专利名称：磁头制造方法
技术领域：
本发明涉及制造磁头的方法，它用于研磨磁头元件，以便在晶片上形成磁头元件后使磁头高度一致。
在磁头制造工艺中，在形成磁头薄膜后，要研磨磁头薄膜。这种均匀的研磨处理间隙长度和磁头薄膜的磁阻膜。对磁阻膜和间隙长度，要求亚微米级的精确度。
图27A和图27B为组合磁头的原理图。
如图27A所示，组合磁头80包括在衬底81上形成的磁阻元件82和写单元85。如图27B所示，磁阻元件82包括磁阻膜83和一对导体84。磁阻元件82的阻值在磁场出现时会改变。这磁阻元件82是读元件，它输出等效于磁盘上磁道90的磁场强度的电流。
磁阻元件82只用于读，要求分开地制造写单元。写单元85做成电感磁头。写单元85包括底磁极86和隔着间隙与底磁极86相对面的顶磁极88。激励这些磁极86、88的线圈87做在磁极86、88之间。在线圈87周围有非磁性的绝缘层89。
在象这样的组合磁头中，磁阻元件82的磁阻膜83的阻值对每个磁头必须是恒定的。可是，在磁头薄膜制造工艺中，不可能使这些阻值一致。结果，在形成磁头薄膜后，就对磁头薄膜研磨，以便使磁阻膜83的高度(宽度)h一致，从而使阻值一致。
图28A到29D是描述这种组合磁头的制造过程的原理图。
如图28A所示，利用薄膜技术在一块晶片100上形成多个组合磁头102。然后，如图28B所示，把晶片100切割成条，形成一些横条(毛坯)101。横条101包括一排磁头102。在横条101的左端、中点和右端形成用于过程监控的电阻元件102a。
正如上面解释的，研磨磁头102以便使得电阻膜83的高度一致。可是，横条非常薄，例如大约0.3毫米。结果，不可能把它直接地装在研磨夹具上。结果，如图28C所示，用热熔的蜡把横条101粘结在固定模(基块)103上。
然后，如图29A所示，把横条101放在研磨板上进行研磨。此时，如日本专利公开第2-124262号(美国专利5023991)和日本专利公开第5-123960号所指出的那样，在研磨中不停地测量用于监控工艺处理的横条101的电阻元件102a阻值。然后用这些阻值来探测磁头102的磁阻膜83是否已达到目的高度。
利用阻值测量，在磁阻膜达到目标高度时终止研磨。此后，如图29B所示，在横条101的底面101-1上形成滑板(slider)。
还有，如图29C所示，横条101当附于固定模103上时就切成单个的磁头102。然后，如图29D所说明的那样，通过加热固定模103和熔化热熔蜡，把每个磁头102取下来。
包括一排磁头102的横条101就是以这种方法制备的，并且因为以横条单元的形式进行研磨，所以，具有多个磁头102的磁阻膜被同时研磨。
图30A和30B是描述现有技术的原理图。
如图30A所示，横条101包括磁头元件102和监控元件102a。如早已描述过的那样，磁头元件102包括磁阻膜83和引线端84。监控元件(以后称之为电研磨引导(ELG)元件)102a包括电阻膜1020和引线端1021。磁阻膜83和电阻膜1020用相同的材料形成。
至于电阻膜1020，如图30B所示，电阻膜1020的高度ELGh越低，它的阻值越高。因此，可用测量ELG元件102a的电阻膜1020的阻值来探测电阻膜1020的高度ELGh。
因为磁头元件102的磁阻膜83的高度MRh实际上等效于电阻膜1020的高度ELGh，所以，电阻膜1020的高度ELGh等效于磁阻膜83的高度MRh。这被用来把ELG元件102a的电阻膜1020的阻值转变成磁头元件102的磁阻膜83的高度MRh。
此外，经由屏蔽层在晶片衬底上形成磁阻膜83。相反地，ELG元件102a不用作磁头。结果，因为不需要屏蔽，ELG元件102a就直接做在晶片衬底上。
在象这样一种方法，即在横条101上制造ELG元件102a，并且用测量ELG元件102a电阻的方法来控制研磨的情况下，会出现下述的问题。
首先，在将掩模对准晶片时精确度会改变。结果，示于图30A的磁阻膜83端的位置P0不同于电阻膜1020端的位置P1。这大概是0.1-0.2微米的差，而对于磁头要求的微米数量级的处理精度来说，这不成问题。
可是，当要维持亚微米加工精度时，这差就成了问题。在现有技术中，因为ELG元件的高度被当作与磁阻膜高度等效，并且把ELG元件的阻值转换成磁阻膜的高度，就可能得不到精确的磁阻膜高度。结果，磁阻膜的后处理高度的非一致性就成了问题。
其次，因为ELG元件的形成条件与磁阻膜的相同，用于制造磁阻膜的同样过程也被用来制造ELG元件。可是，因为并不是在屏蔽层上制造ELG元件，从图案产生分档器到ELG元件的距离不同于从分档器到磁阻膜的距离。结果，ELG元件图案形成的精度下降了。这种精度下降增加了磁阻膜83的端部的位置P0与电阻膜1020端部的位置P1的差。
在现有技术的情况下，因为ELG元件的高度被当作与磁阻膜高度等效，并且把ELG元件的阻值转换成磁阻膜的高度，就可能得不到精确的磁阻膜高度。结果，磁阻膜的后处理高度的非一致性就成了问题。
本发明的一个目的是提供一种磁头制造方法，用于通过加工而实现具有一致高度的磁头元件。
本发明的另一个目的是提供一种磁头制造方法，用于根据ELG元件阻值获得精确的磁头元件高度。
本发明的另一个目的是提供一种磁头制造方法，用于提高ELG元件和磁头元件的对准精度。
图1A和1B是本发明的原理图。
