JP3339777B2 - Magnetic head flying height measurement device - Google Patents
Magnetic head flying height measurement deviceInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、磁気ヘッド浮上
量測定装置に関し、詳しくは、薄膜ヘッドについての、
微小な浮上量の測定において、実際の磁気ディスク記憶
装置(以下磁気ディスク装置)の状態に対応させて高い
測定精度で浮上量を測定することができるような磁気ヘ
ッド浮上量測定装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetic head flying height measuring apparatus, and more particularly, to a thin film head.
The present invention relates to a magnetic head flying height measuring apparatus capable of measuring a flying height with high measurement accuracy in accordance with an actual state of a magnetic disk storage device (hereinafter, a magnetic disk device) in measurement of a minute flying height.
【0002】[0002]
【従来の技術】図5は、磁気ディスクとこれの面から浮
上する浮上型のヘッド(以下単にヘッドという)との関
係についての説明図であって、図(a)に示すように、磁
気ディスク1はスピンドル2に装着されて回転する。磁
気ディスク1に対してデータの読み/書きするヘッド3
1は、支持アーム32の先端に取り付けられ、支持アー
ム32の後端はキャリッジ機構4に設けられた支持部材
41に固定されている。ヘッド31は、キャリッジ機構
4により移動して磁気ディスク1にローディングされ
る。2. Description of the Related Art FIG. 5 is a view for explaining the relationship between a magnetic disk and a floating type head (hereinafter simply referred to as a head) floating from the surface of the magnetic disk. As shown in FIG. 1 is mounted on a spindle 2 and rotates. Head 3 for reading / writing data from / to magnetic disk 1
1 is attached to the tip of the support arm 32, and the rear end of the support arm 32 is fixed to a support member 41 provided on the carriage mechanism 4. The head 31 is moved by the carriage mechanism 4 and loaded on the magnetic disk 1.
【0003】図(b)は、ヘッド31の形状を示してい
る。その底面にはスライダー面311が形成され、磁気
ディスク1の回転により生ずるエアフローにより、図
(c)のようにスライダー面311が表面より浮上量hで
浮上し、所定のトラックに対してデータのアクセスがな
される。上記の浮上量hは、ヘッドの動作にとって極め
て重要であるので、各ヘッドは、ヘッド浮上量測定装置
により測定されて検査されている。FIG. 1B shows the shape of the head 31. A slider surface 311 is formed on the bottom surface.
As shown in (c), the slider surface 311 flies above the surface by the flying height h, and data is accessed for a predetermined track. Since the flying height h is extremely important for the operation of the head, each head is measured and inspected by a head flying height measuring device.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】図6は、白色光の干渉
波方式によるヘッド浮上量測定装置の概要を示すもので
ある。図(a)において、テスト用として石英ガラスの透
明ディスク(以下単にディスクという)5を使用し、こ
れをスピンドル2に装着して回転させ、ディスク5の裏
面52にヘッド31を、前記のキャリッジ機構4に対応
するヘッドローディング機構3によりローディングして
浮上させる。ディスク1の上方に測定光学系6を設け、
キセノンランプの光源61より、波長帯域(λa〜λb)
の白色光LTを、投光レンズ62とハーフミラー63を
介して対物レンズ64によりディスク5に投射する。白
色光LTは表面51と裏面52によりその一部が反射さ
れるが、大部分は透過してスライダー面311を照射す
る。なお、ヘッドローディング機構3は、データ処理装
置7により制御される。FIG. 6 shows an outline of a head flying height measuring apparatus using a white light interference wave method. In FIG. 1A, a quartz disk transparent disk (hereinafter simply referred to as a disk) 5 is used for a test, which is mounted on the spindle 2 and rotated, and the head 31 is mounted on the back surface 52 of the disk 5 by the carriage mechanism. The head is loaded and floated by the head loading mechanism 3 corresponding to 4. A measuring optical system 6 is provided above the disk 1,
Wavelength band (λa to λb) from light source 61 of xenon lamp
The white light L T, is projected to the disk 5 by the objective lens 64 through a light projecting lens 62 and the half mirror 63. Although a part of the white light L T surface 51 and rear surface 52 are reflected predominantly illuminates the slider surface 311 passes through. The head loading mechanism 3 is controlled by the data processing device 7.
【0005】ここで、図(b)のように、表面51、裏面
52およびスライダー面311の反射率をそれぞれq,
r,s、その反射光をそれぞれRq,Rr,Rsとする。反
射光RrとRsとは互いに干渉して干渉波Rrsを生じ、ハ
ーフミラー63を透過して、スペクトラム分光器である
凹面回折格子65に達してスペクトル分光される。ただ
し、白色光を用いることと、ディスク5の厚さdが浮上
量hより遙かに大きいこととにより、反射光Rqと反射
光Rr,Rsの相互干渉は非常に小さくて無視できる。
上記の干渉波Rrsはリニアセンサ66に受光されて各波
長に対応するスペクトルのパターン信号として、図(c)
に例示するような波長に応じたスペクトルのパターン信
号が出力される。このパターン信号をデータ処理装置7
においてデータ処理することで、浮上量hを求める。Here, as shown in FIG. 1B, the reflectances of the front surface 51, the back surface 52, and the slider surface 311 are q and q, respectively.
r, s, and the reflected light are Rq, Rr, and Rs, respectively. The reflected lights Rr and Rs interfere with each other to generate an interference wave Rrs, pass through the half mirror 63, reach the concave diffraction grating 65 which is a spectrum spectroscope, and are spectrally separated. However, since white light is used and the thickness d of the disk 5 is much larger than the flying height h, the mutual interference between the reflected light Rq and the reflected lights Rr and Rs is very small and can be ignored.
