JP2000509181A - 薄膜磁気記録ヘッド及び同ヘッドを製造するシステム並びに方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 薄膜磁気記録ヘッド及びシステム、並びに同ヘッド及びシステムを製造するプロセスを開示する。ある実施例では、本発明はパターン認識素子を含む集束粒子ビームシステムとして理解されるが、この集束粒子ビームシステムは、このパターン認識素子を利用して記録ヘッドのポールチップアセンブリのフットプリントを影像化して分析し、さらにプロセッサを利用して記録ヘッドの所定部分を取り除くよう集束イオンビームに指示する命令信号を生成して、記録ヘッドのポールチップアセンブリを成形するものである。本集束粒子ビームシステムにより、座標情報を利用して記録ヘッドを選択的に切削し、それにより、輪郭付表面を有するジオメトリを含む、ポールチップアセンブリのフットプリントジオメトリを成形する精密切削装置が提供される。

Description

【発明の詳細な説明】 薄膜磁気記録ヘッド及び同ヘッドを製造するシステム並びに方法発明の分野 本発明は、磁気媒体からデータを読み取り、またこれにデータを書き込むため の薄膜磁気ヘッドに関し、より詳細には、輪郭付表面を有する薄膜磁気ヘッドと 、これを製造するためのシステム及びプロセスに関する。発明の技術的背景 薄膜磁気記録ヘッドは、データ記憶の業界において広く受け入れられている。 薄膜磁気ヘッドは、サイズが小さいため、コンピュータのハードディスクやデジ タルデータテープ駆動装置のような磁気記憶装置の磁気媒体に、幅の狭いデータ トラックを形成する。データトラックの幅が狭いことから、装置が媒体の領域当 たりより多くのデータトラックを記憶し、ひいては装置当たりより多くのデータ を記憶することが可能となる。従って、記録ヘッドのサイズを小さくすることは 、磁気記憶装置の総データ記憶容量を増加させる結果となる。 一般的には、薄膜磁気ヘッドは、一端では絶縁性の層により分離され、他端で は導電的に接続されていることにより磁界を形成し検出することが可能な一個の 磁気装置を形成する、ポールと呼ばれる２つの導電性の層からなるポールチップ アセンブリを含む基体により形成されている。約２分の１ミクロンのフィーチャ を含むポールチップアセンブリの大きさは、ポールチップアセンブリが作り出す 磁界パターンを一部決定する。この磁界パターンは、記録ヘッドがどれだけ狭く データトラックを形成できるかに影響する。従って、製造業者は、ポールチップ アセンブリのジオメトリを可能な限り精密に成形することにより、記録されたデ ータの狭いトラックの読み取り及び書き込みに適した磁界パターンを提供するこ との可能なポールチップアセンブリを得ようとしてきた。 現在、製造業者は、読み取り／書き込みヘッドの加工にリソグラフの手法を取 り入れることにより、ポールチップアセンブリの精確なフットプリントを形成し ようと試みている。一般に、リソグラフ法では、蒸着厚さを精確に調節可能な蒸 着、スパッタリング、めっき又はその他の蒸着技術を用いて、導電性材料の層と 絶縁性材料の層とを交互に基体に蒸着させる。次のステップで、化学的腐食、反 応性イオンエッチング（ＲＩＥ）又は他の方法を用いて、蒸着した層を所望のジ オメトリを有するポールチップアセンブリに形成加工する。 既存のリソグラフ法は、今日のデータ記憶容量に適した大きさのフィーチャの ポールチップアセンブリは十分に提供しうるものの、製造可能なフィーチャの大 きさという点で間もなく限界に達しようとしている。例えば、現在のフォトリソ グラフ法では、ポールアセンブリの表面にフォトレジスト層を精確に付着させる ことが要求される。通常、フォトレジスト層は、１０：１のアスペクト比を有す る間隙を含むトポロジに形成される。このようなフォトレジスト・トポロジは精 確に形成することは困難であり、結果として、製造上の欠陥が生じるのが普通で ある。 更に、これらのリソグラフ法は、大量生産には適さない。特に、ポールチップ アセンブリのリソグラフエッチングは時間がかかり、また多量の材料を消費する 。また、ポールチップアセンブリのリソグラフエッチングの目的は、ポールチッ プアセンブリの製造過程で生じる製造上の欠陥を修正することである。がしかし 、製造過程で生じるジオメトリ欠陥は、予測困難であり、かつ多種多様である。 このように、ポールチップアセンブリの表面への一律なフォトレジストパターン 形成は、一般的な方法ではあるが、実際には読み取り／書き込みヘッドの製造欠 陥を生じ、不適当であることが多い。従って、現行の磁気記録ヘッド製造法には 、記録ヘッドの物理的ジオメトリを制御する能力という点から見て、いくつかの 重大な限界がある。このため、現行の方法は、今日のコンピュータユーザが希望 するより高密度のデータ記憶装置に使用される記録ヘッドを精確に形成する目的 には適さないのである。 従って、本発明の目的は、薄膜磁気読み取り／書き込みヘッドのより優れた製 造プロセスを提供し、さらに詳細には、磁気読み取り／書き込みヘッドのポール チップアセンブリを精確に形成するプロセスを提供することにある。 また、本発明の更なる目的は、製造プロセスにおいて、より少量の化学物質を 使用して製造される磁気読み取り／書き込みヘッドの製造プロセスを提供するこ とにある。 また、本発明の更に別の目的は、ポールチップアセンブリのジオメトリをより 容易に調整可能な製造プロセスを提供することにある。 また、本発明の更に別の目的は、ポールチップアセンブリの表面に輪郭線を付 された磁気薄膜ヘッドを提供することにある。 また、本発明の更に別の目的は、より優れた品質管理が可能な読み取り／書き 込みヘッドの製造プロセスを提供することにある。 次に、本発明を実施例と共に説明する；なお、以下に述べる実施例に、発明の 精神または範囲から逸脱することなく種々の変更、追加及び省略を行うことが可 能であることは、半導体装置製造技術の当業者には明白であろう。発明の概要 本発明の目的は、ポールチップアセンブリの座標を精確に判定するため、そし て所望のポールチップのジオメトリを得るために取り除くべきポールチップアセ ンブリ部分を判定するために、パターン認識を利用することで集束粒子ビームを 記録ヘッドのポールチップアセンブリの切削に用いることを可能にすることであ る。集束粒子ビームにはイオンビーム、電子ビーム、ｘ線ビーム、光学ビーム又 はその他の指向可能な放射エネルギの源を含めることができる。 本発明は、薄膜磁気記録ヘッド及び同ヘッドを製造するためのシステム並びに プロセスを提供するものである。ある一実施例では、本発明はパターン認識素子 を含む集束粒子ビームシステムとして理解されるが、このシステムは、パターン 認識素子を利用して記録ヘッドのポールチップアセンブリのフットプリントを影 像化して分析し、さらにプロセッサを利用して記録ヘッドの所定部分を取り除く よう集束イオンビームに指示する命令信号を生成することで、記録ヘッドのポー ルチップアセンブリを成形するものである。本発明の目的は、パターン認識シス テムに、ポールチップアセンブリの影像を分析させてポールチップアセンブリの フットプリントの精確なジオメトリを表した座標情報を生成させることを可能と することである。集束イオンビームにより、座標情報を用いて記録ヘッドを選択 的に切削し、それによりポールチップアセンブリのフットプリントジオメトリを 成形することのできる精密切削装置が提供される。本発明のさらなる目的は、パ ターン認識システムがポールチップアセンブリのフットプリントジオメトリの分 析によく適合しており、またこのシステムが、プロセッサに対し、ポールチップ アセンブリを成形するのに最も効率的又は経済的な切削パターンをこのジオメト リから判定するのに適した座標情報を提供できるようにすることである。 さらに本発明の目的は、例えば集束イオンビームなどの集束粒子ビームが、除 去プロセスにおいて達成される切削深さを精確かつ可変に制御できることで、輪 郭付表面を有する薄膜磁気読み取り／書き込み用ヘッドの提供を可能とすること である。ここで用いられるときの輪郭付表面という用語は、湾曲部分又は線形傾 斜部分などの連続傾斜部分を含む、ポールチップアセンブリを含む読み取り／書 き込み用ヘッドのいかなる表面フィーチャをも包含するものである。加えて、本 発明は階段状表面を含む記録ヘッドの形成を容易とし、さらにこのような階段状 表面を形成するためのシステム及びプロセスを提供するものである。ここで用い られるときの階段状表面という用語は、複数の高くなった表面を含む、いかなる 表面又は表面部分を包含するとして理解されている。これらの輪郭付表面及び階 段状表面はポールチップアセンブリが生じる磁界をもたらすとして理解されてい る。従って、本発明は、磁界パターン、磁界強度、又はその他の特性など、所定 の特性を有する磁界パターンを生じるのに適合した輪郭付表面を有する薄膜磁気 ヘッド及びシステム、並びに同ヘッド及びシステムを製造するプロセスを提供す るものであることが理解されよう。 