本发明包括在晶片上形成多个磁头元件102和包含模拟电阻的监控元件102a的步骤，借助于该步骤，阻值以模拟方式与磁头元件102的加工过程一致地改变；从晶片切成毛坯101的步骤，在毛坯101上多个磁头元件102和监控元件排成一行；加工磁头元件102的高度的步骤，在此加工过程同时测量在毛坯101上的监控元件102a的阻值，以达到预定的高度；和在处理后把毛坯101分成单个磁头102的步骤。
然后，在本发明的一个特征中，如图1A所示，所述形成步骤包括在这样的位置上，即形成后的监控元件端部和形成后的磁头元件端部的位置上测量差值ΔI的步骤；而所述加工步骤包括利用这些位置上差值ΔI把监控元件102a的阻值转换成磁头元件102的高度的步骤以及当磁头元件102的高度达到目标值时，终止加工处理的步骤。
在本发明的这种特征中，测量监控元件102a的端部和磁头元件102的端部位置之间的差值ΔI，并且把这些位置上差值ΔI结合到把监控元件102a的阻值转换成磁头元件102的高度的表达式中。结果，即使ELG元件的阻值被转换成磁阻膜的高度，还可获得精确的磁阻膜高度。这使得有可能在处理后达到磁阻膜的高度的精确一致性。
此外，在本发明的另一特征中，如图1B所示，所述形成步骤包括在晶片衬底100上形成底屏蔽层91的过程，在底屏蔽层91上形成绝缘层92的过程，和在绝缘层92上制备磁头元件102的磁阻膜83和监控元件102a的过程。
在本发明的这种特征中，因为监控元件102a也在衬底100的整个屏蔽层91上形成，所以，分档器与监控元件102a之间的距离和分档器与磁头元件102的磁阻膜83之间的距离相等。结果，对于监控元件102a与磁头元件102两者，图案形成的精度相同。
这减小了磁阻膜83端部的位置P0与电阻膜1020端部的位置P1之间的差。因此，即使ELG元件的阻值被转换成磁阻膜的高度，还可获得精确的磁阻膜高度。这使得有可能在处理后达到磁阻膜高度的精确一致性。
根据下面结合附图所进行的详细描述就会清楚本发明的其它特征和优点。
现在用结合进本说明书并成为本说明书一部分的附图来说明本发明的最佳实施例，与上面给出的一般描述一起，下面给出的对最佳实施例的详细描述起着解释本发明的原理的作用，附图中图1A和1B是本发明的原理图。
图2是描述本发明实施例的横条的原理图。
图3是描述图2所描述的ELG元件的方框图。
图4A和4B是描述图2所描述的ELG元件特性的原理图。
图5是描述图2所描述的ELG元件的原理图。
图6是图2所描述的ELG元件的剖视图。
图7是描述图6所描述的形成横条所用的过程的流程图。
图8是描述用于测量列于图7的图案尺寸的操作的原理图。
图9画出列于图7的起始电阻的特性图。
图10是图6所描述的ELG元件的剖视图。
图11A和11B是图6所描述的ELG元件的引线端的原理图。
图12是用于本发明实施例中的研磨机构的透视图。
图13是图12所描述的研磨机构的顶视图。
图14是图12所描述的研磨机构的侧视图。
图15描述图12所描述的研磨机构的剖视图。
图16A和16B是描述图12所描述的工件(work)的原理图。
图17是描述图12所描述的探针机构的原理图。
图18是图16所描述的弯曲机构的剖视图。
图19是图16所描述的弯曲机构的原理图。
图20是描述本发明的实施例的方框图。
图21是本发明的实施例所进行的处理过程的流程图(部分1)。
图22是本发明的实施例所进行的处理过程的流程图(部分2)。
图23是图21和22所列的MRh测量过程的流程图。
图24是用于探测图23所列的数字OFF位置的过程的流程图。
图25A和25B是参考图23而描述的噪声消除过程的原理图。
图26是描述在图24所画的数字OFF探测过程的原理图。
图27A和27B是描述组合磁头的原理图。
图28A，28B和28C是描述磁头制造过程的原理图(部分1)。
图29A，29B，29C和29D是描述磁头制造过程的原理图(部分2)。
图30A和30B是描述现有技术的原理图。
图2是描述本发明实施例的横条(毛坯)的原理图。图3是描述图2所描述的ELG元件的方框图。图4A和4B是描述图2所描述的ELG元件特性的原理图。图5是图2所描述的ELG元件的原理图。
如图2所示，横条101包括磁头102和ELG元件102a。在三个地方制备ELG元件102a，即横条101的左端、中间和右端。
如图3所示，ELG元件102a包括模拟电阻102-1和数字电阻102-2。模拟电阻102-1包括这样的图案，借助于该图案，阻值随着电阻膜的减小而增加。数字电阻102-2包括这样的图案，借助于该图案，当电阻膜减小到固定值时它就断路。数字电阻102-2包括五个开关。如图5所示，这些开关的断开位置是h1，h2，h3，h4和h5。
因此，作为等效电路，如图4A所示，模拟电阻102-1表现为可变电阻。然后，如图4B所示，阻值与ELG元件的高度减小一致地增加。至于数字电阻102-2，作为等效电路，它表现为五个如图4A所示的开关的电阻。然后，如图4B所示，在电阻断开(OFF)位置上，阻值变成曲线(bent line)形状。
ELG元件102a电阻值表示ELG元件102a的高度ELGh。这ELG元件的模拟阻值Ra和ELG元件的高度ELGh之间的高度关系可用下面所示的方程(1)来近似。
Ra＝a/ELGh+b (1)在方程(1)中的系数a，b可事先由实验决定。
