリを含むハードディスク装置の要部側面図である。 図１１に示すヘッドジンバルアセンブリを含むハードディスク装置の平面図である。

符号の説明

１ 薄膜磁気ヘッド
２ 再生部
３ 記録部
１１ 基板
１２ 下地層
１２ａ ビアホール
１３ 下部シールド層
１４ ＭＲ素子
１５ 第１上部シールド層
１６ａ，１６ｂ，３８ 絶縁層
１７ 下部磁極兼第２上部シールド層
１８ 記録ギャップ層
１９ 上部磁極層
２０ コイル
２２ オーバーコート層
３５ａ，３５ｂ ビアプラグ
３７ 配線
４１ａ〜４１ｄ リード層
４２ａ〜４２ｄ 引き出し用ビアプラグ
４３ａ〜４３ｄ 電極パッド
４５，４６ 測定用電極パッド
５０ プローブ
１００ ウェハ
１０１ ヘッド要素集合体
１０２ ヘッド要素
２１０ スライダ
２２０ ヘッドジンバルアセンブリ
２５０ ヘッドスタックアセンブリ
２６２ ハードディスク

Claims (6)

1. 誘導型磁気変換素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造工程での前記誘導型磁気変換素子の絶縁抵抗の測定方法であって、
   基板と、前記基板上に形成された複数の誘導型磁気変換素子と、を有し、前記誘導型磁気変換素子はそれぞれ、一端側でギャップ層を介して対向し他端側で磁気的に連結されるとともに前記基板と電気的に接続された一対の磁極層と、前記磁極層の間に前記磁極層と絶縁されて支持されたコイルと、を備えたヘッド要素集合体を用意する工程と、
   前記磁極層側をプラス、前記コイル側をマイナスとして、前記誘導型磁気変換素子のうち少なくとも２つに対して直流電圧を同時に印加して、前記磁極層と前記コイルとの間の絶縁抵抗を測定する工程と、を有し、
   前記絶縁抵抗を測定する工程は、各誘導型磁気変換素子が共通のプラス電位に並列接続されるとともに各誘導型磁気変換素子においては前記磁極層を前記共通のプラス電位側として前記磁極層と前記コイルとが直列接続された回路を形成することを含む、絶縁抵抗の測定方法。
2. 磁気抵抗効果素子を備えたヘッド要素を有する薄膜磁気ヘッドの製造工程での前記磁気抵抗効果素子の絶縁抵抗の測定方法であって、
   基板と、該基板上に形成された複数の磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子と絶縁されて前記磁気抵抗効果素子の各々を挟む第１および第２のシールド層と、を有し、前記第１および第２のシールド層の少なくとも一方が前記基板と電気的に接続されているヘッド要素集合体を用意する工程と、
   前記基板と電気的に接続されたシールド層側をプラス、前記磁気抵抗効果素子側をマイナスとして、前記磁気抵抗効果素子のうち少なくとも２つに対して直流電圧を同時に印加して、前記基板と電気的に接続されたシールド層と前記磁気抵抗効果素子との間の絶縁抵抗を測定する工程と、を有し、
   前記絶縁抵抗を測定する工程は、前記ヘッド要素が共通のプラス電位に並列接続されるとともに、各ヘッド要素においては前記基板と電気的に接続されているいずれかの前記シールド層を前記共通のプラス電位側として前記シールド層と前記磁気抵抗効果素子とが直列接続された回路を形成することを含む、絶縁抵抗の測定方法。
3. 誘導型磁気変換素子を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
   基板上に、一端側でギャップ層を介して対向し他端側で磁気的に連結されるとともに前記基板と電気的に接続された一対の磁極層と、前記磁極層の間に前記磁極層と絶縁されて支持されたコイルと、を備えた複数の誘導型磁気変換素子を形成したヘッド要素集合体を作製する工程と、
   前記ヘッド要素集合体の、前記誘導型磁気変換素子の絶縁抵抗を測定する工程と、
   前記絶縁抵抗を測定した前記ヘッド要素集合体を、前記誘導型磁気変換素子ごとに分割する工程と、を有し、
   前記絶縁抵抗を測定する工程は、
   前記磁極層側をプラス、前記コイル側をマイナスとして、前記誘導型磁気変換素子のうち少なくとも２つに対して直流電圧を同時に印加して、前記磁極層と前記コイルとの間の絶縁抵抗を測定する工程を含み、各誘導型磁気変換素子が共通のプラス電位に並列接続されるとともに各誘導型磁気変換素子においては前記磁極層を前記共通のプラス電位側として前記磁極層と前記コイルとが直列接続された回路を形成することを含む、薄膜磁気ヘッドの製造方法。
4. 前記絶縁抵抗を測定した前記ヘッド要素集合体を研磨して、記録媒体に対向する媒体対向面を形成する工程をさらに有し、
   前記ヘッド要素集合体を作製する工程は、前記コイルと電気的に接続する電極パッドを形成する工程と、前記媒体対向面を形成する工程で研磨によって除去される領域に、前記磁極層と電気的に接続する測定用電極パッドを形成する工程と、を含み、
   前記直流電圧を印加する工程は、前記電極パッドと前記測定用電極パッドとに、直流電源に接続されたプローブを押圧する工程を含む、請求項３に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
5. 磁気抵抗効果素子を備えたヘッド要素を有する薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
   基板上に、複数の磁気抵抗効果素子と、前記磁気抵抗効果素子と絶縁されて前記磁気抵抗効果素子の各々を挟む第１および第２のシールド層と、を有し、前記第１および第２のシールド層の少なくとも一方が前記基板と電気的に接続されているヘッド要素集合体を作製する工程と、
   前記ヘッド要素集合体の、前記磁気抵抗効果素子の絶縁抵抗を測定する工程と、
   前記絶縁抵抗を測定した前記ヘッド要素集合体を、前記磁気抵抗効果素子ごとに分割する工程と、を有し、
   前記絶縁抵抗を測定する工程は、
   前記基板と電気的に接続されたシールド層側をプラス、前記磁気抵抗効果素子側をマイナスとして、前記磁気抵抗効果素子のうち少なくとも２つに対して直流電圧を同時に印加して、前記基板と電気的に接続されたシールド層と前記磁気抵抗効果素子との間の絶縁抵抗を測定する工程を含み、前記ヘッド要素が共通のプラス電位に並列接続されるとともに、各ヘッド要素においては前記基板と電気的に接続されているいずれかの前記シールド層を前記共通のプラス電位側として前記シールド層と前記磁気抵抗効果素子とが直列接続された回路を形成することを含む、薄膜磁気ヘッドの製造方法。
6. 前記絶縁抵抗を測定した前記ヘッド要素集合体を研磨して、記録媒体に対向する媒体対向面を形成する工程をさらに有し、
   前記ヘッド要素集合体を作製する工程は、前記磁気抵抗効果素子と電気的に接続する電極パッドを形成する工程と、前記媒体対向面を形成する工程で研磨によって除去される領域に、前記基板と電気的に接続されたシールド層と電気的に接続する測定用電極パッドを形成する工程と、を含み、
   前記直流電圧を印加する工程は、前記電極パッドと前記測定用電極パッドとに、直流電源に接続されたプローブを押圧する工程を含む、請求項５に記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。

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