JP2007141436A - スライダおよびその形成方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】ＨＤＤの駆動中に、リードライト要素およびオーバーコート層の部分がサーマルプロトリュージョンによってエアベアリング面から突出することをなくするためのスライダの形成方法を提供する。
【解決手段】
スライダ１０を有するスライダバー５０を用意するステップと、スライダバー５０にコンターラッピングをして、スライダ１０に、オーバーコート層およびリードライトヘッド部分を含む、コンターされたエアベアリング面２０を形成するステップと、スライダバー５０に、研磨剤を用いないＣＭＰをして、エアベアリング面２０を滑らかな最終形状にすると共に、オーバーコート層およびリードライトヘッド部分をエアベアリング面２０よりも窪ませ、さらに、コンターラッピングで生じた研磨傷を除去するステップと、スライダバー５０から個々のスライダ１０を切り出すステップとを含んで構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁気媒体からデータを読み出したり、磁気媒体上にデータを書き込むスライダおよびその形成方法に係り、特に、スライダのエアベアリング面に形成されるオーバーコート層およびポールチップの窪みを制御するためのＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing:化学的機械的研磨）平坦化技術を用いて形成されたスライダおよびその形成方法に関する。
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）には、スライダと呼ばれる薄膜磁気リードライトヘッドが搭載されている。このヘッドは、磁気媒体または記憶ディスク上のデータを読み出したり、磁気媒体または記憶ディスク上にデータを書き込んだりするためのものである。図１は、このようなスライダの従来の概略構成を表したものであり、本発明は、このスライダを改良することを目的としている。
図１に示したスライダ１０は、事前にコンターされた（パターニングされた）エアベアリング面（ＡＢＳ）２０を有しており、ヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）（図示せず）に搭載されている。このヘッドジンバルアセンブリは、ディスク上の磁気トラックに沿った様々な位置にスライダ１０を配置させるための機構および制御回路によって構成されている。ここで、ディスクは高速回転するので、流体力学の圧力によってスライダ１０のエアベアリング面２０とディスクの表面との間に空気流が発生する。この空気流によってスライダ１０が持ち上げられ、ディスクの表面上に正確に浮上する。このときのエアベアリング面２０のディスクの表面からの浮上量をフライハイトという。また、スライダ１０において空気流の上流方向に対応するエッジをリーディングエッジ３１と称し、その反対側（リードライトヘッド４０を含む側）のエッジをトレイリングエッジ３２と称する。リードライトヘッド４０は、スライダ１０の胴体内に設けられており、図１中に４０と記された、スライダ１０の表面の小さな領域に形成されている。このリードライトヘッド４０そのものは、図示していないが、スライダ１０の表面下に形成されている。トレイリングエッジ３２に形成されたコンタクト６０はリードライトヘッド４０と外部回路とを接続するために使われる。リーディングエッジ３１の、回転するディスク表面からの高さは、スライダ１０の空気力学によってトレイリングエッジ３２のそれよりも高くなるようになっている。
ヘッドジンバルアセンブリは、スライダ１０とロードビーム（サスペンション）とが接続されたものであり、スライダ１０がディスクの表面から浮上したときに縦に揺れたり、横に揺れることができるように構成されている。サスペンションによって加えられる下方向の力は流体力学の持ち上げ力を緩和すると共に制御するために用いられる。サスペンションによって加えられる下方向の力と、流体力学の上方向の力とが釣り合うときのディスク上の位置がスライダ１０のフライハイトの目標となる。回転スピードおよびフライハイトが所望の値となったときに、書き込みや読み出し行為が開始される。データの記録密度が高くなった結果、ディスク上にデータを正確に書き込んだり、ディスク上からデータを正確に読み出したりするためには、フライハイトを極めて小さくしなければならない。
リードライトヘッド４０は、電気めっき、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、フォトリソグラフィのパターニングおよびエッチングなどの良く知られた半導体堆積技術を用いて、ウェハ形状のセラミックのＡｌＴｉＣ（アルミニウム・チタニウム・カーバイド）基板上にアレイ状に形成される。リードライトヘッド４０のリードセンサ部分は、典型的には、磁気抵抗薄膜を積層して構成されており、ＭＲセンサと呼ばれる。ライトヘッドは、典型的には、１つの電気伝導コイルをヨークの周りに二層にして巻回して構成されている。ヨークはリーディングポールとトレイリングポールとの間を接続している。ここで、電気伝導コイルは、典型的には、Ｃｕ（銅）を螺旋状に巻くことにより形成され、他方、双方のポールはＮｉＦｅのような高透磁率の磁気材料で形成されている。
