JP2006116616A - スライダの研磨用治具、研磨装置、および研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スライダとなる部分が多数配列されたバーを、生産効率の悪化や装置の複雑化を伴うことなく、バーの長手方向に平坦に研磨する。
【解決手段】研磨用治具５０は、研磨対象物の被研磨面を研磨装置の研磨面に対向させて保持する保持部５２と、研磨用治具５０を研磨装置に取り付けるための本体部５１と、本体部５１と分離されて長手方向に沿って配列し、少なくとも、被研磨面を研磨面に垂直に押し付ける押圧方向の荷重を研磨装置から受ける複数の荷重付加部５４ａ等と、保持部５２と本体部５１とを、長手方向に沿った互いに離れた位置で連結する複数の連結部５３ａ，５３ｂと、各々の荷重付加部５４ａ等と保持部５２とを連結する複数の腕部５５ａ等とを有している。隣接する連結部の間には、少なくとも１つの腕部が設けられ、両端の連結部の長手方向の外側には、各々少なくとも１つの腕部が設けられている。
【選択図】 図６Ａ

Description

本発明は、薄膜磁気ヘッドを搭載したスライダの製造方法に関し、特に、スライダとなる部分が多数配列されたバーの長手方向の研磨の平坦度を向上させることのできる、スライダの研磨用治具、研磨装置、および研磨方法に関する。

高速、大容量、高信頼性、低コストの記録媒体としてハードディスクドライブが、デジタル情報の記録に広く用いられており、長年の技術開発によりハードディスクドライブの記録密度は、１００ギガビット／平方インチを超えつつある。ハードディスクドライブは、記録媒体への情報の記録・再生をおこなう薄膜磁気ヘッドを搭載・支持する磁気ヘッドスライダ（以下、スライダという。）を有している。スライダが記録媒体と対向する面は媒体対向面（ＡＢＳ）と呼ばれる。

記録媒体からの情報を読み取るＭＲ素子においては、ＭＲ素子高さ（媒体対向面から垂直方向に測ったＭＲ素子の高さ。）を設計値どおりに形成することが、読み取り性能の確保のために極めて重要である。ＭＲ素子高さは、ウエハ上にＭＲ素子を積層する際、ＭＲ素子高さを設計値よりも大き目に形成しておき、その後媒体対向面側を研磨し、ＭＲ素子の余分な部分を除去することによって得られる。このため、媒体対向面の研磨量の精度がＭＲ素子高さの精度を確保する上で極めて重要である。また、記録媒体に情報を書き込む誘導型電磁変換素子については、スロートハイト（書き込みをおこなう２つの対向する磁極部分の、媒体対向面から垂直方向に測った高さ。）を設計値どおりに形成することが重要である。スロートハイトも媒体対向面の研磨によって形成されるため、同様に、媒体対向面の研磨量の精度が重要となる。

ところで、研磨面は、スライダとなる部分が２次元状に形成されたウエハの表面に対し垂直方向（ウエハの厚さ方向）にあるため、研磨をおこなう際には、研磨面を露出するためにあらかじめウエハを切断する必要がある。そのため、ウエハを研磨面が露出する方向で切断し、スライダとなる部分が１次元状に配列されたバーを形成し、バーの状態で研磨面を研磨する（バーをさらに切断しスライダ毎の小片に分割することは、作業効率が低下し望ましくない。）。バーは所定の研磨用治具に支持され、回転する研磨テーブルに押し当てられて研磨される（特許文献１，２参照。）。このため、バーの研磨においては、スライダとなる個々の部分の研磨量の精度だけでなく、バー全体を均一に研磨すること、すなわちバー全体に渡る平坦度の確保が極めて重要である。

しかしながら、バーを研磨する際に、バーがバーの長手方向に均一に押し付けられず、バーの長手方向の位置によって研磨量のばらつきが生じることがあった。この結果、所定のＭＲ素子高さやスロートハイトが形成されないスライダが製造され、歩留まりが悪化するという問題があった。この問題の一つの原因として、バーの研磨面の形状はバーの長手方向に対して実際には６次以上の高次曲線で近似されるのに対し、従来のバーの支持方法ではせいぜい４次曲線までしか追従できず、これが歩留まりを悪化させているとの指摘がなされている（特許文献３参照。）。このため、研磨面の表面形状の制御自由度を高めるため、バーの荷重付加部において、バーの押圧方向だけでなく、バーの長手方向や回転方向にも変形自由度を与えて制御自由度を高める方法（特許文献３参照。）や、バーの荷重付加部の数自体を増やして制御自由度を高める方法（特許文献４参照。）が開示されている。

