JP2008279515A - スライダの研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】素子の研磨量のばらつきを抑える。
【解決手段】スライダの研磨装置は、スライダとなるべき素子を研磨するための、回転可能な研磨定盤と、内部空間３２を有し、研磨定盤と直交する研磨定盤直交軸Ｃに沿って延びる押付け力調整部材３１と、押付け力調整部材３１に接続され、素子を押付けるためのプッシャ６と、押付け力調整部材３１に接続され、内部空間３２に気体を供給する気体供給手段５１と、を有している。押付け力調整部材３１は、プッシャ６との接続部を含む第１の部分３４と、内部空間３２と気体供給手段５１との連絡部を含む第２の部分３６と、第１の部分３４と第２の部分３６との間に設けられ、内部空間３２の圧力に応じて研磨定盤直交軸方向Ｃの長さが変化する軸方向変形部３７と、を有し、軸方向変形部３７が変形することによって、押付け力調整部材３１のプッシャ６に対する押付け力が変化する。
【選択図】図４

Description

本発明は、スライダの研磨装置に関し、特に研磨定盤へのバーの押付け機構に関する。

ハードディスクドライブに用いられるスライダは、読込素子や書込素子が形成されるウエハ工程、ブロックやバーへの切断工程、所定の媒体対向面が形成される研磨工程等を経て作成される。研磨工程は通常２つから３つの独立した研磨工程からなっている。

最初の研磨工程は、次の素子高さ形成研磨工程の効率化のためにおこなわれる粗研磨工程である。この工程は省略される場合もある。粗研磨工程では、スライダとなるべき素子（以下、単に素子という。）が多数形成されたブロックまたはバーが、読込素子高さが目標値の近くに達するまで研磨される。読込素子高さとは、ＭＲ(Magneto Resistive)素子の媒体対向面に対して垂直方向の長さ（奥行き）であり、ＭＲ変化率等における好ましい特性を実現する上で重要なファクターである。

２番目の研磨工程は読込素子高さを正確に形成することを目的として行われる素子高さ形成研磨工程である。この研磨はハイト出し研磨工程とも呼ばれている。読込素子高さを正確に形成することは極めて重要であり、ＲＬＧ(Resistance Lapping Guide)等の抵抗素子を用いた研磨方法が知られている。この抵抗素子は素子と素子の間にウエハ工程であらかじめ形成されており、抵抗素子の両端は素子の内部を介して、バーの研磨面とは異なる面に形成されたパッドと電気的に接続されている。研磨中には、抵抗素子の電気抵抗がパッドを介して測定される。抵抗素子は素子とともに研磨されるため、素子抵抗の電気抵抗は研磨の進行とともに増加する。抵抗素子の研磨量と電気抵抗との関係をあらかじめ所得しておき、抵抗素子の電気抵抗を監視しながら研磨することによって、研磨されつつある素子の研磨量を間接的に知ることができる。

複数の素子をバーの状態で同時に研磨する場合、上記の方法で研磨をおこなっても、素子によって研磨量のばらつきが生じることは避けがたい。このため、最近では個々の素子に対応して押圧シリンダを複数個設け、素子ごとに最適な押付け力を与え、研磨量のばらつきを抑える技術も開示されている（特許文献１参照。）
最後の研磨工程はいわゆる表面仕上げ研磨工程であり、タッチラップ研磨工程とも呼ばれている。表面仕上げ研磨工程では、鏡面仕上げされた研磨定盤を用いて媒体対向面がきれいに研磨される。表面仕上げ研磨工程が終了すると、媒体対向面のスクラッチ傷等が除去され、媒体対向面の平滑度が向上する。このとき、スライダの浮上特性にとって重要な、クラウンと呼ばれる凸面形状も同時に形成される。表面仕上げ研磨工程では、研磨量はわずかであり、押付け力も小さいことから、研磨量自体の監視はおこなわれていない。あらかじめ研磨レートを確認しておき、一定の研磨時間が経過すると研磨は終了する。押付け力を与える手段として、素子高さ形成研磨工程と同様、複数の押圧シリンダを用いて素子ごとに最適な押付け力を与える方法（特許文献１参照。）や、より簡便な方法として素子を保持するラッピングヘッドの上に重りを載置する方法が開示されている（特許文献２参照。）。

押圧シリンダを用いる場合、通常、空気作動方式が用いられる。図１１には、押圧力を発生させるシリンダ部の概念的な断面図を示す。シリンダ７１の内部にはピストン７２が摺動可能に設けられ、ピストン７２の先端にはプッシャ６が接続されている。したがって、ピストン７２の動きを制御することで、プッシャ６の押付け力を制御することができる。シリンダの一端には空気チューブ１０が接続されており、空気がシリンダ７１内に供給される。プッシャ６はバーの長手方向に沿って複数個設けられており、各プッシャ６の押付け力は、シリンダ７１への空気の供給量を調整しシリンダ７１内の圧力を制御することによって、個別に調整することができる。ピストン７２はプッシャ６と一体化している場合もある。
特開２００２−１５７７２３号公報 特開平１０−２４９７１４号公報