ディスク上にデータを書き込んでいる間に、コイル内を流れる交流電流はかなりの量の熱を発生させる。この熱は双方のポールと、典型的にはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）をスパッタして形成された絶縁性のオーバーコート層とを含む領域の近くに影響を与える。この熱によって、ポールチップ、ポールの上下に設けられた一対のシールド、リードセンサ、オーバーコート層がそれぞれ、ディスクの表面に向けて膨張し、エアベアリング面２０上に突き出る。この膨張は、ポールチップおよびオーバーコート層が熱膨張により隆起すること（サーマルプロトリュージョン）が原因で生じる。ポールチップの隆起はエアベアリング面２０のリードライトヘッド４０上に現れる。
エアベアリング面２０の最も低い部分と、ディスクとの間の、力の釣り合いのとれた距離（フライハイト）は、書き込み動作中に生じるサーマルプロトリュージョンによって、好ましい高さよりも低くなる。フライハイトの好ましい高さは、ディスク上の狭いトラックの分解能を高くするために極端に低く設定されているので、サーマルプロトリュージョンによってフライハイトが好ましい高さよりも低くなると、エアベアリング面２０がディスクの表面と物理的に接触する虞がある。このような接触が生じると、スライダ１０が目標とするトラックから外れ、スライダ１０にダメージを与える虞がある。さらに、ディスク表面にもダメージが生じて、ディスク上のデータが失われる虞もある。
スライダ１０を形成する最初の工程において、ウェハを切断して、事前にパターニングされた複数のブロックまたは四分円を形成したのち、各ブロックまたは各四分円を、さらに細かく切断して、アレイ状のリードライトスライダを含む個々のスライダバーを形成する。この切断工程が終わったのち、表面の最終形状を改善するのと同様にリードライトヘッド４０の構成要素を厳格に寸法管理するために、スライダバー５０のエアベアリング面２０をラッピングにより研磨する。
加熱工程において、対流オーブンを使ってスライダバー５０に熱を加え、オーバーコート層およびポールチップを熱膨張によって隆起させる。隆起量は、加熱時間と、温度の関数となっている。ここで、加熱時間は、典型的には数時間オーダーの時間であり、加熱温度は、典型的には１００℃から２００℃の範囲内である。
加熱工程に続いて、長さ方向（クラウン方向）Ｌと幅方向（キャンバー方向）Ｗに沿ったエアベアリング面２０のプロファイルを無傷のスライダバー５０に形成する。具体的には、図１に示したような長さ方向Ｌと幅方向Ｗのプロファイルを有する凸部２１を形成する。薄いダイヤモンド状のコーティングをエアベアリング面２０に堆積させたのち、フォトリソグラフィと、イオンビームプラズマエッチング（ＩＢＥ）またはリアクティブイオンエッチング（ＲＩＥ）とを用いて、フライハイトを規定する目的で、進化したエアベアリングデザインをエアベアリング面２０にパターニングする。その後、スライダ１０を形成する際の典型的な最終行程において、スライダバー５０を切断して、個々のスライダ１０を形成する。
既に述べたように、サーマルプロトリュージョンは、スライダ１０、リードセンサおよびライト要素を形成する際に用いられる様々な材料の熱膨張係数（ＣＴＥ）によって異なる。以下に、最も重要な材料のＣＴＥのリストを示す。なお、ＣＴＥの単位は１０−６／Ｋである。

ＡｌＴｉＣ ７．５
Ａｌ２Ｏ３ ８
ＮｉＦｅ １２
フォトレジスト ９０
Ｃｕ １６．５
ＡｌＴｉＣはスライダ１０の基体を構成する材料である。Ａｌ２Ｏ３はエアベアリング面２０に形成された、ほとんど透明な絶縁性コーティングであり、トレイリングエッジ３２に設けられたリードライトヘッド４０のうちエアベアリング面２０側に隆起する部分を覆っている。この絶縁性コーティングは、スパッタによりおよそ０．０３５ｍｍの厚さで形成されている。ＮｉＦｅは、鉄の磁性を有する合金であり、ポールチップやヨークを形成するために使われる材料である。フォトレジストは、焼成により焼き固める際にヨーク内のコイル層を分割するために使われる材料であり、コイルを形成する際のベース層としても使われる。Ｃｕは、コイルの巻線を形成する際に用いられる材料である。
スライダ１０を形成する際に補償工程を設けることにより、ＨＤＤ内にスライダ１０を実際に搭載している間に生じるサーマルプロトリュージョンをなくすることができるならば、極めて有利である。従来技術においても、この目的を達成するためのいくつかの方法が開示されている。
Abels等（特許文献１）は、公知技術を用いてスライダのエアベアリング面をラッピングしたのち、スライダのトレイリングエッジをｐＨ９から１３の間の水溶液に接触させる方法を開示している。そして、水溶液のｐＨは１０と１１の間であることが好ましく、およそ１０．６であることが最も好ましい、としている。この水溶液は、好ましくは緩衝剤であり、アルカリ炭酸塩（例えば炭酸カリウム）および重炭酸塩（例えば重炭酸カリウム）のような弱酸性のアルカリ塩、またはホウ酸ナトリウムと水酸化ナトリウムとの混合物の水溶液である。この水溶液はまた、充分な界面活性剤を含んでいる。スライダまたはスライダバーのスライダは、アルミナからなるオーバーコート層の全てが除去される時間の間、具体的には５分から１５分の間、１５℃から４５℃の間の温度の濾過された水溶液に浸される。この工程では、磁性層の性能に影響を与えることなく、またはスライダの他の部分が過度にエッチングされることなく、アルミナからなるオーバーコート層を除去することができる、としている。
