JP3717474B2 - レーザ加工方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工対象物を湾曲させるレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック材料、特に一辺が数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の大きさのセラミック薄板に、歪を付与する加工技術が望まれている。たとえば、この技術は、ハードディスク用磁気ヘッドを磁気記録媒体の表面から浮上させるためのスライダを湾曲させる時に適用される。スライダを湾曲させ、磁気記録媒体に対向する面（ＡＢＳ面、Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）を僅かに中高状にすることにより、磁気ヘッド回転時に、空気の巻き込みを容易にして、磁気ヘッドを浮上しやすくする。また、磁気ヘッドの浮上量を安定化することができる。更に、磁気ヘッドと磁気記録媒体の表面とが接触しても、接触面積が小さいため、磁気記録媒体表面に与えるダメージを少なくすることができる。スライダの湾曲は、たとえば、パルスレーザビームを照射することにより行う。
【０００３】
図９（Ａ）は、歪付与前の、ハードディスク用浮上ヘッドの斜視図である。浮上ヘッドは、スライダ４０と薄膜ヘッド４１とから構成される。スライダ４０の端面に薄膜ヘッド４１が取り付けられている。スライダ４０は、一辺の長さが１ｍｍ、厚さが約０．３ｍｍの正方形状の板である。たとえば、Ａｌ2Ｏ3とＴｉＣとを混合したセラミック（アルチック）等で形成される。薄膜ヘッド４１は、たとえば巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用したＧＭＲヘッドである。スライダ４０の正方形状の面の一方は、磁気記録媒体に対向する。この面が上述のＡＢＳ面４０ａである。また、ＡＢＳ面４０ａとは反対側の面を、背面４０ｂと呼ぶ。
【０００４】
背面４０ｂの正方形の隣り合う２辺に沿う方向に、Ｘ方向、Ｙ方向を画定する。Ｙ方向は、薄膜ヘッド４１が形成されている端面と背面４０ｂとに共有される辺に沿う方向に画定される。図においては、紙面手前から奥に向かう方向である。Ｘ方向は、背面４０ｂの上方からスライダ４０を見て、Ｙ方向を時計回りに９０°回転した方向である。図においては、紙面左から右に向かう方向である。ＡＢＳ面４０ａに対向する磁気記録媒体は、Ｙ方向に移動する。
【０００５】
正方形状のＡＢＳ面４０ａの４つの頂点を、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓとする。点Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓは、ＡＢＳ面４０ａを平面視したとき、この順に反時計回りに画定される。辺ＰＱは、薄膜ヘッド４１が形成されている端面とＡＢＳ面４０ａとに共有される辺である。辺ＰＱの中点をＫ、辺ＱＲの中点をＭ、辺ＲＳの中点をＬ、辺ＳＰの中点をＮとする。
【０００６】
図９（Ｂ）は、レーザ照射により、加工されたハードディスク用浮上ヘッドの斜視図である。パルスレーザビームを照射することにより、スライダ４０は、ＡＢＳ面４０ａが凸になるように湾曲される。レーザ照射は、スライダ４０の背面４０ｂの中央部４２に行われる。中央部４２は、背面４０ｂの中央に画定された、たとえば０．８ｍｍ×０．８ｍｍの領域である。
【０００７】
パルスレーザビームを、スライダ４０の背面４０ｂに入射させる。背面４０ｂ上におけるパルスレーザビームの入射形状は短冊状であり、短冊状の長さ方向とＹ方向とは直交する。（Ｘ方向と平行である。）照射するパルスレーザビームのショット数や、パルスエネルギによって、スライダ４０に与える歪の量を調整することができる。図９（Ｂ）においては、入射したレーザビームのビームスポットを、斜線で示した。１０ショットのレーザビームが背面４０ｂの中央部４２に照射されて、スライダ４０に歪が付与されている。
【０００８】
与えられた歪の量を、クラウン量とキャンバ量とであらわす。水平面上に、歪を与えられたスライダ４０を載置し、点Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎの水平面からの浮上量を測定する。点Ｋの浮上量と点Ｌの浮上量との平均の値をクラウン量と定義する。また、点Ｍの浮上量と点Ｎの浮上量との平均の値をキャンバ量と定義する。
【０００９】
図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、パルスレーザビームを、スライダ４０の背面４０ｂに、入射形状を短冊状にして、入射させたときに与えられるクラウン量とキャンバ量との変化を、照射したビームのショット数の変化に対して示した概略的なグラフである。（Ａ）、（Ｂ）ともに、横軸は、スライダ４０の背面４０ｂに照射したパルスレーザビームのショット数を示す。また、（Ａ）の縦軸は、スライダ４０に与えられるクラウン量を単位「ｎｍ」で、（Ｂ）の縦軸は、スライダ４０に与えられるキャンバ量を単位「ｎｍ」で示す。照射したパルスレーザビームの１パルス当たりのパルスエネルギは、０．２Ｊ／パルスであった。また、背面４０ｂの中央部４２に入射したレーザビームの入射形状（短冊状）のサイズは、０．１ｍｍ×０．８ｍｍであった。照射するパルスレーザビームのショット数が増加すると、クラウン量、キャンバ量ともに、増加することがわかる。すなわち、照射するパルスレーザビームのショット数によって、スライダ４０に付与するクラウン量、キャンバ量を制御することができる。
【００１０】
スライダ４０に付与される歪を表す別の指標として、「ツイスト量」を考えることができる。点Ｐの浮上量と点Ｒの浮上量との平均の値ｍ1から、点Ｑの浮上量と点Ｓの浮上量との平均の値ｍ2をひいて得られる値をツイスト量と定義する。また、ｍ1＞ｍ2のとき、直線ＰＲに平行な方向をツイスト方向、ｍ1＜ｍ2のとき、直線ＱＳに平行な方向をツイスト方向と呼ぶこととする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
これまでのレーザビームを用いた歪加工方法では、クラウン量やキャンバ量は制御できても、ツイスト量を制御することはできなかった。
【００１２】
本発明の目的は、加工対象物に付与する歪量の制御性を向上させることができるレーザ加工方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、主面と背面、及び該主面と背面とを接続する第１の端面を有し、該主面と第１の端面とで画定される稜、及び該背面と第１の端面とで画定される稜が共に第１の方向と平行であるような加工対象物を準備する工程と、前記加工対象物の背面の少なくとも一部の領域に、各ショットのビーム入射領域が一方向に長い形状を有するパルスレーザビームを複数ショット入射させて、該加工対象物を湾曲させる工程であって、少なくとも１つのショットにおいて、既に照射したいずれかのショットにおけるパルスレーザビームの入射位置を前記第１の方向に対して斜めの第２の方向であって、ビームの入射領域の長さ方向に対して斜め方向に移動させて、パルスレーザビームを入射させる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【００１４】