研磨時にはバーはできるだけ一定の力で押付けられることが望ましい。部分的に大きな押付け力を受けると、そこだけが大きく研磨されてしまい、研磨量のばらつきの原因となる。押付け力がばらつくと、大きな押付け力を受ける素子は最悪の場合破損する可能性がある。また、表面仕上げ研磨工程においても素子は多少研磨されるため、せっかく素子高さ形成研磨工程で素子高さのばらつきを抑えても、表面がきれいに研磨されたにも拘らず逆にばらつきが増えてしまう可能性がある。本願発明者らが調査した結果によれば、素子高さ（ＭＲ高さ）のばらつきは、素子高さ形成研磨工程終了後に対して、表面仕上げ研磨工程終了後には３ｎｍ程度悪化していた。今後磁気ヘッドの高記録密度化を進めるためには素子高さの縮小が必須であるが、表面仕上げ研磨工程で素子高さのばらつきが増加すると、ヘッドの高記録密度化に対応することが困難となる。また、押付け力がばらつくと、ＰＴＲ (Pole Tip Recession)と呼ばれる、読込素子や書込素子周辺での段差のばらつきも増加する可能性もある。例えば読込素子がＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣの基板に対して媒体対向面から遠ざかる方向に引き込むと、記録媒体との距離が増加し、所定の読込特性を得ることができなくなる。したがって、ＰＲＴのばらつきの増加も歩留まりの悪化につながる。

さらに、押付け力がばらつくと、素子が大きな押付け力を受ける研磨定盤の部位（凸部）では、研磨定盤自体も逆に素子から大きな反力を受ける。この反力は研磨定盤に微細な傷を生じさせる原因となるが、表面仕上げ研磨工程では鏡面加工された極めて高精度の研磨定盤が用いられるため、研磨定盤の寿命を縮める原因となる。

しかし、実際には押付け力を一定に保つことは困難である。図１２は、空気圧によってピストンが受ける力（＝ピストンの上面・下面間の差圧×ピストンの断面積）とピストンの変位との関係を示す模式図である。プッシャの押付け力はピストンの変位と比例関係にある。以下、この図を用いて本発明の課題をより詳細に説明する。図において、空気圧によってピストンが受ける力Ｐ、およびピストンの変位Ｄは下向きを正としている（図１１参照）。

シリンダ内の圧力を徐々に増やしていくと、力Ｐも徐々に増加し、これに伴いピストンの変位Ｄも増加していく。破線は、力Ｐと変位Ｄとの間に線形関係が成立している理想的な場合を示している。すなわち、あらかじめ設定された所望の押付け力に対応した力Ｐを与えれば、常に所望の変位Ｘが確保され、したがって常に所望の押付け力が得られる。これに対して、実際にはピストンとシリンダとの間の摩擦により、力Ｐと変位Ｄとの関係は非線形となっている。すなわち、力Ｐを徐々に増やしていっても、摩擦力のため、ピストンはしばらく静止しており、その後力Ｐがさらに増加すると動きはじめ（Ａ点）、Ｂ点に達したところで静定する。その後、例えば研磨定盤の凹凸によって一時的にプッシャが研磨定盤から突き上げられたり研磨定盤から遠ざかったりすると、力Ｐは一定のままで変位ＤだけがＢ点の付近で一時的に変動する。この突き上げ等による変位の変動も、ピストンとシリンダとの間の摩擦のため、反力とは線形関係にならない。このため、突き上げが収束し元の状態に戻ったときにピストンの変位ＤがＢ点に戻るとは限らず、例えばＢ点からずれたＣ点に移動する。一方、ピストンとシリンダとの間の摩擦がなければ、一時的な突き上げ等が生じても、突き上げ等が収束した後には変位Ｘに復帰する。

前述したようにプッシャの押付け力はシリンダ内の空気圧によって制御されるが、力Ｐと変位Ｄとの関係が非線形であるため、同じ空気圧を掛けても同じ変位Ｄが得られず、したがって同じ押付け力が得られない。また、同じ空気圧を掛けても時間の経過とともに変位Ｄが変動し、この結果押付け力も変動してしまう。このため、シリンダの空気圧をいかに高精度で制御しても、プッシャの押付け力を一定に保つことは困難である。

本発明はこのような事情に鑑み、研磨対象素子の押付け力のばらつきを抑えることのできる研磨装置を提供することを目的とする。

本発明のスライダの研磨装置は、スライダとなるべき素子を研磨するための、回転可能な研磨定盤と、内部空間を有し、研磨定盤と直交する研磨定盤直交軸に沿って延びる押付け力調整部材と、押付け力調整部材に接続され、素子を押付けるためのプッシャと、押付け力調整部材に接続され、内部空間に気体を供給する気体供給手段と、を有している。押付け力調整部材は、プッシャとの接続部を含む第１の部分と、内部空間と気体供給手段との連絡部を含む第２の部分と、第１の部分と第２の部分との間に設けられ、内部空間の圧力に応じて研磨定盤直交軸方向の長さが変化する軸方向変形部と、を有し、軸方向変形部が変形することによって、押付け力調整部材のプッシャに対する押付け力が変化する。

