专利名称：薄膜元件的自动研磨方法和利用这方法的研磨装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及用来研磨包括薄膜元件的工件的自动研磨方法。更准确地说，涉及用于在探测薄膜元件的高度的同时连续研磨工件的自动研磨方法，并且涉及利用这种方法的研磨装置。
例如，在形成磁头薄膜后，在磁头制造过程中研磨磁头薄膜。在磁头制造过程中，用研磨使磁头的磁阻膜高度和磁头薄膜的间隙有某一恒定的值。
对于磁阻层的高度和间隙，要求有亚微米数量级的精度。因此，需要以高精度来研磨工件或磁薄膜。
图22A和22B是复合型磁头的说明性的示意图。如图22A所示，复合型磁头包括在基片81上形成的磁阻单元82和写磁头85。磁阻单元82由一磁阻膜83和一对导电薄膜84构成，如图22B所示。磁阻单元82的阻值随外磁场而变。磁阻单元82具有读出对应于磁盘上磁道90的磁场强度值的电流的功能。
因为磁阻单元82是读出电流的元件，所以，需要有用于写的不同的元件85。写元件85包括电感磁头。电感磁头包括下磁极86、以一定的间隙面对着下磁极86的上磁极88和线圈87，此线圈处在下磁极86和上磁极88之间，用于对这两个磁极进行磁激励。在线圈87四周有非磁性绝缘层89。
在这种复合型磁头中，对每个磁头，需要磁阻单元82中的磁阻膜83有恒定的阻值。可是，在磁头的薄膜制造过程中难以使阻值恒定和一致。因此，在形成磁头薄膜后，调节磁阻膜83的高度(宽度)h，从而使阻值一致。
图23A，23B，24A，24B，24C和24D是说明复合型磁头的制造过程的示意图。
如图23A所示，用薄膜技术在半导体晶片100上形成多个复合型磁头。随后，如图23B所示，把晶片切成条而得到多条横条101。横条101包括多个排列成在一排的磁头102。在横条101的左和右端以及中心处有电阻单元102a，用于监控制造过程。
如上所述，把磁头102的磁阻膜83的高度研磨成恒定值或使其一致。可是，横条101非常薄，例如大约0.3毫米。因而，难以把横条101直接地装在研磨夹具上，并且如图28C所示，用热熔的蜡把横条101粘结在安装工具或基板103上。
然后，如图24A所示，把粘结在安装基板103上的横条101放在研磨板104上来研磨横条101。如日本未经审查的专利申请公开No.2-124262(美国专利No.USP 5023991)或日本未经审查的专利申请公开No.5-123960所指出的那样，在研磨横条101时不停地测量监控用的电阻元件102a的阻值。然后用这些阻值来探测磁头102的磁阻膜是否已达到目标高度。
当利用阻值的测量探测到磁阻膜已研磨到目标高度，就终止研磨。此后，如图24B所示，在横条101的底面101-1上形成滑动面(slider)。
如图24C所示，横条101还在附于安装板103上时就切成多个磁头102。如图24D所说明的那样，通过加热和熔化热熔蜡，把每个磁头102从安装板103上取下来。
以这种方法制备出包括多个磁头102的横条101，并且对横条101进行研磨。因此，对多个磁头102上的磁阻膜的研磨可一步完成。
图25A和图25B是说明传统的研磨装置的示意图。
如图25A所示，监控研磨过程用的电阻单元102a，即ELG元件102a包括模拟电阻102-1和数字电阻102-2。如图25B所示，模拟电阻102-1具有这样的特性曲线，其中阻值Ra随着研磨造成的ELG元件102a的高度h的减小而成比例地增加。
因此，有可能用测量模拟电阻102-1的值来探测ELG元件102a的高度。即可用下面的方程近似地表达阻值Ra与ELG元件102a的高度的关系Ra＝a/h+b........................................(1)ELG元件102a的高度近似等于磁头102的磁阻膜的高度。因此，有可能通过探测ELG元件102a的高度来获得磁阻膜的高度。
可是，模拟电阻102-1的值与ELG元件的高度随研磨过程的状态而变。因此，如日本未经审查的专利申请公开No.2-124262(美国专利5023991)所描述的那样，设置一种数字电阻。
数字电阻102-2的值Rv在事先决定的off位置上发生变化，如图25B的曲线所示。数字电阻102-2的off位置可从数字电阻102-2的值的变化探测出来。从而，使修正表达ELG元件102a的高度和模拟电阻102-1的值之间关系的方程成为可能。即，能修正在关系表达式(1)中的系数a和b。