ある実施例では、本発明には、集束粒子ビームを用いて記録ヘッドのポールチ ップアセンブリを成形する装置であって、ポールチップアセンブリを有する記録 ヘッドを受容すると共に集束粒子ビームに接触するように記録ヘッドを配置する プラットホームと、記録ヘッドのポールチップアセンブリの影像信号を生成する と共に、該影像信号に応答して集束粒子ビームに対する記録ヘッドポールチップ アセンブリの相対位置を表す座標信号を生成する素子と、該座標信号に応答して 記録ヘッドの所定部分に集束粒子ビームを印加するための命令を表す切削信号を 生成して、記録ヘッドの所定部分を切削することでポールチップアセンブリを成 形するプロセッサ素子とを含む装置が含まれる。 影像信号を生成する素子には、集束イオンビームなどの集束粒子ビームの源を 含めることができ、またこの源を記録ヘッドの表面全体に渡って走査させて影像 信号を生成してもよい。あるいは選択に応じ、この影像生成素子に、記録ヘッド の光学的影像を生成するＣＣＤカメラ等のカメラ素子を含めることができる。好 ましくは、本発明のシステムに、イオンビームへ曝されているときに記録ヘッド 表面上に典型的に生じる、記録ヘッド上の静電気を中和する電荷中和素子を含め るとよい。このような電荷中和素子の一つには、記録ヘッドに向けて電子ビーム を提供する電子銃素子を含めることができる。 電子ビームは記録ヘッドの表面上に生じた静電気を中和するために数々の利点 が提供されるが、その利点の中には、集束イオンビーム、又はその他の帯電粒子 ビームを用いた影像素子による影像の収集がより精確になるといった利点があり 、影像信号を生成する上で、そして、切削プロセス中に集束イオンビームをデフ ォーカスしたり、不安定にしたり、又はぼやけさせかねない記録ヘッド上の静電 気発生を防ぐ上で有利であると理解される。従って、該電荷中和素子により記録 ヘッドの影像がより精確になるためにポールチップアセンブリのジオメトリの影 像がより精確に提供され、ひいてはポールチップアセンブリのジオメトリに関す る座標情報がより精確に生成されることとなる。さらに、この電荷中和素子によ り記録ヘッド表面上に蓄積する電荷が減少するため、切削プロセス中のイオンビ ームのデフォーカスが減少し、より精確な粒子ビーム切削作業、及び、より精確 なポールチップアセンブリの成形が可能となる。 本発明のさらなる実施例では、影像信号を生成する素子には、ポールチップア センブリの端部の位置を表す端部信号を生成する端部検出素子が含まれる。さら に、この影像信号を生成する素子には、ポールチップアセンブリの一部分の輪郭 を表すジオメトリパターン信号を判定するフィーチャ抽出素子を含めることがで きる。さらに、この影像信号を生成する素子には、座標信号をこのジオメトリパ ターン信号の関数として生成する素子を含めることができる。 プロセッサ素子には、該座標信号の関数として、切削しようとする記録ヘッド の所定部分を表すジオメトリパターンを生成するトリム輪郭素子を含めることが できる。さらにこのトリム輪郭素子には、記録ヘッドを切削するプロセス時間の 関数として、又は切削しようとする記録ヘッドの所定部分の領域の関数としてト リム輪郭信号を生成するアダプタ素子を含めることができる。 本発明のさらなる実施例では、影像信号を生成する前記手段に、切削後の記録 ヘッドの影像信号を生成すると共に、ポールチップアセンブリの成形のための切 削プロセスが成功裡に完了したことを表すべく、この影像の関数として切削成功 信号を生成する制御手段を含めてもよい。 本発明のさらなる実施例では、前記プラットホームには、集束粒子ビームに接 触するよう複数の記録ヘッドを配置する搬送トレイ素子が含まれる。 本発明のさらなる実施例では、本システムには、記録ヘッドの表面に輪郭形成 するための切削信号を生成する多次元切削素子を有するプロセッサ素子を含める ことができる。この多次元切削素子には、粒子ビームにより記録ヘッドの一部分 に搬送されるエネルギを制御する線量制御素子を含めることができる。ある実施 例では、この線量制御素子は、集束粒子ビームが記録ヘッドに向けられる時間の 尺度を表す停止時間信号を生成する停止制御素子を有する走査発生板を含む。あ る実施例では、この線量制御素子は、記録ヘッドの離散位置に集束粒子ビームを 向ける時間の尺度を表すピクセル信号を座標信号の関数として生成するピクセル 線量制御素子を含む。 本発明のある好適な実施例では、本システムはビーム尾が減少する集束粒子ビ ームを生成する、集束素子を有する集束粒子ビームの源を含む。典型的には、こ の集束粒子ビームには集束イオンビームを生成するイオンビーム源が含まれ、こ のイオンビーム源には第一レンズが含まれるが、この第一レンズは、この第一レ ンズを負バイアスするための電源に接続されたものである。この実施例では、こ の集束粒子ビーム源は減少するビーム尾電流を有する集束粒子ビームを生成する 。このイオンビーム源には液体金属イオン源又は気体フィールドイオン源素子を 含めてもよい。 さらなる態様では、本発明は磁界を提供するための陽極及び陰極を含む薄膜磁 気記録ヘッドを提供するものであり、前記極の一方は所定の磁界特性を持つ磁界 を提供する連続傾斜表面を有する。ある一実施例では、この薄膜磁気記録ヘッド は、記録ヘッドの第一表面と記録ヘッドの第二表面との間で谷を形成する連続傾 斜表面を有する。 従って、本発明は集束粒子ビームを利用して記録ヘッドのポールチップアセン ブリを成形するプロセスを提供するものであり、前記粒子ビームに接触するよう プラットホーム上に記録ヘッドを配置するステップと、記録ヘッドの影像信号を 生成するステップと、前記影像信号に応答して、集束粒子ビームに対する記録ヘ ッドのポールチップアセンブリの相対位置を表す座標信号を生成するステップと 、記録ヘッドの所定部分に集束粒子ビームを印加する旨の命令を表す切削信号を 生成することで、記録ヘッドの所定部分を切削してポールチップアセンブリを成 形するステップとを含む。好ましくは、このプロセスに、記録ヘッド上に発生す る可能性のある静的電荷を中和する電荷中和素子を提供する第一ステップを含め るとよい。 ある一実施例では、座標信号を生成する前記ステップが、記録ヘッドの端部を 検出すると共に、集束粒子ビームに対する前記記録ヘッド端部の相対位置を表す 端部信号を生成するステップを含む。さらにこのプロセスには切削信号を生成す るステップを含めてもよいが、この切削信号を生成するステップは、影像信号の 関数として記録ヘッドのパターン外形を表す外形信号を生成するステップをさら に含むものである。さらに、切削信号を生成する前記ステップには、前記外形信 号を、所定の記録ヘッドトポロジを表すパターン信号に比較するステップをさら に含めてもよい。外形信号をパターン信号に比較する前記ステップには、所定の 記録ヘッドトポロジに記録ヘッドを概ね一致させるために、記録ヘッドに彫刻し ようとする一つ又はそれ以上の領域を表す彫刻パターン信号を判定するステップ を含めることができる。 さらなる実施例では、本プロセスは可能な限り効率的な切削プロセスを達成す るよう適合させることができる。ある一実施例では、切削パターン信号を判定す る前記ステップには、記録ヘッドを所定の記録ヘッドトポロジに概ね一致させる ための最短時間を有する切削パターンを表す最小彫刻時間信号を判定するステッ プが含まれる。同様に、切削パターン信号を判定する前記ステップには、記録ヘ ッドを所定の記録ヘッドトポロジに概ね一致させるために取り除くべき最小領域 を有する切削パターンを表す最小彫刻領域信号を判定するステップを含めること ができる。この実施例では、このプロセスに、外形信号を複数のパターン信号に 比較し、該パターン信号のうちの一つを該比較の目的として選択することで切削 信号を生成する、さらなるステップを含めることが好ましい。 従って、本発明のプロセスはポールチップアセンブリの外形影像を生成すると 共に、このポールチップアセンブリの外形を多数の既知のパターン信号に比較す ることでこの影像を分析して、ポールチップアセンブリを彫刻するのに概ね最適 なパターン信号を選択することができる。さらに、このプロセスには、影像化さ れたポールチップアセンブリの外形を、保存されたモデル外形信号のうちの複数 に比較するステップを含めてもよく、前記モデル外形信号はそれぞれ、ポールチ ップアセンブリの可能性のある外形を表すものであり、それにより、モデル外形 信号のうちどれが、影像化された外形信号に最も似ているかが判定され、またこ の比較によりポールチップアセンブリを切削するためのパターン信号が判定され る。 ある一つの実施例では、本プロセスは粒子ビームを偏向させる位置を表す命令 信号を生成する。あるいは選択に応じ、本プロセスにはプラットホームを移動さ せる位置を表す命令信号を生成するステップを含めてもよい。記録ヘッドに集束 イオンビームを印加するための代替的方法は、本発明の範囲から逸脱することな 本発明を用いて実施可能である。 本発明のある好適な実施例では、本プロセスには三次元で彫刻を行うよう集束 粒子ビームを制御する切削信号を生成するステップが含まれる。