図８には、このような従来技術に基づく研磨用治具の側方図を示す。研磨用治具１５０は本体部１５１と、バー（図示せず）を保持する保持部１５２と、本体部１５１と保持部１５２とを連結する複数（本図では４個）の連結部１５３ａ〜１５３ｄとを有している。バーは、保持部１５２の先端に設けられたバー固定部１５８に装着される。バーはまた、保持部１５２を回転ラッピングテーブル（図示せず）に押圧する荷重付加部１５４ａ〜１５４ｇを有している。荷重付加部１５４ａ〜１５４ｇの孔に挿入された荷重付加手段が荷重付加部１５４ａ〜１５４ｇを回転ラッピングテーブルに向けて押し付けることによって、バー固定部１５８に装着されたバーは研磨される。研磨用治具１５０はさらに本体部１５１を支持する固定用孔１５６と、係合部１５７ａ、１５７ｂとを有している。固定用孔１５６には治具固定用ピン（図示せず）が挿入され、研磨用治具１５０は研磨装置に固定される。係合部１５７ａ、１５７ｂにはガイドピン（図示せず）が挿入され、係合部１５７ａ、１５７ｂとガイドピンとの相互拘束作用によって、本体部１５１の過大な位置移動が防止される。
米国特許第５６０７３４０号明細書 米国特許第５６２０３５６号明細書 特開２０００−１１３１５号公報 特許第３５３７７２６号明細書

しかしながら、従来技術では、多数のスライダが配列したバーを長手方向に平坦に研磨することは困難であった。図９には、４０個のスライダが配列したバーを図８に示した研磨用治具を用いて研磨したときのMR素子高さ（ＭＲ素子のABSからの高さ）のバー内分布を示す。図中、横軸はバーの長手方向の位置を表し、約６０ｍｍの長さに４０個のスライダが配列している。縦軸はスライダの研磨後の各スライダのMR素子高さを表し、大きいほどＭＲ素子が高く、すなわち研磨量が少なく、小さいほどＭＲ素子が低いことを、すなわち研磨量が多いことを意味している。ここでＭＲ素子高さの目標値を所定の基準点に対して０．０８μｍ、許容値を＋／−０．０１μmとした。

図に示すように、バーの長手方向中央付近はほぼ均一に研磨され、許容値を満たしているが、バーの両端は研磨量が不足し、ＭＲ素子高さが高く、所定の許容値を満たしていない。この結果、本図によれば両端の合計８個が不良品となり、歩留まりの悪化が生じる。これは、バーの両端に研磨用治具から加えられる押圧力が充分でなく、バーの加工面が湾曲してしまうことが原因である。近年のさらなるハードディスクドライブの高記録密度化の要求により、ＭＲ素子や誘導型電磁変換素子はますます縮小化する方向にあり、したがって、ＭＲ素子高さやスロートハイトの加工精度、すなわちバーの全長にわたっての平坦度要求も一層厳しくなってきている。このため、従来技術をそのまま適用するとますます歩留まりが悪化し、製造効率の悪化につながる。

この問題に対処するため、バーの長さを短くすることも考えられるが、一度に処理できるスライダ数が減少し、生産効率が悪化する。また、バーの変形制御を一層高精度でおこなうため荷重付加部の個数を増やすことも考えられるが、装置の複雑化や大型化を伴い、装置の信頼性の低下や設備コストの増加といった問題につながる。

本発明は、かかる事情に鑑みて、スライダとなる部分が多数配列されたバーを、生産効率の悪化や装置の複雑化を伴うことなく、バーの長手方向に平坦に研磨することのできる、スライダの研磨用治具、研磨装置、および研磨方法を提供することを目的とする。

本発明の研磨用治具は、長手方向を有する研磨対象物を研磨するために研磨装置に取り付けられ、研磨対象物を保持する研磨用治具である。本発明の研磨用治具は、研磨対象物の被研磨面を研磨装置の研磨面に対向させて保持する保持部と、研磨用治具を研磨装置に取り付けるための本体部と、本体部と分離されて長手方向に沿って配列し、少なくとも、被研磨面を研磨面に垂直に押し付ける押圧方向の荷重を研磨装置から受ける複数の荷重付加部と、保持部と本体部とを、長手方向に沿った互いに離れた位置で連結する複数の連結部と、各々の荷重付加部と保持部とを連結する複数の腕部とを有している。そして、隣接する連結部の間には、少なくとも１つの腕部が設けられ、両端の連結部の長手方向の外側には、各々少なくとも１つの腕部が設けられている。

このように構成された研磨用治具では、連結部と連結部との間の各領域および両端の連結部の外側の各領域に荷重付加部からの荷重が伝達される。したがって、特に押圧荷重が不足する傾向のある両端の連結部の外側の領域、すなわちバーの両端付近にも十分な押圧力を加えることができる。また、連結部と連結部との間の領域にも各々最低１箇所で押圧荷重が加えられるので、他の領域に加えられた押圧荷重の影響で別の領域がめくり上がるといった現象を防止することができる。

長手方向の最も外側に設けられた２つの腕部は、各々、研磨対象物の長手方向における両端部が保持される位置の近傍に設けられていることが望ましい。

また、荷重付加部は、さらに、被研磨面を研磨面に沿って長手方向に滑らせる方向の荷重と、被研磨面を押圧方向と長手方向の両者と直交する軸の周りに回転させる荷重の少なくともいずれかを受けるように構成してもよい。