在此，ELG元件102a使用与磁阻膜83所用的相同材料制成。可是，如图5所示，掩模精度误差造成磁头102上磁阻膜83端的位置P0和ELG元件102a端的位置P1的偏离。结果，ELG元件的高度ELGh不同于磁头102的磁阻膜83的高度MRh。
事先测出这差值ΔI。ELG元件102a的高度ELGh与磁阻膜83的高度MRh的关系可用下面所示的方程(2)来表示。
ELGh＝MRh+ΔI (2)因此，高度MRh可从下面的方程获得。
Mrh＝a/(Ra-b)-ΔI (3)对每个横条，这个差值ΔI是不同的。对每个横条101都测量这个差值ΔI会是非常困难的任务。因此，在晶片上对横条101取样来测量这个差值ΔI。对于没被取样的横条101，利用已测的差值ΔI来近似其差值ΔI。
再看图3，上述方程(1)的特性根据每个晶片100的加工条件而改变。制作数字电阻102-2来补偿这一点。事先知道数字电阻102-2的断开(OFF)位置h1-h5。探测数字电阻102-2的OFF，并测量模拟电阻的阻值Ra，并把这时的OFF位置代入方程(1)。当数字电阻作为在两个点上的OFF而被探测到时，就得到方程(1)的系数a、b。
方程(3)把ELG元件的模拟电阻值Ra转换成磁阻膜83的高度MRh。这就有可能用测量ELG元件的阻值来获得磁阻膜83的高度。因此，就有可能判断磁阻膜的高度是否已达到目标值。如要在下面解释的那样，当磁阻膜的高度达到目标值，就终止处理。
以这种方法，当预先测量差值ΔI，把这阻值转换成高度，把包含已测的差值ΔI的阻值转换成高度。结果，即使由于掩模精度上的误差，在ELG元件102a和磁阻元件83之间产生了位置误差，这方法使得可能抵消所述误差。
其次，图6到9用于解释差值的测量。图6是图2所描述的横条的剖视图。图7列出了形成横条所用的过程。图8是描述图7所解释的图案尺寸测量操作的原理图。图9是描述起始电阻的曲线图。
参考图6说明图7所列的形成过程。
首先，在晶片衬底100(81)上绝缘层100a的顶面形成用于屏蔽磁阻元件83的底屏蔽层91。
在底屏蔽层91的顶面形成第一绝缘层92。随后，在第一绝缘层92上形成磁阻膜(MR膜)83和ELG元件102a电阻膜(ELG膜)1020。
然后，在磁阻膜83上形成硬膜和引线端84。这时形成ELG元件102a的引线端1021。
此后，去掉晶片100并利用图8所描述的机构来测量差值ΔI。在此在形成写单元之前测量差值ΔI。这样做的原因是在形成写单元时，磁阻膜83和ELG元件102a会被写单元复盖。一旦被写单元复盖，这些薄膜再也看不见了，使得不可能用光学方法探测它们的差别。
随后，形成第二绝缘层93。在此膜的顶面，形成顶屏蔽层86来屏蔽磁阻元件83的顶部。这顶屏蔽层86也作为写单元的底磁极。
然后，形成写单元。即，形成非磁性绝缘层89、线圈87和顶磁极88。在这上面形成绝缘层94作为保护层。然后，测量ELG元件102a的起始模拟电阻值Ras。利用这起始电阻值，参考图10，用下述方法决定上述关系表达式(1)中的系数a，b。
图8描述用于测量差值ΔI的操作。把制造了磁阻膜和ELG元件的晶片100固定在精密操作台200上。精密操作台200的位置由操作台控制器201来控制。用电荷藕合器件(CCD)摄影机202拍摄晶片100。CCD摄影机202得到的图象数据送到图象处理器202进行处理。再用个人计算机类型的处理器203处理图象处理的结果。处理器203向操作台控制器201发出指令。
如图5所示，这系统控制着精密操作台200，并利用CCD摄影机202拍摄ELG元件102a的图象。然后ELG元件102a端的位置P1由图象处理器202探测。其次，通过控制精密操作台200，利用CCD摄影机202拍摄磁阻膜83的图象。然后，磁阻膜83端的位置P0由图象处理器202探测。
处理器203计算由图象处理器202探测到的位置P0和P1之间的差值ΔI。如早已说明过的那样，这数据应用到横条101的取样。处理器203使用这数据去产生其它横条101的差值ΔI。
图9用于解释早已描述过的起始阻值。模拟阻值Ra和磁阻元件83的高度MRh之间的关系随着起始阻值Ras而变。如图9所示，起始阻值Ras为13欧姆的特性用图中的C1表示。结果，起始阻值Ras为17.5欧姆的特性用图中的C2表示。
下面的方程(4)表达了这种关系。
Ra＝(k1*Ras-k2)/ELGh-k3*Ras+k4(4)ELGh＝Mrh+ΔI其中，k1，k2，k3和k4是系数。
结果，在绘于图9的每个起始阻值中，阻值Ra和磁阻元件83的高度MRh之间的关系事先用实验方法测出。然后，示于图9的关系表达式根据所测得的起始阻值Ras来选择。也就是，关系表达式(1)的系数a，b由起始阻值Ras来决定。
当按这方法去做时，根据起始阻值Ras就能容易地决定变化的特性。结果，阻值Ra能精确地转换成磁阻元件83的高度MRh。
图10是示于图6的ELG元件的剖视图。还有如图7解释的那样，在晶片衬底100的绝缘层100a的顶面上形成底屏蔽层91。要求底屏蔽层91起屏蔽磁阻膜83的作用。结果，在现有技术中，只在磁阻膜83的下面形成这种屏蔽层。
可是，当在ELG元件102a的下面没有形成底屏蔽层91时，分档器与ELG元件102a之间的距离不同于分档器与磁阻膜83之间的距离。结果，ELG元件102a与磁头元件102的图案形成的精度不同。这减小了ELG元件102a的图案形成精度。
为防止这一点，底屏蔽层91也在ELG元件102a的下面形成。