また、本発明の他の観点によれば、主面と背面、及び該主面と背面とを接続する第１の端面を有し、該主面と第１の端面とで画定される稜、及び該背面と第１の端面とで画定される稜が共に第１の方向と平行であるような加工対象物を準備する工程と、前記加工対象物の背面の少なくとも一部の領域に、パルスレーザビームを複数ショット入射させて、該加工対象物を湾曲させる工程であって、各ショットのビーム入射領域が一方向に長い形状を有し、該ビーム入射領域の長手方向が前記第１の方向から傾いており、該ビーム入射領域を並進移動させながら、少なくとも１つのショットにおいてパルスレーザビームの入射位置を該ビーム入射領域の長手方向に対して斜め方向に移動させてパルスレーザビームを入射させる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【００１５】
これらのレーザ加工方法によれば、クラウン量やキャンバ量の制御に加え、ツイスト量を制御することができる。
【００１６】
更に、本発明の他の観点によれば、加工対象物のツイスト方向を検出する工程と、前記加工対象物の背面の少なくとも一部の領域に、ビーム照射位置を移動させながら各ショットのビーム入射領域が一方向に長い形状を有するパルスレーザビームを複数ショット入射させて、該加工対象物のツイスト量の絶対値を小さくする工程であって、少なくとも１つのショットにおいてパルスレーザビームの入射位置をビームの入射領域の長さ方向に対して斜め方向に移動させて、パルスレーザビームを入射させ、パルスレーザビームの複数ショットによって照射された照射領域の前記ツイスト方向に関する広がりよりも、該ツイスト方向と直交する方向に関する広がりの方が大きくなるようにパルスレーザビームを入射させる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【００１７】
このレーザ加工方法によれば、加工対象物のツイスト量を少なくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１及び第２の実施例による、加工対象物に歪を付与する（湾曲させる）ためのレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置の概略図である。まず、第１の実施例によるレーザ加工方法を説明する。
【００１９】
レーザ光源１、たとえばパルス発振するＹＡＧレーザ発振器が、波長１０６４ｎｍ、パルス幅約０．３ｍｓのパルスレーザビームを出射する。レーザビームは、通過するレーザビームのエネルギの減衰量を変化させることができるアッテネータ２、たとえば光ファイバで実現され、レーザビームの断面内におけるエネルギ密度分布を均一に近づける均一光学系３を経て、たとえば短冊状の貫通孔４ａを有するマスク４に入射する。レーザビームは、断面形状を短冊状に整形されて、マスク４から出射する。
【００２０】
マスク４は、マスク回転機構５に保持されている。マスク回転機構５は、たとえばゴニオメータを含んで構成され、マスク４を回転させて、所望の位置で固定させることができる。マスク回転機構５によりマスク４が回転すると、それに応じて、マスク４から出射するレーザビームの、短冊状に整形された断面が回転する。マスク回転機構５については、後述する。
【００２１】
マスク４の貫通孔４ａを通過したレーザビームは、結像レンズ６、ガルバノスキャナ７、フィールドレンズ８を経て、マスク９に入射する。結像レンズ６は、マスク４の貫通孔４ａの像を、マスク９の配置された仮想面上に結像させる。ガルバノスキャナ７は、一対の揺動可能な反射鏡を含んで構成され、入射したレーザビームを２次元方向に高速で走査する。フィールドレンズ８は、ガルバノスキャナ７で走査された複数のパルスレーザビームを、相互に平行な方向に出射する。マスク９は、たとえば、一列に配置された６つの貫通孔を有する細長い板である。６つの貫通孔は、すべて合同である。ガルバノスキャナ７により、１つの貫通孔に、所定ショットのレーザビームが入射する。次に、それと隣接した貫通孔に、所定ショットのレーザビームが入射する。マスク９に入射するレーザビームの断面の形状は、短冊状である。マスク９は、マスク４の貫通孔を通過したレーザビームの断面が、マスク９の貫通孔からはみ出す場合に、はみ出した部分のレーザビームをカットする。マスク９から出射するレーザビームの断面形状も、短冊状である。
【００２２】
マスク９の貫通孔を通過したレーザビームは、結像レンズ１０を経て、ステージ１２上に載置されている加工対象物１１に入射する。結像レンズ１０は、マスク９の貫通孔の位置のビームの断面形状（短冊状）を、加工対象物１１上に結像させる。
【００２３】
図２は、短冊状の貫通孔４ａを有するマスク４を保持したマスク回転機構５を示す概略図である。マスク回転機構５は、短冊状の貫通孔４ａの対角線の交点を回転中心として、マスク４を回転し、任意の位置でマスク４を固定することができる。マスク４の回転に対応して、加工対象物１１上の貫通孔４ａの像が回転する。すなわち、マスク回転機構５の回転によって、加工対象物１１上に結像させた貫通孔４ａの短冊状の像を、加工対象物１１の表面内において回転させ、その長手方向を、任意の方向と平行にすることができる。
【００２４】
図３は、加工対象物１１を示す概略的な平面図である。加工対象物１１は、歪加工すべき複数の単位領域＃１、＃２、・・・、＃６、・・・が一列に配列されて形成されている。単位領域の各々が、図９（Ａ）に示した浮上ヘッドのスライダ４０に相当する。スライダ単位に分割される前に、既に、薄膜ヘッド４１が、各スライダの端面に接着されている。
【００２５】
図１に示したマスク９の貫通孔を通過したパルスレーザビームが、所定のショット数ずつ、順に、単位領域＃１〜＃６の背面４０ｂに照射される。レーザビームの照射により、単位領域＃１〜＃６の各々に歪が付与される。
【００２６】
図４は、１つの単位領域におけるレーザビームの照射領域を示す図である。複数ショットのパルスレーザビームが、短冊状の入射領域を形成し、背面４０ｂ内の複数の矩形状の照射領域４５に入射している。短冊状の各ビーム入射領域の長手方向は、単位領域＃１、＃２、・・の配列方向であるＹ方向と垂直である。なお、図４においても、Ｘ方向、Ｙ方向の定義は、図９（Ａ）を用いて行ったそれらの定義と等しいものとする。図４は、９ショットのパルスレーザビームが、１つの照射領域４５あたり、３ショットずつ、３つの照射領域４５に入射する場合を示す。１つの照射領域４５に入射する３ショットのパルスレーザビームは、各ビーム入射領域が長手方向の外周線同士を接するように、Ｙ方向と平行な方向に走査され、スライダ４０の背面４０ｂに照射される。異なる照射領域４５に入射位置が移動する場合は、Ｙ方向に対して斜めの方向に、レーザビームが走査される。図示の場合、各照射領域４５は、サイズの等しい矩形状である。また、照射領域４５の一つは、背面４０ｂの中央に画定されている。隣りあう照射領域４５間には、Ｘ方向と平行な方向にオフセット量Δｘが設けられ、Ｙ方向と平行な方向に間隔Δｙが設けられている。なお、スライダ４０上に画定される複数の照射領域４５の数は、３つでなくてもよい。更に、各々の照射領域４５に入射させるパルスレーザビームのショット数は、同数である必要はない。
【００２７】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、オフセット量Δｘ及び間隔Δｙを変化させたとき、スライダ４０に付与されるツイスト量、クラウン量、キャンバ量を示すグラフである。各量の定義は、従来の技術の欄で説明したのと同様である。各グラフにおいては、間隔Δｙが０．０５ｍｍである場合を点線で記し、間隔Δｙが０．１ｍｍである場合を実線で記した。
