JP2008290210A

JP2008290210A - 研磨治具

Info

Publication number: JP2008290210A
Application number: JP2007139592A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Maeta; 宏志前多
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2008-12-04

Abstract

【課題】複雑な構成によることなく、本体部下面の傾斜角、すなわちロウバーの短手方向の傾斜角を、微小な角度範囲で調整することが可能な治具を提供し、それにより、磁気ヘッドに形成されるロウバーにおけるライト素子の磁極高さの精密な制御を実現し、ライトコア幅の安定化を可能にする治具を提供する。
【解決手段】治具１は、被研磨物１４を研磨する研磨装置に取り付けられ、該被研磨物１４を本体部２の下面２ｅで保持して、被研磨物１４の被研磨面１４ａを研磨装置の研磨定盤に押圧する治具１であって、本体部２の一側面に、側面を加熱するヒータ５０を備える。
【選択図】図６

Description

本発明は、研磨治具に関し、さらに詳細には、被研磨物を研磨する研磨装置に取り付けられ、該被研磨物を本体部の下面で保持して、該被研磨物の被研磨面を該研磨装置の研磨定盤に押圧する治具に関する。

一般に、磁気ディスク装置等で用いられる磁気ヘッド素子は、ウエハ状に形成したセラミックの基板に磁性膜や非磁性膜等を成膜し、ＭＲ素子等のセンス部を含む磁気抵抗効果型ヘッド（再生ヘッド）および電磁変換ヘッド（記録ヘッド）から成る磁気ヘッド素子部と、この磁気ヘッド素子部に隣接するモニター用のＥＬＧ素子部と、これらに接続する端子（パッド）とを形成することにより基板上に多数作り込まれる。

この磁気ヘッド素子の製造に際しては、基板に磁気ヘッド素子部、ＥＬＧ素子部、端子等を形成した後、ウエハを細いバー状体（ロウバー）に切り出し、このロウバーの側面を研削あるいは研磨（ラッピング）する加工を行う。ロウバーは数十個程度の磁気ヘッド素子部が並列した状態にウエハから切り出したものである。

ロウバーの側面を研磨するのは、成膜されたＭＲ素子等のセンス部の高さ（ＭＲハイト）を所要高さに調整するためである。このセンス部の高さは低い程感度がよくなるが、同時に寿命が短くなるため、その寸法の許容範囲は±０．４μｍ以下と極めて狭く、さらにその後の精密ラッピングでの精度を保つため、実際には、±０．１μｍ以内の高い精度が求められている。このため、ロウバーを高い精度で位置合わせを行うことができる研磨装置および研磨治具が必要とされる。

ここで、ロウバーの側面を研磨する工程において、ＭＲハイトを所要高さに調整するための従来技術の例として、特許文献１に記載の研磨装置１００および研磨治具１４０がある。図１３に示す研磨装置１００によれば、例えば、研磨治具１４０で保持されたロウバー１０３のＭＲ素子の高さが右側において高くなって、ロウバー１０３が長手方向の左側に傾いた場合には、研磨ヘッド１３０に設けられた右側のソレノイド１６４に通電を行って、研磨治具１４０を支持している取付部材１５０を右側に回転させてロウバー３を右側に傾ける補正処理を行う。この処理によって、ＭＲ素子の高さが中央部と両端部において等しくなった時点で、両側のソレノイド１６４に供給する電力を停止して無通電状態にする。一方、ロウバー１０３のＭＲ素子の高さが左側において高くなって、ロウバー１０３が長手方向の右側に傾いた場合には、上記と逆の操作を行う。このように取付部材１５０を僅かに回転させることにより、ロウバー１０３が長手方向において傾くことなく、均等に基準値まで研磨され、ＭＲハイトを均一に制御することが可能となる。

特開平１１−１０４９５６号公報

ところで、垂直磁気記録ヘッドの製造工程（研磨工程）においては、ＭＲハイト方向の制御のみならず、ライト素子の磁極高さの精密な制御なしでは、ライトコア幅の安定化は望めなくなってきている。そのため、ロウバーの長手方向のＭＲハイトを一定に保ちつつ、短手方向の傾きを微小範囲で精密に制御することが必要となっている。しかしながら、上記構成の研磨装置１００においては、所定のＭＲハイトを得るためのロウバー長手方向の精密制御は可能であるものの、ロウバー短手方向の精密制御を行うことは不可能であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、磁気ヘッドに形成されるロウバーを研磨する研磨装置に取り付けられ、ロウバーを本体部下面で保持しながら、その被研磨面を研磨装置の研磨定盤に押圧する治具であって、複雑な構成によることなく、本体部下面の傾斜角、すなわちロウバーの短手方向の傾斜角を、微小な角度範囲で調整することが可能な治具を提供し、それにより、磁気ヘッドに形成されるロウバーにおけるライト素子の磁極高さの精密な制御を実現し、ライトコア幅の安定化を可能にする治具を提供することを目的とする。