さらに、連結部は、長手方向に略対称位置に２つ設けるように構成してもよい。

本体部はＳｉＣを含む材料から製作してもよい。

また、本発明の研磨装置は、上記の研磨用治具と、荷重付加部に押圧方向の荷重を与える荷重付加手段と、研磨面とを有している。

本発明の研磨方法は、長手方向を有する研磨対象物の研磨方法である。本研磨方法は、長手方向を有する研磨対象物が保持された保持部を、保持部の長手方向に沿った互いに離れた第１の位置で研磨面に押し付け、研磨対象物の被研磨面を研磨面に当接させるステップと、被研磨面を研磨面に対して相対運動させるステップと、保持部に、互いに隣接する第１の位置同士の間の領域および両端の第１の位置の長手方向の両外側となる領域の各領域内の第２の位置で、少なくとも被研磨面を研磨面に垂直に押し付ける押圧方向の荷重を与え、研磨対象物の被研磨面を研磨する研磨ステップとを有している。

ここで、長手方向の最も外側にある２つの第２の位置は、各々、研磨対象物の長手方向における両端部の近傍であることが望ましい。

また、研磨ステップは、さらに、保持部に、第２の位置で、被研磨面を研磨面に沿って長手方向に滑らせる方向の荷重と、被研磨面を押圧方向と長手方向の両者と直交する軸の周りに回転させる荷重の少なくともいずれかを与えるステップを含んでいるようにしてもよい。

以上説明したように、本発明の研磨用治具、研磨装置および研磨方法によれば、バーの全域に渡って押圧荷重を適切に与えることができる。このため、スライダとなる部分が多数配列されたバーを、生産効率の悪化や装置の複雑化を伴うことなく、バーの長手方向に平坦に研磨することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１には、本発明の実施形態に係る研磨装置の概略構成を示す斜視図を示す。研磨装置１は、スライダとなる部分が一列に配列された棒状の磁気ヘッド用素材であるバーをラッピングする。研磨装置１は、テーブル１０と、テーブル１０上に設けられた回転ラッピングテーブル１１と、回転ラッピングテーブル１１の側方に設けられた支柱１２と、支柱１２から回転ラッピングテーブル１１の上方に張り出したアーム１３と、アーム１３に取り付けられた素材支持部２０とを備えている。回転ラッピングテーブル１１は、バーが研磨される研磨面１１ａを有している。

素材支持部２０は、アーム１３に連結された支持部本体２７と、支持部本体２７の前面に設けられたベース部材２２と、ベース部材２２の前面に設けられた治具保持部２３と、各々独立に複数個設けられた荷重調整部２４ａ〜２４ｇ（図には２４ａのみ表示）とを備えている。これらの上方は、カバー２１によって覆われている。ベース部材２２は、アーム（図示せず）を介して、支持部本体２７内に設けられたアクチュエータに連結されており、アクチュエータを駆動することにより、上下に動くことができる。研磨されるバーを取り付ける研磨用治具５０は、治具保持部２３に固定される。

図２には、図１の２−２線に沿った治具保持部と荷重調整部の側方図を示す。図３には、図２に示す荷重調整部２４ａ、２４ｄ、２４ｇの近傍を示す部分斜視図を示す。図４には、図２、図３中４−４線に沿った、研磨用治具が固定された治具保持部と荷重調整部の側方断面図を、図５には、荷重調整部の分解斜視図（一組のみ図示）を示す。

治具保持部２３は、図３，４に示すとおり、保持部本体３１と、保持部本体３１の前面の下端部近傍における長手方向の中央部に、前方に突出して設けられた治具固定用ピン３２と、保持部本体３１の前面の下端部近傍における長手方向の端部近傍に、前方に突出して設けられたガイドピン３３ａ，３３ｂとを有している。保持部本体３１は、上方に設けられた軸受４５を介して、回転可能な回転支軸４４と接続している。また、治具保持部２３の上面には保持部本体３１の両側から下方向に独立して押し付ける２つのアクチュエータ（図３の白抜き矢印および図４左側の白抜き矢印参照。なお、アクチュエータは図示せず。）が接続している。この結果、保持部本体３１は下向きの力を受けると共に、２つのアクチュエータの力を調整することによって、回転支軸４４を中心に回転することができる。また、ガイドピン３３ａ，３３ｂは、保持部本体３１が下向きに押され、かつ回転されるのに伴って、互いに異なる下向きの変位を受ける。なお、保持部本体３１の回転はMR素子高さの傾き修正のためであるので、その傾き角度はわずかでよく、ストッパー（図示せず）によって、＋／−５度程度に制限されている。
治具固定用ピン３２の先端側には雌ねじが形成されており、研磨用治具５０は、ボルト４０、ワッシャ４９と治具固定用ピン３２との間に挟持され、固定される。ガイドピン３３ａ，３３ｂは円形断面を有し、先端部分は先端側ほど径が小さくなるように形成されている。