以这种方法，在研磨期间，当测量模拟电阻和数字电阻的值时，就测量了磁阻膜的高度。当磁阻膜的高度达到目标值，就完成了研磨。在上述的这种研磨方法中，及时地对数字电阻102-2的值求微分，以便探测数字电阻的off的位置。
在这样的测量ELG元件的阻值和控制研磨过程的方法中，出现下面的问题首先，如图25B所示，随着ELG元件高度减小，数字电阻Rv的变化值变小。在上面解释的方法中，不可能精确地探测出off的位置，因为要及时地对数字电阻102-2求微分，以便探测数字电阻的off的位置。因此，有减低研磨工件精度的问题。
其次，不可能正确地测量阻值，因为在研磨工件时测量阻值，阻值会因与研磨板接触造成的影响而减小。因此，总存在降低研磨工件精度的问题。
因此，本发明的目的是提供通过正确地测量阻值以便实现研磨精度的自动研磨方法和利用此方法的研磨装置。
本发明的另一个目的是提供一种用来正确地探测数字电阻的off位置、从而实现研磨精度的自动研磨方法和利用此方法的研磨装置。
本发明的再另一个目的是提供一种用来去掉异常阻值、从而实现研磨精度的自动研磨方法和利用此方法的研磨装置。
图1是本发明的原理图。
图2是应用本发明的研磨装置的一个例子的透视图。
图3是示于图2的研磨装置的顶视图。
图4是示于图2的研磨装置的侧视图。
图5是示于图2的研磨装置的剖视图。
图6A和6B是示于图2的机构的说明图。
图7是示于图6A和6B的横条的说明图。
图8是示于图7的ELG元件的结构图.
图9A和9B是示于图7的ELG元件的说明图。
图10是示于图2的探针机构的说明图。
图11是示于图6A和6B的弯曲机构的剖视图。
图12是示于图6A和6B的弯曲机构的说明图。
图13A和13B是示于图11的弯曲机构的弯曲操作的说明图。
图14是根据本发明的一个实施例的方框图。
图15是在根据本发明的一个实施例中的加工过程的第一操作流程图。
图16是在根据本发明的一个实施例中的加工过程的第二操作流程图。
图17是示于图15和16的测量MR-h的操作流程图。
图18是示于图17的探测数字电阻断开(off)位置的操作流程图。
图19A和19B是示于图17的去除噪声的说明图。
图20是示于图17的转换MR-h的说明图。
图21是示于图18的探测数字电阻off位置的说明图。
图22A和22B是复合型磁头的说明图。
图23A、23B和23C是制造磁头的第一说明图。
图24A、24B、24C和24D是制造磁头的第二说明图。
图25A和25B是探测数字电阻值中的问题的说明图。
现在将结合附图，说明根据本发明的实施例。在以下的整个描述中，相同的标号和符号用来指明对应的或相同的元件。
图1是本发明的原理图。
根据本发明的研磨装置包括监控元件102a、薄膜元件102和用于研磨与横条101粘合的工件的研磨板104，其中监控元件102a包括一个其阻值Ra随着工件研磨而模拟地改变的模拟电阻102-1和其阻值Rv随着工件研磨而线性地改变的数字电阻102-2。控制器183测量监控元件102a的阻值并且控制研磨板104以便完成研磨过程。
一种根据本发明的用来研磨包括薄膜元件的工件的自动研磨方法，所述工件包括监控元件，此监控元件包括随着对薄膜元件的研磨其阻值模拟地改变的模拟电阻和其阻值以数字方式改变的数字电阻，此自动研磨方法包括下面的步骤把数字电阻的值对模拟电阻的值求微分；根据数字电阻的微分值探测监控元件的数字电阻的off位置；利用在数字电阻的off时刻所测得的模拟电阻值来修正模拟电阻与薄膜元件的高度的关系；把监控元件的模拟和数字电阻值转换成所述薄膜元件的高度；以及当所述薄膜元件的高度达到目标值时停止对所述薄膜元件的研磨。
在本发明中，可以利用把数字电阻102-2的值对模拟电阻102-1的值取微分的方法来探测数字电阻102-2的off位置。当ELG元件的高度减小时，模拟电阻102-1的值明显地改变。把数字电阻102-2的值对模拟电阻102-1的值取微分，使得微分值变大。从而，使正确地探测数字电阻102-2的off位置成为可能。
因此，能精确地修正表达模拟电阻102-1的值与薄膜元件的高度的关系的关系表达式。从而，也有可能通过探测模拟电阻来正确地控制研磨过程。
此外，在本发明的另一模式中，研磨装置包括横条101、监控元件102a、薄膜元件102、用于研磨与横条101粘合的工件的研磨板104和用于测量监控元件102a上的阻值以便控制研磨板104直到完成研磨过程的控制器183，其中监控元件102a起码有模拟电阻102-1，它的阻值随研磨过程而模拟地改变。
自动研磨方法包括把监控元件102a上的阻值转换成薄膜元件102的高度的步骤，和控制研磨板104，当薄膜元件102的高度达到目标值时停止研磨过程的步骤。转换步骤包括当当前测量阻值小于过去测得的阻值时，应用过去测得的值作为当前测量值。
