专利名称：内部形成有垂直磁头的条杆的研磨方法及其研磨装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内部形成有垂直磁头的条杆的研磨方法及其研磨装置。
背景技术：
在包含垂直磁头的磁头滑动器的制造当中，人们应用了一种研磨条杆的工艺方法，其中，上述条杆内部形成有垂直磁头，上述每一垂直磁头包括读取元件以及主极和返回轭。
在这种研磨方法中，准备一条杆，其中靠近读取元件设置研磨标记(lapping guides)(电阻元件)，用以在监测研磨标记阻值的同时控制研磨深度(例如，可参见日本专利申请KOKAI公开号No.2004-47079和2001-14617)。监测研磨标记的阻值能够提高读取元件的条高度(stripeheight)即读取元件距离研磨表面之高度的工艺精度。
然而，由于现有技术中仅在读取元件的两侧设置一对研磨标记，研磨深度的偏差与距读取元件之距离成比例地变大。因此，难以对整个研磨表面实施平坦研磨。特别是当读取元件和主极(或返回轭)之间的研磨表面发生倾斜时，难以控制主极和返回轭的尺寸，其中，上述尺寸是决定写入性能好坏的最重要的参数，这可能导致写入性能的分散问题。
发明简述根据本发明的一个方面，提供了一种内部形成有垂直磁头的条杆的研磨方法，其中，每一垂直磁头包括读取元件以及主极和返回轭，该方法包括准备一条杆，其中靠近读取元件设置第一研磨标记，靠近主极设置第二研磨标记；将上述条杆安装到研磨装置上以使条杆的研磨表面朝向研磨盘；基于第一和第二研磨标记的阻值，在控制施加到条杆上的压力的同时进行研磨。
根据本发明的另一个方面，提供了一种内部形成有垂直磁头的条杆的研磨方法，其中每一磁头包括读取元件以及主极和返回轭，该方法包括准备一条杆，其中靠近读取元件设置第一研磨标记，靠近返回轭的后侧设置第三研磨标记；将上述条杆安装到研磨装置上以使条杆的研磨表面朝向研磨盘；基于第一和第三研磨标记的阻值，控制施加到条杆上的压力的同时进行研磨。
根据本发明的再一个方面，提供了一种内部形成有垂直磁头的条杆的研磨方法，其中每一磁头包括读取元件以及主极和返回轭。该方法包括准备一条杆，其中靠近读取元件设置第一研磨标记，靠近主极设置第二研磨标记，靠近返回轭的后侧设置第三研磨标记；将上述条杆安装到研磨装置上以使条杆的研磨表面朝向研磨盘；基于第一、第二和第三研磨标记的阻值，控制施加到条杆上的压力的同时进行研磨。
根据本发明的再一个方面，提供了一种研磨内部形成有垂直磁头的条杆的研磨装置，其中每一磁头包括读取元件以及主极和返回轭，靠近读取元件设置第一研磨标记，至少设置第二研磨标记和第三研磨标记中的一组，其中第二研磨标记靠近主极设置，第三研磨标记在返回轭的后侧设置，上述装置包括一研磨盘；一夹具，其夹持条杆，使条杆的研磨表面朝向研磨盘；通过夹具向条杆施压的活塞；一连接到第一研磨标记、第二和第三研磨标记中的至少一组以及活塞的控制器，其基于第一研磨标记的阻值、第二和第三研磨标记中的至少一组的阻值来控制活塞动作。
图1示出一磁盘装置的透视图；图2为一垂直记录磁头的断面图；图3A为垂直记录磁头主极的前视图；图3B为垂直记录磁头返回轭的侧视图；图4为制造磁头所用的晶片的俯视图；图5是根据本发明实施例的研磨装置原理图；图6是用于阐释一传统研磨方法的原理图；图7A为一图表，其示出了用TH作为参量，MWW相对于NH的变化情况；图7B为一图表，其示出了用TH作为参量，OW相对于NH的变化情况。
图8为用于阐释本发明第一实施例中的研磨方法的原理图；图9为根据本发明一实施例的研磨方法的流程图；图10为用于阐释本发明第二实施例中的研磨方法的原理图；图11为用于阐释本发明第三实施例中的研磨方法的原理图。
发明详述图1示出一磁盘装置的透视图。磁盘1可转动地安装在主轴电机2上。驱动臂4固定到与磁盘1邻近的枢轴3上，悬臂5固定到上述驱动臂4上，磁头滑动器6由悬臂5支撑。垂直磁头位于磁头滑动器6的尖部以朝向磁盘1，其中上述磁头包括读取元件及主极和返回轭。来自于磁头的信号由一嵌入式信号处理单元加工处理。