本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。

本発明に係る治具は、被研磨物を研磨する研磨装置に取り付けられ、該被研磨物を本体部の下面で保持して、該被研磨物の被研磨面を該研磨装置の研磨定盤に押圧する治具であって、本体部の一側面に、該側面を加熱するヒータを備えることを特徴とする。

特に、本発明に係る治具は、磁気ヘッドに形成されるロウバーを研磨する研磨装置に取り付けられ、略直方体形状の本体部を備え、該ロウバーを本体部の下面で保持して、該ロウバーの被研磨面を該研磨装置の研磨定盤に押圧する治具であって、該ロウバーの長辺部と平行である該本体部のいずれか一方の側面に、該側面を加熱するヒータを備えることが好適である。

また、該本体部は、該ロウバーの短手方向に熱膨張係数の異なる部材が連続する二重構造を備えることを特徴とする。その際、ヒータが、熱膨張係数が大きい部材側に設けられることが好適である。

また、前記本体部の下面は、前記ヒータの非加熱時に、該ヒータが取り付けられる側の長辺部を上方とし、反対側の長辺部を下方とする傾斜面に形成されることを特徴とする。

また、前記ヒータは、該ヒータが取り付けられる面の外縁部に対して密に、且つ中央部に対して疎に配設される発熱部を備えることを特徴とする。

また、前記ヒータは電熱線ヒータであって、印加電力が調整自在であることを特徴とする。

請求項１によれば、被研磨物を保持する本体部の側面を加熱することによって、本体部の下面の傾斜角が調整でき、該被研磨物の研磨定盤への接触角を調整することが可能となる。

特に、請求項２に記載するように、磁気ヘッドに形成されるロウバーを研磨する研磨装置に取り付けられ、略直方体形状の本体部を備え、該ロウバーを本体部の下面で保持して、該ロウバーの被研磨面を該研磨装置の研磨定盤に押圧する治具において、ヒータが取り付けられている本体部の側面を加熱することによって、本体部の下面の傾斜角を調整することが可能となり、本体部の下面で保持されるロウバーの研磨定盤への接触角度を、微小角度範囲まで調整を行うことが可能となる。これにより、特に垂直磁気記録ヘッドにおいて、ライト素子の磁極高さの精密な制御を行うことが可能となる。

請求項３および請求項４によれば、いわゆるバイメタル効果によって、本体部の下面の傾斜角を調整する際の調整角度範囲をより大きくすることが可能となる。

請求項５によれば、ヒータ非加熱時の本体部下面の傾斜角の初期設定角度を負の角度とすることにより、ヒータの加熱量を増加させることで、ロウバーが保持される本体部下面を水平状態（必要に応じて正の角度まで）に調整することが可能となる。

請求項６によれば、本体部に対して、外縁部に対して密に、且つ中央部に対して疎になるようにヒータの発熱部を配設することにより、熱が逃げ易い外縁部と熱が逃げにくい中央部とで温度分布のアンバランスが生じるのを防止して、均一な面加熱を行なうことが可能となる。

請求項７によれば、電熱線ヒータを用いると共に、印加電力を任意に調整することにより、本体部の下面の傾斜角を所望の角度に調整することが可能となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、多数の磁気ヘッドスライダ１２が形成されたウエハ１０を示す概略図である。図２は、そのウエハ１０から切り出された一つのロウバー１４を示す概略図である。図３は、研磨定盤２２およびロウバー１４の動作方向を示す概略図である。図４は、本発明に係る治具１が取り付けられる研磨装置２０の構成を示す概略図である。図５は、本発明の実施の形態に係る治具１の本体部２の一例を示す概略図である。図６は、本発明の実施の形態に係る治具１の一例を示す側面図である。図７は、図６に示す治具１の斜視図である。図８は、本発明に係る治具１の作用を説明するための説明図である。図９は、本発明に係る治具１のヒータ５０に電熱線ヒータを用いた場合の、印加電力Ｗと本体部の下面２ｅの傾斜角Ｓとの関係を示す特性図である。図１０は、ヒータ５０が電熱線ヒータである場合の発熱部配置の一例を示す概略図である。図１１は、本発明の第二の実施の形態に係る治具１を示す側面図である。図１２は、図１１に示す治具１の斜視図である。