【００２８】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）ともに、横軸は、オフセット量Δｘを、単位「μｍ」で示す。隣り合う２つの照射領域４５において、Ｘ座標の大きい位置にある照射領域４５が、Ｙ座標も大きいとき（たとえば図４に示すような場合）、オフセット量Δｘの符号を−（マイナス）と定義した。オフセット量Δｘの絶対値は、隣り合う照射領域４５が、互いに、Ｘ方向と平行な方向に有するずれと等しい。また、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の縦軸は、それぞれ、スライダ４０に与えられるツイスト量、クラウン量、キャンバ量を単位「ｎｍ」で示す。このうち、ツイスト量及びその正負については、以下のように定義する。スライダ４０のＡＢＳ面４０ａ（正方形ＰＱＲＳ）の、点Ｒから点Ｑに向かう向きに平行な方向をＸ軸正方向とし、点Ｒから点Ｓに向かう向きに平行な方向をＹ軸正方向とするとき、点Ｐの浮上量と点Ｒの浮上量との平均の値ｍ1から、点Ｑの浮上量と点Ｓの浮上量との平均の値ｍ2をひいて得られる値をツイスト量と定義する。すなわち、ｍ1＞ｍ2のときの、ツイスト量を正とし、ｍ1＜ｍ2のときの、ツイスト量を負とする。
【００２９】
図４に示したように、３つの合同な矩形状の照射領域４５の各々に、パルスレーザビームを３ショットずつ入射させた。照射したパルスレーザビームの１パルス当たりのパルスエネルギは、０．２Ｊ／パルスであった。また、背面４０ｂに形成された短冊状のビーム入射領域のサイズは、１ショットあたり、０．１ｍｍ×０．８ｍｍであった。オフセット量Δｘを変化させると、クラウン量、キャンバ量は、ほぼ一定値を保ったまま推移し、ツイスト量は、オフセット量Δｘに略比例して変化することがわかる。したがって、オフセット量Δｘを変化させることにより、ツイスト量を制御することができる。上記のように、複数の照射領域４５を、背面４０ｂ上の仮想直線に沿って画定し、仮想直線に沿ってパルスレーザビームの入射位置を移動させた場合、仮想直線をＹ軸正方向から時計回りに−４５°〜４５°傾けることにより、効率的にツイスト量を制御することができる。なお、「沿って」とは、仮想直線に平行に移動させる場合も、ジグザグに移動させる場合も含む。
【００３０】
なお、矩形状の背面４０ｂの対角線に沿って、ビームの入射位置を移動させると、効果的に大きなツイスト量の歪を付与することができる。
【００３１】
以上のように、スライダ４０の背面４０ｂの一部の領域に、パルスレーザビームを複数ショット入射させ、少なくとも１つのショットにおいて、既に照射されたいずれかのショットにおけるパルスレーザビームの入射位置を、加工対象物４０の長さ方向（Ｙ方向）に対して斜めの方向に移動させた位置にパルスレーザビームを入射させることにより、スライダ４０に所定のツイスト量を含む歪量を付与することができる。
【００３２】
次に、第２の実施例によるレーザ加工方法を説明する。第２の実施例によるレーザ加工方法にも、図１に示したレーザ加工装置を用い、加工対象物１１に、断面を短冊状に整形されたパルスレーザビームを入射させる。第２の実施例においては、短冊状の貫通孔４ａの像の長手方向が、加工対象物１１の長さ方向に対して斜めになるように、レーザビームを入射させる。
【００３３】
図６は、マスク回転機構５により回転させたマスク４の貫通孔４ａを通過したレーザビームが入射した加工対象物１１を示す概略図である。斜線を施した短冊状の部分が、パルスレーザビーム１ショットの入射領域である。図６においては、４ショットのパルスレーザビームが、スライダ４０の背面４０ｂ上に画定された矩形状の照射領域４５に入射している。ビームは、短冊状の各入射領域が長手方向の外周線同士を接するように、ガルバノスキャナ７で並進的に走査される。各ビーム入射領域（短冊状の貫通孔４ａの像）の長手方向は、Ｘ軸正方向（前述のように、スライダ４０のＡＢＳ面４０ａを画定する正方形ＰＱＲＳの、点Ｒから点Ｑに向かう向きに平行な方向をＸ軸正方向とする。）から時計回りにθだけ傾斜している。θは、たとえば、−９０°〜９０°である。
【００３４】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図６に示したように、短冊状の入射領域の長さ方向の辺を、Ｘ軸正方向から時計回りにθだけ傾斜させてスライダ４０に入射させ、Ｙ座標の大きい位置から小さい位置に向かって、ビーム入射領域を移動させたときに、スライダ４０に付与されるツイスト量、クラウン量、キャンバ量を示すグラフである。断面を短冊状に整形した４ショットのパルスレーザビームを、スライダ４０に照射した。ビームは、短冊状の各ビーム入射領域が長手方向の外周線同士を接するように、スライダ４０の背面４０ｂ上に入射した。入射したパルスレーザビームの１パルス当たりのパルスエネルギは、０．２Ｊ／パルスであった。また、背面４０ｂに形成された短冊状のビーム入射領域のサイズは、１ショットあたり、０．１ｍｍ×０．８ｍｍであった。
【００３５】
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）ともに、横軸は、短冊状のビームスポットの長さ方向の辺の、時計回り方向への傾き角θを、単位「°（度）」で示す。θの符号がマイナスであるとき、ビーム入射領域は、反時計回りに傾斜している。また、図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の縦軸は、それぞれ、スライダ４０に与えられるツイスト量、クラウン量、キャンバ量を単位「ｎｍ」で示す。傾き角θを変化させると、クラウン量、キャンバ量は、ほぼ一定値を保ったまま推移し、ツイスト量は、傾き角θに応じて変化することがわかる。θが正の値をとるときには、ツイスト量は負の値をとり、θが負の値をとるときには、ツイスト量は正の値をとる。また、θの絶対値が増加すると、ツイスト量の絶対値も増加する。この特性を利用して、傾き角θを変化させることにより、ツイスト量を制御することができる。
【００３６】
図８は、長辺がＸ軸からθだけ傾斜した複数の矩形状の照射領域４５内に、複数ショットのパルスレーザビームが、短冊状のビーム入射領域を形成して入射した加工対象物１１を示す概略図である。図８は、９ショットのパルスレーザビームが、照射領域４５の各々に３ショットずつ、３つの照射領域４５に入射する場合を示す。パルスレーザビームの各ショットは、短冊状のビーム入射領域の長手方向を、Ｘ軸正方向から時計回り方向に、角度θだけ傾けて、背面４０ｂに入射する。１つの照射領域４５に入射する３ショットのパルスレーザビームは、短冊状の各ビーム入射領域が長手方向の外周線同士を接するように、Ｙ座標の大きい位置から小さい位置に向かって走査される。隣りあう照射領域４５間には、照射領域４５の長辺方向にオフセット量が、短辺方向に間隔が設けられている。
【００３７】
図８に示したように、マスク回転機構５を用いてマスク４を回転させ、背面４０ｂ上に入射するレーザビームのビーム入射領域を、Ｘ軸方向に対して傾けるとともに、ガルバノスキャナ７を用いて、レーザビームの入射位置を調整する（隣りあう照射領域４５の長辺方向に設けたオフセット量を調整して適当な位置に照射領域４５を定め、各照射領域４５にパルスレーザビームを入射させる）ことにより、スライダ４０に与えるツイスト量を制御することができる。
【００３８】
第１の実施例においては、レーザビームの照射位置を調整することにより、また、第２の実施例においては、それに加えて、レーザビームの入射領域を、加工対象物１１の長さ方向と直交する方向に対して傾けることで、ツイスト量を含む歪量を制御した。更に、照射するパルスレーザビームのショット数や、パルスエネルギを変化させることにより、より一層、歪量の制御性を向上させることができる。