Biskeborn（特許文献２）は、スライダをラッピングする方法および装置を開示している。ラッピング媒体で覆われた、特定の規則によって生産されたパッドを、一方向に振動するラッピング工程で利用している。ラッピング媒体は、薄めた酸性溶液を添加した一般的な媒体（機械的な作用をするスラリー）である。この添加した酸性溶液は鉄を含むポールチップの一部を選択的に除去して、ポールチップをスライダのエアベアリング面よりも窪ませる。これにより、ポールチップのサーマルプロトリュージョンを補償することができる、としている。この方法の記述の中に、この従来技術において、回転するラッピング板を使うことが議論されているが、回転するラッピング板を用いた場合には、ヘッド性能が悪化させる虞がある。
米国特許第６４２８７１５号明細書 米国特許第６７１２９８５号明細書
本発明の第１の目的は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の駆動中に、リードライト要素およびスライダのオーバーコート層の部分がサーマルプロトリュージョンによってエアベアリング面（ＡＢＳ）から突出することをなくするためのスライダの形成方法を提供することにある。
本発明の第２の目的は、研磨用のラッピング化合物を用いないで、露出したオーバーコート層（例えばアルミナからなるオーバーコート層）をゆっくりと、制御された状態で除去することを可能とする、エアベアリング面のポリッシング方法を提供することにある。
本発明の第３の目的は、スライダ内のリードライト要素の性能に悪影響を与えることなく、上記２つの目的を達成する方法を提供することにある。
本発明の第４の目的は、既に特定のコンターにラッピングされたエアベアリング面を有するスライダに関して、上記３つの目的を達成する方法を提供することにある。
本発明の第５の目的は、簡単なＣＭＰ工程と、市販されている一般的な材料とを用いて、上記最初の３つの目的を達成する方法を提供することにある。
本発明のスライダの形成方法は、ハードディスクドライブの駆動中に、オーバーコート層およびリードライトヘッド部分にサーマルプロトリュージョンが発生しないスライダの形成方法であって、以下の（Ａ１）〜（Ａ４）の各ステップを含むものである。
（Ａ１）それぞれが複数のスライダを有する複数のスライダバー（row bars）を用意するステップ
（Ａ２）複数のスライダバーに対してコンター（contour）ラッピング工程を行って、各スライダに、オーバーコート層およびリードライトヘッド部分を含む、コンターされたエアベアリング面を形成するステップ
（Ａ３）複数のスライダバーに対して、研磨剤を用いないＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）工程を行って、各エアベアリング面を滑らかな最終形状にすると共に、各エアベアリング面におけるオーバーコート層およびリードライトヘッド部分をエアベアリング面よりも窪ませ、さらに、コンターラッピング工程で結果的に生じた研磨傷を除去するステップ
（Ａ４）スライダバーから個々のスライダを切り出すステップ
ここで、オーバーコート層およびリードライトヘッド部分の窪み量は、当該オーバーコート層およびリードライトヘッド部分にサーマルプロトリュージョンが生じない程度に充分な大きさであることが好ましい。
また、上記ＣＭＰ工程は、以下の（Ｂ１）〜（Ｂ３）の各ステップを含んでいてもよい。
（Ｂ１）回転可能なラッピング定盤と、ラッピング定盤上に設けられ、ラッピング定盤の表面との関係で径方向に移動することの可能な加重ラッピング治具と、ラッピング定盤に隣接して設けられると共に加重ラッピング治具と接続され、加重ラッピング治具をラッピング定盤上で径方向に移動させることの可能なガイドアームと、ラッピング定盤に隣接して設けられ、ラッピング定盤上にアルカリ性水溶液をスプレーすることの可能なポンプおよびディスペンサと、ラッピング定盤の上面に接合され、ポリマー処理された多孔質のＣＭＰパッドとを備えたラッピングデバイスを用意するステップ
（Ｂ２）複数のスライダバーを、当該複数のスライダバーの延在方向をラッピング定盤の径方向に向けた状態で加重ラッピング治具に貼り付け、複数のスライダバーのエアベアリング面を加重ラッピング治具の重みでＣＭＰパッドに押し付けて接触させるステップ
（Ｂ３）ラッピング定盤を回転方向に所定の回転スピードで回転させると共に加重ラッピング治具を所定の振動速度で振動させ、その間、潤滑性を有すると共に化学的に柔らかくするアルカリ性水溶液をＣＭＰパッドの表面にスプレーするステップ
上記スライダバーを、粘着性のポリウレタン層を介して前記加重ラッピング治具に固定することが可能である。
上記ラッピング定盤を、ＣＭＰパッドがスライダバーをトレイリングエッジ側からリーディングエッジ側へ横切って移動する方向に回転させることが可能である。
上記オーバーコート層をアルミナで構成することが可能である。