本発明に係る治具１は、一例として、磁気ヘッドに形成されるロウバー１４を研磨する研磨装置２０に取り付けられ、ロウバー１４を保持しながら、その被研磨面を研磨装置の研磨定盤に押圧するものである。

ここで、被研磨物であるロウバー１４について説明する。図１は、多数の磁気ヘッドスライダ１２が形成されたウエハ１０を示す図である。図２に、ウエハ１０から切断された１つのロウバー１４を示す。この図のように、ロウバー１４は、複数の磁気ヘッドスライダ１２がバー状に連続する構成となっている。

一方、研磨装置２０は、図４に示すように、治具１がハウジング２４に固定され、さらに、治具１によってロウバー１４が保持される。ハウジング２４は、ガイド３６および摺動部材３８によって水平方向に所定の往復動作が行われると共に、エレベータ４０によって、所定の昇降動作が行われる。研磨装置２０の作用として、図３に示すように、研磨定盤２２は矢印Ｄの方向に回転し、ロウバー１４は矢印Ｃで示される研磨定盤２２の半径方向に往復運動し、そして、ロウバー１４は全体として研磨定盤２２に対して押圧される。これにより、ロウバー１４の被研磨面の研磨が行われる。なお、研磨装置２０については、揺動型研磨装置を例にとり説明したが、これに限定されるものではなく、ロウバーを保持する治具およびハウジングが回転しながら、ロウバーを研磨定盤に押圧する回転型研磨装置であってもよい。

また、本発明に係る治具１は、図５（ａ）（正面図）および図５（ｂ）（側面図）に示される略直方体形状の本体部２を備える。ここで、略直方体形状とは、正確な直方体形状である場合のみに限定されない趣旨である。本体部２は、一例として、アルミナセラミックを材料として構成される。なお、当然に、ハウジング２４と接続するための接続機構（例えば、ネジ部等）も設けられる（不図示）。

図６に示すように、ロウバー１４は、本体部２の下面２ｅで保持される。一例として、ロウバー１４は、被研磨面（ラッピング面）１４ａを下に向けて、ワックスにより本体部２の下面２ｅに貼着される。なお、本体部２の下面２ｅは、後述のヒータ５０による加熱がなされていない状態において、ヒータ５０が取り付けられる側の長辺部２ｉを上方位置とし、反対側の長辺部２ｊを下方位置とする傾斜角Ｓ１の傾斜面に形成される（図８（ａ）参照）。

さらに、本発明に係る治具１は、図５〜図８等に示すように、ロウバー１４が保持された際に、ロウバー１４の長辺部１４ｉと平行となる本体部２の側面すなわち側面２ａまたは２ｂのうち、いずれか一方の側面（本実施例では２ａ）に、当該側面（２ａ）を加熱するヒータ５０が設けられる。

ヒータ５０は、一例として、電熱線ヒータが内蔵されたシート状に形成され、印加電力を任意に調整可能な電力供給部（不図示）に接続される。また、ヒータ５０は、当該ヒータが取り付けられる面、すなわち治具１の本体部の側面２ａの外縁部２ｈに対して密に、且つ中央部２ｇに対して疎になるように配設される発熱部５１を備える。一例として、発熱部５１はニクロム線であって、図１０に示す構成を備えて形成される。なお、ヒータ５０の側面２ａへの取付方法は、例えば、全面貼着によって行われる。

ヒータ５０における加熱方法、取付方法共に、上記に限定されるものではない。ただし、本体部の側面２ａが、左右対称の温度分布、すなわち、側面２ｃ側と側面２ｄ側とが均等の温度分布となるように加熱されることが重要である。長手方向のアンバランスを発生させないためである。

上記の構成を備える治具１の作用について、図８を用いて説明する。ヒータ５０の非加熱時は、本体部の下面２ｅが、ヒータが取り付けられる側の長辺部２ｉを上方とし、反対側の長辺部２ｊを下方として傾斜している（図８ａ）。このときの傾斜角がＳ１である。Ｓ１は水平位置から時計回りを負の値として、０°〜−０．５°程度の微小角度を想定している。