好ましくは、集 束粒子ビームを制御するこのステップには、集束粒子ビームが記録ヘッドの一部 分に搬送するエネルギを制御するステップが含まれるとよく、また、記録ヘッド 上のある位置に集束粒子ビームを向ける時間の尺度を表す停止時間を制御するス テップを含めることができる。本プロセスには、切削しようとする各離散位置又 はピクセルに対し、その特定の離散部分のための線量を生成する、さらなるステ ップを含めることができる。あるいは選択に応じ、本プロセスには、搬送される 線量を制御するために記録ヘッドの所定部分に渡って走査する回数を判定し、そ れにより記録ヘッドの切削深さを制御するステップを含めてもよい。 さらなる態様では、本発明は、集束粒子ビームの源を提供するステップと、記 録ヘッドをプラットホーム上に配して記録ヘッドを集束粒子ビームに接触するよ う配置するステップと、記録ヘッドの影像信号を生成するステップと、前記影像 信号に応答して、集束粒子ビームに対する記録ヘッドの相対位置を表す座標信号 を生成するステップと、記録ヘッドに集束粒子ビームを印加する旨の命令を表す 切削信号を生成して記録ヘッドを三次元で彫刻し、それにより前記記録ヘッド上 に輪郭付表面を切削するステップとを含む切削プロセスにより形成される薄膜記 録ヘッドとして理解される。本発明のこの態様に基づく薄膜記録ヘッドは、記録 ヘッドの上面と記録ヘッドの下面との間に延在する輪郭付表面を有することがで きる。 上述の概要、並びに下記の本発明の代表的実施例の詳細な説明は、添付の図面 を参照しつつ読まれたときにより良く理解されるであろう。本発明を描写する目 的で述べておくと、提供した図面は現在好適である実施例を描いたものである。 本発明は図示の通りの構成及び器具装備に限定されるものではないことを理解さ れねばならない。図示の実施例の簡単な説明 図１は、薄膜磁気記録ヘッドを製造するための本発明の一システムを示す。 図２は、磁気媒体のデータトラック上に配された本発明の一薄膜磁気記録ヘッ ドを示す。 図３は、図２に図示された記録ヘッドのポールチップアセンブリをより詳細に 示す。 図４は、図１に図示されたシステムのパターン認識素子及びプロセッサ素子の 動作を示す。 図５は、図１に図示されたシステムを用いて実行するのに適したデジタルラス ター切削プロセスを示す。 図６は、本発明により製造されたポールチップアセンブリを示す。 図７は、本発明により製造された、輪郭線を付された表面を有する変更例のポ ールチップアセンブリを示す。 図８は、図１に図示されたシステムに複数の読み取り／書き込みヘッドを搬送 するための搬送トレイを示す。 図９は、図１に図示されたシステムと共に用いるのに適したイオン柱を示す。 図１０は、読み取り／書き込みヘッドを製造するための本発明の一プロセスの フローチャートである。図示の実施例の詳細な説明 本発明は、優れた薄膜磁気ヘッドと、集束粒子ビームを用いてポールチップア センブリの精確なジオメトリを形成することにより本発明の優れた薄膜磁気ヘッ ドを製造するためのシステム及び方法を提供する。本発明は、以下の実施例の詳 細な説明から理解される。 図１は、薄膜磁気ヘッドを製造するためになされた本発明のある集束粒子ビー ムシステム１０を図示する。図１のシステム１０は、イオン柱１２、真空室２２ 、選択可能な反応体材料搬送システム３４及びユーザ制御ステーション５０を含 む。システム１０は、表面に輪郭線を付された薄膜記録ヘッドを含む薄膜記録ヘ ッドを精確に切削可能な集束粒子ビームシステムを提供する。これらの記録ヘッ ドは、真空室２２内に配置され、柱１２から発せられる粒子ビームにより作動し て記録ヘッドのポールチップアセンブリを切削する。明確化のために、図２には 真空室２２内に配置することができ、かつシステム１０により加工される記録ヘ ッドの一例が図示されている。 図２は、システム１０により製造される薄膜記録ヘッドのある一種類の一例を 図示している。図２には、ハードディスク７０、薄膜磁気読み取り／書き込みヘ ッド７２、ポールチップアセンブリ７４、データトラック７６及び延長アーム８ ０が図示されている。図２に図示されるように、読み取り・書き込み記録ヘッド ７２は、アーム８０の遠位端に配置され、回転ディスク７０の真上に位置してい る。読み取り・書き込みヘッドは、データトラック７６を形成する磁気パルスを 生成または描出することにより、デジタルデータの記録および読み取りを行う。 図３は、図２に図示された読み取り・書き込みヘッド７２のポールチップアセ ンブリをより詳細に図示している。図３にはポールチップアセンブリ７４、第１ ポール８２、第２ポール８４、ポールギャップ８６、凹面９０、凹面９２及びデ ィスク７０が図示されている。 図３の断面図は、読み取り・書き込みヘッド７４の基体内に、読み取り・書き 込みヘッド７４のポール８２及び８４が延びていることを示している。図３は更 に、ポールの間に間隙を形成するギャップ８６により、ポール８２と８４とが隔 てられていることを示している。薄膜磁気ヘッドの分野において公知のように、 ２つのポール８２と８４とを隔てる分離８６が、２つのポールの間とギャップ８ ６の上とに磁界パターンを形成させる。このようにして、ポールチップアセンブ リ７４は、ディスク７０の磁気媒体内で磁気的反応を誘発することの可能な磁界 パターンを生成し、このことにより、ディスク７０上に磁気領域が形成される。 このようにして、読み取り／書き込みヘッド７４は、デジタルデータをトラック ７６に書き込むことができる。同様に、ディスク７０の磁気スポットは、ポール チップアセンブリ８２及び８４の近傍を通過する際に磁界を形成する。ディスク ７０上のスポットにより生成した磁界は、ポールチップアセンブリに磁気反応を 起こさせ、磁気読み取り／書き込みヘッド７４により検出可能である。このよう にして、記録ヘッド７２を用いて、ディスク７０に書き込まれた磁気データを読 み取ることができる。 再び図１に図示された実施例を参照すると、イオン柱１２はイオン源１４、抽 出電極１６、集束素子１８、偏向素子１９、及び集束イオンビーム２０を含む。 イオン柱１２は真空室２２の上に位置し、真空室２２はステージ２４、プラット ホーム２６、読み取り／書き込みヘッド３０、二次粒子検出器２８及び電荷中和 素子３２を収容する。図１にさらに示されるように、選択可能な反応体材料搬送 システム３４は、リザーバ３６、圧力計４０、電動バルブ素子４２及び搬送導管 ４４を含む。ユーザ制御ステーション５０は、プロセッサ５２、パターン認識素 子５４、記憶素子５６、表示素子６０、走査発生素子６２及び停止レジスタ６４ を含む。 図１に示されたシステム１０が、真空室２２の内部に反応体材料を供給するた めの選択可能な反応体材料搬送システム３４を含む真空室２２の上に配置された イオン柱１２を有する従来の集束イオンビーム（ＦＩＢ）を含んでいることは当 業者には明らかであろう。図示されたイオン柱１２が、本発明を実施するのに適 した一イオン柱を概略的に表すことは、当業者に理解されるであろう。図示され たイオン柱１２は、例えばガリウムイオン源のような液体金属イオン源（ＬＭＩ Ｓ）またはヘリウムイオン源のような気体フィールドイオン源（ＧＦＩＳ）であ りうるようなイオン源１４を含む。イオン源１４は抽出電極１６の上に配置され る。抽出電極１６は、イオン源１４からイオン流を引き出すのに十分な電界を生 成する。イオン流は集束素子１８を通過するが、集束素子１８は、精細に集束さ れたビーム２０にイオン流を集束する従来の電気工学レンズであってもよい。さ らに図示されるように、イオン柱１２はイオンビーム２０を偏向して読み取り／ 書き込み記録ヘッド３０の表面を走査することが可能な偏向素子１９を含む。 同様に、排気室２２は、被加工物記録ヘッド３０を保持する搬送トレイ２６の ような被加工物を支持するためのステージ素子２４を含む従来の排気室であって もよい。プラットホーム２４は、好適にはシステム１０による被加工物の変位を 三次元的に制御できる移動可能なワークステーションである。同様に、排気室２ ２は、例えば電子銃のような電荷中和素子３２を含むが、更に、被加工物の影像 を生成するのに適した電子、イオン又はその他全ての粒子を検出するための二次 粒子検出器２８を含む。ここで概略的に図示された全ての真空室２２は、マサチ ューセッッ州ピーボディのMicrion Corporationにより販売されるイオンビーム ワークステーションと共に販売されている真空室を含め、本発明により実施可能 である。 同様に、選択可能な反応体材料搬送システム３４は、真空室２２の内部、更に 詳細には真空室２２及び被加工物の表面近傍に先駆物質ガスのような反応体材料 を搬送するのに適した、いかなる従来の反応体材料搬送システムであってもよい 。反応体材料搬送システム３４は、材料を読み取り／書き込みヘッド７４の表面 に搬送することにより、ヘッド表面の材料の彫刻を促進し、又は、ヘッド表面へ 材料を付着させることが可能である。 図示された反応体材料３４は、反応体材料を被加工物の表面に搬送するための ノズルとして形成された末端部を有する流体搬送導管４４と流体連絡するリザー バ３６を含む。