【００３９】
また、第１及び第２の実施例によるレーザ加工方法を用いて、加工対象物のツイスト量の絶対値を小さくすることもできる。引き続き、図８を用いて、説明を行う。
【００４０】
まず、加工しようとする単位領域について、ツイスト量及びツイスト方向を検出する。これまでの説明と同様に、スライダ４０のＡＢＳ面４０ａ（正方形ＰＱＲＳ）の、点Ｒから点Ｑに向かう向きに平行な方向をＸ軸正方向とし、点Ｒから点Ｓに向かう向きに平行な方向をＹ軸正方向とする。図８に示した単位領域においては、ＱＳ方向がツイスト方向であるとする。
【００４１】
次に、第１及び第２の実施例で示したように、レーザビームの入射位置を移動させながら、パルスレーザビームを複数ショット入射させる。たとえば、第２の実施例中、図８を用いて説明したように、短冊状の入射領域を形成するパルスレーザビームの各ショットを、Ｘ軸正方向から時計回り方向に、角度θだけ傾けて、背面４０ｂに入射させる。この際、単位領域のツイスト量の絶対値を小さくするためには、単位領域に入射するパルスレーザビームを走査し、ビームが照射された複数の照射領域４５のツイスト方向に関する広がりよりも、ツイスト方向と直交する方向に関する広がりの方が大きくなればよい。図８には、３つの照射領域４５の広がりを、平行四辺形状に、二点鎖線で示した。平行四辺形の長辺に直交する方向の広がりがツイスト方向（ＱＳ方向）に関する広がりであり、平行四辺形の長辺方向の広がりがツイスト方向に直交する方向（ＰＲ方向）に関する広がりである。パルスレーザビームは、ツイスト方向（ＱＳ方向）と交差する方向（平行四辺形の照射領域の長辺方向）に走査される。レーザビームの走査方向は、ツイスト方向（ＱＳ方向）から時計回りに、たとえば−４５°〜４５°傾ける。このようにレーザビームを照射することで、ＱＳ方向のツイストを、効果的に打ち消すことができる。
【００４２】
なお、単位領域の１つの辺と平行な方向、たとえばＹ軸方向にレーザビームを走査するとき、短冊状の入射領域の長手方向をツイスト方向から時計回りに−９０°〜９０°傾けて、レーザビームを入射させてもよい。
【００４３】
このレーザ加工方法を、歪を付与されたスライダ４０に適用することにより、スライダ４０の歪を適量に調整することができる。
【００４４】
なお、単位領域に入射させる各パルスレーザビームの入射領域は、短冊状でなくてもよい。また、単数の照射領域４５に、パルスレーザビームを入射させてもよい。
【００４５】
更に、照射するパルスレーザビームのパルスエネルギ密度、パルス幅を、実施例で用いた値から変更してもよい。付与する歪量を大きくするには、パルスエネルギ密度を大きく、パルス幅を長くすればよい。また、ビーム入射領域の形状を変えてもよい。
【００４６】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工対象物に付与する歪量の制御性を向上させることができるレーザ加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１及び第２の実施例による、レーザビームを用いた歪加工方法に用いる歪加工装置の概略図である。
【図２】マスクを保持したマスク回転機構を示す概略図である。
【図３】加工対象物を示す概略図である。
【図４】加工対象物の、１つの単位領域におけるレーザビームの照射領域を示す図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、オフセット量Δｘ及びΔｙを変化させたとき、スライダに付与されるツイスト量、クラウン量、キャンバ量の変化量を示すグラフである。
【図６】マスク回転機構により回転させたマスクの貫通孔を通過したレーザビームが入射した加工対象物を示す概略図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、短冊状のビームスポットの長さ方向の辺を、Ｘ軸正方向から時計回りにθだけ回転させてスライダに入射させたときに、スライダ４０に付与されるツイスト量、クラウン量、キャンバ量の変化量を示すグラフである。
【図８】長辺がＸ軸からθだけ傾斜した複数の矩形状の照射領域４５内に、複数ショットのパルスレーザビームが、短冊状のビーム入射領域を形成して入射した加工対象物１１を示す概略図である。
【図９】（Ａ）は、レーザビーム照射前の、ハードディスク用浮上ヘッドの斜視図であり、（Ｂ）は、レーザ照射により、加工されたハードディスク用浮上ヘッドの斜視図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、パルスレーザビームを、スライダの背面に入射させたときに与えられるクラウン量とキャンバ量との変化を、照射したビームのショット数の変化に対して示した概略的なグラフである。
【符号の説明】
１ レーザ光源
２ アッテネータ
３ 均一光学系
４ マスク
４ａ 貫通孔
５ マスク回転機構
６ 結像レンズ
７ ガルバノスキャナ
８ フィールドレンズ
９ マスク
１０ 結像レンズ
１１ 加工対象物
１２ ステージ
４０ スライダ
４０ａ ＡＢＳ面
４０ｂ 背面
４１ 薄膜ヘッド
４２ 中央部
４５ 照射領域
＃１〜６ 単位領域
【発明の属する技術分野】
本発明は、加工対象物を湾曲させるレーザ加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
セラミック材料、特に一辺が数ｍｍ〜数十ｍｍ程度の大きさのセラミック薄板に、歪を付与する加工技術が望まれている。たとえば、この技術は、ハードディスク用磁気ヘッドを磁気記録媒体の表面から浮上させるためのスライダを湾曲させる時に適用される。スライダを湾曲させ、磁気記録媒体に対向する面（ＡＢＳ面、Ａｉｒ Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ）を僅かに中高状にすることにより、磁気ヘッド回転時に、空気の巻き込みを容易にして、磁気ヘッドを浮上しやすくする。また、磁気ヘッドの浮上量を安定化することができる。更に、磁気ヘッドと磁気記録媒体の表面とが接触しても、接触面積が小さいため、磁気記録媒体表面に与えるダメージを少なくすることができる。スライダの湾曲は、たとえば、パルスレーザビームを照射することにより行う。
【０００３】
図９（Ａ）は、歪付与前の、ハードディスク用浮上ヘッドの斜視図である。浮上ヘッドは、スライダ４０と薄膜ヘッド４１とから構成される。スライダ４０の端面に薄膜ヘッド４１が取り付けられている。スライダ４０は、一辺の長さが１ｍｍ、厚さが約０．３ｍｍの正方形状の板である。たとえば、Ａｌ2Ｏ3とＴｉＣとを混合したセラミック（アルチック）等で形成される。薄膜ヘッド４１は、たとえば巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果を利用したＧＭＲヘッドである。スライダ４０の正方形状の面の一方は、磁気記録媒体に対向する。この面が上述のＡＢＳ面４０ａである。また、ＡＢＳ面４０ａとは反対側の面を、背面４０ｂと呼ぶ。
【０００４】
背面４０ｂの正方形の隣り合う２辺に沿う方向に、Ｘ方向、Ｙ方向を画定する。Ｙ方向は、薄膜ヘッド４１が形成されている端面と背面４０ｂとに共有される辺に沿う方向に画定される。図においては、紙面手前から奥に向かう方向である。Ｘ方向は、背面４０ｂの上方からスライダ４０を見て、Ｙ方向を時計回りに９０°回転した方向である。図においては、紙面左から右に向かう方向である。ＡＢＳ面４０ａに対向する磁気記録媒体は、Ｙ方向に移動する。