次いで、ヒータ５０によって、本体部２が加熱される。このとき、ヒータ５０が取り付けられている本体部２の側面２ａの温度が上昇する。一方、側面２ｂは加熱されていないため、側面２ａと側面２ｂとの間で温度差が生じる。その結果、側面２ａ側の熱膨張が側面２ｂ側に比べて大きくなるため、治具１の本体２は、図８（ｂ）のように変形して、下面２ｅが水平状態となる。

さらに、ヒータ５０による加熱温度を上昇させると、側面２ａ側の熱膨張が一層大きくなり、図８（ｃ）のように変形して、本体部の下面２ｅは、ヒータが取り付けられる側の長辺部２ｉを下方位置とし、反対側の長辺部２ｊを上方位置とする傾斜面に移行する。このときの傾斜角Ｓ２は、０°〜＋０．５°程度の微小角度を想定する。

このように、ヒータ非加熱時の下面２ｅの傾斜角が負の角度であって、加熱量の増加に伴い、水平状態を経て、正の角度となるように、初期角度、本体部の材質・形状、ヒータ構成を適宜設定することが重要である。

ここで、一例としてヒータ５０に電熱線ヒータを用いた場合の、印加電力Ｗと本体部の下面２ｅの傾斜角Ｓとの関係を図９に示す。このように、印加電力と傾斜角度との関係を予め得ておくことによって、所望の傾斜角度とするための印加電力が決定する。例えば、傾斜角Ｓ＝０°としたい場合はＷ＝Ａの電力を印加すればよく、また、傾斜角Ｓ＝Ｓ２としたい場合はＷ＝Ｂの電力を印加すればよい。

以上説明した通り、治具１は上記の構成を備えることによって、次の効果を奏する。すなわち、ヒータ５０を用いて、ヒータ５０が取り付けられている本体部２の側面２ａを加熱することによって、本体部２の下面２ｅの傾斜角を調整することが可能となる。したがって、本体部２の下面２ｅで保持されるロウバー１４の研磨定盤２２への接触角度（ロウバー短手方向の傾斜角Ｓ）を、微小角度範囲まで調整を行うことが可能となる。これにより、特に垂直磁気記録ヘッドにおいて、ライト素子の磁極高さの精密な制御が可能となり、ライトコア幅の安定化を可能にするという顕著な効果を奏する。

加えて、従来の機械的な接触角度調整方法と比べて、調整時の時定数が長く、角度の急激な変化を生じさせないため、従来散見されたロウバーのエッジが当たることによる研磨定盤の損傷を防止することが可能となる。

このように、本発明に係る治具は複雑な構成によることなく、コンパクトな構造にでき、さらに加熱という簡便な方法によって、上記の顕著な効果を達成することができる。

つづいて、本発明に係る治具１の第二の実施形態について説明する。
治具１は、前記第一の実施形態と同様に略直方体形状の本体部２を備え、さらに、図１１および図１２に示すように、本体部２は、ロウバー１４の短手方向に熱膨張係数の異なる部材が連続する二重構造を備えて構成される。このとき、ヒータ５０は、熱膨張係数が大きい部材側に設ける。ここで、本体部２を構成する当該部材について、ヒータ５０が取り付けられる熱膨張係数が大きい方の部材を「ヒータ側部材３」とし、他方の熱膨張係数が小さい方の部材を「反ヒータ側部材４」とする。

一例として、ヒータ側部材３は、ステンレス鋼、その他金属材料等の相対的に熱膨張係数が大きい材料を用いて構成する。一方、反ヒータ側部材４は、セラミック等の相対的に熱膨張係数が小さい材料を用いて構成する。

上記の構成を備える治具１の作用・効果として、相対的に熱膨張係数が大きい材料で構成されるヒータ側部材３を加熱することによって、いわゆるバイメタル効果によるロウバー１４の短手方向のモーメントが生じる。すなわち、本体部２の下面２ｅの傾斜角を調整することが可能となるという点では、前述の第一の実施形態と同様であるが、バイメタル効果が付加されることによって、その調整角度の範囲を拡大することが可能となるのである。

また、連続する二重構造として構成される本体部２の部材３および４を適当に組み合わせることによって、下面２ｅの傾斜角すなわちロウバー１４の接触角を調整する際に、例えば、時定数を長くして加熱温度との相関性を緩和して調整し易さを実現する、あるいはその逆に時定数を短くして調整時間の短縮および調整角度範囲の拡大を実現する等、多様な調整環境を実現することが可能となる。