上記アルカリ性水溶液が、水と潤滑剤との混合物であり、およそ９と１０との間のｐＨ値を有してもよいし、水とエチレングリコールとの混合物であってもよいし、オーバーコート層を化学的に柔らかくする作用を有していてもよい。
上記アルカリ性水溶液がオーバーコート層を化学的に柔らかくする作用を有している場合には、このアルカリ性水溶液によって化学的に柔らかくされたオーバーコート層を、ＣＭＰパッドとの圧縮性の接触により除去することが可能である。
上記ＣＭＰパッドを、複数のポリマー微小要素を染み込ませたポリマーマトリクスを含んで構成することが可能である。
窪み量を、ラッピング定盤の回転速度、ラッピング定盤の回転方向、および加重ラッピング治具の振動速度を選択することによって制御することが可能である。
上記アルカリ性水溶液を、リードライトヘッド部分を化学的に柔らかくしない材料により構成し、かつ、リードライトヘッド部分に、主としてコンターラッピング工程を行うことによって窪みを形成し、ＣＭＰパッドとの圧縮性の接触により部分的に窪みを形成することが可能である。
メタンおよびエタンガスを用いたプラズマエンハンスド気相成長法を用いて、スライダのエアベアリング面にＤＬＣ（diamond-like carbon）系の薄膜を成膜することが可能である。
本発明のスライダは、エアベアリング面と、このエアベアリング面よりも窪んで形成されたオーバーコート層およびリードライトヘッド部分とを備えたものであり、ハードディスクドライブの駆動中にオーバーコート層およびリードライトヘッド部分にサーマルプロトリュージョンが生じないように構成されている。ここで、上記エアベアリング面は、以下の（Ｃ１）〜（Ｃ２）の各工程を含む研磨工程により形成されたものである。
（Ｃ１）コンターラッピングにより、エアベアリング面よりもリードライトヘッド部分を窪ませるステップ
（Ｃ２）研磨剤を用いないＣＭＰ工程により、エアベアリング面よりもオーバーコート層を窪ませると共に、エアベアリング面を滑らかにし、かつエアベアリング面よりもリードライトヘッドをさらに窪ませるステップ
ここで、上記エアベアリング面を、ＤＬＣ系の薄膜によって覆うことが可能である。
上記ＣＭＰ工程は、潤滑性のアルカリ性水溶液に接触させてオーバーコート層を柔らかくし、その後、この柔らかくなったオーバーコート層を、ポリマー処理されたＣＭＰパッドの表面で押し付けながら回転接触させることにより除去する工程を含んでいてもよい。
本発明では、多孔質のＣＭＰパッドを用いたＣＭＰ工程によって、スライダのラッピングが行われる。このＣＭＰパッドの表面には、微細な多孔質セル構造を形成する複数のポリマー微小要素を染み込ませてある。このＣＭＰ工程の間、このＣＭＰパッドにはアルカリ性水溶液がスプレーされており、このＣＭＰパッドの表面は濡れている。このＣＭＰパッドの物理的な特性と、このアルカリ性水溶液の化学的な作用と、ＣＭＰ工程の間、ＣＭＰパッドにスライダを当てることの合計３つが組み合わされることにより、本願発明の効果が発現する。以下に記述した好ましい具体例では、スライダのエアベアリング面の下に形成された酸化アルミニウム（アルミナ）からなるオーバーコート層を窪ませることができる。
本発明によれば、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の駆動中に、リードライト要素およびスライダのオーバーコート層の部分がサーマルプロトリュージョンによってエアベアリング面（ＡＢＳ）から突出することをなくすことができる。また、研磨用のラッピング化合物を用いないで、露出したオーバーコート層（例えばアルミナからなるオーバーコート層）をゆっくりと、制御された状態で除去することが可能となる。
本発明における好ましい具体例について以下で説明する。本発明の一実施の形態に係るポリッシング方法は、ＣＭＰ法を利用してスライダのエアベアリング面２０をポリッシングする方法であり、コンプライアントなＣＭＰパッドを用いている。このＣＭＰパッドの表面は多孔質状になっており、ポリマー処理によってポリマーマトリクスの中に形成されている。このＣＭＰパッドの表面の性質およびポリマー処理については以下で詳細に述べる。
このＣＭＰ工程は、エアベアリング面を成形し、かつ滑らかにする予備的なコンターラッピング工程の後に行われる。なお、このコンターラッピング工程では、エアベアリング面下のアルミナからなるオーバーコート層を窪ませるようなことはしていない。このコンターラッピング工程は、スライダバーをオーブンで温めて、オーバーコート層およびポールチップにサーマルプロトリュージョンを生じさせたのちに行われる。このコンターラッピング工程では、エアベアリング面を成形するだけでなく、オーバーコート層およびポールチップに生じた隆起を除去し、またはラッピングする。スライダを構成する様々な材料のラッピングレートは互いに異なるので、オーバーコート層およびポールチップの高さは、スライダのＡｌＴｉＣ基体の表面から２，３ｎｍ程度低くなる。この後に、ＣＭＰ工程が行われる。本願発明のＣＭＰ工程では、アルミナのサーマルプロトリュージョンを補償するために、アルミナからなるオーバーコート層をエアベアリング面よりも実際に窪ませておく。このアルミナはこの工程でさらにポリッシングされる。センサの露出した部分に悪影響を与えることなく、アルミナからなるオーバーコート層を注意深く制御してポリッシングし、窪ませることを達成するためには、以下で述べる斬新なＣＭＰ方法が必要となる。