在本发明的这一模式中，当与横条101连在一起的薄膜元件高度变小时，监控元件102a上的阻值变小。相应地，如果测量的阻值正常，则当前测量值应变得大于过去测得的值。如果当前测量值小于过去测得的值，则可能因某种原因而测量到异常阻值。
通过去掉异常测量阻值，就有可能根据阻值的测量来正确地控制研磨过程。于是，去掉当前测量值，即漏过测得的阻值。可是，有可能用过去测得的正常值来完善所述测量。因此，使改进研磨精度成为可能。
图2是根据本发明的研磨装置的一个例子的透视图，图3是根据本发明的研磨装置的一个例子的顶视图，图4是示于图2的研磨装置的侧视图，而图5是示于图2的研磨装置的剖视图。
如图2，3和4所示，研磨板104被没表示在图上的电动机转动。在研磨基座10的下面有六个垫111。研磨基座10被安放在固定在装置上的转动轴150上，从而基座10能绕着轴150转动。在研磨基座10的另一端有凸轮118。
摆动机构15使研磨基座10摆动。摆动机构15具有摆动电动机155、由摆动电动机155转动的凸轮滑轮152、设置在凸轮滑轮152上的摆动凸轮151。摆动凸轮151与研磨基座10的凸轮孔118啮合，如图3和4所示。
因此，研磨基座10随着摆动电动机155的转动而按图3所示的箭头的两方向摆动。在凸轮滑轮152上有两个传感器致动器153。传感器154探测传感器致动器153。当研磨基座10处在点P的位置，即图3所示的摆动中心点时，传感器致动器153就处在被传感器154探测到的位置。
再看图2，在研磨基座10上设置将要解释的压力机构13。压力机构13对适配器11施加压力。适配器11装在研磨基座10上。适配器11作成L形，如图4所示。粘结着工件101的安装基板103装在适配器11的第一表面11a上。用固定机构112把安装基板103固定在适配器11的第一表面11a上。
适配器11有第二表面11b。在第二表面11b的一端设置保持器113。设置在研磨基座10的支持机构110有用于调节高度的螺钉110b和球形支持部分110a。适配器11的保持器113与支持部分110a啮合。
因此，适配器11被研磨基座10支持在一个点上。适配器11通过工件101的加工表面与研磨板104接触。即，适配器11被支持机构110的一个点的位置和另外两个点的位置所支持，此两点就是粘结着工件101的安装基板103上的两边缘。从而，安装基板103能绕着支持机构的中心转动，以致安装基板103能跟随着研磨板104，而与研磨基座10无关。
因此，可以把研磨板104作为基准来研磨粘结在安装基板103上的工件，而与研磨基座10的精度无关。因此，就有可能均匀地研磨工件101。
再看图2，在研磨基座10上设置卸载机构12。卸载机构12推适配器11，如图4所示，使得适配器11绕着支持部分110a转动，从而把工件101从研磨板104撤出。卸载机构12有卸载块121和卸载缸120。
现在来解释卸载操作。当监控横条101研磨的电阻变成预先确定的值，就要求停止研磨。当研磨板104的转动停止，研磨就停止。可是，研磨板104是在停止指令使速度降低后才停止。因此，工件被研磨到研磨板104最后停止时，这引起工件即横条101的尺寸精度分散。此外，有这样的情况，即在工件上附加了研磨板104的影响。
因此，在研磨基座10上设置卸载缸120和卸载块121，如图7A所示。如图7B所示，当监控研磨的电阻值变成预先确定的值时，激励卸载缸120，以便把卸载块121向外顶。然后，适配器11绕着支持部分110a向上转动，以使工件101与研磨板104分离。从而，当监控研磨的电阻变成预先确定的值时，研磨可立即停止。因此，能达到横条101的尺寸精度。此外，当把适配器11装到研磨基座10时，工件，即横条101的卸载变得容易了。
如图3所示，当传感器探测到致动器153处于P点，即摆动的中心点时，进行卸载。这是因为如果摆动机构的停止位置是随机的，研磨板104的影响要根据所停的位置附加到工件的研磨板上。
因为摆动速度在摆动两边变低，所以，有把表面104的影响附加到工件上的倾向。与此相反，在摆动的中心点速度变得最高。因此，不容易把研磨板104的影响附加到工件上。传感器154探测致动器153，即传感器154探测到研磨基座10达到摆动的中心点P时，进行工件卸载，如上所述。从而，有可能防止当摆动机构停止时把研磨板104的影响附加到工件101上。