这使得分档器与ELG元件102a之间的距离与分档器与磁阻膜83之间的距离相同。结果，磁阻膜83端的位置P0与电阻膜1020端的位置P1之间的差值缩小了。因此，即使ELG元件的阻值被转换成磁阻膜的高度，仍能达到精确的磁阻膜高度。结果，就有可能使磁阻膜的后处理高度严格地一致。
此外，如图10所示，在ELG元件102a下面有辅助绝缘层92a。这样做的原因可解释如下。在研磨期间，ELG元件102a与研磨工作台相接触。这时在研磨期间的接触状态与浆液(slurry)(研磨剂)电阻使加到ELG元件102a的测量电流流进底屏蔽层91，造成短路。
为防止这情况发生，ELG元件102a与底屏蔽层91之间的间隙必须增大。可是，磁阻膜83与底屏蔽层91之间的间隙决定于第一绝缘层92的厚度。这间隙影响着磁阻膜83的特性。因此，第一绝缘层92的厚度不能增大。
因为ELG元件102a不用作磁头，ELG元件102a与底屏蔽层91之间的间隙可以增大。结果，在ELG元件102a下面形成辅助绝缘层92a。
这样的方法使得ELG元件102a与底屏蔽层91之间的间隙增大而又不会影响磁阻膜83的特性。这使得有可能防止ELG元件102a短路。
此外，如图5所示，ELG元件102a的电阻膜1020的表面积大于磁阻膜83的表面积。磁阻膜83的磁心(core)的长度决定于磁盘磁道的宽度。例如，它可以是约20微米。此外，高度大约2微米。如果使ELG元件102a的电阻膜1020的表面积等于磁阻膜83的表面积，这会减小ELG元件的阻值的变化。
这样，通过使ELG元件102a的电阻膜1020的表面积大于这磁阻膜83的表面积，来增加ELG元件阻值的变化。例如，把磁心长度设为50微米。
图11A和11B是图6和7所描述的ELG元件的引线端的原理图。如图11A所示，磁阻膜83包括MR层(Fe-Ni)、Ta层和SAL层。为了控制这磁阻膜83的磁畴，在各侧形成硬膜84-1。硬膜84-1包括铁磁材料。在图中，硬膜84-1在横向上控制这磁阻膜83的磁畴。此外，在硬膜84-1的侧面上形成引线端84。
与此相反，如图11B所示，引线端1021在ELG元件102a的电阻膜1020的顶面上形成。其原因可解释如下。与磁阻膜83一起，引线端84必须在膜侧面上形成，以便控制磁阻膜的磁畴。可是，这类接触增加了接触电阻。
对于ELG元件102a，不需要控制磁畴。因此，在ELG元件102a的电阻膜1020的顶面上形成引线引线端1021，减小了接触面积，从而减小了接触电阻。当使用这种方法时，测量灵敏度可改善到接触电阻起支配作用的范围。
下面来解释研磨过程。
图12是用于本发明的实施例的研磨机的透视图，图13是用于本发明的实施例的研磨机的顶视图，图14是图12所描述的研磨机的侧视图，图15描述图12所描述的研磨机构的剖视图，图16是描述图12所描述的工件原理图。
如图12、13和14所示，研磨工作台104由图中没画出的电动机转动。研磨座10在其下侧有六个撑垫111。研磨座10被设置在固定于机器的旋转轴150上，并能被绕着旋转轴150转动。在研磨座10的另一端有凸轮孔118。
摆动机构15使研磨座10从一侧摆到另一侧。如图13和14所示，摆动机构15包括摆动电动机155、由摆动电动机155转动的凸轮滑轮152和安装在凸轮滑轮152上的摆动凸轮151。摆动凸轮151与研磨座10上的凸轮孔118接合。
因此，如图13所示，摆动电动机155的旋转使研磨座10以图中箭头所指的方向从一侧摆到另一侧。摆动凸轮152装备着两个传感器驱动的致动器153。传感器154探测传感器驱动的致动器153。传感器驱动的致动器153的位置设置成当研磨座10处在图13所指出的点P(摆动中心点)时，传感器驱动的致动器153的位置能被探测出来。
再看图12，研磨座10装配有下面要描述的压力机构13。压力机构13对适配器11施加压力。适配器11安装在研磨座10上。如图14所示，适配器11做成很象L的形状。工件103(101)装在这适配器的第一面11a。工件103由工件固定夹112固定在第一面11a上。
适配器11有第二面11b。第二面11b的端部装有曲柄(brace)113。装进研磨座10内的支持机构110包括球形支持块110a及其调节螺丝110b。在适配器11上的曲柄(brace)113与此支持块110a接合。
因此，适配器被支持在研磨座10上的一点上，而研磨工作台104与工件103的加工表面接触。即适配器11支持在三个点上，包括在工件103上的两个点和在支持机构110上的一个点。结果，工件103可绕着支持机构110转动。这使得工件103能够模拟研磨台104而与研磨座10无关。
结果，工件103被研磨工作台104加工，而不管研磨座10的精度如何。这使得有可能均匀地加工工件。
再看图12，卸载机构12安装在研磨座10上。如图14所示，卸载机构12推着适配器11。这使得适配器11绕着支持块110a转动，并从研磨工作台104取出工件103。卸载机构12包括卸载园柱120和卸载块121。
卸载操作可作如下解释。当在横条101上的磁阻膜83的高度MRh达到预计值时，必须终止加工。通过停止研磨工作台来终止研磨。可是，研磨工作台在接收到停止指令后被减速到停止。结果，工件103继续被研磨直到研磨台停止工作，造成工件尺寸不一致的精度。