The interference wave Rrs is received by the linear sensor 66, and is used as a pattern signal of a spectrum corresponding to each wavelength, as shown in FIG.
A pattern signal having a spectrum corresponding to the wavelength as shown in FIG. This pattern signal is sent to the data processing device 7
The flying height h is obtained by performing data processing in.
【0006】すなわち、図(c)において、横軸を波長
λ、縦軸を干渉波の強度Irsとすると、例えば波長λ1,
λ2,λ3でピーク点p1,p2,p3をなす。ここで反射光R
rとRsの位相角をδとすると、位相角δ、浮上量hおよ
び波長λとの間には次の関係式がある。 δ=4πh/λ,(λ:λa〜λb) …………(1) この(1)式を利用してピーク点の波長λ1,λ2,λ3から
浮上量を算出できる。一方、微小すきまの干渉光の入射
光に対する反射率は、一般的に次の式になる。 ただし、δ=4πh/λ,λ:波長,h:浮上量,R
(λ,h):波長λで浮上量hにおける反射率,r
(λ):空気層からみたガラスディスクの波長λにおけ
る反射率,s(λ):空気層からみたヘッドの波長λに
おける反射率である。この式に従って干渉光の波長のス
ペクトル分布と反射率により理論値としての浮上量を得
ることができる。That is, in FIG. 1C, if the horizontal axis is the wavelength λ and the vertical axis is the interference wave intensity Irs, for example, the wavelength λ 1
The peak points p 1 , p 2 and p 3 are formed at λ 2 and λ 3. Where the reflected light R
Assuming that the phase angle between r and Rs is δ, the following relational expression exists between the phase angle δ, the flying height h, and the wavelength λ. δ = 4πh / λ, (λ: λa to λb) (1) Using this equation (1), the flying height can be calculated from the wavelengths λ1, λ2, λ3 of the peak point. On the other hand, the reflectance of the interference light of the minute clearance with respect to the incident light is generally expressed by the following equation. Where δ = 4πh / λ, λ: wavelength, h: flying height, R
(Λ, h): reflectance at flying height h at wavelength λ, r
(Λ): the reflectance at the wavelength λ of the glass disk viewed from the air layer, and s (λ): the reflectance at the wavelength λ of the head viewed from the air layer. According to this equation, the flying height as a theoretical value can be obtained from the spectral distribution and the reflectance of the wavelength of the interference light.
【0007】磁気ヘッド浮上量測定において、位相角
δ、浮上量hおよび波長λとの間の関係式である(1)式
により浮上量を得る場合には、浮上量が大きいときには
問題はない。しかし、浮上量が0.1ミクロンとか、そ
れ以下のになったとき、それを高精度に測定するとなる
と、ピーク点が現れない場合が発生して測定ができなく
なる問題がある。そこで、後者の(2)式により得られる
理論値から算出した値を比較基準値として浮上量を算出
することが考えられるが、これを適用してみると、実際
の磁気ディスク装置の使用状態での磁気ヘッドの浮上量
と測定値との間で誤差が生じ易い。その理由の1つに、
まず、反射率r,sの値が実際のヘッドのものと相違す
ることを挙げることができる。In the measurement of the flying height of the magnetic head, when the flying height is obtained by the equation (1) which is a relational expression among the phase angle δ, the flying height h, and the wavelength λ, there is no problem when the flying height is large. However, when the flying height is 0.1 micron or less, if it is measured with high accuracy, there is a problem that a peak point may not appear and measurement cannot be performed. Therefore, it is conceivable to calculate the flying height using the value calculated from the theoretical value obtained by the latter equation (2) as a comparison reference value. An error easily occurs between the flying height of the magnetic head and the measured value. One of the reasons is
First, the reflectivity r, it is a benzalkonium mentioned that the value of s is different from that of the actual head.