在研磨基座10的一端设置探针机构14。探针机构14与用于监控工件即安装在安装板103上的横条101的加工过程的电阻元件电接触。探针机构14有电气上的探针140，后者与电阻元件电接触，用于监控加工过程。
再看图2，由修正环转动机构161转动修正环160。修正环160使稀浆(研磨液)扩展并使稀浆充满研磨板104，使得可以保持研磨板104的平面度。
如图5的剖视图所示，压力机构13包括三个压力缸13L，13C和13R。压力缸13L，13C和13R由支持板132所支持。支持板132能绕转动轴133转动。因此，当要把适配器11放在研磨基座10上时，就有可能空出(release)研磨基座10上面的空间，以及通过转动支持板132把适配器11放在研磨基座10上。
图6A和6B是构件的说明图，图7是横条的说明图，图8是示于图9的ELG元件的结构图，而图9A和9B是示于图8的ELG元件的说明图。
如图6A所示，安装基板103有安装孔103a。横条101粘结到安装基板103上。在安装基板103上设置接线端印刷电路板142。接线端印刷电路板142有大的空间。用连接线142a把后面要描述的在横条101上的用于监控的电阻单元即ELG元件的接线端连接到接线端印刷电路板142的接线端上。
在横条101的ELG元件的接线端空间小。此外，ELG元件的接线端被研磨液复盖。因此，即使接线端直接与探针140接触，也不能稳定地进行电阻测量。因此，在本发明中，探针140与接线端印刷电路板142接触。由于可以在远离研磨表面104的位置设置接线端印刷电路板142，它就在其上有大的接线端空间。实行稳定的电阻测量就成为可能。
如图6B所示，安装基板103可安装到适配器11上。与安装基板103的孔103a啮合的适配器11上有用于支持安装基板103的小凸柱114和固定块112。安装基板103由小凸柱114定位，并被装在第一表面11a与固定块112之间。
如图7所示，横条101包括多个磁头102和ELG元件102a。ELG元件102a处在横条101的左、中和右三个位置。
如图8所示，ELG元件由模拟电阻102-1和数字电阻102-2构成。模拟电阻102-1具有这样一种图案，其中的阻值随电阻膜高度的减小而变大。数字电阻102-2具有这样一种图案，其中阻值随电阻膜高度的减小而变成断开(off)，直到变成恒定值。
因此，等效电路如图9A中所示，而模拟电阻102-1用可变电阻Ra表示。如图9B所示，当ELG元件的高度减小时，阻值增加。数字电阻102-2用五个开关电阻表示，如图9A所示。然后，图9B表示了一条关于在每个off位置处电阻变化的曲线。
ELG元件的阻值对应于ELG元件的高度。ELG元件的阻值Ra与ELG元件的高度h的关系可以近似地用上述的方程(1)表示。
可用实验方法获得方程(1)的系数a和b。可是，特性随每个ELG元件而变。用数字电阻来补救这问题。数字电阻的off位置h1到h5事先决定。探测出数字电阻的off位置，把所测的阻值和off位置代入方程(1)。如果探测出两个数字电阻的off位置，就能获得方程(1)的系数a和b。
从ELG元件的阻值得到这方程(1)中的ELG元件的高度。从而，有可能用测量ELG元件的阻值来获得ELG元件的高度。因此，就可以判断，ELG元件的高度是否已达到目标值。如下面要描述的那样，当ELG元件的高度达到目标值，就停止研磨。
图10是示于图2的探针机构的说明图。
如图10所示，探针块140支持着多个探针140a。探针块140被探针缸141移动。探针缸141推动探针块140，从而探针140a可接触接线端印刷电路板142。在另一方面，这使得通过撤除探针140a，能容易地把适配器11装到研磨基板10上。
图11是示于图6B的弯曲机构的剖视图，图12是弯曲机构的说明图，而图13A和13B是弯曲操作的说明图。
如图13A所示，有这样的情况，即横条101被弯曲并被粘结在安装基板103上。如果出现弯曲，则难以以亚微米的尺度均匀地研磨工件，即横条101。
在适配器11设置弯曲机构是为了修正挠曲。如图6B和11所示，弯曲机构包括弯曲臂115和用于控制弯曲的螺钉。弯曲臂115推动安装基板103上的安装孔103a的壁。螺钉116控制弯曲臂115推动所述壁的量。
如图13B所示，当弯曲臂115推动孔103a的壁的下段的中心位置时，安装基板103被弯曲，并且补偿横条101的弯曲。用转动螺钉116来控制补偿的量。在此，在把工件粘结到横条101后，通过测量弯曲量来跟踪横条101。然后，根据弯曲量来决定修正比率。
如图12所示，在研磨基座10上设置自动弯曲机构17。板手172与螺钉116啮合用于控制弯曲，如图15所示。电动机171转动板手172。弯曲缸170驱使板手172和电动机171向着弯曲控制螺钉116移动。