【０００５】
正方形状のＡＢＳ面４０ａの４つの頂点を、Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓとする。点Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓは、ＡＢＳ面４０ａを平面視したとき、この順に反時計回りに画定される。辺ＰＱは、薄膜ヘッド４１が形成されている端面とＡＢＳ面４０ａとに共有される辺である。辺ＰＱの中点をＫ、辺ＱＲの中点をＭ、辺ＲＳの中点をＬ、辺ＳＰの中点をＮとする。
【０００６】
図９（Ｂ）は、レーザ照射により、加工されたハードディスク用浮上ヘッドの斜視図である。パルスレーザビームを照射することにより、スライダ４０は、ＡＢＳ面４０ａが凸になるように湾曲される。レーザ照射は、スライダ４０の背面４０ｂの中央部４２に行われる。中央部４２は、背面４０ｂの中央に画定された、たとえば０．８ｍｍ×０．８ｍｍの領域である。
【０００７】
パルスレーザビームを、スライダ４０の背面４０ｂに入射させる。背面４０ｂ上におけるパルスレーザビームの入射形状は短冊状であり、短冊状の長さ方向とＹ方向とは直交する。（Ｘ方向と平行である。）照射するパルスレーザビームのショット数や、パルスエネルギによって、スライダ４０に与える歪の量を調整することができる。図９（Ｂ）においては、入射したレーザビームのビームスポットを、斜線で示した。１０ショットのレーザビームが背面４０ｂの中央部４２に照射されて、スライダ４０に歪が付与されている。
【０００８】
与えられた歪の量を、クラウン量とキャンバ量とであらわす。水平面上に、歪を与えられたスライダ４０を載置し、点Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｋ、Ｌ、Ｍ、Ｎの水平面からの浮上量を測定する。点Ｋの浮上量と点Ｌの浮上量との平均の値をクラウン量と定義する。また、点Ｍの浮上量と点Ｎの浮上量との平均の値をキャンバ量と定義する。
【０００９】
図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、パルスレーザビームを、スライダ４０の背面４０ｂに、入射形状を短冊状にして、入射させたときに与えられるクラウン量とキャンバ量との変化を、照射したビームのショット数の変化に対して示した概略的なグラフである。（Ａ）、（Ｂ）ともに、横軸は、スライダ４０の背面４０ｂに照射したパルスレーザビームのショット数を示す。また、（Ａ）の縦軸は、スライダ４０に与えられるクラウン量を単位「ｎｍ」で、（Ｂ）の縦軸は、スライダ４０に与えられるキャンバ量を単位「ｎｍ」で示す。照射したパルスレーザビームの１パルス当たりのパルスエネルギは、０．２Ｊ／パルスであった。また、背面４０ｂの中央部４２に入射したレーザビームの入射形状（短冊状）のサイズは、０．１ｍｍ×０．８ｍｍであった。照射するパルスレーザビームのショット数が増加すると、クラウン量、キャンバ量ともに、増加することがわかる。すなわち、照射するパルスレーザビームのショット数によって、スライダ４０に付与するクラウン量、キャンバ量を制御することができる。
【００１０】
スライダ４０に付与される歪を表す別の指標として、「ツイスト量」を考えることができる。点Ｐの浮上量と点Ｒの浮上量との平均の値ｍ1から、点Ｑの浮上量と点Ｓの浮上量との平均の値ｍ2をひいて得られる値をツイスト量と定義する。また、ｍ1＞ｍ2のとき、直線ＰＲに平行な方向をツイスト方向、ｍ1＜ｍ2のとき、直線ＱＳに平行な方向をツイスト方向と呼ぶこととする。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
これまでのレーザビームを用いた歪加工方法では、クラウン量やキャンバ量は制御できても、ツイスト量を制御することはできなかった。
【００１２】
本発明の目的は、加工対象物に付与する歪量の制御性を向上させることができるレーザ加工方法を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の一観点によれば、主面と背面、及び該主面と背面とを接続する第１の端面を有し、該主面と第１の端面とで画定される稜、及び該背面と第１の端面とで画定される稜が共に第１の方向と平行であるような加工対象物を準備する工程と、前記加工対象物の背面の少なくとも一部の領域に、各ショットのビーム入射領域が一方向に長い形状を有するパルスレーザビームを複数ショット入射させて、該加工対象物を湾曲させる工程であって、少なくとも１つのショットにおいて、既に照射したいずれかのショットにおけるパルスレーザビームの入射位置を前記第１の方向に対して斜めの第２の方向であって、ビームの入射領域の長さ方向に対して斜め方向に移動させて、パルスレーザビームを入射させる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【００１４】
また、本発明の他の観点によれば、主面と背面、及び該主面と背面とを接続する第１の端面を有し、該主面と第１の端面とで画定される稜、及び該背面と第１の端面とで画定される稜が共に第１の方向と平行であるような加工対象物を準備する工程と、前記加工対象物の背面の少なくとも一部の領域に、パルスレーザビームを複数ショット入射させて、該加工対象物を湾曲させる工程であって、各ショットのビーム入射領域が一方向に長い形状を有し、該ビーム入射領域の長手方向が前記第１の方向から傾いており、該ビーム入射領域を並進移動させながら、少なくとも１つのショットにおいてパルスレーザビームの入射位置を該ビーム入射領域の長手方向に対して斜め方向に移動させてパルスレーザビームを入射させる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【００１５】
これらのレーザ加工方法によれば、クラウン量やキャンバ量の制御に加え、ツイスト量を制御することができる。
【００１６】
更に、本発明の他の観点によれば、加工対象物のツイスト方向を検出する工程と、前記加工対象物の背面の少なくとも一部の領域に、ビーム照射位置を移動させながら各ショットのビーム入射領域が一方向に長い形状を有するパルスレーザビームを複数ショット入射させて、該加工対象物のツイスト量の絶対値を小さくする工程であって、少なくとも１つのショットにおいてパルスレーザビームの入射位置をビームの入射領域の長さ方向に対して斜め方向に移動させて、パルスレーザビームを入射させ、パルスレーザビームの複数ショットによって照射された照射領域の前記ツイスト方向に関する広がりよりも、該ツイスト方向と直交する方向に関する広がりの方が大きくなるようにパルスレーザビームを入射させる工程とを有するレーザ加工方法が提供される。
【００１７】
このレーザ加工方法によれば、加工対象物のツイスト量を少なくすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１及び第２の実施例による、加工対象物に歪を付与する（湾曲させる）ためのレーザ加工方法に用いるレーザ加工装置の概略図である。まず、第１の実施例によるレーザ加工方法を説明する。
【００１９】
レーザ光源１、たとえばパルス発振するＹＡＧレーザ発振器が、波長１０６４ｎｍ、パルス幅約０．３ｍｓのパルスレーザビームを出射する。レーザビームは、通過するレーザビームのエネルギの減衰量を変化させることができるアッテネータ２、たとえば光ファイバで実現され、レーザビームの断面内におけるエネルギ密度分布を均一に近づける均一光学系３を経て、たとえば短冊状の貫通孔４ａを有するマスク４に入射する。レーザビームは、断面形状を短冊状に整形されて、マスク４から出射する。