【0008】また、この(2)の式関係に従って多数の点
でデータを採取して判定すると測定時間が長くならざる
を得ない。一方、磁気ディスク装置の記憶容量の向上に
より、ヘッドとディスクとの間隔が狭くなっている関係
で、磁気ディスク装置の信頼性の観点からヘッド全数に
ついて浮上量測定しているのが現状である。そのため
に、より短時間で高精度な測定を行う検査装置の要請が
ある。しかし、前記のような測定方式ではこの要請にも
応えることができない。なお、ヘッド浮上量測定におい
て、前記の反射率r,sの値をより正確に求めて測定す
るものとして本願出願人による特開平5−322522
号の出願がある。この発明の目的は、磁気ディスク装置
における実際のヘッド浮上量とのずれが少なく、浮上量
が小さいヘッドに対して精度の高い測定ができる磁気ヘ
ッド浮上量測定装置を提供することにある。Further, if data is sampled and determined at many points in accordance with the equation (2), the measurement time must be long. On the other hand, since the space between the head and the disk is becoming narrower due to the improvement in the storage capacity of the magnetic disk device, the flying height is measured for all the heads from the viewpoint of the reliability of the magnetic disk device. For this reason, there is a demand for an inspection apparatus that performs highly accurate measurement in a shorter time. However, the above measurement method cannot meet this demand. In the measurement of the flying height of the head, the values of the reflectances r and s are more accurately determined and measured.
No. application. SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a magnetic head flying height measuring device which has a small deviation from the actual head flying height in a magnetic disk device and can perform highly accurate measurement for a head having a small flying height.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るためのこの発明の磁気ヘッド浮上量測定装置の特徴
は、単結晶サファイアの透明なディスクと、このディス
クが装着されこれを回転させるスピンドルと、前記ディ
スクの一方の面にヘッドをローディングするローディン
グ機構と、光電変換器を有し前記ディスクの他方の面か
ら光を照射して前記一方の面からの反射光と前記ヘッド
の面からの反射光との干渉光を受けてこれを前記光電変
換器により電気信号に変換する測定光学系と、この測定
光学系からの前記電気信号を受けて前記ヘッドの浮上量
を算出する処理装置とを備えるものである。The magnetic head flying height measuring apparatus of the present invention for achieving the above object is characterized by a single-crystal sapphire transparent disk and a spindle on which the disk is mounted and rotated. A loading mechanism for loading a head onto one surface of the disk, and a photoelectric converter, irradiating light from the other surface of the disk, and reflecting light from the one surface and light from the surface of the head. A measuring optical system that receives interference light with reflected light and converts it into an electric signal by the photoelectric converter, and a processing device that receives the electric signal from the measuring optical system and calculates the flying height of the head. It is provided.
【0010】[0010]
【発明の実施の形態】この発明は、要するに、浮上量測
定のためのディスクを単結晶サファイアのディスクとす
ることで、その厚さを従来の石英ディスクより薄くし
て、これにより重量と厚さとを低減し、かつ、これの屈
折率が約1.76と高いことを利用して測定光学系への
反射光量を増加させる。その結果、ノイズに対する干渉
光の強度が増加し、ディスクの重量が低減することによ
り従来よりもディスクの高速回転が可能になる。なお、
従来の石英ディスクの屈折率は1.46である。単結晶
サファイアのディスクは硬度が大きいために、結晶成長
法により板状のものを成長させ、それを円板に加工し
て、さらにその両面をダイヤモンド砥粒により研磨して
形成される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention is based on the fact that the disk for measuring the flying height is made of a single crystal sapphire disk, so that its thickness is made thinner than that of a conventional quartz disk. Is reduced, and the amount of light reflected on the measuring optical system is increased by utilizing the fact that the refractive index is as high as about 1.76. As a result, the intensity of interference light with respect to noise increases, and the weight of the disk is reduced, so that the disk can be rotated at a higher speed than before. In addition,
The refractive index of a conventional quartz disk is 1.46. Since the single crystal sapphire disk has a high hardness, it is formed by growing a plate-like material by a crystal growth method, processing the disk into a disk, and polishing both surfaces thereof with diamond abrasive grains.
【0011】ところで、磁気ヘッド浮上量測定用のディ
スクとして使用する単結晶サファイアは、酸化アルミニ
ウム(Al2O3)が主体のもので、その硬度は、モース
硬さ9を示す。これに対して、磁気ヘッド(薄膜ヘッ
ド)のスライダー面を形成するセラミック構造体は、や
はり酸化アルミニウムが主体のものであって、その硬度
はモース硬さ9である。そこで、両者の硬度は同等であ
り、単結晶サファイアにはヘッドによるスクラッチ傷が
つきにくい効果がある。一方、従来の測定用ディスクの
石英ガラスの硬度は、モース硬さ7程度であるため、こ
れにヘッドのスライダー面が接触すると、両者の硬度の
差によりディスクの表面がスクラッチされて傷つく。こ
の傷がついた表面は、ヘッドの浮上を不安定にするばか
りでなく、測定にとって有害な乱反射を起こし、誤測定
の原因にもなる。しかし、前記のような単結晶サファイ
アを用いることで、(2)式の理論値に近い値の測定値を
得ることができる。The single crystal sapphire used as a disk for measuring the flying height of a magnetic head is mainly made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and its hardness shows a Mohs hardness of 9. On the other hand, the ceramic structure forming the slider surface of the magnetic head (thin film head) is also mainly composed of aluminum oxide, and has a hardness of 9 on the Mohs scale. Therefore, both have the same hardness, and the single crystal sapphire has an effect that the head is less likely to be scratched. On the other hand, since the hardness of quartz glass of the conventional measuring disk is about 7 on the Mohs scale, when the slider surface of the head comes into contact with the quartz glass, the surface of the disk is scratched and damaged due to the difference in hardness between the two. The scratched surface not only makes the flying of the head unstable, but also causes irregular reflection which is detrimental to measurement and causes erroneous measurement. However, by using the single crystal sapphire as described above, a measured value close to the theoretical value of the equation (2) can be obtained.