结果，当磁阻膜83的高度MRh达到预计值时，卸载园柱120动作，推开卸载块121。这使适配器11绕着支持块110a转动，并使工件103与研磨工作台104分离。结果，一旦磁阻膜83的高度MRh达到预计值，就停止研磨。结果，就改进了工件尺寸的精度。适配器11的存在也使卸载容易了。
此外，如图13所示，当传感器154探测到致动器153，即探知这样的事实研磨座10处在P点(摆动的中点)时，就进行卸载。这样做的理由是，如果摆动机构的停止位置是随机的，则研磨记号在停止位置处在工件的左边。
摆动速率在摆动的两端减慢，使得工件容易做研磨记号。结果，摆动速率在摆动的中心P处最快，使得难以在工件左边做研磨记号。传感器154在那里探测致动器153，这就探知这样的事实，即研磨座10已达到它的摆动中点P，并进行上述的工件卸载。这使得能防止在终止研磨时研磨记号附在工件上。
探针机构14安装在研磨座10的末端。如图14所示，探针机构14与固定在工件103上的横条101的ELG元件电接触。探针机构14装配着探针140，它与这些ELG元件电接触。
再看图12，用修正环旋转机构161转动修正环160。修正环160使浆液(研磨剂)均匀地扩展开，并使浆液埋置在(embed)研磨工作台104。这矫正了研磨工作台104的平面度。
如图15的剖视图所示，压力机构13包括三个压力缸13L、13C、13R。压力缸13L、13C、13R安装在支持板132上。支持板132可在旋转轴133上转动。因此，当把适配器11安置在研磨座10上时，可转开支持板132以便暴露出研磨座10，从而允许把适配器11放置在研磨座10上。
左压力缸13L把压力加到适配器11的左侧。中心压力缸13C把压力加到适配器11的中心。右压力缸13R把压力加到适配器11的右侧。压块130被固定在每个压力缸13L、13C、13R的末端。压块130被球形另件131所支持。因此，压力缸能均匀地对适配器11加压。
如图16A所示，工件(固定模)103有固定孔103a。横条101被粘结到工件103上。工件103装有印刷电路142。印刷电路142有大的引线端。并且横条101的ELG元件102a的引线端通过引线接合的导线142a连接到印刷电路142a的引线端。
横条101的ELG元件102a的引线端小。这样，当它被磨料剂复盖时，即使令探针140直接与引线端接触，也不能进行稳定的电阻测量。结果，把研磨机设计成令探针140与印刷电路142接触。印刷电路142被放在与研磨表面分开的位置，并被装以大的引线端。这样使得有可能进行稳定的电阻测量。
如图16B所示，工件103安装在适配器11上。适配器11包括突扣114和工件固定块112，此突扣114与工件103的孔103a啮合并支持着工件103。工件103利用突扣114来定位，并被固定块112夹紧和保持在第一面11a。此外，115和116是后面参考图18来描述的弯曲机构。
图17是图12所描述的探针机构的原理图。
如图17所示，探针块140支持着多个探针140a。探针块140被探针柱141所带动。探针柱141使得探针140a在电阻测量期间与印刷电路142接触。同时，当把适配器11安装在研磨座10上时，探针柱141撤掉探针140a，以便使得易于安装适配器11。
图18是图16B所描述的弯曲机构的剖视图。图19是弯曲机构的原理图。
横条101在粘结到工件103时，会变歪。即使最轻微的歪斜都会在亚微米级加工中，使一致性成为不可能。为修正这种歪斜，适配器11装配了弯曲机构。如图16B和18所示，弯曲机构包括弯曲臂115和弯曲调节螺丝116。弯曲臂115压着工件103的安装孔103a的壁。弯曲调节螺丝116调节弯曲臂115所加的压力。
弯曲臂115使工件103弯曲，并通过压住工件103的安装孔103a的底壁的中心，修正横条101的歪斜。通过旋转弯曲调节螺丝116来调节修正量。在这点上，在横条101粘结到工件103之后，用跟踪横条101上的测量装置来测量歪斜。这样就根据歪斜来决定修正量。
如图19所示，研磨座10装备着自动弯曲机构17。板手172与图18所描述的弯曲调节螺丝116啮合。电动机171转动板手172。弯曲柱体170沿弯曲调节螺丝116的方向驱动板手172和电动机171。
根据测到的歪斜，控制电动机171的旋转来转动弯曲调节螺丝116。这就使得有可能自动地修正歪斜。
图20是描述本发明的实施例的方框图，图21、图22是本发明的实施例进行的处理过程的流程图，图23是MRh测量过程的流程图，图24是用于探测图23所列的数字OFF位置过程的流程图，图25A和25B是描述噪声消除过程的原理图，图26是描述数字OFF探测过程的原理图。
如图20所示，扫描器180操纵每个探针140a的通道开关。恒流电源181提供电阻测量用的电流。数字万用表182利用扫描器180的输出来测量每个ELG元件的模拟电阻和数字电阻的阻值。研磨旋转电动机104a转动研磨装置104。
个人计算机(称为控制器)183把数字万用表182测得的阻值转换成磁阻膜高度MRh，并且还控制所有的电动机。即控制器183控制研磨摆动电动机155、弯曲电动机171、修正环电动机161和旋转电动机104a。控制器183控制压力机构的每个缸。控制器183还控制卸载机构12的柱体120，和探针机构的柱体141。此外，控制器183还接收来自摆动机构的摆动传感器153的输出，并控制卸载机构12。
利用图21和22的输入单元(input unit)，在下面解释控制器操纵的过程。