図２は、本願発明の目的を達成するために用いられた装置（ラッピングデバイス）の上面概略構成図である。なお、コンターラッピング工程は既に行われているものとする。特定の規則によって生産された多孔質のＣＭＰパッド１４０は、図２中に部分的に示されているが、回転ラッピング定盤１００の表面に貼り合わされている。図２中の曲がった矢印１０５は、回転ラッピング定盤１００の回転方向を表している。
個別にダイシングされていない複数のスライダ１０を直線状に配列したスライダバー５０を複数用意し、各スライダバー５０をストリップ状のポリウレタンゴム層１６０（図３参照）上に載置している。なお、ポリウレタンゴム層１６０は、加重ラッピング治具１３０の底面（ＣＭＰパッド１４０側の面）と各スライダバー５０との間に配置されているので、図２には現れていない。また、各スライダバー５０は、その配置の様子を示すために図２中に明示されているが、実際には、加重ラッピング治具１３０の底面側に、各スライダバー５０の延在方向を回転ラッピング定盤１００の径方向に向けた状態でポリウレタンゴム層１６０を介して貼り付けられているので、装置の上面側からは見ることができない。このスライダバー５０は、ＣＭＰ工程を行うために、加重ラッピング治具１３０に対して平行に配置されているが、このＣＭＰ工程の前に行われたコンターラッピング工程、具体的には、エアベアリング面２０を、長さ方向（クラウン方向）Ｌと幅方向（キャンバー方向）Ｗに沿ってコンターする工程では、コンターラッピングを行うために、スライダバー５０を少し傾けて配置している。ＣＭＰ工程では、既にコンターされたスライダ１０上に形成されたアルミナからなるオーバーコート層をエアベアリング面よりも窪ませることになるので、コンターラッピング工程は、ＣＭＰ工程よりも前に行われる。
図３は、図２のスライダバー５０の位置における断面構成を表したものである。図３に示したように、スライダ１０のエアベアリング面２０はＣＭＰパッド１４０の表面に全て接触しており、加重ラッピング治具１３０の重み（図３中の矢印１３５）によってＣＭＰパッド１４０に圧縮されている（図３中の矢印５５）。図２に戻って説明すると、加重ラッピング治具１３０は、これに接続された振動伝達アーム１５０（ガイドアーム）を回転ラッピング定盤１００の径方向（図２中の太い矢印１５５）に動かすことにより振動させることが可能である。この加重ラッピング治具１３０は、各スライダバー５０のエアベアリング面２０（各スライダバー５０内のスライダ１０のエアベアリング面２０）にＣＭＰパッド１４０を圧縮しているので、ＣＭＰパッド１４０はエアベアリング面２０に接している。スライダ１０はスライダバー５０に沿って配置されており、スライダ１０の長さ方向（クラウン方向）Ｌがスライダバー５０長手方向と直交している。回転ラッピング定盤１００を回転動作するように設定し、他方、加重ラッピング治具１３０を振動動作するように設定する。この工程の間、ＣＭＰパッド１４０には、アルカリ性水溶液１１０をスプレーしているので、その表面は常に濡れている。このアルカリ性水溶液１１０は、エッチャントおよび潤滑剤としての作用の他に、スライダ１０の表面材料を化学的に柔らかくする作用も有する。そのため、その材料はスライダバー５０をＣＭＰパッド１４０の回転に抗して動かしてラッピングおよびポリッシングすることにより除去される。アルカリ性水溶液１１０は、回転ラッピング定盤１００に隣接して搭載された、ポンプとディスペンサが一体となった装置のノズル１２０からスプレーされる。化学反応が起こるか否かはアルカリ性水溶液１１０のｐＨに依存しており、このアルカリ性水溶液１１０によって化学的に柔らかくなった材料のエッチングレートは、ＣＭＰパッド１４０上にあらかじめ染み込ませておいたポリマー溶液の研磨性の程度にわずかに依存している。
このＣＭＰ工程を実行している間は、このＣＭＰパッド１４０の表面には、潤滑性のアルカリ性水溶液１１０が追加的にスプレーされる。この水溶液１１０はスライダ１０の表面の全体または一部を覆うＡｌ２Ｏ３の表面コーティングを化学的に柔らかくする作用を有する。そのため、エアベアリング面２０をＣＭＰパッド１４０の表面に押し付けながら回転接触させると、研磨用のポリッシング化合物を使わないでこれらをゆっくりと制御したときに、化学的に柔らかくなった表面コーティングをいとも簡単に除去することができる。このようにして酸化物の表面コーティングに窪みを形成することにより、スライダ１０をハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に搭載して実際に駆動したときに酸化物の表面コーティングが熱膨張により隆起することをなくすることができる。また、金属からなるポールチップおよびシールド膜の窪みは、ＣＭＰ工程を行う前のコンターラッピングによって主に生じるが、まれに圧縮したＣＭＰパッド１４０の機械的な挙動によって生じることもある。