图2示出了一垂直记录磁头实例的断面图。注意的是，在下文描述的一些图中，x、y和z分别表示磁盘的圆周方向(沿磁道的方向)(downtrackdirection)、磁盘的半径方向以及从磁盘观察的高度方向。图2示出了读取磁头20和记录磁头30，它们构成了垂直磁头10。上述读取磁头20具有这样一结构读取元件(GMR元件)22夹在一对屏蔽件21和23之间。记录磁头30包括主极31、返回轭32和线圈33。这里示出的记录磁头30为这样的类型返回轭32相对于主极31设置于后侧(其通常称作屏蔽极)。当然，也可以用其返回轭相对于主极位于前侧的单极型读取磁头。另外，线圈33的结构也可以与图2中示出的不同。图2中，参考符号L代表研磨表面，也即气垫表面(air bearing surface)(ABS)。读取元件22距离研磨表面的高度称为条高度(SH)。
图3A为主极31的薄膜表面的前视图。主极31具有展开轭(flare yoke)31a和从该展开轭31a的窄部到尖端的尖部31b。尖部31b的高度称为颈部高度(neck height)(NH)，尖部31b的宽度称为磁道宽度(TW)。
图3B是从与图2所示相同的方向看过去的仅返回轭32的侧视图。返回轭32具有一返回轭主体32a和一限定与主极31之间间隙的突出部32b。突出部32b的高度称为喉部高度(throat height)(TH)。
下面将对一种根据本发明实施例的研磨方法作出描述。
如图4所示，首先，通过在晶片40的表面上堆积不同材料的薄膜并将这些薄膜加工成预定的形状而形成读取磁头和记录磁头的结构。晶片40上形成了包括一列磁头的区域41。通过裁切区域41而形成条状元件。上述条状元件称为条杆。待研磨的是上述条杆的对应于图2中所示研磨表面L的那一部分。
图5是根据本发明一实施例的研磨装置原理图。在该研磨装置50中，夹持条杆45的夹具52位于研磨盘51的上方，使活塞53与夹具52的上部接触。上述活塞53优选设置在包括在条杆45之中的各个元件的上方。每一个活塞53的动作受到控制器55的控制。活塞53有这样的机构其可使压力实施表面的位置相对于条杆45自由地变化。上述条杆45布置得使研磨表面大致平行于研磨盘51的顶面。通过将研磨材料如金刚石浆料应用到条杆45和研磨盘51之间进行研磨。在这个研磨步骤中，在对称为电子研磨标记(ELGs)的电阻元件之电阻进行监测的同时实施研磨操作以调整读取元件的条高度(SH)。
图6示意出了现有技术中一种包括电子研磨标记(ELGs)的条杆放到研磨装置上的情形。该图示出了研磨条杆的一个实例，其中在该条杆中形成屏蔽极型垂直记录磁头。该实例中，主极31和返回轭32设置在读取元件22的后侧，测头(leads)25连接到读取元件22的两端。两个ELGs 61靠近读取元件22的两侧设置，测头71连到相应的ELGs 61上，上述各测头71连到控制器55上。控制器55监测上述ELGs 61的阻值并通过实施研磨控制而调整读取元件22的SH。
在图6示出的传统方法中，能通过研磨精确地加工出读取元件22的SH。但是，由于ELGs 61仅设置得靠近读取元件22，存在这样一种可能研磨深度的偏差与距读取元件22之距离成比例地变大。也就是说，难以对整个研磨表面实施平整研磨。特别是当读取元件22和主极31(或返回轭32)之间的研磨表面产生倾斜时，难以控制主极31的NH和返回轭32的TH，其中，上述NH和TH是决定记录磁头写入性能最重要的参数，这可导致写入性能的离散问题。
如图2所示，这里假设S为从读取元件22的中心到主极31(或返回轭32)的中心的距离，θ为在主极31(或返回轭32)中心处测量的x方向的研磨表面相对于读取元件22中心的倾斜角度。当在前者的位置上比在读取元件22上研磨得更深时，该倾斜角符号设为正号。NH(或TH)的偏差可用下面的公式表示S×tanθ。
例如，若S为7μm，如果研磨面在x方向上仅倾斜1°，NH(或TH)偏离多达0.12μm。因为主极31的NH和返回轭32的TH设定为0.1到0.3μm数量级，即使仅有几十nm的偏差也会对写入性能产生非常显著的影响。