図示された反応体搬送システム３４は、導管４４と接続して被加 工物３０の表面に搬送されつつある反応体物質の導管４４内の搬送圧を計測する 圧力計４０を含む。圧力計４０は更に電動バルブ素子４２と接続している。電動 バルブ素子４４は、流体搬送導管４４を通過するリザーバ３６の反応体材料の流 れを増加又は減少させるために、選択的に制御可能である。図１に示された圧力 計４０及び電動バルブ４２の構成は、圧力計４０が導管４４内の搬送圧を計測し 、かつ電動バルブ４２を反応体材料の流れを増加又は減少させるように選択的に 調節することにより、所定の搬送圧を維持するフィードバック制御システムを形 成している。 イオン柱１２、電荷中和素子３２及び二次粒子検出器２８の作動は、制御ステ ーション５０により制御される。図示された制御ステーション５０は、停止レジ スタ６４を含んだ走査発生素子６２を有するプロセッサ素子５２を含む。プロセ ッサ素子５２は、イオンビーム柱１２と接続した制御素子５８と、伝導経路を介 して接続している。図示されたプロセッサ素子５２は、ＣＰＵ素子、プログラム メモリ、データメモリ及び入力／出力装置を含んだ従来のコンピュータプロセッ サ素子であってもよい。Ｕnixオペレーティングシステムを搭載したSun Worksta tionは、好適なプロセッサ素子５２の一例である。 図１に更に示されるように、プロセッサ素子５２は、入力／出力装置を介して 走査発生素子６２と接続可能である。一実施例においては、走査発生素子は、プ ロセッサ入力／出力装置を介してプロセッサ５２に接続する回路カードアセンブ リである。図１に示された回路カードアセンブリ走査発生素子６２は、被加工物 ３０の表面をイオンビーム２０で走査することにより被加工物３０の表面を選択 的に切削しあるいは彫刻するために、システム１０により実行可能な走査パター ンを表すデータを記憶するための走査メモリを含む。 図１に示される走査発生回路基板素子６２は、粒子ビームシステム１０で加工 しようとする記録ヘッドの位置を表すデジタルデータ情報を記憶するのに十分な メモリを有する従来のコンピュータメモリ回路カードであってもよい。一般的に 、本発明を実行するのに適した走査発生基板は、一連のメモリ位置を備え、その それぞれが記録ヘッド表面の位置に対応している。各メモリ位置は、記録ヘッド の位置Ｘ及びＹに対応するデータを記録し、さらに好適には、粒子ビームを記録 ヘッド表面上の一組のＸＹに対応する位置に維持する時間を表すデジタルデータ を 記憶するための停止レジスタを各位置ＸおよびＹごとに有する。従って、停止レ ジスタは集束粒子ビームを記録ヘッド表面に印加する停止時間を記憶するための メモリ位置を提供することにより、記録ヘッドに搬送される線量の制御を可能と している。 被加工物表面のある位置に搬送される線量が、その被加工物位置から材料をど れくらいの深さまで除去するかを概ね決定すると理解してよいということは、集 束粒子ビームのプロセス及びシステムの当業者には明らかであろう。従って、停 止レジスタに記憶された停止時間信号もまた、粒子ビーム切削加工の深さ、即ち Ｚ次元を表すと理解してよい。結論的には、このような走査発生基板６２と接続 したプロセッサ５２は、集束粒子ビームシステムの切削又は彫刻加工を三次元的 に制御可能な切削信号を生成する多次元切削素子を提供する。 従って、プロセッサ５２は、走査発生基板６２により保持されたＸ、Ｙ及びＺ データを用いて、切削信号を発し、切削信号は伝導経路６６を介してイオン柱１ ２の制御素子５８に伝導される。図示された実施例においては、切削信号は、偏 向素子１９を操作して、集束した粒子ビームで記録ヘッド３０表面を走査又はラ スター化し、また粒子ビームを選択した位置に所定の停止時間だけ保持して選択 した深さの切削を行うための情報を制御素子５８に提供する。一般に、記録ヘッ ド３０の表面は、互いに直交する一対のＸ軸とＹ軸とにより定義することの可能 な二次元平面に相当する。Ｚ軸は、一般に集束イオンビーム２０の経路と平行に 延びると理解されるが、また一般に記録ヘッド３０表面のＸ軸とＹ軸とにより定 義される平面と直交する。粒子ビーム２０の位置とビーム２０が記録ヘッド３０ の表面に当たる時間とを制御することにより、記録ヘッド３０の所定の位置の材 料を除去することが可能である。このように、システム１０が切削プロセスを多 次元的に制御するため、粒子ビーム２０が記録ヘッドの表面の所定の部分を除去 し、記録ヘッドのポールチップアセンブリの精確なジオメトリフットプリントを 形成することが可能である。 図１には、イオンビーム２０を偏向して記録ヘッド３０の表面を走査すること により、記録ヘッド３０表面の所定の位置に集束イオンビームを向けるための偏 向素子１９を含むイオン柱１２が図示されているが、集束粒子ビーム加工の当業 者には、記録ヘッド表面の所定の位置に集束粒子ビームを向けるのに適したシス テムであれば本発明を実施可能であることは明らかであろう。例えば、変更例に おいては、プラットホーム２４が、切削加工のＸ、Ｙ及びＺ空間に相当するＸ、 Ｙ及びＺ空間で移動可能であり、また、プロセッサ５２の生成する切削信号を記 録ヘッド３０を運ぶステージを駆動するステージ制御システムに送ることができ るため、記録ヘッドの所定の部分を、集束粒子ビームの経路内に直接配置して記 録ヘッド３０を切削することが可能である。粒子ビームを方向指示する他のシス テム及び方法を用いても、本発明の範囲を逸脱することなく本発明を実施するこ とが可能である。 また更に、読み取り／書き込みコンピュータメモリの回路カードアセンブリと して図示されている走査発生素子６２が、位置Ｘ及びＹを表すデータと停止時間 を表すデータとを記憶するための記憶位置を提供するプログラムコードにより構 成される、アクセス可能なデータメモリを有するコンピュータプラットホーム上 で作動するソフトウェアプログラムコードとして選択的に実行されてもよいこと は、粒子ビームのプロセス及びシステムの当業者には明らかであろう。このよう な変更は当業者の技術の範囲内であり、本発明の範囲から逸脱するものではない 。 本発明の実施例においては、パターン認識素子５４は、ポールチップアセンブ リを含む部分の記録ヘッド３０の表面の影像を生成し、その影像を処理してポー ルチップアセンブリの精確な位置を判定する。ポールチップアセンブリの位置は 、一実施例では、ポールチップアセンブリフットプリントの周囲の座標を、予め 定められたレジストレーション点と相対的に定義できる座標信号により表すこと が可能である。予め定められたレジストレーション点は、目印として働くが、こ れを用いることは、集束粒子ビーム加工の予備ステップで被加工物を手作業で配 置する方法として、イオンビーム加工の分野では公知である。パターン認識シス テム５４で用いられる座標システムを初期化するための他のシステム及び方法に よっても、本発明の範囲を逸脱することなく本発明を実施することが可能である 。 図１に示されたシステム１０は、伝送経路４８を介して図示されたイオン柱１ ２に接続し、更に伝送経路６８を介して二次粒子検出器２８に接続するパターン 認識システム５４を含むが、このとき伝送経路６８は影像データをパターン認識 素子５４に伝送し、さらに伝送経路４６を介して電荷中和素子３２に接続し、ま た伝送経路４６は制御信号を電荷中和素子３２に伝送して電荷中和器３２を駆動 又は停止させる。図示された実施例においては、パターン認識素子５４は、更に 双方向バスを介して、既知のポールアセンブリフットプリントの外形を表すデー タを記憶するためのコンピュータメモリ素子として働くメモリ素子５６に接続す る。 図１に示された実施例においては、パターン認識システム５４は、集束イオン ビーム柱１２と二次粒子検出器２８とを用いて、記録ヘッド３０表面の影像を生 成する。具体的には、パターン認識素子５４は一連の走査された制御信号を発し 、これらの信号は、伝送経路４８を介してイオン柱１２の制御素子５８に伝送さ れる。走査された制御信号は、記録ヘッド３０の表面を定義する平面ＸＹを集束 イオンビームで走査するように、詳細には、表面３０のポールチップアセンブリ を含む部分をイオンビームで走査するように、制御素子に指示する。記録ヘッド 表面３０をイオンビーム２０で走査すると、二次電子及び二次イオンを含む二次 粒子が放射される。二次粒子検出器２８は、放射された二次粒子を検出し、パタ ーン認識システム５４に影像信号６８を送出する。パターン認識システム５４は 、影像信号と、偏向素子１９に適用される偏向信号を生成する走査信号とを同位 化し、影像信号と偏向器信号とを相関させることにより、検出した信号を、記録 ヘッド表面３０の特定の位置に対応する特定の偏向信号振幅と連関させる。検出 器２８は、電子乗算器、マイクロチャネルプレート、二次イオン質量分析器また は光子検出器など、多くの種類のうちのいずれでもよい。ここで述べた影像化技 術は、集束イオンビーム加工の分野では公知であり、ここで述べた影像化技術に 代用、変更、追加または省略を行うことは、本発明の範囲内であると考えられる 。望ましくは、影像化プロセスの間、パターン認識素子５４が制御信号を生成し 、この制御信号が伝送経路４６を介して電荷中和素子３２に伝送されるとよい。 