(S1)首先，利用控制器183的输入单元来输入起始值。起始值包括如晶片数和横条地址这样的数值。此后，操作者把适配器11固定在研磨座10上。然后，按动起动开关。
(S2)当控制器183探测到起动开关被按动，它就开始研磨。即控制器183起动电动机104a和以高速转动研磨工作台104。这时的转速是50rpm。控制器183起动摆动电动机155并控制摆动操作。控制器183也起动修正环电动机161。控制器183开始供给浆液。
然后，控制器183使压力机构的中心缸13C工作。这令压力缸加上轻载，并进行找平(阶段1)。这找平(flattening)处理去掉横条101的毛刺。
(S3)控制器183从数字万用表182读出阻值，并测量高度MRh，如将在参考图23和24所作的解释那样。当起动研磨时，控制器183起着计时器的作用，并决定计时值是否已达到60秒。如果计时值小于60秒，控制器183测量高度MRh。即进行60秒钟。然后如已作过的解释那样，在这期间，也进行高度MRh测量，以探测数字电阻的OFF。
(S4)当计时值超过60秒，控制器183终止找平(flattening)处理。然后，控制器183接通压力机构13的所有的缸13L、13C、13R。即它加载，并使工件103倒角(chamfering)(阶段2)。这倒角处理令横条101的磁头102和ELG元件102a消除短路。
(S5)控制器183从数字万用表182读出阻值，并测量高度MRh，正如将在结合参考图23和24时所作的解释那样。控制器183决定，处在如上所述的在右边的、在中间的、和在左边的所有ELG元件的MRh是否小于8.0微米。如果所有ELG元件的MRh不小于8.0微米，控制器183测量高度MRh。
在研磨之前，ELG元件会产生部分短路，并且它们的模拟电阻值Ra表现出异常值。结果，转换得的高度MRh也表现出异常值。当所有的MRh小于8.0微米时，会消除部分短路，并且会消除异常值。这导致转换到利用模拟电阻的过程控制。
(S6)一旦消除了短路，控制器183就进行这样的处理，即修正歪斜和左右差别(阶段3)。也就是说，控制器183起动图19解释过的弯曲电动机171，并修正歪斜。这时用结合参考图19早已解释过的测量操作，把修正量输入到控制器183。控制器183利用这修正量来控制弯曲电动机171。
(S7)控制器183从数字万用表182读出阻值，并测量高度MRh，如将在参考图23和24所作的解释那样。
(S8)控制器183探测在中心位置(重心)处的高度MRh。通过找出左边ELG元件的高度和右边ELG元件的高度的平均值，再找出这平均值与中心ELG元件的高度的平均值，来决定中心位置(重力中心)处的高度MRh。控制器183决定，中心位置(G)处ELG元件的高度MRh是否小于(目的高度-精加工公差)。当中心位置(G)处ELG元件的高度MRh不小于(目的高度-精加工公差)，它就进行左右差值的修正。即控制器183计算左边ELG元件(L)的高度和右边ELG元件(R)的高度的差x。
当差x不超过-0.03微米时，横条101的右端比左端高出多于0.03微米(公差值)。结果，为了减小左边载荷，关闭压力机构13的左缸13L。然后，过程回到步骤S7。
还有，当差x超过0.03微米时，横条101的左端比右端高出多于0.03微米(公差值)。结果，为了减小右边载荷，关闭压力机构13的右缸13R。然后，过程回到步骤S7。
当差x在-0.03微米与0.03微米之间时，横条101的左右端的差在公差范围内。在这点上，压力机构13的所有缸13L、13C、13R都接通，并且过程回到步骤S7。
(S9)控制器183证实歪斜量。它找出这时中心ELG元件C的高度MRh与左右ELG元件的高度MRh的平均值之间的差Y。控制器183决定这差Y是否超过公差值0.03微米。如果它不超过公差，则过程跳到步骤S10。当差Y确实超过公差值，就如步骤S6所描述那样修正歪斜。这时修正量决定于上述差Y。
(S10)控制器183进行精加工处理(阶段4)。控制器183控制电动机104a，并且在这时减小板的转速。转速是15rpm。然后，控制器183关闭压力机构的所有缸13L、13C、13R。即在不加载荷的情况下进行精加工。
(S11)控制器183从数字万用表182读出阻值，并测量高度MRh，如将在参考图23和24时所作的解释那样。控制器183决定，在重心(G)处的ELG元件的高度MRh是否小于目标值。
(S12)如果控制器183探测到高度MRh小于目标值，它就终止处理。即控制器183决定结合参考图13时所描述的摆动传感器153是否为ON。当摆动传感器153为ON，如早已解释的那样，研磨座10处在它的摆动的中点P。
在此点处，控制器183操纵探针柱141，并撤除(evacuate)探针140。随后，控制器183操纵卸载机构12的卸载缸120，并从研磨工作台104撤除(evacuate)工件103。然后，控制器183停止研磨并终止处理。
以这种方法，从粗加工(找平、倒角和左右差修正)到精加工的所有过程都通过改变处理速率来连续地进行。结果，与粗加工和精加工分开进行的过程相比，这方法大大地提高了生产力。它也减少了操作者的工作量。
下面将用图23和24解释MRh测量过程。
(S20)控制器183从数字万用表182读出阻值，数字万用表182对每个ELG元件102a测量模拟电阻102-1的阻值Ra和数字电阻102-2的阻值Rv。