このように構成されたスライダの研磨装置においては、気体供給手段によって供給された気体は押付け力調整部材の内部空間に流入する。押付け力調整部材の軸方向変形部は、内部空間に流入した気体の圧力によって研磨定盤直交軸方向に変形する。すなわち、軸方向変形部は研磨定盤直交軸方向に変形するばね部材と等価な作用を奏する。このため、気体供給手段から所定の圧力で気体が供給されると、押付け力調整部材は圧力に応じた変位量だけ研磨定盤直交軸方向に変位し、プッシャを一定の押付け力で押付けることができる。本発明では、従来技術のようにピストンとシリンダとの間の摩擦力が生じる余地がなく、押付け力調整部材の弾性変形だけでプッシャの押付け力を制御することができるので、内部空間の圧力とプッシャの押付け力との関係がより線形に近づき、所望の押付け力を発生させ、維持することが容易となる。

第１の部分は、プッシャとの接続部側の端部が閉じ、接続部の反対側の端部が開いた円筒形形状を有し、第２の部分は、気体供給手段との連絡部側の端部と、連絡部の反対側の端部とがともに開いた円筒形形状を有し、軸方向変形部は、研磨定盤直交軸を中心とし、第１の部分の反対側の端部の円周部を内周部とする第１の円環部と、研磨定盤直交軸を中心とし、第２の部分の反対側の端部の円周部を内周部とする第２の円環部と、第１の円環部の外周部と、第２の円環部の外周部とを接続する円筒部と、を有していることが望ましい。

以上説明したように、本発明によれば、素子の研磨量のばらつきを抑えることのできる研磨装置を提供することができる。

次に、図面を参照して本発明の研磨装置および研磨方法の一実施形態を詳細に説明する。

まず、はじめに本実施形態を用いて研磨される素子について説明する。図１は、スライダとなるべき素子が多数配置されたバーの斜視図である。バーＢはウエハに多数形成された素子Ｓの一部を切り出して作成される。各素子Ｓは読込素子であるＭＲ素子Ｍを備えている。ＭＲ素子Ｍは媒体対向面に面して形成されており、研磨によって所定の素子高さに仕上げられる。したがって、ＭＲ素子Ｍが形成された媒体対向面がバーＢの研磨面ＬＳとなる。一列に配列された素子Ｓの間には素子間ギャップＧが設けられている。素子間ギャップＧには、研磨面ＬＳに面してＲＬＧ素子Ｒが設けられている。ＲＬＧ素子は例えばＭＲ素子Ｍと同じ膜構成を有しており、ウエハ工程でＭＲ素子と同時に作成することができる。ＲＬＧ素子は、その両端が研磨面ＬＳとは異なる面に設けられたパッド（図示せず）と電気的に接続されている。図では、素子間ギャップＧは一組の連続する素子Ｓと他の一組の連続する素子Ｓとの間に設けられているが、素子間ギャップＧは各素子Ｓの間に設けられていてもよい。また、各素子Ｓの間にある切り代（図示せず）を素子間ギャップＧとして利用してもよい。なお、本明細書では研磨対象はバーＢとして説明するが、ウエハから切り出す際にはいったんいくつかのブロックに分割し、その後各ブロックをバーＢに切り出すこともある。この場合、研磨対象はブロックであってもよい。

図２は、本発明の一実施形態に係るスライダの研磨装置の概念図である。本研磨装置は前述したスライダの研磨工程のうち表面仕上げ研磨工程で用いることができる。しかし、本研磨装置を素子高さ形成研磨工程や他の研磨工程で用いることも可能である。

スライダの研磨装置１は、ラッピングヘッド２と、ラッピングヘッド２を支持する保持機構３と、保持機構３を支持するベース４と、を備えている。ベース４には回転する研磨定盤５が取付けられている。ラッピングヘッド２は、バーＢを、研磨面ＬＳを研磨定盤５に対向させて保持することができる。バーＢは回転する研磨定盤５に押付けられながら研磨される。本図では、バーＢの長手方向は紙面直交方向としている。

図３は、ラッピングヘッドの構成を示す概念図である。本図では、バーＢの長手方向は紙面左右方向としている。ラッピングヘッド２は、ゴムシートＧを介してバーＢを研磨定盤５に押付ける、複数の円筒形のプッシャ６を有している。プッシャ６は複数の素子Ｓの各々の取付け位置の直上に設けられている。各々のプッシャ６にはプッシャ支持部８に支持された押付け力調整部材３１が接続されている。プッシャ６は、押付け力調整部材３１から受ける押付け力によってバーＢを研磨定盤５に押付ける。図は、研磨定盤５が半径方向に変形した状態を強調して示しており、図中左側にいくほど研磨定盤５は上向きに変形している。

図４は、図３に示すラッピングヘッドの部分詳細図である。同図（ａ）を参照すると、ラッピングヘッド２は、プッシャ６および押付け力調整部材３１の他、気体供給手段５１を備えている。