【0012】また、特に、最近の磁気ディスク装置の磁
気ヘッドの浮上量は、数十nmと低くなっているために、
測定時にディスクと接触する頻度が高くなってきてい
る。そのためディスクが損傷しやすく、短時間でディス
クを交換しなければならず、不経済で、測定効率が悪い
が、前記のように単結晶サファイアディスクを使用する
ことでディスク交換の頻度も低減できる。その結果、測
定エラーが低減する上に、高精度の測定が可能になり、
かつ、ディスクに傷が付き難くなる関係でその寿命が長
くなり交換の回数を低減させることができる。単結晶サ
ファイアディスクにより得られた検出値が前記の(2)式
の理論値に近づくことにより、測定ヘッドの干渉光の強
度の値(測定値)は、(2)式をグラフに展開して得られ
る波長に対する反射率Rを浮上量hとの関係について算
出した浮上量の理論データとのずれが減少する。そこ
で、浮上量特性をグラフに展開してみると、短い波長に
ついては、浮上量と反射率との関係は、特性に差が出る
が、波長が短くなると、光学系の設計が難しくなり、高
価な部品を使用しなければならなくなる。従来と同等の
光学系で高精度な測定をするには、図4のグラフの特性
からして波長が350nm以上が好ましい。In particular, since the flying height of a magnetic head of a recent magnetic disk drive is as low as several tens of nm,
The frequency of contact with the disc during measurement is increasing. Therefore, the disk is easily damaged and the disk must be replaced in a short time, which is uneconomical and the measurement efficiency is low. However, the frequency of disk replacement can be reduced by using a single crystal sapphire disk as described above. As a result, measurement errors are reduced, and high-precision measurement is possible.
In addition, the life of the disk is prolonged and the number of replacements can be reduced because the disk is hardly damaged. When the detection value obtained by the single crystal sapphire disk approaches the theoretical value of the above equation (2), the intensity value (measured value) of the interference light of the measuring head is obtained by expanding equation (2) into a graph. The deviation from the theoretical data of the flying height calculated for the relationship between the reflectance R with respect to the obtained wavelength and the flying height h is reduced. Therefore, when the flying height characteristics are expanded on a graph, the relationship between the flying height and the reflectance for a short wavelength has a difference in characteristics, but when the wavelength is short, the design of the optical system becomes difficult, and the cost increases. Parts must be used. In order to perform high-precision measurement with an optical system equivalent to the conventional one, the wavelength is preferably 350 nm or more from the characteristics of the graph of FIG.
【0013】すなわち、図4のグラフでは、波長が短い
方が特性に変化があって、低い浮上量まで区別が可能で
ある。しかし、ここでの浮上量の測定は、投射光と反射
光がディスクを透過するので、波長が短くなればなるほ
ど、透過率が低下し、途中の減衰により反射光(検出干
渉光)の強度が低下する。そのため、この発明では、従
来よりも厚さの薄い単結晶サファイアディスクを使用し
ているが、それでも実際上は、350nm以上の短い波
長では、検出される干渉光のレベルが低くなり、高精度
の測定に信頼性がなくなる。That is, in the graph of FIG. 4, the shorter the wavelength, the more the characteristics change, and it is possible to distinguish even a low flying height. However, in the measurement of the flying height here, since the projected light and the reflected light pass through the disc, the shorter the wavelength is, the lower the transmittance is, and the intensity of the reflected light (detected interference light) is reduced due to attenuation in the middle. descend. Therefore, in the present invention, a single-crystal sapphire disk having a smaller thickness than the conventional one is used. However, in practice, at a short wavelength of 350 nm or more, the level of the detected interference light becomes low, and the accuracy is high. The measurement becomes unreliable.