(S21)控制器183把过去测得的阻值R0与这次测得的阻值R1比较。这对于模拟电阻102-1的阻值Ra和数字电阻102-2的阻值Rv是分开执行的。
当过去测得的阻值R0大于这次测得的阻值R1，则电流电阻值采用过去测得的阻值R0。当过去测得的阻值R0不大于当前测得的阻值R1，则电流电阻值采用当前测得的阻值R1。
如结合参考图4B所作的解释那样，阻值与元件高度的减小一致地增加。因此，如果电阻测量操作正常，则过去的取样阻值大于当前取样的阻值。可是，元件上的部分短路和研磨剂的影响会使测量到的电阻表现为非正常值。这类处理是为消除这些非正常阻值而进行的。
在图25A描述的测量到的电阻值包括噪声(非正常电阻值)。如图25B所示，通过噪声消除处理，把噪声去掉。结果，就得到精确的阻值。因为对模拟电阻102-1的阻值Ra和数字电阻102-2的阻值Rv来说，这操作是分开进行的，故对每类电阻，不可能获得无噪声阻值。
(S22)控制器183决定是否已测量了所有的ELG元件的阻值。如果已测量了所有的ELG元件的阻值，则控制器183转换扫描器180的通道，并返回步骤20。
(S23)当控制器183完成所有的ELG元件的阻值(测量)后，正如将参考图24所作的解释那样，它从阻值变化探测数字电阻元件的OFF。当它探测到数字电阻元件的OFF后，控制器183计算上述转换方程，即方程(3)的系数。然后，根据此方程，它把所测到的阻值Ra转换成高度MRh。然后，它终止处理。
参考图24解释关于探测数字OFF的操作。
(S30)控制器183通过探测数字电阻102-2的阻值变化，探测数字电阻102-2的断开(OFF)位置。结果，控制器183把数字电阻的阻值Rv对模拟电阻阻值Ra取微分。这微分方程如下。
dRv/dRa＝[Rv(n)-Rv(n-1)]/[Ra(n)-Ra(n-1)](5)此外，Rv(n)是n次取样的数字电阻值，而Rv(n-1)是(n-1)次取样的数字电阻值，Ra(n)是n次取样的模拟电阻值，而Ra(n-1)是(n-1)次取样的模拟电阻值。
如图26所示，当ELG元件102a的高度减小时，模拟电阻102-1的阻值Ra突然改变。模拟电阻102-1与数字电阻102-2的物理关系是固定的。因此，通过把数字电阻Rv对模拟电阻Ra取微分，在数字电阻的OFF位置处可得到大的微分值。这使得有可能严格地探测到数字电阻到达OFF的点。这也使得探测易于进行。
(S31)控制器183把这微分值dRv/dRa与预先确定的阈值作比较。如果这微分值大于阈值，它就探测到数字电阻的OFF位置。然后，它进行到步骤S32。如果这微分值不大于阈值，控制器183就决定，这不是数字电阻的OFF位置，并进行到步骤S33。
(S32)当控制器183探测到数字电阻的OFF位置，它就修正关系表达式(3)的系数。在这点上，事先把关系表达式(3)的系数设置成这样的关系表达式系数，它用前面参考图9所作的解释中的起始电阻值作为起始电阻值。如早已作过的解释那样，这把所述起始电阻值输入到控制器183。然后利用所述横条的地址读出这起始电阻值。控制器183从这起始电阻值决定起始系数。
为修正关系表达式(3)的两个系数a、b，需要两个OFF位置。例如，当控制器183探测到OFF位置h(n)，OFF位置h(n-1)，它从OFF位置h(n)的模拟电阻Ra(n)和OFF位置h(n-1)的模拟电阻Ra(n-1)决定系数a、b。
即从表达式(1)得到下面两表达式。
Ra(n-1)＝a/h(n-1)+b (6)Ra(n)＝a/h(n)+b (7)解表达式(6)和(7)中的系数得到下面两表达式。
a＝[Ra(n)-Ra(n-1)]*h(n)*h(n-1)/[h(n)-h(n-1)](8)b＝a/h(n)-Ra(n) (9)然后更新这些系数。
(S33)控制器183把模拟电阻值Ra转换成磁阻膜83的高度MRh。
关系表达式(1)可被变换成下式。
ELGh＝(Ra-b)/a (10)此处所示的表达式(10)可被变换成下式。
MRh＝(ELGh)-ΔI＝(Ra-b)/a-ΔI (11)这表达式可得到正确的磁阻膜83高度。
如参考图8所作的解释那样，对每个横条这ΔI都要输入到控制器183。因此，对应的差值ΔI如上述那样从横条地址读出。
在晶片上形成多个磁头元件102和包括模拟电阻的监控元件102a之后，就把由磁头元件102和监控元件102a排成一列的毛坯101从晶片上切下，上述的模拟电阻的阻值与磁头元件102的加工过程以模拟的方式一致地改变。然后，在对毛坯101的监控元件102a的阻值测量的同时，把磁头元件102的高度加工到预先确定的高度，并在完成加工后，把毛坯101分成单个的磁头102。
然后，测出监控元件102a端部与磁头元件102端部的位置之间的差值ΔI，并把这些位置之间的差值ΔI代入把监控元件102a的阻值转换成磁头元件102的高度的关系表达式。结果，即使当把ELG元件的阻值转换成磁阻膜的高度，也能获得精确的磁阻膜高度。磁阻膜的后处理高度可做得严格地一致。
此外，形成阶段包括在晶片衬底100上制备底屏蔽层91的过程、在屏蔽层91上制备绝缘层92的过程和在绝缘层92上制备磁头元件102的磁阻膜83和监控元件102a的过程。