【００２０】
マスク４は、マスク回転機構５に保持されている。マスク回転機構５は、たとえばゴニオメータを含んで構成され、マスク４を回転させて、所望の位置で固定させることができる。マスク回転機構５によりマスク４が回転すると、それに応じて、マスク４から出射するレーザビームの、短冊状に整形された断面が回転する。マスク回転機構５については、後述する。
【００２１】
マスク４の貫通孔４ａを通過したレーザビームは、結像レンズ６、ガルバノスキャナ７、フィールドレンズ８を経て、マスク９に入射する。結像レンズ６は、マスク４の貫通孔４ａの像を、マスク９の配置された仮想面上に結像させる。ガルバノスキャナ７は、一対の揺動可能な反射鏡を含んで構成され、入射したレーザビームを２次元方向に高速で走査する。フィールドレンズ８は、ガルバノスキャナ７で走査された複数のパルスレーザビームを、相互に平行な方向に出射する。マスク９は、たとえば、一列に配置された６つの貫通孔を有する細長い板である。６つの貫通孔は、すべて合同である。ガルバノスキャナ７により、１つの貫通孔に、所定ショットのレーザビームが入射する。次に、それと隣接した貫通孔に、所定ショットのレーザビームが入射する。マスク９に入射するレーザビームの断面の形状は、短冊状である。マスク９は、マスク４の貫通孔を通過したレーザビームの断面が、マスク９の貫通孔からはみ出す場合に、はみ出した部分のレーザビームをカットする。マスク９から出射するレーザビームの断面形状も、短冊状である。
【００２２】
マスク９の貫通孔を通過したレーザビームは、結像レンズ１０を経て、ステージ１２上に載置されている加工対象物１１に入射する。結像レンズ１０は、マスク９の貫通孔の位置のビームの断面形状（短冊状）を、加工対象物１１上に結像させる。
【００２３】
図２は、短冊状の貫通孔４ａを有するマスク４を保持したマスク回転機構５を示す概略図である。マスク回転機構５は、短冊状の貫通孔４ａの対角線の交点を回転中心として、マスク４を回転し、任意の位置でマスク４を固定することができる。マスク４の回転に対応して、加工対象物１１上の貫通孔４ａの像が回転する。すなわち、マスク回転機構５の回転によって、加工対象物１１上に結像させた貫通孔４ａの短冊状の像を、加工対象物１１の表面内において回転させ、その長手方向を、任意の方向と平行にすることができる。
【００２４】
図３は、加工対象物１１を示す概略的な平面図である。加工対象物１１は、歪加工すべき複数の単位領域＃１、＃２、・・・、＃６、・・・が一列に配列されて形成されている。単位領域の各々が、図９（Ａ）に示した浮上ヘッドのスライダ４０に相当する。スライダ単位に分割される前に、既に、薄膜ヘッド４１が、各スライダの端面に接着されている。
【００２５】
図１に示したマスク９の貫通孔を通過したパルスレーザビームが、所定のショット数ずつ、順に、単位領域＃１〜＃６の背面４０ｂに照射される。レーザビームの照射により、単位領域＃１〜＃６の各々に歪が付与される。
【００２６】
図４は、１つの単位領域におけるレーザビームの照射領域を示す図である。複数ショットのパルスレーザビームが、短冊状の入射領域を形成し、背面４０ｂ内の複数の矩形状の照射領域４５に入射している。短冊状の各ビーム入射領域の長手方向は、単位領域＃１、＃２、・・の配列方向であるＹ方向と垂直である。なお、図４においても、Ｘ方向、Ｙ方向の定義は、図９（Ａ）を用いて行ったそれらの定義と等しいものとする。図４は、９ショットのパルスレーザビームが、１つの照射領域４５あたり、３ショットずつ、３つの照射領域４５に入射する場合を示す。１つの照射領域４５に入射する３ショットのパルスレーザビームは、各ビーム入射領域が長手方向の外周線同士を接するように、Ｙ方向と平行な方向に走査され、スライダ４０の背面４０ｂに照射される。異なる照射領域４５に入射位置が移動する場合は、Ｙ方向に対して斜めの方向に、レーザビームが走査される。図示の場合、各照射領域４５は、サイズの等しい矩形状である。また、照射領域４５の一つは、背面４０ｂの中央に画定されている。隣りあう照射領域４５間には、Ｘ方向と平行な方向にオフセット量Δｘが設けられ、Ｙ方向と平行な方向に間隔Δｙが設けられている。なお、スライダ４０上に画定される複数の照射領域４５の数は、３つでなくてもよい。更に、各々の照射領域４５に入射させるパルスレーザビームのショット数は、同数である必要はない。
【００２７】
図５（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、オフセット量Δｘ及び間隔Δｙを変化させたとき、スライダ４０に付与されるツイスト量、クラウン量、キャンバ量を示すグラフである。各量の定義は、従来の技術の欄で説明したのと同様である。各グラフにおいては、間隔Δｙが０．０５ｍｍである場合を点線で記し、間隔Δｙが０．１ｍｍである場合を実線で記した。
【００２８】
図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）ともに、横軸は、オフセット量Δｘを、単位「μｍ」で示す。隣り合う２つの照射領域４５において、Ｘ座標の大きい位置にある照射領域４５が、Ｙ座標も大きいとき（たとえば図４に示すような場合）、オフセット量Δｘの符号を−（マイナス）と定義した。オフセット量Δｘの絶対値は、隣り合う照射領域４５が、互いに、Ｘ方向と平行な方向に有するずれと等しい。また、図５（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）の縦軸は、それぞれ、スライダ４０に与えられるツイスト量、クラウン量、キャンバ量を単位「ｎｍ」で示す。このうち、ツイスト量及びその正負については、以下のように定義する。スライダ４０のＡＢＳ面４０ａ（正方形ＰＱＲＳ）の、点Ｒから点Ｑに向かう向きに平行な方向をＸ軸正方向とし、点Ｒから点Ｓに向かう向きに平行な方向をＹ軸正方向とするとき、点Ｐの浮上量と点Ｒの浮上量との平均の値ｍ1から、点Ｑの浮上量と点Ｓの浮上量との平均の値ｍ2をひいて得られる値をツイスト量と定義する。すなわち、ｍ1＞ｍ2のときの、ツイスト量を正とし、ｍ1＜ｍ2のときの、ツイスト量を負とする。
【００２９】
図４に示したように、３つの合同な矩形状の照射領域４５の各々に、パルスレーザビームを３ショットずつ入射させた。照射したパルスレーザビームの１パルス当たりのパルスエネルギは、０．２Ｊ／パルスであった。また、背面４０ｂに形成された短冊状のビーム入射領域のサイズは、１ショットあたり、０．１ｍｍ×０．８ｍｍであった。オフセット量Δｘを変化させると、クラウン量、キャンバ量は、ほぼ一定値を保ったまま推移し、ツイスト量は、オフセット量Δｘに略比例して変化することがわかる。したがって、オフセット量Δｘを変化させることにより、ツイスト量を制御することができる。上記のように、複数の照射領域４５を、背面４０ｂ上の仮想直線に沿って画定し、仮想直線に沿ってパルスレーザビームの入射位置を移動させた場合、仮想直線をＹ軸正方向から時計回りに−４５°〜４５°傾けることにより、効率的にツイスト量を制御することができる。なお、「沿って」とは、仮想直線に平行に移動させる場合も、ジグザグに移動させる場合も含む。
【００３０】
なお、矩形状の背面４０ｂの対角線に沿って、ビームの入射位置を移動させると、効果的に大きなツイスト量の歪を付与することができる。
【００３１】