図１に示された電荷中和素子３２は、電子ビームを記録ヘッド表面３０に向ける 電子銃である。電子ビームは、影像化動作の間に記録ヘッド表面３０上で生じる 蓄積静電圧を中和する。蓄積静電圧を減少させることにより、電荷中和器は、記 録ヘッド３０の表面の正電荷が、被加工物の表面３０を走査する正帯電したイオ ン ビーム２０をデフォーカスし偏向させることから生じるイオンビームの焦点ずれ 及び偏向を軽減する。このように、電荷中和素子３２により、システム１０は記 録ヘッドのポールチップアセンブリのより精確な影像を生成することができる。 パターン認識素子５４は、記録ヘッドの影像を表す影像信号と、パターン認識 素子５４の一部を成すコンピュータメモリとを記憶する。パターン認識素子５４ は、例えばマサチューセッツ州ニーダムのCognex Corporationにより製造販売さ れているようなパターン認識プロセッサを含む。更に、パターン認識システム５ ４は、記録ヘッド表面の影像信号を、ポールチップアセンブリをシステムユーザ に対し表示するためのディスプレイ６０に送ることができる。 パターン認識素子５４は、認識素子コンピュータメモリに記憶された影像信号 を分析する。本発明の一実施例においては、パターン認識素子５４は、影像信号 中でポールチップアセンブリのフットプリントの端部を表す部分を識別するため に、端部検出技術を用いている。端部信号は、システム１０の既知のレジストレ ーション点に対するポールチップアセンブリの相対位置に関する精密情報を提供 する。従って、システム１０は、検出された端部を用いて、処理しようとするポ ールチップアセンブリの位置を精確に定義することができる。 更に別の実施例においては、パターン認識素子５４は、ポールチップアセンブ リのフットプリントの各端部を識別する。認識素子は、これらの検出された端部 を処理して、影像信号からフィーチャ情報を抽出する。フィーチャは、一般に、 ポールチップアセンブリの一部分の輪郭を表す矩形、曲線などのジオメトリ形状 など、ジオメトリパターンを表す。端部信号から生成されるジオメトリ信号は、 ポールチップアセンブリのフィーチャの位置に関する精確な座標情報を提供する 。パターン認識素子５４のフィーチャ抽出素子は、パターン認識素子５４のプロ グラムメモリに記憶され、パターン認識プロセッサ素子により実行される信号処 理プログラムであってもよい。フィーチャ抽出コードは、各検出された端部の位 置情報を分析して、異なる検出された端部間で一致する座標の組み合わせを識別 する。一致する座標の組み合わせにより、二つの端部間の交差点が割り出される 。フィーチャ抽出素子は、端部とこの交差点とを用いて、検出された端部により 形成されるジオメトリパターンを割り出す。ジオメトリパターンは、ポールチッ プ アセンブリのポールの輪郭を成すものである。 図１に示されるように、パターン認識システム５４は、伝送経路を介してプロ セッサ素子５２に接続し、また、プロセッサ素子５２にジオメトリパターン情報 を伝送するためのインターフェースを含む。情報信号が、電子伝送線による伝送 に適した電子デジタルデータ信号として表されてもよいことは、電子工学技術の 当業者には明らかであろう。 一実施例においては、プロセッサ５２は、ポールチップアセンブリのジオメト リパターン情報を用いて切削すべき記録ヘッドの所定の部分を表すジオメトリパ ターンを生成するトリム輪郭素子を含む。プロセッサ５２は、このトリム輪郭か ら一連の切削命令を生成し、この切削命令は伝送経路６６を介してイオン柱１２ の制御素子５８に伝送される。切削命令が、偏向素子１９に、プロセッサ５２に より判定されたジオメトリパターンに従って記録ヘッド３０表面を走査させる偏 向信号を含んでいてもよい。このようにして、プロセッサ５２は、切削命令を発 し、記録ヘッド３０の所定の部分を削り取るようにイオンビーム２０に指示する 。 一実施例においては、プロセッサ素子５２の処理するフィーチャの大きさや位 置が様々に異なることがあろう。このような場合、プロセッサ素子５２は、予め 定義された切削テンプレートを実際のフィーチャに当てはめることができる。相 対的な位置と大きさとの補正は、テンプレートの端部を、パターン認識が探して いるモデルの端部にピン留めすることにより行われる。モデルマッチングは、パ ターン認識の分野では公知である。 プロセッサ５２のピン留め動作は、（影像中の）切削部位ジオメトリ端部のモ デル端部への論理的接着として理解してもよい。モデルは、プロセッサデータメ モリ内にデータとして記憶される。この接着により、切削部位が影像エリア内の 任意のフィーチャを追跡することが出来る。ピンもまた、切削サイトジオメトリ が検出されたフィーチャを「シュリンク・ラップする」ことを可能にする。この 効果は、ピンバイアスを印加する能力と組み合わせて、様々なフィーチャサイズ から同じパターンを切削することを可能にする。拘束は、一つ又は二つのトリム 部位が明示された寸法を有するように強制することとなる。多く該当するように 、切削に特定の寸法が必要である場合は、ピン留めをしても所望の寸法は変わら な いように拘束を加えてもよい。このように、正しく機械加工された読み取り／書 き込みヘッドを製造するようにパターンを適合させることができる。 上記の説明から理解されるように、図１に示されたシステム１０は、ポールチ ップアセンブリの位置及びジオメトリを自動的に識別し、この位置及びジオメト リの情報から、記録ヘッドを切削するよう集束粒子ビームを向ける一連の切削信 号を生成することにより、所定の磁界パターンを形成するのに適した精確なジオ メトリを有するポールチップアセンブリを形成する、薄膜磁気読み取り／書き込 みヘッドの製造システムを提供する。このような動作の一つが、図４ａ、４ｂ及 び４ｃに図示されている。 図４ａ、４ｂ及び４ｃは、記録ヘッドのポールチップアセンブリを加工するた めの切削信号を生成する一連のプロセス・ステップを示している。図４ａは、パ ターン認識素子５４の生成した影像信号が、イオンビーム２０に記録ヘッド３０ の表面を走査させることを図示している。図４ａに示されるように、図示された ポールチップアセンブリ１００は、第一のポール１０２、第二のポール１０４及 び、第一のポールと第二のポールとの間に配置された間隙１０６を含む。図示さ れたポールチップアセンブリ１００は、一般的に正方形である第一のポール１０ ２と、一般的に矩形で、外側部分がポール１０２の外側部分よりも長く延びてい る第二のポール１０４とを有する。従って、ポールチップアセンブリ１００のパ ターン認識素子５４により収集された影像信号は、ポールチップアセンブリ１０ ０の外形に関する情報を粒子ビーム処理システム１０に提供する。ポールチップ アセンブリ１００の外形は、ポールチップアセンブリ１００のそれぞれのポール １０２及び１０４の位置と方向とに関する情報をシステム１０に提供するもので ある。更に、ポールチップアセンブリ外形の影像は、読み取り／書き込みヘッド の製造過程で生じる特定の製造欠陥に関する情報をシステムに提供する。図４ａ に図示された実施例においては、ポールチップアセンブリ１００の外形は、二つ のポール１０２及び１０４の異なる大きさに関する詳細な情報を提供する。 ポールチップアセンブリ１００の影像信号は、図４ａに示されるように、パタ ーン認識素子により処理される。図４ｂは、ポールチップアセンブリ１００が、 ポールチップアセンブリ１００の影像上では、その第一の矩形の輪郭１１０と第 二の矩形の輪郭１１２とを重ならせていることを示す。図４ｂに更に示されるよ うに、第一の矩形の輪郭１１０は、１４ａ、１４ｂ、１４ｃ及び１４ｄとして図 示される４つの端部を含む。端部１４ａと１４ｂとは、交差して角１１６を形成 する。明確化のために、矩形の輪郭１１０の端部と、一つの角１１６とについて しか説明がなされていないが、矩形の輪郭１１２の構成が、矩形の輪郭１１０に 関して述べられたのと同様の技術によるものであることは、パターン認識の当業 者には明らかであろう。以上に述べたように、パターン認識素子５４は、ポール １１０について、一般にポール１００のフットプリントを成す一組の４つの端部 １１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ及び１１４ｄを認識する。 フィーチャ抽出プログラムは、例えば矩形１１０の左上の角を形成する端部１ １４ａと１１４ｂとの間の交差点１１６のような端部間の交差を判定する。フィ ーチャ抽出コードは、端部信号と交差とから、ポール１００のフットプリントを 適切に表すジオメトリパターンを判定する。本発明の一実施例においては、ポー ルチップアセンブリの精確な配置は、記録ヘッドの近傍に配置されるレジストレ ーションポストの影像を含めるのに十分な大きさの記録ヘッドの影像を生成する ことにより判定される。当業においては公知であるように、レジストレーション ポストは、精確に定義された位置を有してもよい。パターン認識素子５４は、レ ジストレーションポストの周知の位置を用いて、レジストレーションポストに対 するポールチップアセンブリの位置を表す一連のオフセット座標を判定する。 