根据所测得的弯曲量来控制电动机171的转动量，以便转动螺钉116。从而，使自动补偿弯曲成为可能。
图14是根据本发明的一个实施例的方框图，而图15和16是一个实施例中的研磨工件的操作流程图。图17是MR-h测量的操作流程图，图18是示于图17的探测数字电阻off位置的操作流程图，图19是去除噪声的说明图，图20是示于图17的转换MR-h的说明图，图21是示于图18的探测数字电阻off位置的说明图。
如图14所示，扫描器180接通或断开每个探针140a的通道。恒流源181给电阻测量提供恒定电流。数字万用表182根据扫描器180的输出测量电压，并把电压转换成阻值。在研磨板上的转动电动机104a转动研磨板104。
个人计算机(此后称为控制器)183把测得的从数字万用表182输出的阻值转换成ELG元件的高度(MR-h)以便控制每一阶段(section)。控制器183控制研磨板104上的摆动电动机155、弯曲电动机171、修正环电动机161和转动电动机104a。控制器183控制每个压力缸13L、13C和13R。控制器183进一步控制卸载机构12的缸120和探针机构14的缸141。控制器183接收摆动机构的摆动传感器15的输出，以便控制卸载机构12。
此后，将结合图15和16解释控制器183的处理过程。
首先，用控制器183的输入单元输入起始值(步骤S1)。起始值例如是半导体晶片的数目、横条地址或类似的数据。在输入完起始值后，操作者把适配器11放置在研磨基板10上，然后，接通起动开关(步骤S1-1)。
控制器183令研磨板104转动(步骤S2)。即控制器183令电动机104a转动，以便以高速转动研磨板104。控制器183转动摆动电动机155以作摆动操作。控制器183进一步转动修正环电动机161。控制器183开始供应稀浆。
然后，控制器183接通中心缸13C(步骤S2-1)。从而，在一个压力缸加载的情况下进行粗加工(阶段1)。用粗加工去掉横条101的毛刺。
控制器183从数字万用表182读出阻值，以测量MR-h，如图17和18所解释的那样(步骤S3)。控制器183起动计时器从起动研磨工件时起计时，并判断计时器的值是否已到60秒。如果计时器的值在60秒以内，控制器183测量MR-h(步骤S3-1)。即进行60秒平滑处理。当粗加工时，控制器183测量MR-h以探测上述的数字电阻的off位置。
经过60秒之后控制器183完成粗加工。然后，控制器183接通压力机构13的所有的缸13L、13C和13R(步骤S4)。即，控制器183通过加载给工件101的表面倒角(阶段2)。倒角可防止横条101上的ELG元件102a被短路。
控制器183从数字万用表182读出阻值，以测量MR-h，如图17和18所说明的那样(步骤S5)。控制器183判断处在左侧、中间和右侧的所有ELG元件的MR-h是否小于0.8微米(步骤S5-1)。如果所有ELG元件的MR-h小于0.8微米，则控制器183测量MR-h。这是因为本申请人发现，如果所有的MR-h达到0.8微米，可去掉部分短路状态。当ELG元件的的阻值部分短路状态下表现出异常值时，控制器183就去掉这状态。
当在ELG元件上发生部分短路状态时，模拟电阻的值Ra就变成异常。因此，所转换的高度MR-h也变成异常。可去掉部分短路状态，并且如果所有的MR-h达到0.8微米可消除异常值。从而处理过程就进入用模拟电阻的值来控制处理过程。
在去掉短路状态后，就进行弯曲补偿和右左差补偿(步骤S6)(阶段3)。控制器183使图12所描述的弯曲电动机171转动，以补偿弯曲。通过图11所说明的测量操作，给控制器183输入补偿量。控制器183用这补偿值控制弯曲电动机171。控制器183从数字万用表182读出阻值并测量MR-h，如图17和18所说明的那样(步骤S7)。
为了获得重心处ELG元件的高度，控制器183计算左ELG元件的高度MR-h(L)与右ELG元件的高度MR-h(R)之间的平均值。然后，控制器183计算上述计算所得平均值与中心处ELG元件的高度MR-h(C)之间的平均值，从而得到重心处ELG元件的高度MR-h(G)。控制器183判断重心处的MR-h(G)是否小于(目标MR-h-精修宽度)(步骤S8)。如果重心处ELG元件的高度MR-h(G)不小于(目标MR-h-精修宽度)就进行左右差的修正。控制器183找出左ELG元件的高度MR-h(L)与右ELG元件的高度MR-h(R)之差X(步骤S8-1)。