押付け力調整部材３１はゴム等の弾性材料からなり、バーＢ側の端部３３にプッシャ６が固定接続されている。押付け力調整部材３１は内部空間３２を備え、研磨定盤５と直交する研磨定盤直交軸Ｃに沿って延びている。押付け力調整部材３１は、プッシャ６との接続部３３を含む第１の部分３４と、内部空間３２と気体供給手段５１との連絡部３５を含む第２の部分３６と、第１の部分３４と第２の部分３６との間に設けられた軸方向変形部３７と、を有している。第１の部分３４は、プッシャ６との接続部３３側の端部３８が閉じ、接続部３３の反対側の端部３９が開いた円筒形形状を有している。第２の部分３６は、気体供給手段５１との連絡部３５側の端部４０と、連絡部３５の反対側の端部４１とがともに開いた円筒形形状を有している。軸方向変形部３７は、研磨定盤直交軸Ｃを中心とし、第１の部分３４の端部３９の円周部を内周部４２とする第１の円環部４３と、研磨定盤直交軸Ｃを中心とし、第２の部分３６の端部４１の円周部を内周部４４とする第２の円環部４５と、を有している。第１の円環部４３の外周部４６と、第２の円環部４５の外周部４７とは円筒部４８によって接続されている。第１の円環部４３と第２の円環部４５の肉厚は押付け力調整部材３１他の部位よりも小さくされている。

気体供給手段５１は押付け力調整部材３１に接続され、押付け力調整部材３１の内部空間３２に気体を供給する。気体としては空気が用いられるが、窒素ガスその他の気体を用いることもできる。気体供給手段５１は、プッシャ支持部８に取付けられたシリンダ５２と、シリンダ５２に取付けられた端板５３と、端板５３を介して取付けられた空気チューブ１０と、空気チューブ１０に接続された空気源（図示せず）と、を有している。押付け力調整部材３１は、連絡部３５でシリンダ５２に固定されている。図示の実施形態では、シリンダ５２および端板５３を介して空気チューブ１０が取付けられているが、押付け力調整部材３１に空気チューブ１０が直接取付けられていてもよい。

気体供給手段５１から押付け力調整部材３１の内部空間３２に気体が供給されると、図４（ｂ）に示すように、軸方向変形部３７の第１の円環部４３と第２の円環部４５とが研磨定盤直交軸方向Ｃに撓む。押付け力調整部材３１の他の部位では研磨定盤直交軸方向Ｃの軸力が生じるが、研磨定盤直交軸方向Ｃへの変形量は小さく、押付け力調整部材３１の研磨定盤直交軸方向Ｃの変形量は、ほぼ軸方向変形部３７の変形量で決定される。変形性能は第１の円環部４３および第２の円環部４５の径方向長さＲや肉厚、材質等によって容易に調整することができる。空気圧が変化すると押付け力調整部材３１の研磨定盤直交軸方向Ｃの変形量が変化し、それによって押付け力調整部材３１のプッシャ６に対する押付け力が変化する。したがって、空気圧を制御することによってプッシャ６がバーＢを押付ける押付け力を制御することができる。

このように、本実施形態における押付け力調整部材３１では、内部空間３２の圧力に応じて研磨定盤直交軸方向Ｃの長さが変化する。空気圧を利用してプッシャを押付ける点はピストンとシリンダとを組み合わせた従来の構成でも同様であるが、本実施形態ではプッシャの押付けに押付け力調整部材３１の弾性変形を利用しており、ピストンとシリンダとの間の摩擦抵抗は存在しない。したがって、内部空間３２の圧力とプッシャ６の押付け力との間に線形関係が維持されるので、内部空間３２の圧力を制御することによって押付け力を一定に保持することが容易となる。

再び図２を参照すると、保持機構３はラッピングヘッド２を支持するとともに、ベース４と協働して、ラッピングヘッド２の鉛直方向位置を研磨定盤５の凹凸に応じて自己制御的に修正する。図５は、保持機構とベースとの連結構成を示す、図２のＡ部の概略的拡大断面図である。保持機構３の上端部には、鉛直方向に延び、上端部が開口したシリンダ１２（第１の嵌合部材）が設けられている。ベース４には、シリンダ１２に対向して鉛直方向に延びるピストン１３（第２の嵌合部材）が設けられている。ピストン１３はシリンダ１２に嵌合している。しかし、ピストン１３はシリンダ１２の下端部までは達しておらず、ピストン１３とシリンダ１２とによって内部空間１４が形成されている。内部空間１４には空気チューブ１５が接続されており、空気チューブ１５の他端は真空ポンプ（図示せず）に接続されている。これらの空気チューブ１５および真空ポンプによって構成される減圧機構によって、内部空間１４を大気圧に対して減圧する（負圧にする）ことができる。