向磁盘记录数据通过使用每一不同磁头进行，并可为每一磁头计算出磁写入宽度(MWW)和覆盖性能(OW)，其中上述磁头是根据传统方法中的研磨步骤制成的。这里，OW是基于低频信号被覆盖到高频信号上时所残余的高频率信号而计算得出的。
图7A示出了用TH作为参量时MWW相对于NH的变化情况。图7B示出了用TH作为参量时OW相对于NH的变化情况。每一个图表中的横轴表示NH的测量值。
如图7A和7B所示，可以理解，当NH或TH变化时，会对MWW和OW的特性产生很大的影响。这是因为，在传统方法中，研磨面的倾斜会引起NH或TH的偏差，这就存在一种可能，即不能获得预期的MWW和OW性能。如果主极和返回轭比读取元件研磨得过深的话，NH和TH就会变短，而如果主极和返回轭研磨得过浅，NH和TH就会变长。当NH和TH变短时，会改善OW性能，但MWW会变得较宽。在这种情况下，磁场强度由于NH和TH变短而增强，这将会带来不利的边缘特性。因此，会存在一种可能，即所制造的磁头不能取得预期的写入性能。可以理解的是，上述因素极大地影响了磁头的生产。
根据不同的规格，例如介质特性、磁道密度和线密度，MWW和OW的偏差应当分别优选地保持在5nm或更少和5dB或更少。为使MWW和OW的偏差属于上述范围，必须在图7A和7B中所示结果基础上控制偏差，以使NH和TH的最大和最小值之差为30nm或更小。相应地，以下条件应当优先满足S|tanθ|＜30(nm)其中，距离S和倾斜角度θ如图2中的定义。
在下文中将参考附图对本发明的实施例做出描述。
图8示意出了将包括第一和第二ELGs的条杆放到本发明第一个实施例中的研磨装置上的情形。该图示出了一个研磨内部形成有屏蔽极型垂直磁头的条杆的实例。该实例中，主极31和返回轭32设置在读取元件22的后侧，测头25连到读取元件22的两端。一对第一ELGs 61靠近读取元件22的两侧设置，测头71连到相应的第一ELGs 61上。一对第二ELGs 62靠近主极31的两侧设置，测头72连到相应的第二ELGs 62上。各个测头71和72连接到控制器55上。第一ELGs 61和第二ELGs 62是电阻元件，它们优选为与读取元件22具有相同结构的元件。而且，测头71和72优选为由与用于读取元件25的测头相同的材料制成。第一ELGs 61和第二ELGs 62的宽度优选为相对于读取元件22的TW尽可能宽，达到可将偏差抑制为最小值的程度。由于第一ELGs 61和第二ELGs 62的宽度已经给定，因此能够在第一ELGs 61和第二ELGs 62的阻值基础上计算出研磨深度，其中上述阻值可由控制器55监测。通过在监测第一ELGs 61阻值的同时实施研磨控制，控制器55调整读取元件22的SH。控制器55也监测第一ELGs 61和第二ELGs 62的阻值。当上述二者的阻值存在差异时，上述控制器通过用这样的方式实施研磨控制来调整主极31的TH使控制器55中的反馈回路启动，以借助某一特定的活塞53将压力施加到夹具的某一部位上，其中上述部位位于与预定阻值有较大偏差的ELG上方(参见图5)。
图9示出了本实施例中的研磨方法的大概流程图。开始研磨(S1)之后，随时测量各个ELGs的阻值(S2)，为每一个ELG计算阻值Rn相对于预定值R0的偏差(S3)以判断是否得到了一个预定的阻值(S4)。若已得到预定阻值，加工完毕。若未得到预定阻值，借助某一特定的活塞53将压力更强地施加到夹具的某一部位上(S5)，其中，上述部位位于有较大偏差的ELG上方。重复进行必要的步骤，直到最终得到预定阻值。
依照上述加工过程，得到条杆的研磨表面的最终倾斜度可满足条件S|tanθ|＜10(nm)。用横断面SEM或类似方法可以很容易证明研磨面的倾斜度是否满足上述条件。