本発明に係る治具１のその他の実施形態として、記録ヘッド側に、研磨量検出用の素子を設けて、研磨量の検出を行いながら、ロウバーの研磨定盤への接触角度（傾斜角Ｓ）を制御する構成も考えられる。

以上の説明の通り、本発明に係る治具によれば、特に、垂直磁気記録ヘッドのように、研磨工程において、ＭＲハイト方向の制御のみならず、ライト素子の磁極高さの精密な制御も行わなければ、ライトコア幅の安定化が望めない磁気ヘッドに対して、磁気ヘッドに形成されるロウバーを研磨する研磨装置に取り付けられ、ロウバーを保持しながら、その被研磨面を研磨装置の研磨定盤に押圧する治具において、ヒータにより本体部の側面を加熱するという極めて簡易な構造・方法のみによって、本体部の下面の傾斜角、すなわち当該本体部の下面で保持されるロウバーの定盤への接触角度を、極微小な角度範囲で調整することが可能となる。これにより、ライト素子の磁極高さの精密な制御が可能となり、ライトコア幅の安定化を可能にし、磁気ヘッド特性の安定化を実現するものである。

なお、磁気ヘッドに形成されるロウバーを研磨する研磨装置および該装置に取り付けられる治具を例にとり説明をしたが、本発明の技術的思想を、他の被研磨物を研磨する研磨装置・研磨治具に適用することも当然に可能である。

多数の磁気ヘッドスライダが形成されたウエハを示す概略図である。図１のウエハから切り出された一つのロウバーを示す概略図である。研磨定盤およびロウバーの動作方向を示す概略図である。本発明に係る治具が取り付けられる研磨装置の構成を示す概略図である。本発明の実施の形態に係る治具の本体部の一例を示す概略図である。本発明の実施の形態に係る治具の一例を示す側面図である。図６に示す治具の斜視図である。本発明に係る治具の作用を説明するための説明図である。本発明に係る治具のヒータに電熱線ヒータを用いた場合の、印加電力と本体部の下面の傾斜角との関係を示す特性図である。ヒータが電熱線ヒータである場合の発熱部配置の一例を示す概略図である。本発明の第二の実施の形態に係る治具を示す側面図である。図１１に示す治具の斜視図である。従来の実施の形態に係る研磨装置および治具を示す側面図である。

符号の説明

１治具
２治具の本体部
３ヒータ側部材
４反ヒータ側部材
１０ウエハ
１２磁気ヘッドスライダ
１４ロウバー
２０研磨装置
２２研磨定盤
２４ハウジング
３６ガイド
３８摺動部材
４０エレベータ
５０ヒータ
５１発熱部

Claims

被研磨物を研磨する研磨装置に取り付けられ、
該被研磨物を本体部の下面で保持して、該被研磨物の被研磨面を該研磨装置の研磨定盤に押圧する治具であって、
本体部の一側面に、該側面を加熱するヒータを備えること
を特徴とする治具。
磁気ヘッドに形成されるロウバーを研磨する研磨装置に取り付けられ、
略直方体形状の本体部を備え、
該ロウバーを本体部の下面で保持して、該ロウバーの被研磨面を該研磨装置の研磨定盤に押圧する治具であって、
該ロウバーの長辺部と平行である該本体部のいずれか一方の側面に、該側面を加熱するヒータを備えること
を特徴とする治具。
磁気ヘッドに形成されるロウバーを研磨する研磨装置に取り付けられ、
略直方体形状の本体部を備え、
該ロウバーを本体部の下面で保持して、該ロウバーの被研磨面を該研磨装置の研磨定盤に押圧する治具であって、
該ロウバーの長辺部と平行である該本体部のいずれか一方の側面に、該側面を加熱するヒータを備え、
該本体部は、該ロウバーの短手方向に熱膨張係数の異なる部材が連続する二重構造を備えること
を特徴とする治具。
前記ヒータは、熱膨張係数が大きい部材側に設けられること
を特徴とする請求項３記載の治具。
前記本体部の下面は、前記ヒータの非加熱時に、該ヒータが取り付けられる側の長辺部を上方とし、反対側の長辺部を下方とする傾斜面に形成されること
を特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項記載の治具。
前記ヒータは、該ヒータが取り付けられる面の外縁部に対して密に、且つ中央部に対して疎に配設される発熱部を備えること
を特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項記載の治具。
前記ヒータは電熱線ヒータであって、印加電力が調整自在であること
を特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項記載の治具。