図３は、図２のスライダバー５０の位置における、スライダバー５０の長手方向と直交する断面の概略構成を表したものであり、スライダバー５０を加重ラッピング治具１３０の底面（ＣＭＰパッド１４０側の面）に設けられたストリップ状のポリウレタンゴム層１６０上に貼り付け、ＣＭＰパッド１４０の表面に押し付けながら回転接触させている様子を表している。スライダバー５０は、個別にダイシングされていない複数のスライダ１０を直線状に配列して構成されている。なお、図３には、１つのスライダバー５０の断面だけが示されているが、図２に示したように複数のスライダバー５０を並列配置することにより、これらに対して本実施の形態の方法を各スライダバー５０に対して同時に適用することができ、効率的である。
ここで、矢印１３５は、加重ラッピング治具１３０の重さに起因して発生する下方向の力を示している。矢印１４５は、スライダバー５０に関してＣＭＰパッド１４０の移動する方向を示している。ＣＭＰパッド１４０（回転ラッピング定盤１００）はスライダバー５０をトレイリングエッジ３２側からリーディングエッジ３１側へ横切って移動する方向に回転する。矢印５５は、ＣＭＰパッド１４０による圧縮によって発生する上方向の力を示している。矢印３３は、ＣＭＰパッド１４０を移動させつつスライダバー５０に圧縮した結果、スライダバー５０のトレイリングエッジ３２に及ぼされる力を示している。
図３中で９０と記された部分には、アルカリ水とグリコールとを混合した潤滑性のアルカリ性水溶液１１０が存在している。このアルカリ性水溶液１１０はＣＭＰパッド１４０の表面にスプレーされており、そのＣＭＰパッド１４０の表面はポリマー溶液（複数のポリマー微小要素）によりポリマー処理されている。
好ましい具体例における代表的な目的を達成するために、ＣＭＰパッド１４０には、ポリテックスＨＩＩＩスプリーム（Politex HIII Supreme）が用いられている。このパッドは、複数のポリマー微小要素で満たされた多孔質ポリマーパッドであり、Rohm and Hass社から入手可能である。このパッドについては、米国特許公開公報2004/0224142(Reinhardtら)の段落[0011]および[0033]に詳細な説明が記載されている。このパッドは、上記公開公報に記載されているように、フェルト基板の表面に多孔質ポリマーを染み込ませることによりコーティングして形成されたものである。この多孔質ポリマーは、ポリマーマトリクスの形態を有している。本願の発明者らは、ポリマー表面が多孔質となっていることにより、パッドと、ポリッシングされるスライダバーとの間に化学物質を一貫して流すことができ、これによって、接触面からより均一に材料を除去することができることを見出した。また、本願の発明者らは、多孔質の表面よりもむしろ繊維質な表面からなるパッドを用いた場合には、本願発明の目的を達成できるような結果を得ることができないことを見出し、さらに、本願発明の目的を達成する観点から見て、この好ましい具体例で用いられるポリテックスパッドを用いることが最も好ましいが、これに類似した多孔質の表面からなる、特定の規則によって生産された他のＣＭＰパッドを用いることが可能であることを見出した。
本願発明の目的を達成する多孔質のパッドと共に用いられる、潤滑性のアルカリ性水溶液は、Engis社から得ることができ、その水溶液の部品番号はＬ６０３７である。この水溶液は、エチレングリコールと水との混合物に、他の材料を加えたものである。他の水溶液であっても、以下に示した独特な化学的な特徴を持っているものについては、本願発明の目的を達成することができると思われる。
そのような水溶液としては、潤滑剤としてのエチレングリコールがおよそ６０〜１００ｗｔ．％含まれており、かつ、ｐＨが９と１０との間、具体的には、およそ９．７５０のものが挙げられる。この水溶液は、酸化物には化学的に反応するが、シールド膜や磁気ヨーク、読み出しヘッドの多層膜を構成するＮｉＦｅおよびＣｏＮｉＦｅのような金属部分には反応しない性質を有している。
この水溶液をスライダ１０のエアベアリング面２０に適用すると、エアベアリング面２０上に形成されたおよそ０．０３５ｍｍの厚みの酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３アルミナ）が化学的に柔らかくなるので、酸化アルミニウムを上記した多孔質のパッドの表面に押し付けながら回転接触させることにより除去することができる。なお、エアベアリング面２０には、例えば、オーバーコート層の表面の一部や、リードライトヘッドのシールド膜下の他の絶縁材料の一部、スライダの他の部分の絶縁材料の一部が露出している。化学的に柔らかくなった酸化物を除去する際に、研磨剤を用いないことが重要であり、ポリマー処理の行われた多孔質のパッドはもともと研磨性を有しているので、化学的に柔らかい材料を除去するにはこれで充分である。
図３に示したように、多孔質のパッドの表面をスライダバー５０のトレイリングエッジ３２が移動することにより、トレイリングエッジ３２でのラッピング速度が増大し（図３中の矢印１４５）、リーディングエッジ３１でのラッピングレートが小さくなる。スライダバー５０を反対側に移動させると、酸化膜の窪みが小さくなる。ところで、スライダバー５０を図示したように移動させると、トレイリングエッジ３２のごく先端（矢印３３の接触している部分）に傾斜したコンターが形成され、トレイリングエッジ３２のごく先端が最も低い部分となり、その反対に、リーディングエッジ３１側の部分が最も高い部分となる。加えて、アルカリ性水溶液の水溶性の性質によって電荷の蓄積がなくなるので、静電気が帯電し、帯電した電荷の放電によってダメージが発生するというような問題がなくなる。