内部空間１４を減圧すると、保持機構３は、減圧された内部空間１４から鉛直方向上向きの力Ｐを受ける。力Ｐの大きさは減圧の程度（真空度）に依存するが、保持機構３および保持機構３に接続されたラッピングヘッド２の自重がほぼキャンセルされる程度の大きさが好ましい。ピストン１３とシリンダ１２との間、および後述するベース４の溝２０と保持機構３の突状部２１との間には静摩擦力が生じているため、シリンダ１２はピストン１３に対して静止状態に維持される。この状態では、保持機構３およびラッピングヘッド２は、いわば浮動状態に置かれるため、鉛直方向の外力に対して高い感度で鉛直方向に移動し、静止することができる。このようにして、保持機構３およびラッピングヘッド２はベース４に支持される。

なお、上記の実施形態では、保持機構３にシリンダ１２が、ベース４にピストン１３が設けられているが、図６に示すように、保持機構３にピストン１３ａが、ベース４にシリンダ１２ａが設けられていてもよい。また、内部空間１４が減圧されていない状態では力Ｐは発生しないため、非減圧時に保持機構３をベース４に支持させるためのストッパ（図示せず）を設けておくことが望ましい。このストッパはシリンダ１２とピストン１３との係合部に設けてもよいし、ベース４の溝２０と保持機構３の突状部２１との間に設けてもよい。

再び図２を参照すると、ベース４は、研磨定盤５を支持する固定されたフレーム部１６と、フレーム部１６に対して鉛直方向に移動することのできるガイド部１８と、を有している。前述のピストン１３（第２の嵌合部材）はガイド部１８に備えられている。フレーム部１６とガイド部１８とは、フレーム部１６に設けられたボールネジ１９ａと、ガイド部１８に設けられ、ボールネジ１９ａと嵌合するナット１９ｂと、によって連結されている。ガイド部１８がフレーム部１６に対して鉛直移動可能な構成は、バーＢをラッピングヘッド２に取付けるときなど、ラッピングヘッド２と研磨定盤５との間に空間を設ける必要がある場合に有用である。フレーム部１６とガイド部１８の連結構成は、ガイド部１８がフレーム部１６に対して鉛直方向に相対移動できる構造であればボールネジ１９ａとナット１９ｂの組み合わせに限定されない。例えば、ラックとピニオンの組み合わせ、リニアモータ等、任意の構成を採用することができる。

ガイド部１８は、鉛直方向に延びる溝２０（第１の係合部）を有している。保持機構３は、溝２０に係合し、鉛直方向に延びる突状部２１（第２の係合部）を有している。保持機構３が研磨中に鉛直方向以外の方向に移動すると、保持機構３に取付けられたラッピングヘッド２が傾斜し、ラッピングヘッド２に取付けられたバーＢが研磨定盤５に片当りするなどの不具合が生じる可能性がある。保持機構３は、溝２０と突状部２１との協働によって、ガイド部１８に対して鉛直方向のみに移動することができるため、このような不具合が防止される。ガイド部１８が突状部２１を、保持機構３が溝２０を有する構成でも同様の効果が得られる。なお、鉛直方向以外の移動を防止するため、溝２０と突状部２１の嵌めあいを適切に調整することが望ましい。また、溝２０と突状部２１の静摩擦力があまりに大きいと、保持機構３のガイド部１８に対する相対移動が滑らかに行われないため、摩擦力を小さくするための表面処理を施してもよい。

研磨装置１はさらにプッシャ支持部８と研磨定盤５との距離を検出する距離検出装置２３を有している。距離検出装置２３は例えば赤外線を利用したセンサである。距離検出装置２３は、ボールネジ１９ａを回転させて保持機構３およびバーＢが取付けられたラッピングヘッド２を研磨定盤５に向けて移動させるときに用いられる。

研磨定盤５はスズ（Ｓｎ）で形成され、ダイヤモンドの砥粒が埋め込まれている。研磨定盤５には回転軸（図示せず）が設けられ、モータ（図示せず）によって回転するようにされている。研磨定盤５は素子Ｓに適切なクラウン形状を形成するため、上向きにわずかに凹形状となっている。一例では研磨定盤５の曲率は５ｍから３０ｍ程度である。

次に、図７のフロー図を参照して、以上説明した研磨装置１を用いたスライダの研磨方法について説明する。なお、通常のスライダの製造方法では、ウエハ工程でウエハ上に多数の素子を形成した後、ウエハ裏面を研磨し（バックサイドラップ）、ブロックまたはバーに切断し、前述の粗研磨工程を行う。さらに、素子高さ形成研磨工程と表面仕上げ研磨工程をおこない、媒体対向面の保護のためにＤＬＣ(Diamond like Carbon)膜を被覆し、スライダに分離後、ＨＧＡ(Head Stack Assembly)に接合される。本実施形態はこのうち表面仕上げ研磨工程に特徴を有するため、以下の記述では他の工程の説明は省略する。ただし、本実施形態の研磨方法は、表面仕上げ研磨工程以外の研磨工程にも同様に適用することができる。