图10示意出了包括第一和第三ELGs的条杆放到本发明第二个实施例中的研磨装置上的情形。与图8中示出的类似，垂直记录磁头为屏蔽极型。一对第一ELGs 61靠近读取元件22的两侧设置，测头71连到相应的第一ELGs 61上。另外，一对第三ELGs 63位于返回轭32的后侧设置，测头73连到相应的第三ELGs 63上。注意的是，可以相对于读取元件22和主极31仅在沿磁道方向的中心线上设置一个第三ELG 63。该实施例不同于第一实施例，因为其制造工艺与ELGs靠近主极31两侧设置的情形相比变得较简单。各自的测头71和73连到控制器55上。对于第三ELGs 63和测头73，可以使用类似于第一实施例中的第一ELGs 61和其测头71以及第二ELGs 62和其测头72的结构和材料。通过监测第一ELGs 61阻值的同时实施研磨控制，控制器55调整读取元件22的SH。控制器55也监测第一ELGs61和第三ELGs 63的阻值。当上述二者之间的阻值出现差异时，控制器55通过这样的方式实施研磨控制从而调整返回轭32的NH使得控制器55中的反馈回路动作，以借助某一特定活塞53将压力施加到夹具的某一部位上，其中，上述部位位于和预定的阻值之间有较大的偏差的ELG上方(参见图5)。本实施例中研磨方法的工艺流程与第一实施例中介绍的、图9所示的方法中的工艺流程类似。同样，本实施例也可以得到与第一实施例相同的效果。
图11示意出将包括第一、第二和第三ELGs的条杆放到本发明第三实施例的研磨装置上的情形。与图8中示出的类似，垂直记录磁头为屏蔽极型。一对第一ELGs 61靠近读取元件22的两侧设置，测头71连到相应的第一ELGs 61上。另外，一对第二ELGs 62靠近主极31的两侧设置，测头72连到相应的第二ELGs 62上。而且，一对第三ELGs 63位于返回轭32的后侧设置，测头73连到相应各自的第三ELGs 63上。各测头71，72和73连到控制器55上。通过监测第一ELGs 61的阻值的同时实施研磨控制，控制器55调整读取元件22的SH。控制器55也监测第一ELGs 61、第二ELGs 62和第三ELGs 63的阻值。当上述阻值存在差异时，控制器55通过这样的方式实施研磨控制从而调整返回轭32的NH使得控制器55中的反馈回路动作，以借助某一特定活塞53将压力施加到夹具的某一部位上，其中，上述部位位于与预定阻值之间有较大偏差的ELG上方(参见图5)。本实施例中研磨方法的工艺流程与第一实施例中介绍的、图9所示的方法中的工艺流程类似。同样，本实施例也可以得到与第一实施例相同的效果。
在上述第一到第三实施例中，介绍了通过监测ELGs的阻值调整读取元件的SH的实例。然而，也可以通过在不使用ELGs而对读取元件阻值进行监测的同时实施研磨控制来调节读取元件的SH，或通过对ELG和读取元件二者阻值进行监测的同时实施研磨控制来调节读取元件的SH。
本领域技术人员将很容易得到其他的优点和变体。因此，在广义上，本发明并不限于此处描述出的特定细节和代表性实施例。相应的，可以作出多种改变而不脱离如所附权利要求和其等同物所定义的一般发明概念的精神和范围。
权利要求
1.一种研磨条杆(45)的方法，所述条杆中形成有垂直磁头，所述每一个磁头包括读取元件以及主极和返回轭，该方法特征在于，其包括准备条杆(45)，在所述条杆中，在靠近所述读取元件处设置有第一研磨标记(61)、靠近所述主极(31)处设置有第二研磨标记(62)；将所述条杆(45)安装到研磨装置(50)上，且使所述条杆(45)的研磨表面朝向研磨盘(51)；和基于所述第一和第二研磨标记(61，62)的阻值控制施加到所述条杆(45)上的压力来进行研磨。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于满足以下条件S|tanθ|＜30(nm)，其中S为从所述读取元件(22)中心到所述主极(31)中心的距离，θ为在所述主极(31)中心处测量的所述研磨平面相对于所述读取元件(22)中心处的倾斜角度。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于满足以下条件S|tanθ|＜10(nm)。