次に、荷重調整部２４ａ〜２４ｇについて説明する。荷重調整部は、図２に示すように、保持部本体３１の前面に並列配置された７つの荷重調整部２４ａ〜２４ｇからなる。荷重調整部２４ａ〜２４ｇは機構的にはすべて共通であり、各々独立にバーにかかる荷重を調整できる。ただし、荷重調整部２４ａ、２４ｇは他の荷重調整部より若干上方に設けられ、荷重調整部２４ｄは治具固定用ピン３２が貫通できる孔を有している。以下では、荷重調整部２４ｄを代表として説明する。

荷重調整部２４ｄは、まず、ベース部材２２内に設けられたアクチュエータ（図示せず）によって上下方向に駆動される荷重付加棒２５ｄを有している。荷重付加棒２５ｄは、図４，５に示すように、支持部材４３ｄによって、上下動可能および回転可能に支持されている。荷重付加棒２５ｄの下端部には、直方体形状の荷重付加ブロック３５ｄが固定されている。荷重付加ブロック３５ｄの下端部近傍には、次に述べる荷重付加用ピン３６ｄが回転自在に挿通される軸受部３７ｄが設けられている。

荷重調整部２４ｄは、また、荷重付加ブロック３５ｄの軸受部３７ｄに支持され、先端側が荷重付加ブロック３５ｄの前端面より突出している荷重付加用ピン３６ｄを有している。荷重付加用ピン３６ｄの先端部には、直方体形状の頭部３９ｄが形成されている。

さらに、荷重付加ブロック３５ｄに特有の構造として、治具固定用ピン３２に対応する位置に、治具固定用ピン３２が挿通される孔３８が形成されている。孔３８は、荷重付加ブロック３５ｄが上下方向および左右方向に所定の距離だけ自由に移動できるように、治具固定用ピン３２の外径より若干大きめの内径を有している。

次に、図６Ａ〜６Ｄを参照して、本実施形態に係る研磨用治具の構成について説明する。図６Ａは、本実施形態に係る研磨用治具の正面図、図６Ｂは研磨用治具の側面図、図６Ｃは研磨用治具の側面図、図６Ｄは研磨用治具の底面図である。以下の説明では、研磨用治具５０の長手方向となる方向をｘ方向、ｘ方向と直交する方向をｙ方向、ｘ方向およびｙ方向と直交する軸を中心に回転する方向（角度）をθ方向とする。

これらの図に示したように、本実施形態に係る研磨用治具５０は、研磨装置１に固定される本体部５１と、加工対象物であるバー７０をバー７０の長手方向に保持する、一方向に長い保持部５２と、保持部５２と本体部５１とを連結する２本の連結部５３ａ、５３ｂと、保持部５２に連結され、保持部５２を変形させる荷重を付加する７つの荷重付加部５４ａ〜５４ｇと、荷重付加部５４ａ〜５４ｇの各々と保持部５２とを連結する腕部５５ａ〜５５ｇとを備えている。２本の連結部５３ａ、５３ｂは研磨用治具５０の長手方向のほぼ対称位置に設けられている。また、腕部５５ａ〜５５ｇは連結部５３ａ、５３ｂの中間領域に３つ、連結部５３ａ、５３ｂの長手方向の外側の領域に各２つ備えられている。腕部は連結部同志の間の各領域および両端の各連結部の外側の領域に最低１つあればよく、腕部の数（したがって、荷重付加部の数）は研磨対象物の長さや研磨精度等によって適宜変更することができる。研磨用治具５０は、本実施形態ではＳｉＣで製作したが、例えば、ステンレス鋼や、ジルコニア（ＺｒＯ２），アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックによって製作してもよい。

本体部５１には、長手方向の中央の位置に、本体部５１を研磨装置１の治具固定用ピン３２に対して固定するボルト４０が挿通される固定用孔５６が形成され、本体部５１は固定用孔５６の位置で研磨装置１に１点支持される。また、本体部５１には、治具固定用ピン３２と固定用孔５６との位置を合わせたときにガイドピン３３ａ，３３ｂに対応する位置に、ガイドピン３３ａ，３３ｂが係合する係合部５７ａ，５７ｂが形成されている。

研磨用治具５０を固定用孔５６で１点支持する理由は、研磨用治具を複数箇所で固定すると、取り付け座面に多少のうねりや段差がある場合や、取り付け座面と研磨用治具との間に異物等が挟まれている場合に、研磨用治具が変形を起こしてしまうからである。変形した状態で研磨用治具が研磨装置に取り付けられると、本来の媒体対向面と研磨面とが平行とならず、本来の媒体対向面に対して斜角やうねりを持った状態で研磨されてしまうので、バーの平坦度が低下してしまう。これに対し研磨用治具５０を１点支持すると、研磨用治具５０の取り付け座面が、治具固定用ピン３２の先端面の小さな領域のみとなる。そのため、ボルト４０を締めつけても、研磨用治具５０の変形を極めて小さな値に抑えることができる。したがって、バー７０のラッピング後、研磨用治具５０を研磨装置１から取り外しても、バー７０の媒体対向面の平坦度は、研磨装置１から取り外す前とほとんど変化せず、必要な精度を維持することができる。