（ステップ１）まず、上述の研磨装置１を準備する。図８は、表面仕上げ研磨工程前にバーが研磨装置に取付けられた状態を示す、研磨装置の概念図である。シリンダ１２（第１の嵌合部材）とピストン１３（第２の嵌合部材）とはあらかじめ嵌合して内部空間１４が形成されている。ガイド部１８はボールネジ１９ａによって上方に持ち上げられており、ラッピングヘッド２と研磨定盤５との間には空間ができている。

（ステップ２）次に、バーＢを研磨定盤に対向してラッピングヘッド２で保持させる（保持ステップ）。前ステップで、ラッピングヘッド２と研磨定盤５との間に空間が確保されているので、バーＢはこの空間を利用してラッピングヘッド２に取付けられる。具体的にはまず、バーＢを、ゴムシートＧを介してラッピングヘッド２に取付ける。ラッピングヘッド２は真空吸着装置（図示せず）を備えており、これによってバーＢはラッピングヘッド２に確実に保持される。さらに、バーＢに設けられたパッドにプローブ等を接触させて、研磨中のＲＬＧ素子Ｒの電気抵抗変化を検出できるようにしておく。なお、ＲＬＧ素子Ｒの研磨量と電気抵抗との関係はあらかじめ求めておく。

（ステップ３）次に、ボールネジ１９ａを回転させて、ガイド部１８を降下させる。距離検出装置２３がプッシャ支持部８と研磨定盤５との所定の間隔を検出すると、ガイド部１８は停止する。このとき、バーＢはまだ研磨定盤５には接触していないが、研磨定盤５のわずかに上方の位置にある。次に、研磨定盤５を起動し、所定の回転速度で回転させる。

（ステップ４）次に、空気チューブ１５を介して内部空間１４を減圧する。これによって、減圧された内部空間１４から保持機構３が鉛直方向上向きの力Ｆ（図５参照）を受ける。前述のストッパを解除すると、保持機構３は浮動状態となり、ベース４に対して鉛直方向に可動に支持される。

（ステップ５）次に、空気チューブ１０およびシリンダ５２を介して押付け力調整部材３１の内部空間３２に空気を供給する。前述したように押付け力調整部材３１がバーＢに向かって弾性変形し、これによってプッシャ６が押し出され、バーＢが回転する研磨定盤５に押付けられ、バーＢの研磨が開始される。素子Ｓだけでなく、研磨面ＬＳに素子Ｓと隣接して配置されたＲＬＧ素子Ｒも同時に研磨され、ＲＬＧ素子Ｒの電気抵抗が連続的に監視される。研磨定盤５の局所的な凹凸や水平取付け精度の影響によって、研磨定盤５が各素子Ｓと接触する位置における研磨定盤５の高さ（凹凸）は研磨定盤５の半径方向位置によって異なる。この結果、各素子Ｓが受ける平均押付け力は素子Ｓ毎に変化する。各素子Ｓの平均押付け力は概ね当該素子Ｓの研磨量に比例するので、ＲＬＧ素子Ｒの電気抵抗変化を検出することによって各素子Ｓの平均的な押付け力を知ることができる。そこで、検出された平均押付け力に応じて内部空間３２の空気圧を制御し、プッシャ６の研磨定盤直交軸方向Ｃのストロークを個別に制御する。これによって、各素子Ｓの位置におけるプッシャ６の研磨定盤５への押付け力を制御しながら、バーＢを研磨することが可能となる。この際、プッシャ６の位置は押付け力調整部材３１の弾性変形によって制御されるので、プッシャ６の押付け力は内部空間３２の空気圧に応じて正確に制御できる。研磨ステップは、ＲＬＧ素子Ｒの電気抵抗が、ＲＬＧ素子Ｒの研磨量と電気抵抗との関係に基づいてあらかじめ設定された目標電気抵抗値に達したところで終了する。

上述のように、保持機構３は浮動状態となってベース４に鉛直方向に支持される。これによる効果を、図９を参照して説明する。図９（ａ）は、研磨定盤５の表面が相対的に低い位置にある場合を、図９（ｂ）は、研磨定盤５の表面が相対的に高い位置にある場合を示している。なお、説明のため、図９（ａ）と（ｂ）の違いが大きく強調して示されているが、実際の違いは極めて小さい。バーＢが図９（ａ）の状態にある場合、プッシャ支持部８からプッシャ６の先端までの長さはＳ１、押付け力調整部材３１の内部空間３２の圧力はＰ１の状態にある。シリンダ１２の上端部はピストン１３の下部付近にある。内部空間１４には、保持機構３およびラッピングヘッド２の自重がキャンセルされる程度の負圧が掛けられており、保持機構３およびラッピングヘッド２はほぼ浮動状態にある。