如果差X大于-0.03微米，横条101的右边比左边高出0.03微米(允许量)。因此，把压力机构13的左压力缸13L关断，以便减轻左边的载荷，然后回到步骤S7(步骤S8-2)。
在另一方面，差X大于0.03微米，横条101的左边比右边高出0.03微米(允许量)。因此，把右压力缸13L关断，以便减轻右边的载荷，然后回到步骤S7(步骤S8-3)。
当差X在-0.03微米与0.03微米之间，横条101的左右差处在允许范围。然后，接通所有的压力缸13L、13C和13R并回到步骤S7(步骤S8-4)。
控制器183确认弯曲量(步骤S9)。首先，获得中心ELG元件的高度MR-h(C)与左右端ELG元件的高度MR-h之间的平均值的差Y。控制器183判断差Y是否大于允许值0.03微米。如果差不大于0.03微米，进入下一步S10。在另一方面，差Y大于允许值0.03微米，就进行步骤S6所说明的弯曲补偿量操作(步骤S9-1)。从上述差Y获得补偿量。
控制器183进入细加工过程(阶段4)。于是，控制器183控制电动机104a，以减小研磨板104的转速。控制器183关闭压力机构上的所有的压力缸13L、13C和13R。在不加载的情况下进行精修处理(步骤S10)。
控制器183从数字万用表182读出阻值，以测量MR-h，如图17和18所描述的那样(步骤S11)。控制器183判断重心处ELG元件的高度MR-h(G)是否小于目标值(步骤S11-1)。
当控制器183探测到高度MR-h(G)小于目标值时，控制处理过程以便进行精修。控制器183判断图3所描述的摆动传感器153是否被接通(步骤S12)。当摆动传感器153被接通，如上所述，研磨基座10处在预先确定的位置P。
控制器183启动探针缸141以便撤除探针140(步骤S12-1)。随后，控制器183启动卸载机构12的卸载缸120以便从研磨板104撤除安装基板103(步骤S12-2)。然后，控制器183使研磨板104停止并结束加工过程(步骤S12-3)。
以这种方法，通过改变研磨条件，连续地实行粗加工和细加工。因此，与粗加工和细加工不连续或分开地进行的装置不同，有可能实现高的生产率。此外，也有可能使操作者减少麻烦。
下面将根据图17和18解释MR-h测量。
控制器183从数字万用表182读出阻值(步骤S20)。数字万用表182分别测量ELG元件102a的模拟电阻102-1的值和数字电阻102-2的值Ra和Rv。
控制器183把过去测得的阻值R0与刚测得的阻值R1比较(步骤S21)。
如果过去测得的阻值R0大于值R1，就把过去测得的阻值R0作为阻值R(步骤S21-1)。如果值R0不大于值R1，就把阻值R1作为阻值R(步骤S21-2)。
如图9B所解释的那样，随着元件的高度减小，阻值变大。因此，如果阻值是正常的，则后来取样的值大于以前测量取样的阻值。可是，有这样的情况，其中由于元件部分短路状态或研磨液的影响，阻值变得异常。为了去掉电阻异常值，进行下面的操作示于图19A的被测阻值包括噪声(异常阻值)。可以用示于图19B的消除噪声处理来去掉噪声。因此，有可能获得正确的阻值。对于模拟电阻102-1和数字电阻102-2的值Ra和Rv，都可以获得各自的去掉噪声的正确值，因为对模拟电阻和数字电阻分别执行消除噪声处理。
控制器183判断是否已对所有ELG元件的阻值作了测量(步骤S22)。如果没有完成对所有的ELG元件的测量，变换(switched)扫描器180的通道，处理过程返回步骤S20(步骤S22-1)。
当控制器183完成了所有ELG元件的阻值测量，控制器183从阻值的变化探测元件数字电阻的off位置(步骤S23)，如图18所示。如上所述，当控制器183探测到数字电阻元件的off位置，控制器183得到示于方程(1)的系数。控制器183把所测得的阻值R转换成高度MR-h，并完成处理过程(步骤S23-1)。
将结合图18解释探测数字电阻off位置的操作。
控制器183探测数字电阻102-2值的变化，以便探测数字电阻102-2的off位置。因此，把数字电阻值Rv对模拟电阻Ra取微分(步骤S30)。微分方程可表示于下dRv/dRa＝[Rv(n)-Rv(n-1)]/[Ra(n)-Ra(n-1)]..........(2)其中Rv(n)是在第n次取样的数字电阻值，Rv(n-1)是在第n-1次取样的数字电阻值，Ra(n)是在第n次取样的模拟电阻值，Ra(n-1)是在第n-1次取样的模拟电阻值。