係合部５７ａ，５７ｂは、本体部５１の両端部に、研磨用治具５０の長手方向の内側に向けて開口する切欠き部である。係合部５７ａ，５７ｂは、本体部５１を１点支持したことによって、本体部５１が研磨工程中に固定用孔５６を中心に回転運動を生じる可能性があることから、これを防止するために設けられている。係合部５７ａ，５７ｂの断面形状は、角を丸めた矩形となっている。係合部５７ａ，５７ｂは、各々、研磨用治具５０の長手方向に平行な２つの面を有しており、これらの面同士の距離は、ガイドピン３３ａ，３３ｂの直径よりわずかに大きくなっている。また、係合部５７ａ，５７ｂは、各々の開口面と対向する、切欠きの奥部となる面を有しており、これらの奥部の面同士の距離は、ガイドピン３３ａ，３３ｂの外側面同士の距離よりわずかに大きくなっている。これより、係合部５７ａ，５７ｂには、ガイドピン３３ａ，３３ｂが、上下方向および水平方向に適度のクリアランスを持って挿入される。クリアランスを設けた理由は、研磨用治具５０を研磨装置１に取り付ける際の研磨用治具５０の変形を防止するためである。すなわち、クリアランスがないと、ガイドピン３３ａ，３３ｂと係合部５７ａ，５７ｂとの間に位置ずれがあった場合に、研磨用治具５０が変形されて研磨装置１に取り付けられることになり、この状態でバー７０をラッピングすると、媒体対向面の平坦度が低下してしまう。しかし、クリアランスを設けることによって、係合部５７ａ，５７ｂにおいて、本体部５１の、固定用孔５６を中心とする限られた回転移動と水平方向移動とが許容され、研磨用治具５０を、不必要な強制変形を受けずに、研磨装置１に取り付けることができる。

また、係合部５７ａ，５７ｂは、ガイドピン３３ａ，３３ｂの上下方向の動きを各々独立して研磨用治具５０に伝え、研磨用治具５０を下向きに押し付ける。

なお、係合部５７ａ，５７ｂは、矩形形状の切欠きである必要はなく、固定用孔５６を中心とする回転移動と水平方向移動が可能であれば、例えば半円形の形状でもよい。また、係合部５７ａ，５７ｂは、互いに外側を向けて開口するように形成することも可能である。この場合、切欠き部の奥部となる面同士の距離はガイドピン３３ａ，３３ｂの外側面同士の距離よりわずかに小さくなるように構成される。

保持部５２は、外力が加えられることによってたわむ細長い梁構造で、研磨用治具５０の長手方向に関して一定の幅で延びている。保持部５２の下端部には、バーが固定されるバー固定部５８が設けられている。バー固定部５８には、バーを切断する際に、バー切断用のブレードが入り込む複数の溝が形成されている。

連結部５３ａ、５３ｂは、それぞれ、一端部が本体部５１に接続され、他端部が保持部５２に接続された、可撓性を有する平板状をなしている。このため、連結部５３ａ、５３ｂは、保持部５２のたわみに追従するように容易に変形し、保持部５２に曲げ荷重が加えられたときに、保持部５２の変形を妨げにくい構造となっている。すなわち、連結部５３ａ、５３ｂは細く長いため、保持部５２は連結部５３ａ、５３ｂの近傍で、θ方向とｘ方向にはある程度自由に変位可能になっており、これにより、連結部５３ａ、５３ｂ近傍における保持部５２の局部的な異常なたわみを防止できる。

荷重付加部５４ａ〜５４ｇは、荷重付加用ピン３６ａ〜３６ｇの頭部３９ａ〜３９ｇが適度なクリアランスで挿入できる、角を丸めた矩形形状の孔を有している。荷重付加部５４ａ〜５４ｇは、頭部３９ａ〜３９ｇを介して伝えられるｙ方向の荷重を伝達することができる。断面形状は、ｙ方向の荷重を伝達することができれば、四角形、長円形、円形、十字形等、他の任意の断面形状も可能である。荷重付加部５４ａ，５４ｇは、バー固定部５８の長手方向の両端部近傍に位置するバー７０の両端部の上方に配置されている。他の５つの荷重付加部５４ｂ〜５４ｆは、荷重付加部５４ａ，５４ｇの中間にほぼ等間隔で、かつ、荷重付加部５４ａ，５４ｇよりも下側の位置に配置されているが、同一の高さでも構わない。