次に、研磨定盤５がさらに回転し、バーＢとの接触位置における研磨定盤５の表面高さが高さＤ１だけ持ち上げられた、図９（ｂ）の状態を考える。バーＢは高さＤ１だけ上方に持ち上げられ、これに応じて保持機構３およびラッピングヘッド２も持ち上げられる。なお、説明を簡単にするため、高さＤ１はバーＢの長手方向で一定であるとする。このとき、ピストン１３はベース４に固定されて不動であるため、シリンダ１２がピストン１３に対して相対的に上昇し、その分内部空間１４が減少することになる。保持機構３およびラッピングヘッド２の上昇量は、保持機構３およびラッピングヘッド２自体の慣性や、シリンダ１２とピストン１３との摩擦、ガイド部１８と突状部２１との摩擦など様々な要因により、高さＤ１とは一致しない。通常は、保持機構３およびラッピングヘッド２自体の慣性により、高さＤ１より大きな高さＤ２だけ上昇する。しかし、いったん上昇し、慣性の影響がなくなると、シリンダ１２とピストン１３との摩擦、およびガイド部１８と突状部２１との摩擦が支配的となり、保持機構３およびラッピングヘッド２は上昇した位置で停止する。高さＤ１は実際にはｎｍオーダーであるので、内部空間１４の圧力上昇は無視できる範囲にあり、保持機構３およびラッピングヘッド２は、上昇した位置で再び平衡状態となり、浮動状態に復帰する。このようにして、バーＢが研磨定盤５の凸部を通過したときの研磨定盤５からの反力（突き上げ）が吸収され、バーＢが受ける押付け力の急激な増加が抑制される。この押付け力の変動は素子Ｓの研磨量のばらつきを招く大きな原因であり、この結果、素子Ｓの研磨量のばらつきも低減する。

研磨定盤５がさらに回転し、バーＢとの接触位置における研磨定盤５の表面高さが高さＤ１より小さくなると、バーＢが研磨定盤５から突き上げられることはないため、保持機構３およびラッピングヘッド２がさらに上昇することはない。一方、バーＢとの接触位置における研磨定盤５の表面高さが高さＤ１より大きくなると、前述の動きを繰り返す。このようにして通常は、保持機構３およびラッピングヘッド２の上昇は研磨定盤５が一周する時点でほぼ収束し、それ以降はバーＢの突き上げもほぼ防止される。すなわち、本実施形態によれば、バーＢの研磨定盤５に対する相対高さ関係は、研磨定盤５からの突き上げが防止可能なぎりぎりの位置に修正される。しかも、この動きは研磨定盤５の回転によって自己制御的に生じる。研磨定盤５とバーＢの表面状態は研磨中にも刻々と変化し、それによって、研磨定盤５とバーＢとの相対関係も刻々と変化するため、研磨中に再び保持機構３およびラッピングヘッド２が上昇することはあり得る。しかし、この動きも研磨定盤５の回転によって自己制御的に生じる。そのため、研磨中にもバー５は研磨定盤５に対して常に最適な相対高さ関係に維持される。

一方、通常はこのようにして保持機構３およびラッピングヘッド２が上昇するため、プッシャ６による押付け力はその分減少する。しかし、保持機構３およびラッピングヘッド２の上昇量は数ｎｍのオーダーであるので、減少量はわずかである。また、プッシャ６はゴムシート２１を介してバーＢを押付けているため、ゴムシート２１の弾性によっても、押付け力の減少は緩和される。したがって、押付け力のばらつきは小さく抑えられる。

また、本実施形態では、個々のプッシャ６の突き出し長さを制御しているため、それによっても押付け力のばらつきを抑制することができる。押付け力が変動するとそれに応じて研磨量も変動する。各素子Ｓの研磨量は前述のようにＲＬＧ素子Ｒの電気抵抗変化を監視することによって推定することができる。本実施形態では、各素子Ｓの研磨量は当該素子Ｓの直上の押付け力調整部材３１の変形量を制御し、プッシャ６の突き出し長さを調整することによって個別に制御することができる。図９（ｂ）では、ラッピングヘッド２が高さＤ１より大きい高さＤ２だけ上昇しているため、押付け力調整部材３１の内部空間３２の圧力をＰ２に増加し、プッシャ支持部８からプッシャ６の先端までの長さをＳ２に増加している。このため、凸部を通過した前後で押付け力をより一定に保つことができる。しかも、押付け力は素子Ｓ毎に調整できるため、押付け力のばらつきは一層抑制される。なお、プッシャ支持部８からプッシャ６の先端までの長さを調整するとバーＢの研磨定盤５に対する最適な位置関係が崩れることも考えられるが、上述のように、保持機構３およびラッピングヘッド２が上昇し、新たな最適な位置関係に自動的に修正される。

図１０は、本実施形態と従来技術のプッシャの押付け力を比較した概念図である。同図（ａ）は、従来技術における研磨前後のプッシャの押付け力である。横軸はバーの長手方向を示している。従来技術では、研磨定盤に対するバーの相対高さは研磨前に設定され、研磨中もそのままである。研磨後の押付け力が研磨前に比べて大きく減少しているところは、バーが研磨定盤に対して浮き気味になったことを意味している。これは、研磨中に強い押付け力を受けて過研磨されたためであり、その結果、バー内に大きく研磨された部分と、そうでない部分とが混在している。これは、素子高さ形成研磨工程で均一に形成された素子高さが表面仕上げ研磨工程でばらつくことを意味する。表面仕上げ研磨工程では、素子高さのばらつきをできるだけ抑えながら均一に研磨することが重要である。