以上のように、スライダ４０の背面４０ｂの一部の領域に、パルスレーザビームを複数ショット入射させ、少なくとも１つのショットにおいて、既に照射されたいずれかのショットにおけるパルスレーザビームの入射位置を、加工対象物４０の長さ方向（Ｙ方向）に対して斜めの方向に移動させた位置にパルスレーザビームを入射させることにより、スライダ４０に所定のツイスト量を含む歪量を付与することができる。
【００３２】
次に、第２の実施例によるレーザ加工方法を説明する。第２の実施例によるレーザ加工方法にも、図１に示したレーザ加工装置を用い、加工対象物１１に、断面を短冊状に整形されたパルスレーザビームを入射させる。第２の実施例においては、短冊状の貫通孔４ａの像の長手方向が、加工対象物１１の長さ方向に対して斜めになるように、レーザビームを入射させる。
【００３３】
図６は、マスク回転機構５により回転させたマスク４の貫通孔４ａを通過したレーザビームが入射した加工対象物１１を示す概略図である。斜線を施した短冊状の部分が、パルスレーザビーム１ショットの入射領域である。図６においては、４ショットのパルスレーザビームが、スライダ４０の背面４０ｂ上に画定された矩形状の照射領域４５に入射している。ビームは、短冊状の各入射領域が長手方向の外周線同士を接するように、ガルバノスキャナ７で並進的に走査される。各ビーム入射領域（短冊状の貫通孔４ａの像）の長手方向は、Ｘ軸正方向（前述のように、スライダ４０のＡＢＳ面４０ａを画定する正方形ＰＱＲＳの、点Ｒから点Ｑに向かう向きに平行な方向をＸ軸正方向とする。）から時計回りにθだけ傾斜している。θは、たとえば、−９０°〜９０°である。
【００３４】
図７（Ａ）〜（Ｃ）は、それぞれ、図６に示したように、短冊状の入射領域の長さ方向の辺を、Ｘ軸正方向から時計回りにθだけ傾斜させてスライダ４０に入射させ、Ｙ座標の大きい位置から小さい位置に向かって、ビーム入射領域を移動させたときに、スライダ４０に付与されるツイスト量、クラウン量、キャンバ量を示すグラフである。断面を短冊状に整形した４ショットのパルスレーザビームを、スライダ４０に照射した。ビームは、短冊状の各ビーム入射領域が長手方向の外周線同士を接するように、スライダ４０の背面４０ｂ上に入射した。入射したパルスレーザビームの１パルス当たりのパルスエネルギは、０．２Ｊ／パルスであった。また、背面４０ｂに形成された短冊状のビーム入射領域のサイズは、１ショットあたり、０．１ｍｍ×０．８ｍｍであった。
【００３５】
図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）ともに、横軸は、短冊状のビームスポットの長さ方向の辺の、時計回り方向への傾き角θを、単位「°（度）」で示す。θの符号がマイナスであるとき、ビーム入射領域は、反時計回りに傾斜している。また、図７（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の縦軸は、それぞれ、スライダ４０に与えられるツイスト量、クラウン量、キャンバ量を単位「ｎｍ」で示す。傾き角θを変化させると、クラウン量、キャンバ量は、ほぼ一定値を保ったまま推移し、ツイスト量は、傾き角θに応じて変化することがわかる。θが正の値をとるときには、ツイスト量は負の値をとり、θが負の値をとるときには、ツイスト量は正の値をとる。また、θの絶対値が増加すると、ツイスト量の絶対値も増加する。この特性を利用して、傾き角θを変化させることにより、ツイスト量を制御することができる。
【００３６】
図８は、長辺がＸ軸からθだけ傾斜した複数の矩形状の照射領域４５内に、複数ショットのパルスレーザビームが、短冊状のビーム入射領域を形成して入射した加工対象物１１を示す概略図である。図８は、９ショットのパルスレーザビームが、照射領域４５の各々に３ショットずつ、３つの照射領域４５に入射する場合を示す。パルスレーザビームの各ショットは、短冊状のビーム入射領域の長手方向を、Ｘ軸正方向から時計回り方向に、角度θだけ傾けて、背面４０ｂに入射する。１つの照射領域４５に入射する３ショットのパルスレーザビームは、短冊状の各ビーム入射領域が長手方向の外周線同士を接するように、Ｙ座標の大きい位置から小さい位置に向かって走査される。隣りあう照射領域４５間には、照射領域４５の長辺方向にオフセット量が、短辺方向に間隔が設けられている。
【００３７】
図８に示したように、マスク回転機構５を用いてマスク４を回転させ、背面４０ｂ上に入射するレーザビームのビーム入射領域を、Ｘ軸方向に対して傾けるとともに、ガルバノスキャナ７を用いて、レーザビームの入射位置を調整する（隣りあう照射領域４５の長辺方向に設けたオフセット量を調整して適当な位置に照射領域４５を定め、各照射領域４５にパルスレーザビームを入射させる）ことにより、スライダ４０に与えるツイスト量を制御することができる。
【００３８】
第１の実施例においては、レーザビームの照射位置を調整することにより、また、第２の実施例においては、それに加えて、レーザビームの入射領域を、加工対象物１１の長さ方向と直交する方向に対して傾けることで、ツイスト量を含む歪量を制御した。更に、照射するパルスレーザビームのショット数や、パルスエネルギを変化させることにより、より一層、歪量の制御性を向上させることができる。
【００３９】
また、第１及び第２の実施例によるレーザ加工方法を用いて、加工対象物のツイスト量の絶対値を小さくすることもできる。引き続き、図８を用いて、説明を行う。
【００４０】
まず、加工しようとする単位領域について、ツイスト量及びツイスト方向を検出する。これまでの説明と同様に、スライダ４０のＡＢＳ面４０ａ（正方形ＰＱＲＳ）の、点Ｒから点Ｑに向かう向きに平行な方向をＸ軸正方向とし、点Ｒから点Ｓに向かう向きに平行な方向をＹ軸正方向とする。図８に示した単位領域においては、ＱＳ方向がツイスト方向であるとする。
【００４１】
次に、第１及び第２の実施例で示したように、レーザビームの入射位置を移動させながら、パルスレーザビームを複数ショット入射させる。たとえば、第２の実施例中、図８を用いて説明したように、短冊状の入射領域を形成するパルスレーザビームの各ショットを、Ｘ軸正方向から時計回り方向に、角度θだけ傾けて、背面４０ｂに入射させる。この際、単位領域のツイスト量の絶対値を小さくするためには、単位領域に入射するパルスレーザビームを走査し、ビームが照射された複数の照射領域４５のツイスト方向に関する広がりよりも、ツイスト方向と直交する方向に関する広がりの方が大きくなればよい。図８には、３つの照射領域４５の広がりを、平行四辺形状に、二点鎖線で示した。平行四辺形の長辺に直交する方向の広がりがツイスト方向（ＱＳ方向）に関する広がりであり、平行四辺形の長辺方向の広がりがツイスト方向に直交する方向（ＰＲ方向）に関する広がりである。パルスレーザビームは、ツイスト方向（ＱＳ方向）と交差する方向（平行四辺形の照射領域の長辺方向）に走査される。レーザビームの走査方向は、ツイスト方向（ＱＳ方向）から時計回りに、たとえば−４５°〜４５°傾ける。このようにレーザビームを照射することで、ＱＳ方向のツイストを、効果的に打ち消すことができる。
【００４２】
なお、単位領域の１つの辺と平行な方向、たとえばＹ軸方向にレーザビームを走査するとき、短冊状の入射領域の長手方向をツイスト方向から時計回りに−９０°〜９０°傾けて、レーザビームを入射させてもよい。
【００４３】
このレーザ加工方法を、歪を付与されたスライダ４０に適用することにより、スライダ４０の歪を適量に調整することができる。
【００４４】
なお、単位領域に入射させる各パルスレーザビームの入射領域は、短冊状でなくてもよい。また、単数の照射領域４５に、パルスレーザビームを入射させてもよい。
【００４５】