全体として、オーバーコート層およびアルミナの窪み量を要求どおりにするためには、化学的機械的ポリッシングおよびラッピングの量を、ＣＭＰパッド１４０の圧縮率や、加重ラッピング治具１３０の加重、回転ラッピング定盤１００の回転速度、加重ラッピング治具１３０の振動速度、アルカリ性水溶液のタイプおよびラッピング時間を制御することが要求される。オーバーコート層およびリードライトヘッド部分の窪みの制御のためにここに記載したＣＭＰ工程では、ラッピング時間が制御ファクタとなっている。
このように、上記ＣＭＰ工程においてエアベアリング面２０を滑らかな最終形状にすると共に、アルミナ等に窪みを形成したのち、スライダ１０を、メタンおよびエタンガスを用いたプラズマエンハンスド気相成長法工程で処理し、エアベアリング面２０にＤＬＣ（diamond-like carbon）系の薄膜を成膜する。この薄膜コーティングは、この後のＨＤＤ動作の間の磨耗からスライダの表面を保護するためのものである。
（好ましい具体例の検証）
典型的なスライダに本願発明の方法を適用する研究を行った。本願発明の方法を適用した後に、オーバーコート層、ライタのシールド膜およびリードギャップのそれぞれの高さをスライダの表面との関係で計測した。その結果、オーバーコート層の窪みが最も大きく、その値はおよそ５．０ｎｍであった。なお、シールド膜およびリードギャップの窪みの値は測定器の誤差のマージンである１ｎｍ以下であり、これらにははっきりとした窪みはできなかった。リードギャップ領域においてこれは極めてよいことである。リードギャップに窪みができると、ディスクのトラックからデータを読み出す際の分解能が低下してしまうからである。シールド膜において、要求された窪みはコンターラッピング工程において形成される。コンターラッピング工程で形成される窪み量は酸化物からなるオーバーコート層に要求される窪み量よりも極めて小さい。ライタの設計にもよるが、サーマルプロトリュージョンによるシールド膜の隆起は、オーバーコート層がサーマルプロトリュージョンによって隆起した場合よりも、一般的に問題とはならない。従って、シールド膜の窪みは少なくてもよい。
ＣＭＰ方法はまた、コンターラッピング工程の間に研磨スラリーによって生じるあらゆるダイヤモンドスクラッチを除去できることがわかった。これはスライダのエアベアリング面２０の滑らかさを改善している。この研究では、表面の滑らかさがＣＭＰ工程の前に計測した表面の滑らかさと比べて２０％改善したことがわかった。
最後に、この研究ではＣＭＰ工程によってリードライトヘッドの性能の低下が全くないことがわかった。
この技術において熟練した人によって理解されたように、本願発明の好ましい具体例は本願発明を限定するものではなく、むしろ本願発明の実例となっている。修正や変更は、実際にハードディスクドライブの駆動中に、オーバーコート層およびリードライトヘッド部分に熱膨張による隆起が生じないスライダを形成することの可能な範囲内であって、特許請求の範囲に記載された本願発明と一致するスライダを提供できる限りにおいて、方法や工程、材料、構造に対してなされ得る。
本願発明によって製造されるタイプのスライダの概略遠景図である。 本願発明の目的を達成するために用いられる装置の概略上面図である。 本願発明の、特定の規則によって生産された多孔質パッドと、スライダバー内の１つのスライダとが接触している様子を説明するための概略断面図である。
符号の説明
１０…スライダ、２０…エアベアリング面、２１…凸部、３１…リーディングエッジ、３２…トレイリングエッジ、４０…リードライトヘッド、５０…スライダバー、５５…スライダバーがＣＭＰパッドから受ける圧縮力の方向、６０…コンタクト、１００…回転ラッピング定盤、１０５…回転ラッピング定盤の回転方向、１１０…アルカリ性水溶液、１２０…ノズル、１３０…加重ラッピング治具、１３５…加重ラッピング治具に加重された圧力の方向、１４０…ＣＭＰパッド、１４５…ＣＭＰパッドの回転方向、１５０…振動伝達アーム、１５５…振動伝達アームの振動方向。

Claims (17)

  1. ハードディスクドライブの駆動中に、オーバーコート層およびリードライトヘッド部分にサーマルプロトリュージョンが発生しないスライダの形成方法であって、
    それぞれが複数のスライダを有する複数のスライダバー（row bars）を用意し、
    前記複数のスライダバーに対してコンター（contour）ラッピング工程を行って、前記各スライダに、オーバーコート層およびリードライトヘッド部分を含む、コンターされたエアベアリング面を形成し、
    前記複数のスライダバーに対して、研磨剤を用いないＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）工程を行って、前記各エアベアリング面を滑らかな最終形状にすると共に、前記各エアベアリング面における前記オーバーコート層およびリードライトヘッド部分を前記エアベアリング面よりも窪ませ、さらに、前記コンターラッピング工程で結果的に生じた研磨傷を除去し、
    前記スライダバーから個々のスライダを切り出す
    ことを特徴とするスライダの形成方法。