一方、同図１０（ｂ）は、本実施形態における研磨前後のプッシャの押付け力である。本実施形態では研磨定盤の凹凸が効果的に吸収されるため、研磨中に強い押付け力を受けることが防止される。そのため、押付け力は多少減少しているが概ね一定である。

スライダとなるべき素子が多数配置されたバーの斜視図である。 本発明の一実施形態に係るスライダの研磨装置の概念図である。 ラッピングヘッドの構成を示す概念図である。 図３に示すラッピングヘッドの部分詳細図である。 保持機構とベースとの連結構成を示す、図２のＡ部の概略的拡大断面図である。 保持機構とベースとの他の連結構成を示す、図２のＡ部の概略的拡大断面図である。 本発明の一実施形態に係るスライダの研磨方法を示すフロー図である。 表面仕上げ研磨工程前にバーが研磨装置に取付けられた状態を示す、研磨装置の概念図である。 本発明の効果を示す概念図である。 本実施形態と従来技術のプッシャの押付け力を比較した概念図である。 従来技術のシリンダ部の概念的な断面図である。 空気圧によってピストンが受ける力とピストンの変位との関係を示す模式図である。

符号の説明

１ 研磨装置
２ ラッピングヘッド
３ 保持機構
４ ベース
５ 研磨定盤
６ プッシャ
８ プッシャ支持部
９ シリンダ
１０ 空気チューブ
１２，１２ａ シリンダ（第１の嵌合部材）
１３，１３ａ ピストン（第２の嵌合部材）
１４ 内部空間
１５ 空気チューブ
１６ フレーム部
１８ ガイド部
１９ａ ボールネジ
１９ｂ ナット
２０ 溝
２１ 突状部
２３ 距離検出装置
３１ 押付け力調整部材
３２ 内部空間
３４ 第１の部分
３６ 第２の部分
３７ 軸方向変形部
４３ 第１の円環部
４５ 第２の円環部
４８ 円筒部
５１ 気体供給手段
Ｂ バー
Ｃ 研磨定盤直交軸
Ｓ 素子
Ｇ ゴムシート
ＬＳ 研磨面

Claims (6)

1. スライダとなるべき素子を研磨するための、回転可能な研磨定盤と、
   内部空間を有し、前記研磨定盤と直交する研磨定盤直交軸に沿って延びる押付け力調整部材と、
   前記押付け力調整部材に接続され、前記素子を押付けるためのプッシャと、
   前記押付け力調整部材に接続され、前記内部空間に気体を供給する気体供給手段と、
   を有し、
   前記押付け力調整部材は、前記プッシャとの接続部を含む第１の部分と、前記内部空間と前記気体供給手段との連絡部を含む第２の部分と、該第１の部分と該第２の部分との間に設けられ、前記内部空間の圧力に応じて前記研磨定盤直交軸方向の長さが変化する軸方向変形部と、を有し、該軸方向変形部が変形することによって、前記押付け力調整部材の前記プッシャに対する押付け力が変化する、
   スライダの研磨装置。
2. 前記第１の部分は、前記プッシャとの接続部側の端部が閉じ、該接続部の反対側の端部が開いた円筒形形状を有し、
   前記第２の部分は、前記気体供給手段との連絡部側の端部と、該連絡部の反対側の端部とがともに開いた円筒形形状を有し、
   前記軸方向変形部は、
   前記研磨定盤直交軸を中心とし、前記第１の部分の前記反対側の端部の円周部を内周部とする第１の円環部と、
   前記研磨定盤直交軸を中心とし、前記第２の部分の前記反対側の端部の円周部を内周部とする第２の円環部と、
   前記第１の円環部の外周部と、前記第２の円環部の外周部とを接続する円筒部と、
   を有している、
   請求項１に記載のスライダの研磨装置。
3. 前記押付け力調整部材はゴムから形成されている、請求項１または２に記載のスライダの研磨装置。
4. 前記保持部材と、前記押付け力調整部材と、前記プッシャと、前記気体供給手段と、を備えたラッピングヘッドと、
   鉛直方向に延びる第１の嵌合部材を備えた、前記ラッピングヘッドを支持する保持機構と、
   前記第１の嵌合部材と嵌合して該第１の嵌合部材との間に内部空間を形成する鉛直方向に延びる第２の嵌合部材を備えた、前記保持機構を支持するベースと、
   前記内部空間を減圧する減圧機構と、
   を有し、
   前記保持機構は、減圧された前記内部空間から鉛直方向上向きの力を受け、前記ベースに、鉛直方向に可動に支持される、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のスライダの研磨装置。
5. 前記第１の嵌合部材は前記保持機構に備えられたシリンダであり、前記第２の嵌合部材は前記ベースに備えられたピストンである、請求項４に記載のスライダの研磨装置。
6. 前記第１の嵌合部材は前記保持機構に備えられたピストンであり、前記第２の嵌合部材は前記ベースに備えられたシリンダである、請求項４に記載のスライダの研磨装置。

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