更に、照射するパルスレーザビームのパルスエネルギ密度、パルス幅を、実施例で用いた値から変更してもよい。付与する歪量を大きくするには、パルスエネルギ密度を大きく、パルス幅を長くすればよい。また、ビーム入射領域の形状を変えてもよい。
【００４６】
以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者には自明であろう。
【００４７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、加工対象物に付与する歪量の制御性を向上させることができるレーザ加工方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１及び第２の実施例による、レーザビームを用いた歪加工方法に用いる歪加工装置の概略図である。
【図２】マスクを保持したマスク回転機構を示す概略図である。
【図３】加工対象物を示す概略図である。
【図４】加工対象物の、１つの単位領域におけるレーザビームの照射領域を示す図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、オフセット量Δｘ及びΔｙを変化させたとき、スライダに付与されるツイスト量、クラウン量、キャンバ量の変化量を示すグラフである。
【図６】マスク回転機構により回転させたマスクの貫通孔を通過したレーザビームが入射した加工対象物を示す概略図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）は、それぞれ、短冊状のビームスポットの長さ方向の辺を、Ｘ軸正方向から時計回りにθだけ回転させてスライダに入射させたときに、スライダ４０に付与されるツイスト量、クラウン量、キャンバ量の変化量を示すグラフである。
【図８】長辺がＸ軸からθだけ傾斜した複数の矩形状の照射領域４５内に、複数ショットのパルスレーザビームが、短冊状のビーム入射領域を形成して入射した加工対象物１１を示す概略図である。
【図９】（Ａ）は、レーザビーム照射前の、ハードディスク用浮上ヘッドの斜視図であり、（Ｂ）は、レーザ照射により、加工されたハードディスク用浮上ヘッドの斜視図である。
【図１０】（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、パルスレーザビームを、スライダの背面に入射させたときに与えられるクラウン量とキャンバ量との変化を、照射したビームのショット数の変化に対して示した概略的なグラフである。
【符号の説明】
１ レーザ光源
２ アッテネータ
３ 均一光学系
４ マスク
４ａ 貫通孔
５ マスク回転機構
６ 結像レンズ
７ ガルバノスキャナ
８ フィールドレンズ
９ マスク
１０ 結像レンズ
１１ 加工対象物
１２ ステージ
４０ スライダ
４０ａ ＡＢＳ面
４０ｂ 背面
４１ 薄膜ヘッド
４２ 中央部
４５ 照射領域
＃１〜６ 単位領域
Claims (12)
- 主面と背面、及び該主面と背面とを接続する第１の端面を有し、該主面と第１の端面とで画定される稜、及び該背面と第１の端面とで画定される稜が共に第１の方向と平行であるような加工対象物を準備する工程と、
前記加工対象物の背面の少なくとも一部の領域に、各ショットのビーム入射領域が一方向に長い形状を有するパルスレーザビームを複数ショット入射させて、該加工対象物を湾曲させる工程であって、少なくとも１つのショットにおいて、既に照射したいずれかのショットにおけるパルスレーザビームの入射位置を前記第１の方向に対して斜めの第２の方向であって、ビームの入射領域の長さ方向に対して斜め方向に移動させて、パルスレーザビームを入射させる工程と
を有するレーザ加工方法。 - 前記パルスレーザビームを入射させる工程が、前記第２の方向に平行な仮想直線に沿ってパルスレーザビームの入射位置を移動させる工程を含む請求項１に記載のレーザ加工方法。
- 前記仮想直線が、前記第１の方向から時計回りに−４５°〜４５°傾いている請求項２に記載のレーザ加工方法。
- 前記主面及び背面が四角形の４つの辺に沿った直線状の外周を有し、前記パルスレーザビームを入射させる工程において、パルスレーザビームの入射位置を、前記四角形の１つの対角線に沿って移動させる請求項１に記載のレーザ加工方法。
- 前記パルスレーザビームを入射させる工程が、
（ａ）前記第１の方向に平行な仮想直線に沿ってパルスレーザビームの入射位置を移動させる工程と、
（ｂ）前記第２の方向に平行な仮想直線に沿ってパルスレーザビームの入射位置を移動させる工程と
を含み、工程（ａ）と工程（ｂ）とを繰り返す請求項２に記載のレーザ加工方法。 - 前記パルスレーザビームを入射させる工程において、前記加工対象物の背面上における前記パルスレーザビームの入射形状が短冊状であり、該短冊状の長手方向と前記第１の方向とが直交するように、前記パルスレーザビームを入射させる請求項５に記載のレーザ加工方法。
- 主面と背面、及び該主面と背面とを接続する第１の端面を有し、該主面と第１の端面とで画定される稜、及び該背面と第１の端面とで画定される稜が共に第１の方向と平行であるような加工対象物を準備する工程と、
前記加工対象物の背面の少なくとも一部の領域に、パルスレーザビームを複数ショット入射させて、該加工対象物を湾曲させる工程であって、各ショットのビーム入射領域が一方向に長い形状を有し、該ビーム入射領域の長手方向が前記第１の方向から傾いており、該ビーム入射領域を並進移動させながら、少なくとも１つのショットにおいてパルスレーザビームの入射位置を該ビーム入射領域の長手方向に対して斜め方向に移動させてパルスレーザビームを入射させる工程と
を有するレーザ加工方法。 - 前記ビーム入射領域の長手方向が、前記第１の方向と直交する第２の方向から時計回りに−９０°〜９０°傾いている請求項７に記載のレーザ加工方法。
- 前記加工対象物が四角形の板状であり、第３の方向にツイストしているとき、パルスレーザビームの複数ショットによって照射された照射領域の前記第３の方向に関する広がりよりも、前記第３の方向と直交する方向に関する広がりの方が大きくなるように、前記ビーム入射領域を並進移動させる請求項７または８に記載のレーザ加工方法。
- 加工対象物のツイスト方向を検出する工程と、
前記加工対象物の背面の少なくとも一部の領域に、ビーム照射位置を移動させながら各ショットのビーム入射領域が一方向に長い形状を有するパルスレーザビームを複数ショット入射させて、該加工対象物のツイスト量の絶対値を小さくする工程であって、少なくと も１つのショットにおいてパルスレーザビームの入射位置をビームの入射領域の長さ方向に対して斜め方向に移動させて、パルスレーザビームを入射させ、パルスレーザビームの複数ショットによって照射された照射領域の前記ツイスト方向に関する広がりよりも、該ツイスト方向と直交する方向に関する広がりの方が大きくなるようにパルスレーザビームを入射させる工程と
を有するレーザ加工方法。 - 前記パルスレーザビームを入射させる工程において、前記ビーム照射位置の移動方向が、前記ツイスト方向から時計回りに−４５°〜４５°傾いている請求項１０に記載のレーザ加工方法。
- 前記パルスレーザビームを入射させる工程において、前記ビーム照射位置の移動方向が加工対象物の１つの辺と平行であり、前記パルスレーザビームは前記加工対象物上に、短冊状の入射領域を形成して入射し、前記短冊状の入射領域の長手方向が、検出されたツイスト方向から時計回りに−９０°〜９０°傾いている請求項１０または１１に記載のレーザ加工方法。
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