荷重付加部５４ａ，５４ｇの中心軸は、２つの腕部５５ａ，５５ｇの中心よりも外側にオーバーハングして設けられている。一方、中間の荷重付加部５４ｂ〜５４ｆの中心軸は、各々、ｘ方向に関して腕部５５ｂ〜５５ｆの中心と一致している。荷重付加部５４ａ，５４ｇの中心軸をオーバーハングさせた理由は、保持部５２の両端部近傍におけるたわみ量を補うためである。すなわち、オーバーハングさせたことによって、荷重付加部５４ａ，５４ｇに付加されるｙ方向の荷重は、θ方向のモーメント荷重に変換され、このモーメント荷重が、保持部５２の両端部近傍に、たわみ量を増加させるように作用する。しかし、本実施形態においては、７つの荷重付加部を設けており、十分な精度で保持部５２の変形を制御できるので、オーバーハングのない構成とすることもできる。

次に、研磨用治具５０の研磨装置１への取付方法について説明する。なお、以下の説明でも、荷重調整部については荷重調整部２４ｄで代表する。まず、図５において、バー７０が、バー固定部５８に対してバー７０の媒体対向面が表側（下側）となるように、接着等によりバー固定部５８に固定される。研磨用治具５０は、荷重付加ブロック３５ａ〜３５ｇの前方に配置される。このとき、ガイドピン３３ａ，３３ｂが、研磨用治具５０の係合部５７ａ，５７ｂに各々係合され、荷重付加用ピン３６ｄの頭部３９ｄが、荷重付加部５４ｄの孔に挿入される（他の頭部も同様。）。また、治具固定用ピン３２はジグ固定用ピン３２より十分大きな孔３８を通り、さらに固定用孔５６を通って、研磨用治具５０との位置が調整される。この状態で、研磨用治具５０の前面側より、ワッシャ４９を介して、固定用孔５６内にボルト４０を挿入し（図４参照）、ボルト４０を治具固定用ピン３２の雌ねじに螺合させる。これにより、ワッシャ４９を介して、ボルト４０の座面と治具固定用ピン３２の先端面とによって研磨用治具５０が挟持されて、研磨用治具５０は、保持部本体３１に固定された治具固定用ピン３２に固定される。

次に、研磨装置１および研磨用治具５０を用いたバー７０の研磨方法について説明する。ここでも、荷重調整部については荷重調整部２４ｄで代表する。バー７０を保持した研磨用治具５０が、上述のようにして研磨装置１に固定されると、ベース部材２２が下方に移動して、バー７０の被加工面が、図１に示すように、回転ラッピングテーブル１１の研磨面１１ａに当接される。これにより、連結部５３ａ、５３ｂは保持部５２からの押上げ力と本体部５１からの押し下げ力を受け圧縮される。換言すれば、保持部５２が連結部５３ａ、５３ｂの位置である第１の位置で研磨面１１ａに押し付けられ、バー７０の被研磨面が研磨面１１ａに当接される（ステップ１）。

この状態で回転ラッピングテーブル１１が回転し始め、バー７０の被研磨面の研磨が始まる（ステップ２）。

このとき、図５に示すように、保持部本体３１を下向き（ｙ方向）に駆動すると、ガイドピン３３ａ、３３ｂが係合部５７ａ、５７ｂおよび連結部５３ａ、５３ｂを介して保持部５２を下向きに押す。これにより、研磨用治具５０に対して、ｙ方向の荷重を付加することができる（ステップ３−１）。なお、保持部本体３１にかける２箇所の力を調整することによって、バー７０のスラント(斜め)方向の加工調整を行うこともできる。

また、荷重付加棒２５ｄを上下方向（ｙ方向）に駆動すると、荷重付加ブロック３５ｄが上下方向に移動し、荷重付加ブロック３５ｄを貫通する荷重付加用ピン３６ｄおよび頭部３９ｄも上下方向（ｙ方向）に移動する。これにより、荷重付加部２５ｄは、その近傍のＭＲ素子高さ（研磨量、すなわち荷重量）の調整を行う（ステップ３−２）。この際、ガイドピン３３ａ、３３ｂによるｙ方向の荷重と、荷重付加棒２５ｄによるｙ方向の荷重とは独立して制御される。

これらの操作は、換言すれば、保持部５２に、第１の位置と異なりかつ長手方向に沿う互いに離れた第２の位置で、被研磨面にｙ方向の荷重を与え、バー７０の被研磨面を研磨することを意味する。

上述のようにして、研磨用治具５０の荷重付加部５４ｄに対して種々の方向の荷重を付加することにより、保持部５２、バー固定部５８およびバー７０が適宜に変形される。また、各荷重調整部２４ａ〜２４ｇは独立して荷重制御が可能であるため、バー７０内の各スライダのＭＲ素子高さおよびスロートハイトの値を目標値となるように制御しながら、バー７０の媒体対向面を平坦にラッピングすることが可能となる。