4.一种研磨条杆(45)的方法，所述条杆中形成有垂直磁头，每一个磁头包括读取元件以及主极和返回轭，该方法特征在于，其包括准备条杆(45)，在所述条杆中，在靠近所述读取元件(22)处设置有第一研磨标记(61)、所述返回轭(32)的后侧设置有第三研磨标记(63)；将上述条杆(45)安装到研磨装置(50)上，且使所述条杆(45)的研磨表面朝向研磨盘(51)；基于所述第一和第三研磨标记(61，63)的阻值控制施加到所述条杆(45)上的压力来进行研磨。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于满足以下条件S|tanθ|＜30(nm)，其中S为从所述读取元件(22)中心到返回轭(32)中心的距离，θ为在所述返回轭(32)中心处测量的所述研磨平面相对于所述读取元件(22)中心处的倾斜角度。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于满足以下条件S|tanθ|＜10(nm)。
7.一种研磨条杆(45)的方法，所述条杆中形成有垂直磁头，每一个磁头包括读取元件以及主极和返回轭，该方法特征在于，其包括准备条杆(45)，在所述条杆中，在靠近所述读取元件(22)处设置有第一研磨标记(61)、在靠近所述主极(31)处设置有第二研磨标记(62)、在所述返回轭(32)的后侧设置有第三研磨标记(63)；将所述条杆(45)安装到研磨装置上，且使所述条杆(45)的研磨表面朝向研磨盘(51)；基于所述第一、第二和第三研磨标记(61，62，63)的阻值控制施加到所述条杆(45)上的压力来进行研磨。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于满足以下条件S|tanθ|＜30(nm)，其中S为从所述读取元件(22)中心到所述主极(31)中心或所述返回轭(32)中心的距离，θ为在所述主极(31)中心处或所述返回轭(32)中心处测量的所述研磨平面相对于所述读取元件(22)中心处的倾斜角度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于满足以下条件S|tanθ|＜10(nm)。
10.一种研磨内部形成有垂直磁头的条杆(45)的研磨装置(50)，所述每一磁头包括读取元件以及主极和返回轭，在所述条杆(45)中，在靠近读取元件处设置有第一研磨标记，并至少设置第二研磨标记和第三研磨标记中的一组，其中所述第二研磨标记在靠近所述主极处设置，而所述第三研磨标记设置在所述返回轭的后侧，该装置特征在于，其包括研磨盘(51)；夹具(52)，其夹持所述条杆(45)，使所述条杆的研磨表面朝向所述研磨盘(51)；活塞(53)，其通过所述夹具(52)向所述条杆(45)施压；以及控制器(55)，其连接到所述第一研磨标记(61)上、所述第二研磨标记(62)和所述第三研磨标记(63)中的至少一组上、以及活塞(53)上，其在所述第一研磨标记(61)的阻值以及所述第二研磨标记(62)和第三研磨标记(63)中的至少一组的阻值基础上控制活塞(53)的动作。
11.如权利要求10所述的研磨装置，其特征在于所述活塞(53)布置于包括在所述条杆中的各自相应的所述研磨标记上方。
全文摘要
本发明涉及一种研磨条杆(45)的方法，在该条杆内部形成有垂直磁头，每一磁头包括读取元件以及主极和返回轭。该方法包括准备一条杆(45)，其中靠近读取元件(22)设置第一研磨标记(61)，靠近主极(31)设置第二研磨标记(62)；将上述条杆安装到研磨装置(50)上以使条杆(45)的研磨表面朝向研磨盘(51)；基于第一和第二研磨标记(61，62)的阻值控制施加到条杆(45)上的压力来进行研磨。
文档编号G11B5/31GK1819028SQ20061005998
公开日2006年8月16日 申请日期2006年1月27日 优先权日2005年1月31日
发明者中洋之 申请人:株式会社东芝