如图21所示，模拟电阻102-1的值Ra表示当ELG元件102a的高度减小时的明显变化。模拟电阻102-1与数字电阻102-2之间的关系是固定的。因此，通过把数字电阻值Rv对模拟电阻Ra取微分，有可能在数字电阻的off位置处获得大的微分值。从而，有可能精确地探测到数字电阻的off次数，进而容易探测位置。
控制器183把微分值dRv/dRa与预先确定的阈值作比较。当微分值大于阈值时(步骤S31)，可探测到数字电阻的off位置，并且处理过程进行到下一步骤S32。当微分值等于或小于阈值时，就决定，不能探测到数字电阻的off位置，然后处理过程进行到步骤S33。
在探测到数字电阻的off位置后，控制器183计算方程(1)的系数(步骤S32-1)。在这例子中，假定，数字电阻102-2有五个off位置h1到h5，如图20所示。
为了获得方程(1)的系数a和b需要两个off位置。例如，可以从off位置h(n)和h(n-1)以及off位置h(n)和h(n-1)处的模拟电阻值Ra(n)和Ra(n-1)获得系数a和b(步骤S32-2)。
即，可从方程(1)获得下面两方程Ra(n-1)＝a/h(n-1)+b.................................(3)Ra(n)＝a/h(n)+b.................................(4)当解出方程(3)和(4)的系数，就获得下面两方程a＝[Ra(n)-Ra(n-1)].h(n).h(n-1)/[h(n)-h(n-1)]........(5)b＝a/h(n)-Ra(n).....................................(6)然后，更新系数(步骤S33)。
控制器183根据上述方程(1)，把模拟电阻Ra转换成ELG元件102a的高度h(ELG-h(步骤S33)。
可以把方程(1)修改成ELG-h＝(Ra-b)/a.....................................(7)在此，ELG元件102a图案的一端与磁头102的磁阻膜83的一端不在同一位置上。这是因为在晶片100上形成薄膜的步骤中发生亚微米误差。磁阻膜83的高度MR-h与ELG元件102a的高度ELG-h不同。产生了MR-h与ELG-h的差ΔI。因此，方程(7)能变成MR-h＝(ELG-h)-ΔI＝(Ra-b)/a-ΔI..............................(8)根据方程(8)能获得磁阻膜83的精确高度。每块晶片的差ΔI都不同。在形成磁阻膜83和ELG元件102a的薄膜后，应当用光学测量工具例如CCD摄像机测出差ΔI。然后，所测出的差ΔI被输入到控制器183。从而，通过输入晶片的号码，就可以自动地获得对应的ΔI。
以这种方法，可以用把数字电阻102-2的值对模拟电阻102-1的值取微分的方法来获得数字电阻102-2的off位置。当ELG元件的高度减小时，模拟电阻102-1的值明显地改变。通过把数字电阻102-2的值对模拟电阻102-1的值取微分，使得微分值变大。从而，使精确地探测数字电阻102-2的off位置成为可能。
因此，能精确地修正模拟电阻102-1的值与薄膜元件的高度的关系。从而，有可能通过探测模拟电阻来控制研磨过程。
此外，当与横条101粘结的工件的高度变小时，监控元件102a的阻值表现出变大的倾向。因此，如果所测的值正常，则当前测得的值应大于过去测得的值。如果当前测得的值小于过去测得的值，就应看成是因某种原因而测到异常值。通过去掉异常值，就有可能根据阻值的测量来精确地控制研磨过程。那么，去掉当前测得的阻值，即丢弃所测的阻值。但是，用正常的过去测得的值来补偿这数值，这样就改进了研磨过程的精度。
此外，在一个研磨装置中，通过改变处理速度，连续地实行粗加工和细加工，就有可能实现高生产率。此外，因为工件只一次地安装到装置上，就有可能减少操作时间。
虽然已经参考实施例描述了本发明，但本发明不限于这些。下面的改进也能应用。
(1)在上述的实施例中，作为一种例子，说明了由一排磁头形成的横条作为被研磨部分。可是，有可能应用本发明去研磨其它另件。
(2)其它元件也可以用作监控元件。
如上所述，本发明在下面几点上有效(1)因为可以用把数字电阻102-2的值对模拟电阻102-1的值取微分的方法来探测数字电阻102-2的off位置，使精确地探测数字电阻102-2的off位置成为可能。从而有可能用探测数字电阻的off位置来精确地修正关系方程，并且当用测量模拟电阻值的方法来控制研磨过程时，有可能改进研磨处理的精度。
(2)由于当过去测得的值大于当前测量值时采用了过去测得的值，就有可能去掉研磨元件的状态所引起的噪声。因此，当用测量模拟电阻值的方法来控制研磨过程时，使改进研磨处理精度成为可能。