このように、本実施形態の研磨装置においては、複数の荷重調整部が各々ｙ方向の荷重制御自由度を有しているので、バー７０内における各スライダのＭＲ素子高さおよびスロートハイトの値の分布が、高次の曲線に近似される複雑なパターンとなっていても、そのパターンに忠実に対応するように保持部５２を変形させることができるので、バー７０の全長にわたって各磁気ヘッド素子のスロートハイトおよびＭＲハイトを、精度よく許容範囲内に入れることが可能となる。

なお、ＭＲ素子高さおよびスロートハイトの制御方法は従来技術と特に変わることはない。例えば、特開平２−９５５７２号公報、特許文献３に示されるように、電気的ラッピングガイド（Electrical Lapping Guide：ＥＬＧ）とＭＲ素子の抵抗値を監視することによって行われる。電気的ラッピングガイドは、例えば、バー７０の長手方向の両端部に配置されるように、あらかじめウエハーの所定の位置に形成される。研磨装置１は、バー７０に配列された電気的ラッピングガイドとＭＲ素子の抵抗値をマルチプレクサによって切り替えながら、順次監視して、各荷重調整部２４ａ〜２４ｇを駆動するアクチュエータを制御する。研磨装置１は、始めは、電気的ラッピングガイドの抵抗値を監視して粗仕上げを行い、その後、各ＭＲ素子の抵抗値を監視することによって、各スライダのＭＲ素子高さおよびスロートハイトが全て許容誤差の範囲内となるように制御を行う。

次に、本発明の効果について説明する。図７には、本発明の研磨用治具を用いたときのバーの平坦度を示す。図の見方は図９と同様である。研磨高さの目標値を所定の基準点に対して０．０８μｍとし、許容値を＋／−０．０１μmとした。また、表１には従来技術を含めたバーの長手方向の研磨量のばらつきを示す。表中、従来技術は、図８に示す研磨用治具を用いた場合である。研磨時間はほぼ同等とした。ＭＲ素子高さのばらつきは加工バーのサンプル数（１０６または１３０バー（１バーあたりのスライダー数は、４０））に対する標準偏差を示す。ＭＲＲのばらつきは、ＭＲ素子の抵抗値のばらつき（目標値４０Ωに対する偏差）である。

図および表に示すように、バーは、従来技術に比べて、長手方向に両端部を含め非常に高い平坦度でかつ小さなばらつきで研磨されたことが確認された。これは、両端部を含めたバーの全域で、押圧力が充分に伝わり、バーの湾曲を抑えることができたためである。本実施形態の研磨用治具は、図８に示した従来技術の研磨用治具において、研磨用治具の連結部１５５ａ、１５５ｄを除去した場合に相当する。従来は、荷重付加部１５４ａ、１５４ｇに荷重が作用すると、それによって保持部５２の端部が変形し、変形を受けない本体部５１との間で相対変位を生じていた。このため、端部にある連結部１５５ａ、１５５ｄには、この相対変位に起因する弾性力が、荷重付加部１５４ａ、１５４ｇからの荷重を相殺する方向に生じ、荷重付加部１５４ａ、１５４ｇからは十分な力がバー７０に伝達されなかった。一方、本実施形態では連結部１５５ａ、１５５ｄからの抵抗力が働かないので、荷重付加部１５４ａ、１５４ｇから十分な力をバー７０に加えることができる。また、連結部１５５ａ、１５５ｄがないので、バー７０の端部には荷重付加部１５４ａ、１５４ｇからの力だけを直接的に作用させることができ、制御の精度も高まる。

また、別の言い方をすれば、連結部は最低限、研磨用治具５０とバー７０とが一体で研磨装置１に取り付けられ、バー７０が研磨面１１ａに対して容易に当接されるだけの機能を有していればよく、バー７０を研磨面１１ａに押し付ける機能は必ずしも必要ではない。むしろ、連結部とは独立した荷重付加手段を必要かつ十分に備え、かつ、連結部からの抵抗力を伝えにくくするように本体部５１と保持部５２との接続を限定する構成のほうが、バーの研磨制御上は有利である。本実施形態の研磨用治具は、このような観点から、連結部を最低限の２箇所に限定し、かつ、連結部の内側と両外側に荷重付加部を配置したものである。

さらに、本実施形態ではバー全体をより一層平坦に研磨することが可能になった結果、平坦度のばらつきも従来技術と比べ大きく改善されている。これは、将来ＭＲ素子高さの加工精度のより一層の向上が求められる場合に大きなメリットとなり得る。

なお、本発明は、上記の実施形態に限定されない。例えば、荷重付加部は、ｙ方向だけの自由度、ｙ方向とｘ方向の自由度、ｙ方向とθ方向の自由度を持つようにしてもよく、また、荷重付加部毎に異なる自由度を持つようにしてもよい。

また、研磨対象物としては、書き込み用の誘導型磁気変換素子と読み出し用のＭＲ素子とを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドだけでなく、書き込みおよび読み出し用の誘導型磁気変換素子を有する薄膜磁気ヘッドであってもよい。