【0014】[0014]
【実施例】図4は、前記の(2)式に従って求めた白色光
における浮上量と波長と反射率との関係を示す磁気ヘッ
ドについてのグラフである。縦軸は、反射率R(%)で
あり、横軸は、波長λである。各グラフは、それぞれの
浮上量hについての反射率Rと波長λとの関係を示して
いる。このグラフに示される特性をみると、それぞれ
は、350nmから800nmが単純増加あるいは単純
減少の特性になっている。そこで、この範囲を基準とし
て測定値と各グラフ特性における理論値とのデータマッ
チングをすれば、高速に精度よく、0.1ミクロン以下
の範囲までの浮上量hの判定が可能である。各特性値の
うち同じ波長において、ある浮上値の特性グラフと他の
浮上値の特性グラフとの間で交点が少ないのは400n
m程度からであり、400nm以下では、h=0.18
μmのグラフではピークが存在している。また、先に述
べた理由から波長が短くなるとそれだけ高精度の測定に
おける光学系の設計が難しく、高価になる。また、測定
値の信頼性の点からも実際上は、350nm以上の範囲
での測定が適切なものになる。FIG. 4 is a graph of a magnetic head showing the relationship between the flying height, the wavelength, and the reflectance in white light obtained according to the above equation (2). The vertical axis is the reflectance R (%), and the horizontal axis is the wavelength λ. Each graph shows the relationship between the reflectance R and the wavelength λ for each flying height h. Looking at the characteristics shown in this graph, in each case, the characteristic is a simple increase or a simple decrease from 350 nm to 800 nm. Therefore, if data matching between the measured value and the theoretical value in each graph characteristic is performed based on this range, it is possible to quickly and accurately determine the flying height h up to a range of 0.1 μm or less. At the same wavelength among the characteristic values, the number of intersections between the characteristic graph of a certain floating value and the characteristic graph of another floating value is small at 400 n.
m, and at 400 nm or less, h = 0.18
There is a peak in the μm graph. Further, for the above-mentioned reason, when the wavelength is shortened, it is difficult to design an optical system for high-precision measurement, and the cost becomes high. In addition, from the viewpoint of the reliability of the measured value, measurement in the range of 350 nm or more is actually appropriate.
【0015】波長が短くなると、単純なデータマッチン
グでは精度よく判定することが難しく、比較データ量を
多くすると浮上量の判定処理効率が落ちる。また、80
0nm以上になると、0.1ミクロン以下の各特性値が
接近し、かつ、検出される測定値側の精度が複素屈折率
の影響で低くなる。すなわち、実際の光は、物質の表面
ではなく、あたかも物質に潜り込んで反射するような現
象で反射,屈折をするので、その分、浮上量hが大きく
測定されるので、浮上量が小さいときにはそれだけ検出
値の変動が大きくなる。また、比較基準の範囲を800
nm以上にすると、比較データ量が多くなり、処理効率
の低下をまねく。When the wavelength is short, it is difficult to determine with high accuracy by simple data matching, and when the amount of comparison data is increased, the efficiency of the processing for determining the flying height decreases. Also, 80
When the thickness is 0 nm or more, the characteristic values of 0.1 μm or less approach each other, and the accuracy of the detected measurement value decreases due to the influence of the complex refractive index. That is, the actual light reflects and refracts not as the surface of the substance but as if it were sunk into the substance and reflected. Therefore, the flying height h is measured to be large. The fluctuation of the detection value increases. Also, the range of the comparison standard is 800
If it is set to nm or more, the amount of comparison data increases, and the processing efficiency decreases.
【0016】さて、図1の磁気ヘッド浮上量測定装置で
は、図6のディスク5を石英のディスクから、これに対
して厚さが1/3程度の単結晶サファイアディスク9に
換えている。これにより、先に説明したように(2)式の
理論値に近い値で検出光(干渉光)の強度を検出するこ
とができる。また、ディスク9の重量が低減すること
で、従来よりもディスクを高速回転させても回転ぶれが
少なく、高精度の測定が可能になる。そして、前記した
ように、測定精度と処理効率を向上させるために、図4
のグラフにおいて、波長400nmから750nmの範
囲を選択して約2nm程度〜4nm程度おきに80点か
ら180点程度のデータをサンプリングして、あらかじ
めメモリに記憶された図4のこの範囲の対応する、後述
の理論値データテーブル73のデータとデータマッチン
グさせて、測定ヘッドの浮上量hを決定する。In the magnetic head flying height measuring apparatus shown in FIG. 1, the disk 5 shown in FIG. 6 is changed from a quartz disk to a single crystal sapphire disk 9 having a thickness of about 1/3. As a result, as described above, the intensity of the detection light (interference light) can be detected at a value close to the theoretical value of Expression (2). In addition, since the weight of the disk 9 is reduced, even if the disk is rotated at a higher speed than in the past, there is less rotation fluctuation, and high-precision measurement is possible. As described above, in order to improve measurement accuracy and processing efficiency, FIG.
In the graph of FIG. 4, a range of wavelengths from 400 nm to 750 nm is selected, and data of about 80 to 180 points are sampled every about 2 nm to about 4 nm, and the data corresponding to this range of FIG. The flying height h of the measuring head is determined by performing data matching with data of a theoretical value data table 73 described later.