図示された実施例においては、レジストレーションポストが、記録ヘッドのポ ールチップアセンブリから十分な距離を置いて配置されているため、第一の影像 を十分に低い倍率で取得することができ、このため、レジストレーションポスト と、読み取り／書き込みヘッドのポールチップアセンブリとの両方を含んだ影像 を生成できる。次のステップで、パターン認識素子５４は、読み取り／書き込み ヘッドのポールチップアセンブリ１００を表す第二の影像をより高い倍率で生成 する。この高い倍率では、レジストレーションポストは影像の境界線内に現れな い。 パターン認識素子５４は、図４ｂに示されたジオメトリパターン情報をプロセ ッサ素子５２に送る。プロセッサ素子５２は、それぞれがポールチップアセンブ リ１００の影像上に重ねられたジオメトリパターンを表す第一のトリム輪郭１２ ０と第二のトリム輪郭１２２とを含む、図４ｃに示されたトリム輪郭信号を生成 する。各トリム輪郭１２０と１２２とは、更に、イオン切削工程にて除去される べき記録ヘッドの所定部分を表す。図示された実施例においては、図４ｃのトリ ム輪郭１２０と１２２とは、記録ヘッド部分及びポールチップアセンブリ部分を 選択的に除去する二つの彫刻領域を識別し、両ポール１０２及び１０４について 大きさの等しい表面を有するポールチップアセンブリ１００を提供する。 プロセッサ５２は、トリム輪郭信号１２０及び１２２から、記録ヘッド３０の 表面を切削するよう粒子ビーム２０を指向する一連の切削命令を生成する。一実 施例においては、プロセッサ５２は、イオン柱１２を作動させて図５に示された ようなデジタルラスターパターンを実行するための一連の切削命令を生成する。 図５は、一連のピクセル位置１３２を備えたデジタルラスターパターン１３０を 図示するが、これらピクセル位置は、それぞれがイオンビーム２０のスポットの 大きさに対応し、図示されたデジタルラスターパターン１３０ではビームスポッ トとほぼ同じ大きさであり、好適には切削工程における重なりを十分に可能にす る程度の小ささであるピッチ１３４により分離されている。このようなビームス ポットの大きさは、約０．７ミクロンである。このため、図５に示されるように 、プロセッサ素子５２は、トリム輪郭１２０から、記録ヘッド３０表面を切削し てトリム輪郭信号１２０によりアウトラインされた記録ヘッドの部分を除去する 粒子ビーム２０を向ける位置Ｘ及びＹを表す一連の切削命令を生成する。 以上に述べたように、本発明の好適な実施例においては、プロセッサ素子５２ は、位置１３２に粒子ビーム２０を保持する時間を表す停止時間信号を各ピクセ ル位置１３２毎に設定可能な走査発生素子を有する。このような方法で、プロセ ッサ５２により生成された切削信号は、記録ヘッド３０から材料を除去するため のパラメータＸ、ＹおよびＺのいずれをも表す。あるいは、プロセッサ５２が、 トリム輪郭信号１２０により定義された表面領域を集束粒子ビームが継続的に横 断するアナログラスターパターンを表す一連の切削信号を生成してもよい。この ような実施例においては、記録ヘッド表面３０の所定範囲を、粒子ビームが横断 する回数を制御することにより、粒子ビームが表面を切削する深さを調節するこ とが可能である。記録ヘッド３０への線量を制御する他の方法を材料を除去する 深さを制御するためには、記録ヘッド３０への線量を制御するその他の方法も、 本発明においてその範囲を逸脱することなく実施することが可能である 図６は、記録ヘッド表面の部分を選択的に除去する本発明のシステムを用いて 切削された、ある一つの記録ヘッドポールチップアセンブリ１４０を図示してい る。図６に示されるように、集束粒子ビームは、二つのポールの表面が実質的に 同じ大きさとなるようにポールチップアセンブリの両側から二つの矩形の部分を 除去して、ポールチップアセンブリの元のジオメトリを変化させている。図６に 示された各除去された部分は、図４に示されたトリム輪郭１２０及び１２２に対 応している。図６に示された実施例においては、プロセッサ５２の生成した切削 信号は、トリム輪郭の全部分と実質的に同じ深さ迄切削を行うよう粒子ビーム２ ０を向ける。従って、ポールチップアセンブリ１４０は、上部表面と、集束ビー ムが切削した深さ分、すなわち切削工程で除去されなかった残りの材料から形成 された深さ分、上部表面から隔てられた凹形の下部表面とをそれぞれが有する二 つのポールを含む。 図７は、ポールチップアセンブリ１４０の変更例を図示する。図７に示される ように、本発明によるシステムは、ポールチップアセンブリのそれぞれの側から 一部分を切削して、実質的に同じ大きさの上部表面をそれぞれが有する二つのポ ールを提供している。図７に更に図示されるように、ポールチップアセンブリか ら除去されたそれぞれの部分は、図４に図示されたトリム輪郭１２０または１２ ２のどちらかに対応している。図７は更に、図１に示された走査発生素子６２を 用いた切削プロセスを図示している。 具体的には、図７に示されるように、ポールチップアセンブリは２つのポール を含み、そのそれぞれが、第一の上部表面と第二の凹形表面と、更に上部表面と 凹形表面との間に切削された通路とを有する。図７に図示されたポールチップア センブリ１５０は、ポールチップアセンブリ１５０の対向する両側に配置され、 それぞれが上部表面１６０と凹形表面１５２及び１５４との間に配置された通路 １５６を有する。プロセッサ素子５２は、通路１５６が形成される記録ヘッド３ ０の位置により多くの線量を提供するように粒子ビーム２０を向けることにより 、 粒子ビーム２０を指向して通路１５６を形成させる。以上に述べたように、走査 発生素子は、彫刻プロセスの切削深さを選択的に制御するために、停止レジスタ を有する走査発生基板のような線量制御素子を含んでいてもよい。従って、本発 明のシステムは、ポールチップアセンブリ１５０のような、表面に輪郭線を付さ れたポールチップアセンブリを有する記録ヘッドを提供することができる。これ らの輪郭を付された表面は、上部表面と凹型表面との間に延びる傾斜した面を提 供するための、連続斜面を有してもよい。凹型斜面の形成を制御することにより 、本発明のシステムは、所定の方向特性あるいはパルス幅特性を含む所定の磁場 パターン特性を有する記録ヘッドを提供する。 図８は、システム１０により加工されるべき複数の記録ヘッドを提供する本発 明を実施するのに適した搬送トレイ１７０を図示している。更に、搬送トレイ１ ７０は、記録ヘッド１７２上のポールチップアセンブリの精確な座標を判定する ためのパターン認識素子５４に利用可能なレジストレーションポスト１７４、１ ７６及び１７８を含む。このようにして、本発明のシステムは、複数の記録ヘッ ドのポールチップアセンブリの精密切削を行う。従って、本発明のシステムは、 精密なフィーチャを有するポールチップアセンブリを有する薄膜磁気読み取り／ 書き込みヘッドの大量生産に適する。 図９は、本発明を実行するための好適なイオン柱２００を図示している。図９ は、イオン源２０２、抽出電極２０４、レンズ２０６、第二のレンズ２１０、前 レンズ偏向用に構成された偏向（八極子）素子２１２、電源２１４、集束イオン ビーム２１６、柱シールド２１８及びハウジング２２０を有するイオン柱２００ を図示している。 図９に図示されたイオン柱２００は、具休的には、イオン切削工程において生 じるビームテールを減少させるのに適合したものである。当該技術では周知のよ うに、ビームテール効果は、基本的には、粒子のコアビームの周囲にイオン粒子 の希薄な周縁部を生じさせる、集束イオンビームの望ましくない拡散状態である 。この周縁部は、当該技術では一般にビームテールとして言及される。ビームテ ール効果は、電子ビーム工程において最初に観察され、当該技術においては、Re mpfer他著のJournal of Applied Physics第６３（７）号２１８７ページ（１９ ８８年） に述べられている。ここに述べられるように、ビームテール効果は、イオン工学 レンズ素子内の球状の収差により生じ、高電流ビームではより強まる。 図９に示されたイオン柱２００は、ビームテールの少ない、５万キロボルトの 高エネルギーイオンビームを含む、高エネルギー及び低エネルギーのイオンビー ムを発生する多目的イオン柱である。この柱２００は、抽出電極２０４のごく近 傍に配置されたイオン源２０２を提供し、イオン源２０２を第一のレンズ素子２ ０６に可能な限り近づける。本発明の一実施例においては、源２０２は第一のレ ンズ２０６から１５ミリメータ以内に近づけられる。第一のレンズ２０６に近づ くほどビームテールが減少すると考えられるが、源２０２と第一のレンズ２０６ との間に抽出電極又は他の機械的素子を配置すると、源２０２の第一のレンズ２ ０６に対する配置を妨げる可能性があることが実験により指摘されている。 図９に更に示されるように、柱２００は、第一のレンズ２０６と第二のレンズ ２１０とを有する２レンズ柱である。また図９にさらに示されるように、第一の レンズ２０６は、抽出電極２０４に対して負のバイアスを印加されている。