また、本発明は、ラッピング以外の加工、例えばポリシングや、グラインディングを行う場合にも適用することができる。

また、本発明は、加工が施される加工対象物が磁気ヘッド以外の場合にも適用することができる。

本発明の研磨装置の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す研磨装置の治具保持部と荷重調整部の側方図である。 図２に示す荷重調整部の近傍を示す斜視図である。 研磨用治具が固定された治具保持部と荷重調整部の側方断面図である。 荷重調整部の分解斜視図である。 本発明の研磨用治具の正面図である。 本発明の研磨用治具の側面図である。 本発明の研磨用治具の側面図である。 本発明の研磨用治具の底面図である。 本発明の研磨用治具の効果を示す説明図である。 従来技術の研磨用治具の正面図である。 従来技術の研磨用治具の課題を示す説明図である。

符号の説明

１ 研磨装置
１０ テーブル
１１ 回転ラッピングテーブル
１２ 支柱
１３ アーム
２０ 素材支持部
２２ ベース部材
２３ 治具保持部
２４ａ〜２４ｇ 荷重調整部
２５ｄ 荷重付加棒
２７ 支持部本体
３１ 保持部本体
３２ 治具固定用ピン
３３ａ，３３ｂ ガイドピン
３５ｄ 荷重付加ブロック
３６ｄ 荷重付加ピン
３７ｄ 軸受部
３８ 孔
３９ｄ 頭部
４０ ボルト
４１ｄ レバー
４３ｄ 支持部材
４９ ワッシャ
５０ 研磨用治具
５１ 本体部
５２ 保持部
５３ａ、５３ｂ 連結部
５４ａ〜５４ｇ 荷重付加部
５５ａ〜５５ｇ 腕部
５６ 固定用孔
５７ａ，５７ｂ係合部
５８ バー固定部
７０ バー

Claims (9)

1. 長手方向を有する研磨対象物を研磨するために研磨装置に取り付けられ、該研磨対象物を保持する研磨用治具であって、
   前記研磨対象物の被研磨面を前記研磨装置の研磨面に対向させて保持する保持部と、
   前記研磨用治具を前記研磨装置に取り付けるための本体部と、
   前記本体部と分離されて前記長手方向に沿って配列し、少なくとも、前記被研磨面を前記研磨面に垂直に押し付ける押圧方向の荷重を前記研磨装置から受ける複数の荷重付加部と、
   前記保持部と前記本体部とを、前記長手方向に沿った互いに離れた位置で連結する複数の連結部と、
   各々の前記荷重付加部と前記保持部とを連結する複数の腕部とを有し、
   隣接する前記連結部の間には、少なくとも１つの前記腕部が設けられ、
   両端の前記連結部の前記長手方向の外側には、各々少なくとも１つの前記腕部が設けられている、研磨用治具。
2. 前記長手方向の最も外側に設けられた２つの前記腕部は、各々、前記研磨対象物の前記長手方向における両端部が保持される位置の近傍に設けられている、請求項１に記載の研磨用治具。
3. 前記荷重付加部は、さらに、前記被研磨面を前記研磨面に沿って前記長手方向に滑らせる方向の荷重と、前記被研磨面を前記押圧方向と前記長手方向の両者と直交する軸の周りに回転させる荷重の少なくともいずれかを受ける、請求項１または２に記載の研磨用治具。
4. 前記連結部は、前記長手方向に略対称位置に２つ設けられている、請求項１から３のいずれか１項に記載の研磨用治具。
5. 前記本体部はＳｉＣを含む材料からなる、請求項１から４のいずれか１項に記載の研磨用治具。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の研磨用治具と、
   前記荷重付加部に前記押圧方向の荷重を与える荷重付加手段と、
   前記研磨面とを有する、研磨装置。
7. 長手方向を有する研磨対象物が保持された保持部を、該保持部の該長手方向に沿った互いに離れた第１の位置で研磨面に押し付け、前記研磨対象物の被研磨面を該研磨面に当接させるステップと、
   前記被研磨面を前記研磨面に対して相対運動させるステップと、
   前記保持部に、互いに隣接する前記第１の位置同士の間の領域および両端の前記第１の位置の前記長手方向の両外側となる領域の各領域内の第２の位置で、少なくとも前記被研磨面を前記研磨面に垂直に押し付ける押圧方向の荷重を与え、前記研磨対象物の被研磨面を研磨する研磨ステップとを有する、長手方向を有する研磨対象物の研磨方法。
8. 前記長手方向の最も外側にある２つの前記第２の位置は、各々、前記研磨対象物の前記長手方向における両端部の近傍である、請求項７に記載の研磨方法。
9. 前記研磨ステップは、さらに、前記保持部に、前記第２の位置で、前記被研磨面を前記研磨面に沿って前記長手方向に滑らせる方向の荷重と、前記被研磨面を前記押圧方向と前記長手方向の両者と直交する軸の周りに回転させる荷重の少なくともいずれかを与えるステップを含む、請求項７または８に記載の研磨方法。

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