【0017】そのために図1では、図6の凹面回折格子
65の分析範囲を波長400nmから750nmの範囲
を含むこれより大きな範囲で分光する凹面回折格子65
aとし、リニアセンサ66を、検出する画素数が256
ビットの一次元CCDセンサ67に置き換える。そし
て、これら256の画素が波長400nmから750n
mの範囲の光を受光するようにする。CCDセンサ67
の出力を読み出す読出駆動回路68と、読み出された出
力をデジタル値に変換するA/D変換回路(A/D)6
9とを介してデータ処理装置70に入力する。なお、こ
こでは、図6と同様な構成要素は同一符号で示してあ
る。また、ヘッドローディング機構3は、データ処理装
置70により制御される。For this purpose, FIG. 1 shows a concave diffraction grating 65 for dispersing the analysis range of the concave diffraction grating 65 of FIG. 6 in a larger range including a wavelength range of 400 nm to 750 nm.
a, the number of pixels to be detected by the linear sensor 66 is 256
It is replaced by a one-dimensional CCD sensor 67 bits. Then, these 256 pixels have wavelengths of 400 nm to 750 n.
Light in the range of m is received. CCD sensor 67
Read drive circuit 68 for reading the output of A / D conversion circuit (A / D) 6 for converting the read output to a digital value
9 to the data processing device 70. Here, components similar to those in FIG. 6 are denoted by the same reference numerals. The head loading mechanism 3 is controlled by the data processing device 70.
【0018】データ処理装置70は、マイクロプロセッ
サ(MPU)71によりA/D変換回路69からのバス
75を介してデータを受けてメモリ72に一旦記憶し、
そのうち400nmに対応するデータから順次1画素置
きに128個のデータを採取する。理論値データテーブ
ル73の400nmから波長約2.7nmごとに設けら
れた128個の波長についてのデータについて各波長ご
とにそれぞれの波長における浮上値に対応するデータを
順次データマッチングさせていく。マッチングしたデー
タがその波長値における浮上値になる。理論値データテ
ーブル73は、図3に示すように、各波長に対応してそ
れぞれの浮上量の理論値が配列されたテーブルである。A data processing device 70 receives data from a microprocessor (MPU) 71 via a bus 75 from an A / D conversion circuit 69 and temporarily stores the data in a memory 72.
Among them, 128 data are sequentially collected at every other pixel from the data corresponding to 400 nm. Data corresponding to the floating value at each wavelength is sequentially matched for each wavelength with respect to data for 128 wavelengths provided from 400 nm to about 2.7 nm in the theoretical value data table 73. The matched data becomes the flying value at that wavelength value. As shown in FIG. 3, the theoretical value data table 73 is a table in which the theoretical values of the respective flying heights are arranged corresponding to each wavelength.
【0019】前記のデータマッチングの基本的な処理と
しては、同じ波長のデータにおいて受光された検出値が
理論値データテーブル73のどれに一番近いかを判定し
て、一番近い浮上値を各波長ごとに決定していくもので
ある。その結果として、一番に多い浮上値を検出浮上値
として得る。なお、一番多い浮上値が全体の約90%以
下の場合、言い換えれば115個以下の場合には、再検
査を行う。処理プログラムとしては、メモリ72にはデ
ータマッチングプログラム74が設けられている。な
お、この処理プログラムは、単にデータの絶対値による
減算の演算をして最も小さいものに対応する浮上値を読
み出すだけの単純な処理であるので、その詳細は割愛す
る。また、理論値データテーブル73の各データ値は、
測定値側の変動を考慮して、理論値を実測値あるいは実
験値により補正するとよい。あるいはこれを所定の範囲
のデータとして、前記の一番近いものに変えてこの範囲
内に入るか否かの判定をして範囲内に入った浮上値を求
めてもよい。The basic processing of the data matching is to determine which of the theoretical value data table 73 the detected value received at the data of the same wavelength is closest to, and determine the closest flying value to each of them. It is determined for each wavelength. As a result, the most common flying value is obtained as the detected flying value. In addition, when the most levitation value is about 90% or less of the whole, in other words, when it is 115 or less, the retest is performed. As a processing program, a memory 72 is provided with a data matching program 74. Since this processing program is a simple process of simply performing a subtraction operation using the absolute value of data and reading the flying value corresponding to the smallest one, the details are omitted. Further, each data value of the theoretical value data table 73 is:
The theoretical value may be corrected by an actually measured value or an experimental value in consideration of the fluctuation on the measured value side. Alternatively, as a data in a predetermined range, the data may be changed to the closest one, and it may be determined whether or not the value falls within this range, and the flying value within the range may be obtained.
【0020】さて、単結晶サファイアディスク9は、図
2に示すように、無色透明な単結晶サファイアを素材と
し、板状に結晶成長させたものをドーナッツ状に加工す
る。ドーナッツ状の加工としては、直径φd≒30〜1
20mm、厚さd≒1.5〜4mmの円板とし、その中心に
直径φc≒5〜20mmの中心孔9aを穿孔し、両面をダイ
ヤモンド砥粒の研磨により高精度に仕上げて形成され
る。各直径φd,φcと厚さdの数値例を述べると、3.