第二 のレンズ２１０は、地面に対して正のバイアスを、抽出電極２０４に対しては負 のバイアスを印加されている。図示された実施例においては、第一のレンズ素子 ２０６に印加された負のバイアスが、イオン工学レンズアセンブリの球状の収差 を更に減少させる。上部又は下部のレンズ２０６又は２１０のうちどちらかが、 抽出電極２０４に対して負のバイアスを印加されうることが、実験により指摘さ れている。しかし、本願の好適な実施例においては、第一のレンズ２０６が負の バイアスを印加されている。 図９に図示されたイオン柱２００は、従来のイオンビーム柱と比較すると、長 さが約４インチ長い。図９では、柱ハウジング２２０の上部から柱シールド２１ ８の底部までの全長が約２０インチである。イオン柱２００が長くなったことに より、多目的イオン柱の動作範囲がより広くなる。 実験により、イオンビーム２１６は、実質的に同じエネルギーレベルの従来の イオンビームと比較すると、ビームテールが少ないことが分かっている。ある実 験では、図９に図示されたイオン柱２００を非ブランクモードで約５秒間作動さ せ、シリコン材料の上に形成された試験物質の表面に向けた。５秒後に、イオン ビーム２１６を試験物質から外し、試験物質を調べた。その結果、試験物質には 、中心部が１から２ミクロンの一般に円形の切削部分ができており、中心切削箇 所の周囲の材料の除去として表れるビームテール切削は事実上見られなかった。 これらの試験結果は、イオン柱２１０が、ビームテールがほとんど消失したイオ ンビーム２１６を提供することを指摘している。 図１０は、集束粒子ビームを用いて記録ヘッドのポールチップアセンブリを形 成するための本発明による一プロセス３００を図示しており、記録ヘッドの影像 信号を生成し、望ましくは記録ヘッド上で生じる可能性のある静電荷を中和する ための電荷中和素子を提供するステップ３１０と、影像信号のパターン認識を実 行するステップ３２０と、ポールチップの端部を分析してトリム輪郭を判定する ステップ３３０と、記録ヘッドの所定の部分に集束粒子ビームを印加するための 命令を表すＸ、Ｙ切削信号を生成するステップ３４０と、記録ヘッドの所定の部 分を所定の深さまで切削することによりポールチップアセンブリを成形するため に、記録ヘッドの所定の部分に集束粒子ビームを印加するための命令を表すＺ切 削信号を生成するステップ３５０と、各Ｘ、Ｙ点の停止時間を生成しＺ座標深さ を得るためのステップ３６０と、イオンビームを走査して記録ヘッドを切削する ステップ３７０と、切削されたヘッドを影像化して切削が成功裡に行われたか否 かをチェックするステップ３８０とを含む。 ステップ３８０では、プロセッサ素子５２は、切削されたポールチップアセン ブリ又は記録ヘッドに対し容認可能なパラメータを表すポールチップフィーチャ パラメータデータを記憶するためのデータベースメモリを含む。このプロセッサ は、切削されたヘッドの影像を用い、またパターン認識素子を動作させて、切削 されたヘッドのジオメトリ上のフィーチャを判定し、ヘッドが正しく切削された か否かを確認することができる。切削が成功裡に行われた場合は、システムは切 削成功信号を発し、次のヘッドを切削する。又は、プロセッサ５２は、ポールチ ップアセンブリの彫刻を終了するための新たな一組の信号を生成してもよいか否 かを判定する。 更に別の実施例においては、彫刻プロセスを可能な限り効率的に行うために、 このプロセスを適合させることもできる。一実施例においては、彫刻パターン信 号を判定するステップは、記録ヘッドを所定の記録ヘッドトポロジに概ね一致さ せるための最短時間を有する切削パターンを表す最短彫刻時間信号を判定するス テップを含む。同様に、彫刻パターン信号を判定するステップが、記録ヘッドを 所定の記録ヘッドトポロジに概ね一致させるために取り除くべき最少領域を有す る切削パターンを表す最少彫刻領域信号を判定するステップを含んでいてもよい 。この実施例では、本発明のプロセスは、好適には、外形信号を複数のパターン 信号と比較し、また比較の目的としてパターン信号のうちの一つを選択すること で切削信号を生成する更なるステップを含む。 従って、本発明のプロセスは、ポールチップアセンブリの外形の影像を生成し 、そのポールチップアセンブリの外形を多くの既知のパターン信号と比較してポ ールチップアセンブリを彫刻するのに概ね最適なパターン信号を選択することに より、前記の影像を分析することが可能である。更に、このプロセスは、影像化 されたポールチップアセンブリの外形を、それぞれがポールチップアセンブリの 持ち得る外形を表す複数の記憶されたモデル外形信号と比較し、モデル外形信号 のうちのどれが影像化された外形信号に最も似ているかを判断し、この比較から ポールチップアセンブリを切削するためのパターン信号を判定するステップを含 んでいてもよい。 以上の説明から明らかなように、本発明のシステム及び方法は、薄膜記録ヘッ ドを形成する優れたシステム及び方法と、輪郭線を付された表面を有する記録ヘ ッドとを提供する。本発明の広義の発明の精神から逸脱することなく上記実施例 及びプロセスに変更を加え得ることは、薄膜記録製造技術の当業者によって認め られるであろう。またそれゆえに、本発明がここに述べられた特定の実施例のみ に限定されるものではなく、添付のクレームに定義された本発明の精神及び範囲 内にある改良を網羅するものとして意図されていることも理解されよう。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年３月２６日（１９９８．３．２６） 【補正内容】 明細書（１７頁、翻訳文） ポールチップアセンブリの位置及びジオメトリを自動的に識別し、この位置及び ジオメトリの情報から、記録ヘッドを切削するよう集束粒子ビームを向ける一連 の切削信号を生成することにより、所定の磁界パターンを形成するのに適した精 確なジオメトリを有するポールチップアセンブリを形成する、薄膜磁気読み取り ／書き込みヘッドの製造システムを提供する。このような動作の一つが、図４ａ 、４ｂ及び４ｃに図示されている。 図４ａ、４ｂ及び４ｃは、記録ヘッドのポールチップアセンブリを加工するた めの切削信号を生成する一連のプロセス・ステップを示している。図４ａは、パ ターン認識素子５４の生成した影像信号が、イオンビーム２０に記録ヘッド３０ の表面を走査させることを図示している。図４ａに示されるように、図示された ポールチップアセンブリ１００は、第一のポール１０２、第二のポール１０４及 び、第一のポールと第二のポールとの間に配置された間隙１０６を含む。図示さ れたポールチップアセンブリ１００は、一般的に正方形である第一のポール１０ ２と、一般的に矩形で、外側部分がポール１０２の外側部分よりも長く延びてい る第二のポール１０４とを有する。従って、ポールチップアセンブリ１００のパ ターン認識素子５４により収集された影像信号は、ポールチップアセンブリ１０ ０の外形に関する情報を粒子ビーム処理システム１０に提供する。ポールチップ アセンブリ１００の外形は、ポールチップアセンブリ１００のそれぞれのポール １０２及び１０４の位置と方向とに関する情報をシステム１０に提供するもので ある。更に、ポールチップアセンブリ外形の影像は、読み取り／書き込みヘッド の製造過程で生じる特定の製造欠陥に関する情報をシステムに提供する。図４ａ に図示された実施例においては、ポールチップアセンブリ１００の外形は、二つ のポール１０２及び１０４の異なる大きさに関する詳細な情報を提供する。 ポールチップアセンブリ１００の影像信号は、図４ａに示されるように、パタ ーン認識素子により処理される。図４ｂは、ポールチップアセンブリ１００が、 ポールチップアセンブリ１００の影像上では、その第一の矩形の輪郭１１０と第 二の矩形の輪郭１１２とを重ならせていることを示す。図４ｂに更に示されるよ うに、第一の矩形の輪郭１１０は、１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ及び１１４ｄ として図示される４つの端部を含む。端部１１４ａと１１４ｂとは、交差して角 １１６を形成する。明確化のために、矩形の輪郭１１０の端部と、一つの角１１ ６とについてしか説明がなされていないが、矩形の輪郭１１２の構成が、矩形の 輪郭１１０に関して述べられたのと同様の技術によるものであることは、パター ン認識の当業者には明らかであろう。以上に述べたように、パターン認識素子５ ４は、ポール１１０について、一般にポール１００の軌跡を成す一組の４つの端 部１１４ａ、１１４ｂ、１１４ｃ及び１１４ｄを認識する。 