可用其它特定的形式来实施本发明，而不超出本发明的精神或基本特性。当然应理解到，那些与本发明的技术概念相同的东西处在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种研磨薄膜元件的自动研磨方法，所述薄膜元件包括监控元件，此监控元件包括随着对薄膜元件的研磨过程其值模拟地改变的模拟电阻和其值以数字方式改变的数字电阻，其特征在于所述自动研磨方法包括下面的步骤把数字电阻的值对模拟电阻的值取微分；根据数字电阻的微分值探测监控元件的数字电阻的断开(off)位置；利用在数字电阻的断开(off)时刻所测得的模拟电阻值来修正表达模拟电阻与薄膜元件的高度的关系的修正方程；把监控元件的模拟电阻值和数字电阻值转换成所述薄膜元件的高度；和当所述薄膜元件的高度达到目标值时，停止对薄膜元件的研磨。
2.根据权利要求1的研磨薄膜元件的自动研磨方法，其特征在于探测所述数字电阻的off位置的步骤包括用第一数值除以第二数值计算出商的步骤和判断所计算出的商是否大于预先确定的值的步骤，其中所述第一数值由当前测得的数字电阻值减去过去测得的数字电阻值而求出，而第二数值由当前测得的模拟电阻值减去过去测得的模拟电阻值而求出。
3.一种研磨薄膜元件的自动研磨方法，所述薄膜元件包括监控元件，此监控元件包括随着对薄膜元件的研磨过程其阻值模拟地改变的模拟电阻和其阻值以数字方式改变的数字电阻，其特征在于所述自动研磨方法包括下面的步骤把所述监控元件的所述模拟电阻值和数字电阻值转换成所述薄膜元件的高度；和当所述薄膜元件的高度达到目标值时，停止对薄膜元件的研磨；所述转换步骤包括当当前测量阻值小于过去测得的阻值时，利用过去测得的值作为当前测量值。
4.根据权利要求3的研磨薄膜元件的自动研磨方法，其特征在于所述转换步骤包括判断当前测得的值是否小于过去测得的值，如果当前测得的值小于过去测得的值，就把过去测得的值作为当前测得的值，如果当前测得的值大于过去测得的值，就应用当前测得的值。
5.一种研磨薄膜元件的自动研磨装置，其特征在于包括用于研磨与横条联系粘结的工件的研磨板，所述工件有监控元件，所述监控元件包括随着工件研磨过程其阻值模拟地改变的模拟电阻和其阻值数字化地改变的数字电阻；和控制器，用来把监控元件上的阻值转换成薄膜元件的高度，和当所述薄膜元件的高度达到预定值时，停止研磨过程，所述控制器通过把数字电阻的值对模拟电阻的值取微分的方法来探测在所述监控元件上的所述数字电阻的off位置，根据在所述数字电阻的off位置的所述模拟电阻的测得的值，修正表达所述模拟电阻的值与所述薄膜元件的高度的关系的修正方程，并根据这修正方程，把所述模拟电阻值转换成所述薄膜元件的高度。
6.根据权利要求5的自动研磨装置，其特征在于控制器通过用一个数值除以另一个数值而计算出商和判断所计算出的商是否大于预定值，其中所述一个数值由当前测得的数字电阻值减去过去测得的数字电阻值而求出，而所述另一个数值由当前测得的模拟电阻值减去过去测得的模拟电阻值而求出。
7.一种研磨薄膜元件的自动研磨装置，其特征在于包括用于研磨与横条粘结的薄膜的研磨板，所述薄膜有监控元件，所述监控元件起码包括其阻值随着研磨而模拟地改变的模拟电阻；和控制器，用来把模拟电阻值转换成所述薄膜元件的高度，和当薄膜元件的高度达到目标值时，控制所述研磨板停止研磨过程，当当前测量阻值小于过去测得的阻值时，所述控制器应用过去测得的阻值作为当前测量的阻值。
8.根据权利要求7的一种自动研磨装置，其特征在于所述控制器判断当前测得的阻值是否小于过去测得的阻值，如果当前测得的阻值小于过去测得的阻值，就应用过去测得的阻值，如果当前测得的阻值大于过去测得的阻值，就应用当前测得的阻值。
全文摘要
一种研磨与横条粘结的工件的自动研磨方法和研磨装置,此工件包括薄膜元件,以便通过精确测量工件的高度来控制研磨过程。自动研磨装置可包括用于研磨与横条粘结的薄膜的研磨板和控制器,薄膜包括监控元件,后者起码包括其阻值随研磨而模拟地改变的模拟电阻,而控制器把模拟电阻值转换成薄膜元件的高度,并且当薄膜元件的高度达到目标值时,停止研磨过程,当当前测量阻值小于过去测量阻值时,控制器应用过去测量阻值作为当前测量阻值。
文档编号B24B49/02GK1195599SQ9810383
公开日1998年10月14日 申请日期1998年2月6日 优先权日1997年4月10日
发明者杉山友一, 绵贯基一, 横井和雄, 柳田芳明, 须藤浩二 申请人:富士通株式会社