  2. 前記オーバーコート層およびリードライトヘッド部分の窪み量は、ハードディスクドライブの駆動中に、当該オーバーコート層およびリードライトヘッド部分にサーマルプロトリュージョンが生じない程度に充分な大きさである
    ことを特徴とする請求項１記載のスライダの形成方法。
  3. 前記ＣＭＰ工程は、
    回転可能なラッピング定盤と、前記ラッピング定盤上に設けられ、前記ラッピング定盤の表面との関係で径方向に移動することの可能な加重ラッピング治具と、前記ラッピング定盤に隣接して設けられると共に前記加重ラッピング治具と接続され、前記加重ラッピング治具を前記ラッピング定盤上で径方向に移動させることの可能なガイドアームと、前記ラッピング定盤に隣接して設けられ、前記ラッピング定盤上にアルカリ性水溶液をスプレーすることの可能なポンプおよびディスペンサと、前記ラッピング定盤の上面に接合され、ポリマー処理された多孔質のＣＭＰパッドとを備えたラッピングデバイスを用意し、
    前記複数のスライダバーを、当該複数のスライダバーの延在方向を前記ラッピング定盤の径方向に向けた状態で前記加重ラッピング治具に貼り付け、前記複数のスライダバーのエアベアリング面を前記加重ラッピング治具の重みで前記ＣＭＰパッドに押し付けて接触させ、
    前記ラッピング定盤を所定の回転スピードで回転させると共に前記加重ラッピング治具を所定の振動速度で振動させ、その間、潤滑性を有すると共に化学的に柔らかくするアルカリ性水溶液を前記ＣＭＰパッドの表面にスプレーする
    ことを特徴とする請求項１記載のスライダの形成方法。
  4. 前記スライダバーは、粘着性のポリウレタン層を介して前記加重ラッピング治具に固定されている
    ことを特徴とする請求項３記載のスライダの形成方法。
  5. 前記ラッピング定盤は、前記ＣＭＰパッドが前記スライダバーをトレイリングエッジ側からリーディングエッジ側へ横切って移動する方向に回転する
    ことを特徴とする請求項３記載のスライダの形成方法。
  6. 前記オーバーコート層は、アルミナにより構成されている
    ことを特徴とする請求項１記載のスライダの形成方法。
  7. 前記アルカリ性水溶液は、水と潤滑剤との混合物であり、およそ９と１０との間のｐＨ値を有している
    ことを特徴とする請求項３記載のスライダの形成方法。
  8. 前記アルカリ性水溶液は、水とエチレングリコールとの混合物である
    ことを特徴とする請求項７記載のスライダの形成方法。
  9. 前記アルカリ性水溶液は、前記オーバーコート層を化学的に柔らかくする
    ことを特徴とする請求項３記載のスライダの形成方法。
  10. 前記化学的に柔らかくされたオーバーコート層は、前記ＣＭＰパッドとの圧縮性の接触により除去される
    ことを特徴とする請求項９記載のスライダの形成方法。
  11. 前記ＣＭＰパッドは、複数のポリマー微小要素を染み込ませたポリマーマトリクスを含んで構成されている
    ことを特徴とする請求項３記載のスライダの形成方法。
  12. 前記窪み量は、前記ラッピング定盤の回転速度、前記ラッピング定盤の回転方向、および前記加重ラッピング治具の振動速度を選択することによって制御される
    ことを特徴とする請求項３記載のスライダの形成方法。
  13. 前記リードライトヘッド部分は前記アルカリ性水溶液によって柔らかくならないが、前記リードライトヘッド部分には、主としてコンターラッピング工程を行うことによって窪みが形成され、前記ＣＭＰパッドとの圧縮性の接触により部分的に窪みが形成される
    ことを特徴とする請求項３記載のスライダの形成方法。
  14. メタンおよびエタンガスを用いたプラズマエンハンスド気相成長法を用いて、前記スライダのエアベアリング面にＤＬＣ（diamond-like carbon）系の薄膜を成膜する
    ことを特徴とする請求項１記載のスライダの形成方法。
  15. エアベアリング面と、このエアベアリング面よりも窪んで形成されたオーバーコート層およびリードライトヘッド部分とを備え、ハードディスクドライブの駆動中に前記オーバーコート層およびリードライトヘッド部分にサーマルプロトリュージョンが生じないように構成されたスライダであって、
    前記エアベアリング面が、
    コンターラッピングにより、前記エアベアリング面よりも前記リードライトヘッド部分を窪ませるステップと、
    研磨剤を用いないＣＭＰ工程により、前記エアベアリング面よりも前記オーバーコート層を窪ませると共に、前記エアベアリング面を滑らかにし、かつ前記エアベアリング面よりも前記リードライトヘッドをさらに窪ませるステップと
    を含む研磨工程により形成されたものである
    ことを特徴とするスライダ。
  16. 前記エアベアリング面は、ＤＬＣ系の薄膜によって覆われている
    ことを特徴とする請求項１５記載スライダ。
  17. 前記ＣＭＰ工程は、潤滑性のアルカリ性水溶液に接触させて前記オーバーコート層を柔らかくし、その後、この柔らかくなったオーバーコート層を、ポリマー処理されたＣＭＰパッドの表面で押し付けながら回転接触させることにより除去する
    ことを特徴とする請求項１５記載スライダ。
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