5インチの磁気ディスクに対応するものとして、最適値
としては、φd=105mm、φc=5mm、d=2mmであ
る。As shown in FIG. 2, the single-crystal sapphire disk 9 is made of a colorless and transparent single-crystal sapphire as a raw material. For the donut-shaped processing, the diameter φd ≒ 30 ~ 1
The disk is a disk having a diameter of 20 mm and a thickness of d ≒ 1.5 to 4 mm, a center hole 9a having a diameter φc of 5 to 20 mm is formed at the center thereof, and both surfaces are formed by polishing diamond abrasive grains with high precision. The numerical examples of the diameters φd and φc and the thickness d are described below.
The optimum values for a 5-inch magnetic disk are φd = 105 mm, φc = 5 mm, and d = 2 mm.
【0021】[0021]
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明にあ
っては、浮上量測定のためのディスクを単結晶サファイ
アのディスクとすることで、その厚さを従来の石英ディ
スクより薄くして、これにより重量と厚さとを低減し、
かつ、これの屈折率が約1.76と高いことを利用して
測定光学系への反射光量を増加させることができるの
で、ノイズに対する干渉光の強度が増加し、単結晶サフ
ァイアディスクにより得られた検出値が(2)式の理論値
に近づく。その結果、測定ヘッドの干渉光の強度の値
(測定値)は、(2)式をグラフに展開して得られる波長
に対する反射率Rを浮上量hとの関係について算出した
浮上量の理論データとのずれが減少し、論理値とのデー
タ比較により精度の高いヘッド浮上量測定が可能にな
る。As described above, according to the present invention, a single crystal sapphire disk is used as a disk for measuring the flying height, thereby reducing the thickness of the disk from that of a conventional quartz disk. This reduces weight and thickness,
In addition, since the amount of light reflected on the measuring optical system can be increased by utilizing the fact that the refractive index is as high as about 1.76, the intensity of interference light with respect to noise is increased, and the intensity of interference light with a single crystal sapphire disk is obtained. The detected value approaches the theoretical value of equation (2). As a result, the value (measured value) of the intensity of the interference light of the measuring head is calculated from the relationship between the reflectance R with respect to the wavelength and the flying height h obtained by expanding the equation (2) into a graph. And the head flying height can be measured with high accuracy by comparing the data with the logical value.
【図1】図1は、この発明による磁気ヘッド浮上量測定
装置を適用した一実施例の測定装置の全体概要図であ
る。FIG. 1 is an overall schematic diagram of a measuring apparatus according to an embodiment to which a magnetic head flying height measuring apparatus according to the present invention is applied.
【図2】図2は、その単結晶サファイアディスクであ
り、(a)は、その平面図、(b)はその断面図である。FIGS. 2A and 2B show the single-crystal sapphire disk, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a cross-sectional view.
【図3】図3は、理論値データテーブルの説明図であ
る。FIG. 3 is an explanatory diagram of a theoretical value data table.
【図4】図4は、白色光における浮上量と波長と反射率
との関係を示すグラフ図である。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the flying height, the wavelength, and the reflectance in white light.
【図5】図5は、磁気ディスクとこれの面から浮上する
ヘッドとの関係についての説明図であって、(a)は、そ
の磁気ディスクとヘッドとの関係を示し、(b)はヘッド
本体の構造の説明図、(c)は、ヘッドの浮上状態の説明
図である。FIGS. 5A and 5B are explanatory diagrams illustrating a relationship between a magnetic disk and a head floating from a surface of the magnetic disk. FIG. 5A illustrates a relationship between the magnetic disk and the head, and FIG. FIG. 3C is an explanatory diagram of the structure of the main body, and FIG. 4C is an explanatory diagram of a flying state of the head.
【図6】図6は、従来の磁気ヘッド浮上量測定装置の説
明図であって、(a)はその浮上量測定装置の基本構成
図、(b)はその浮上量hの測定方法の説明図、(c)は、干
渉波の波長についてのスペクトルパターンの説明図であ
る。FIGS. 6A and 6B are explanatory views of a conventional magnetic head flying height measuring device, in which FIG. 6A is a basic configuration diagram of the flying height measuring device, and FIG. 6B is a diagram illustrating a method of measuring the flying height h. FIG. 3C is an explanatory diagram of a spectrum pattern with respect to the wavelength of the interference wave.