【図５】 【図８】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アサス グレゴリー ジェイ. アメリカ合衆国 02160 マサチューセッ ツ州 ニュートン、ロウウェルアヴェニュ ー 14、アパートメント １ (72)発明者 ヒル レイモンド アメリカ合衆国 01969 マサチューセッ ツ州 ロウリー、ウィルソンポンドレーン 21 (72)発明者 メロ ラッセル アメリカ合衆国 02180 マサチューセッ ツ州 ストーンハム、ジェリーストリート 10 【要約の続き】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 集束粒子ビームで記録ヘッドのポールチップアセンブリを成形する装置で あって、 前記ポールチップアセンブリを有する前記記録ヘッドを受け取ると共に、前記 集束粒子ビームと接触するよう前記記録ヘッドを配置するプラットホームと、 前記記録ヘッドポールチップアセンブリの影像信号を生成すると共に、前記影 像信号に応答して、前記集束粒子ビームに対する前記記録ヘッドポールチップア センブリの相対位置を表す座標信号を生成する手段と、 前記座標信号に応答して、前記記録ヘッドの所定部分に前記集束粒子ビームを 印加する旨の命令を表す切削信号を生成することで、前記記録ヘッドの前記所定 部分を切削して前記ポールチップアセンブリを成形するプロセッサ手段と を含む装置。 ２． 影像信号を生成する前記手段が集束粒子ビームの源を含む、請求項１に記 載の装置。 ３． 影像信号を生成する前記手段がカメラ素子を含む、請求項１に記載の装置 。 ４． 前記記録ヘッド上の静的電荷を中和する電荷中和手段をさらに含む、請求 項１に記載の装置。 ５． 前記電荷中和手段が、前記記録ヘッドに向けて電子ビームを提供する電子 銃素子を含む、請求項４に記載の装置。 ６． 影像信号を生成する前記手段が、前記ポールチップアセンブリの端部の位 置を表す端部信号を生成する端部検出手段を含む、請求項１に記載の装置。 ７． 影像信号を生成する前記手段が、前記ポールチップアセンブリの一部分の 輪郭を表すジオメトリパターン信号を判定するフィーチャ抽出手段を含む、請求 項１に記載の装置。 ８． 影像信号を生成する前記手段が、前記ジオメトリパターン信号の関数とし て前記座標信号を生成する手段を含む、請求項６に記載の装置。 ９． 前記プロセッサ手段が、切削しようとする前記記録ヘッドの前記所定部分 を表すジオメトリパターンを前記座標信号の関数として生成するトリム輪郭手段 を含む、請求項１に記載の装置。 １０． 前記トリム輪郭手段が、前記記録ヘッドを切削するプロセス時間の関数 として前記トリム輪郭信号を生成するアダプタ手段を含む、請求項９に記載の装 置。 １１． 前記トリム輪郭手段が、切削しようとする前記記録ヘッドの前記所定部 分の領域の関数として前記トリム輪郭信号を生成するアダプタ手段を含む、請求 項９に記載の装置。 １２． 前記パターン認識手段が、前記切削済み記録ヘッドの影像を生成すると 共に、前記影像の関数として切削成功信号を生成する制御手段を含む、請求項１ に記載の装置。 １３． 前記プラットホームが、集束粒子ビームの前記源の下方に複数の記録ヘ ッドを配置する搬送トレイ手段を含む、請求項１に記載の装置。 １４． 前記プロセッサ手段が、前記記録ヘッドの表面に輪郭形成するための切 削信号を生成する多次元切削素子をさらに含む、請求項１に記載の装置。 １５． 前記多次元切削素子が、前記粒子ビームにより前記記録ヘッドの一部分 に搬送されるエネルギを制御する線量制御手段を含む、請求項１４に記載の装置 。 １６． 前記線量制御手段が、前記集束粒子ビームが前記記録ヘッドに向けられ る時間の尺度を表す停止時間信号を生成する停止制御素子を有する走査発生素子 を含む、請求項１４に記載の装置。 １７． 前記線量制御手段が、前記記録ヘッドの離散位置に前記集束粒子ビーム を向ける時間の尺度を表すピクセル信号を前記座標信号の関数として生成するピ クセル線量制御手段を含む、請求項１４に記載の装置。 １８． 減少するビーム尾を有する集束粒子ビームを生成する、集束手段を有す る集束粒子ビームの源をさらに含む、請求項１に記載の装置。 １９． 前記集束粒子ビーム源が、集束イオンビームを生成するイオンビーム源 を含む、請求項１８に記載の装置。 ２０． 前記イオンビーム源が第一レンズを含み、前記第一レンズが、前記第一 レンズを負バイアスする電源に接続されている、請求項１９に記載の装置。 ２１． 前記集束粒子ビーム源が、減少するビーム尾電流を有する集束粒子ビー ムを生成する、請求項１８に記載の装置。 ２２． 前記イオンビーム源が液体金属イオン源を含む、請求項１９に記載の装 置。 ２３． 前記イオンビーム源が気体フィールドイオン源を含む、請求項１９に記 載の装置。 ２４． 磁界を提供するための陽極及び陰極を含む薄膜磁気記録ヘッドであって 、 前記極の一方又はそれ以上が、所定の磁界特性を持つ前記磁界を提供する連続傾 斜表面を有する、薄膜磁気記録ヘッド。 ２５． 前記連続傾斜表面が、前記記録ヘッドの第一表面と前記記録ヘッドの第 二表面との間で谷を形成する、請求項２４に記載の薄膜磁気記録ヘッド。 ２６． 記録ヘッドのポールチップアセンブリを成形する集束粒子ビームを利用 するためのプロセスであって、 前記粒子ビームに接触するようプラットホーム上に前記記録ヘッドを配置する ステップと、 前記記録ヘッドの影像信号を生成するステップと、 前記影像信号に応答して、前記集束粒子ビームに対する前記記録ヘッドポール チップアセンブリの相対位置を表す座標信号を生成するステップと、 前記記録ヘッドの所定部分に前記集束粒子ビームを印加する旨の命令を表す切 削信号を生成することで、前記記録ヘッドの前記所定部分を切削して前記ポール チップアセンブリを成形するステップと を含む、プロセス。 ２７． 前記記録ヘッド上の電荷を中和する電荷中和手段を提供するさらなるス テップを含む、請求項２６に記載のプロセス。 ２８． 座標信号を生成する前記ステップが、前記記録ヘッドの端部を検出する と共に、前記集束粒子ビームに対する前記記録ヘッドの前記端部の相対位置を表 す端部信号を生成するステップを含む、請求項２６に記載のプロセス。 ２９． 切削信号を生成する前記ステップが、前記影像信号の関数として前記記 録ヘッドのパターン外形を表す外形信号を生成するステップを含む、請求項２６ に記載のプロセス。 ３０． 切削信号を生成する前記ステップが、前記外形信号を、所定の記録ヘッ ドトポロジを表すパターン信号に比較するステップを含む、請求項３０に記載の プロセス。 ３１． 前記外形信号を前記パターンに比較する前記ステップが、前記所定の記 録ヘッドトポロジに前記記録ヘッドを概ね一致させるために前記記録ヘッドに彫 刻すべき一つ又はそれ以上の領域を表す彫刻パターン信号を判定するステップを 含む、請求項３０に記載のプロセス。 ３２． 彫刻パターン信号を判定する前記ステップが、前記記録ヘッドを前記所 定の記録ヘッドトポロジに概ね一致させるための最短時間を有する切削パターン を表す最小彫刻時間信号を判定するステップを含む、請求項３０に記載のプロセ ス。 ３３． 彫刻パターン信号を判定する前記ステップが、前記記録ヘッドを前記所 定の記録ヘッドトポロジに概ね一致させるために取り除くべき最小領域を有する 切削パターンを表す最小彫刻領域信号を判定するステップを含む、請求項３０に 記載のプロセス。 ３４． 切削信号を生成する前記ステップが、前記外形信号を前記パターン信号 のうちの複数に比較して、前記パターン信号のうちの一つを前記比較の目的とし て選択するステップを含む、請求項２６に記載のプロセス。 ３５． 切削信号を生成する前記ステップが、前記粒子ビームを偏向させる位置 を表す命令信号を生成するステップを含む、請求項２６に記載のプロセス。 ３６． 切削信号を生成する前記ステップが、前記プラットホームを移動させる 位置を表す命令信号を生成するステップを含む、請求項２６に記載のプロセス。 ３７． 三次元で彫刻を行うよう前記集束粒子ビームを制御する切削信号を生成 するさらなるステップを含む、請求項２６に記載のプロセス。 ３８． 前記集束粒子ビームを制御する前記ステップが、前記集束粒子ビームに より前記記録ヘッドの一部分に搬送されるエネルギを制御するステップを含む、 請求項３７に記載のプロセス。 ３９． 前記線量を制御する前記ステップが、前記記録ヘッド上のある位置に前 記集束粒子ビームを向ける時間の尺度を表す停止時間を制御するステップを含む 、請求項３７に記載のプロセス。 ４０． 前記線量を制御する前記ステップが、前記記録ヘッドのある位置を表す ピクセル信号を前記位置信号の関数として生成するステップを含む、請求項３７ に記載のプロセス。 ４１． 切削プロセスにより形成される薄膜記録ヘッドであって、 集束粒子ビームの源を提供するステップと、 前記記録ヘッドをプラットホーム上に配して前記記録ヘッドを前記集束粒子ビ ーム源の下方に配置するステップと、 前記集束粒子ビーム源の下方に配置された前記記録ヘッドの影像信号を生成す るステップと、 前記影像信号に応答して、前記集束粒子ビーム源に対する前記記録ヘッドの相 対位置を表す位置信号を生成するステップと、 前記記録ヘッドを向ける位置を表す切削信号を生成することで、前記粒子ビー ムを制御して三次元で彫刻を行わせて前記記録ヘッド上に輪郭付表面を切削する ステップと を含む切削プロセスにより形成される薄膜記録ヘッド。 ４２． 前記記録ヘッドの上面と前記記録ヘッドの下面との間に輪郭付表面を有 する、請求項４１に記載の薄膜記録ヘッド。