因为监控元件102a也经屏蔽层91制备在衬底100上，所以，从分档器到监控元件102a的距离和从分档器到磁头元件的磁阻膜83的距离相等。结果，对于监控元件102a和磁头元件102，图案形成精度是完全相同的。这减小了磁阻膜83端部的位置P0与电阻膜1020端部的位置P1之间的差别。因而，即使ELG元件的阻值被转换成磁阻膜高度，也能获得精确的磁阻膜高度。结果，在处理之后，就能达到磁阻膜高度的精确一致性。
除了上述的实施例，本发明也能变换成下面的形式。
(1)在上述的实施例中，所使用的ELG元件的例子利用了模拟电阻和数字电阻，但本发明也可以应用于只使用模拟电阻的ELG元件。
(2)可以用另一形式的研磨机。
本发明已用实施例来作解释，但各种形式都可能处在本发明的目的范围内，并且这些形式都不超出本发明的范围。
如上所述，本发明达到下面的效果。
(1)测量监控元件102a端部与磁头元件102端部的位置之间的差值ΔI，并把这差值ΔI代入把监控元件102a的阻值转换成磁头元件102的高度的关系表达式。结果，即使ELG元件的阻值被转换成磁阻膜的高度，也能获得精确的磁阻膜高度。
(2)因为监控元件102a也经屏蔽层91制备在衬底100上，从分档器到监控元件102a的距离与从分档器到磁阻膜83的距离相等。结果，对于监控元件102a和磁头元件102，图案形成的精度是相同的。因而，即使ELG元件的阻值被转换成磁阻膜高度，也能获得精确的磁阻膜高度。
权利要求
1.一种用于制造磁头的磁头制造方法，其特征在于包括在晶片上形成多个磁头元件和包含模拟电阻的监控元件的步骤，借助于该步骤，阻值与所述磁头元件的加工过程以模拟方式一致地改变；从所述晶片切成毛坯的步骤，在这毛坯上所述多个磁头元件和所述监控元件排成一行；加工所述磁头元件的高度的步骤，在此加工过程同时测量在所述毛坯上的所述监控元件的阻值，以达到预定的高度；和在所述处理后把所述毛坯分成单个磁头的步骤；其中，所述形成步骤包括测量这样的位置之间的差值的步骤，这些位置是所述形成后的监控元件端部和所述形成后的磁头元件端部；所述加工步骤包括利用这些位置上的所述差值ΔI把所述监控元件的阻值转换成所述磁头元件的高度的步骤；和当所述磁头元件的高度达到目标值时，终止所述加工处理的步骤。
2.根据权利要求1的磁头制造方法，其特征在于所述形成步骤包括形成含有磁阻元件的所述磁头元件的步骤；和所述处理步骤包括把所述磁阻元件的高度加工到所述目标值的步骤。
3.根据权利要求2的磁头制造方法，其特征在于所述形成步骤包括在所述晶片上形成所述磁阻元件和所述监控元件的步骤、测量所述形成后的监控元件的端部和所述形成后的磁头元件的端部位置之间的差值的步骤，以及在所述磁阻元件上形成写单元的步骤。
4.根据权利要求1的磁头制造方法，其特征在于所述形成步骤包括测量所述监控元件的起始阻值的步骤，以及所述处理步骤的所述转换步骤包括决定这样的关系表达式的系数的步骤，所述关系表达式利用所述监控元件的所述起始阻值，把所述监控元件的阻值转换成所述磁头元件的高度。
5.根据权利要求1的磁头制造方法，其特征在于所述形成步骤是形成所述磁头元件和包含所述模拟电阻和数字电阻的监控元件的步骤，所述步骤使监控元件阻值与所述磁头元件的处理过程一致地改变成弯曲线的形状；以及所述处理步骤的所述转换步骤包括决定在所述监控元件中的所述数字电阻的OFF状态的步骤；修正这样的关系表达式的系数的步骤，所述关系表达式在探测到数字电阻OFF时，利用所述模拟电阻的阻值，把所述监控元件的阻值转换成所述磁头元件的高度。
6.一种用于制造磁头的磁头制造方法，其特征在于包括在晶片上形成多个磁头元件和包含模拟电阻的监控元件的步骤，借助于该步骤，阻值与所述磁头元件的加工过程以模拟方式一致地改变；从所述晶片切成毛坯的步骤，在这毛坯上所述多个磁头元件和所述监控元件排成一行；加工所述磁头元件的高度的步骤，在此加工过程同时测量在所述毛坯上的所述监控元件的阻值，以达到预定的高度；和在所述处理后把所述毛坯分成单个磁头的步骤；其中，所述形成步骤包括在晶片衬底上形成底屏蔽层的步骤，在所述底屏蔽层上形成绝缘层的步骤，和在所述绝缘层上制备所述磁头元件的磁阻膜和所述监控元件的过程。
7.根据权利要求6的磁头制造方法，其特征在于所述形成步骤包括在所述监控元件与所述绝缘层之间制备辅助绝缘层的步骤。
8.根据权利要求6的磁头制造方法，其特征在于所述形成步骤包括制备所述监控元件的有这样的面积的电阻膜的步骤，此电阻膜的面积大于所述磁头元件的磁阻膜的面积。
9.根据权利要求8的磁头制造方法，其特征在于所述形成步骤包括在所述磁头元件的磁阻膜的各侧面制备硬膜和引线端以及在所述监控元件的电阻膜上制备引线端的步骤。
全文摘要
在精确测量电阻的磁头制造方法中,在测量过程监控元件的电阻值的同时加工处理磁头。在晶片上形成磁头元件和监控元件后,监控元件的电阻值与加工过程以模拟的方式一致地变化。在测量监控元件的电阻值的同时,把磁头加工到预定的高度。在形成过程中,事先决定磁头元件与监控元件的位置的差值ΔI,这差值用来把监控元件的阻值转换成磁头元件的高度。这使得有可能修正掩模误差。此外,通过把监控元件设置成与磁头的磁阻膜处在相同的位置,而能精确地形成图案。
文档编号G11B5/39GK1195840SQ97123448
公开日1998年10月14日 申请日期1997年12月31日 优先权日1997年4月10日
发明者绵贯基一, 杉山友一, 横井和雄, 柳田芳明, 须藤浩二 申请人:富士通株式会社