1…磁気ディスク、2…スピンドル、3…ヘッドローデ
ィング機構、4…キャリッジ機構、5…石英ディスク、
6…測定光学系、7,70…データ処理装置、9…サフ
ァイアディスク、31…ヘッド、32…支持アーム、3
11…スライダー面、41…支持部材、61…キセノン
ランプの光源、62…投光レンズ、63…ハーフミラ
ー、64…対物レンズ、65,65a…凹面回折格子、
66…リニアセンサ、67…一次元CCDセンサ、68
…読出駆動回路、69…A/D変換回路(A/D)、7
1…マイクロプロセッサ(MPU)、72…メモリ、7
3…理論値データテーブル。DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Magnetic disk, 2 ... Spindle, 3 ... Head loading mechanism, 4 ... Carriage mechanism, 5 ... Quartz disk,
Reference numeral 6: measuring optical system, 7, 70: data processor, 9: sapphire disk, 31: head, 32: support arm, 3
11: Slider surface, 41: Support member, 61: Xenon lamp light source, 62: Projection lens, 63: Half mirror, 64: Objective lens, 65, 65a: Concave diffraction grating,
66: linear sensor, 67: one-dimensional CCD sensor, 68
... read drive circuit, 69 ... A / D conversion circuit (A / D), 7
1 ... Microprocessor (MPU), 72 ... Memory, 7
3. Theoretical value data table.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−291506(JP,A) 特開 昭59−223966(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01B 11/00 - 11/30 G11B 21/21 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-3-291506 (JP, A) JP-A-59-223966 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01B 11/00-11/30 G11B 21/21
Claims (4)
のディスクが装着されこれを回転させるスピンドルと、
前記ディスクの一方の面に磁気ヘッドをローディングす
るローディング機構と、光電変換器を有し前記ディスク
の他方の面から光を照射して前記一方の面からの反射光
と前記磁気ヘッドの面からの反射光との干渉光を受けて
これを前記光電変換器により電気信号に変換する測定光
学系と、この測定光学系からの前記電気信号を受けて前
記磁気ヘッドの浮上量を算出する処理装置とを備える磁
気ヘッド浮上量測定装置。1. A transparent disk of single crystal sapphire, a spindle on which the disk is mounted and which rotates the disk,
A loading mechanism for loading a magnetic head onto one surface of the disk, and a photoelectric converter, which irradiates light from the other surface of the disk and reflects light from the one surface and the light from the surface of the magnetic head; A measuring optical system that receives interference light with reflected light and converts it into an electric signal by the photoelectric converter, and a processing device that receives the electric signal from the measuring optical system and calculates the flying height of the magnetic head. Magnetic head flying height measuring device comprising:
mの範囲であって、前記磁気ヘッドは薄膜ヘッドである
請求項1記載の磁気ヘッド浮上量測定装置。2. The disk has a thickness of 1.5 mm to 4 m.
The magnetic head flying height measuring apparatus according to claim 1, wherein the magnetic head is a thin film head in a range of m.
nmの波長を含む白色光を前記ディスクを介して前記薄
膜ヘッドに照射する投射光学系と、前記薄膜ヘッドから
の反射光を前記ディスクを介して受けて350nmから
800nmの波長を含む範囲で分光するスペクトラム分
光器とを有し、前記光電変換器は、検出画素数が多数1
ライン状に配列された光電変換素子であり、前記スペク
トラム分光器により分光された光を受けて前記検出画素
対応に分光されたそれぞれの波長の光の強度を電気信号
に変換するものであり、前記処理装置は、前記光電変換
素子からの信号をA/D変換してデジタル値として受け
て、前記検出画素に対応する前記デジタル値を前記検出
画素に対応する波長について設けられた所定の理論値と
比較することで、前記浮上量を算出する請求項2記載の
磁気ヘッド浮上量測定装置。3. The measuring optical system according to claim 1, wherein
white light containing a wavelength of 300 nm through the disk.
A projection optical system for irradiating the film head and the thin film head
Of reflected light of 350 nm from the disk
Spectrum component to be dispersed in the range including the wavelength of 800 nm
An optical device, wherein the photoelectric converter has a large number of detected pixels of 1.
Photoelectric conversion elements arranged in a line,
Receiving the light dispersed by the tram spectroscope, the detection pixel
The intensity of light of each wavelength correspondingly split into electric signals
The processor converts the signal from the photoelectric conversion element into a digital value by A / D conversion and converts the digital value corresponding to the detection pixel to a wavelength corresponding to the detection pixel. The magnetic head flying height measuring device according to claim 2, wherein the flying height is calculated by comparing the flying height with a predetermined theoretical value provided.
Rと波長λとの関係において、400nmから800n
mの波長の範囲のものであって、ここに、δ=4h/
λ,λ:波長,h:浮上量,R(λ,h):波長λで浮
上量hにおける反射率,r(λ):空気層からみたガラ
スディスクの波長λにおける反射率,s(λ):空気層
からみた薄膜ヘッドの波長λにおける反射率である請求
項3記載の磁気ヘッド浮上量測定装置。4. The theoretical value is: In the relationship between the reflectance R and the wavelength λ for each flying height h determined by
m, where δ = 4h /
λ, λ: wavelength, h: flying height, R (λ, h): reflectance at flying height h at wavelength λ, r (λ): reflectance at wavelength λ of glass disk viewed from the air layer, s (λ) 4. The magnetic head flying height measuring apparatus according to claim 3, wherein: the reflectance at a wavelength λ of the thin film head viewed from the air layer.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
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Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12436495 | 1995-04-25 | ||
| JP7-124364 | 1995-04-25 | ||
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ID=26402704
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| JP (1) | JP3339777B2 (en) |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| KR100520054B1 (en) * | 1998-05-26 | 2005-12-06 | 삼성전자주식회사 | Hard disk inspection device and method |
| WO2007070015A1 (en) * | 2005-12-12 | 2007-06-21 | Agency For Science, Technology And Research | Method and tester for optical flying height measurement |
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