KR20010083233A - 자기 헤드용 연마 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

전기 소자가 세라믹 막대 등에 형성될 때, 각 소자의 위치 변위는 분할 노출 공정 등으로 인해 발생한다. 본 발명의 목적은 복잡한 변형 등이 세라믹 막대에 주어지는 동안 연마를 수행함으로써 각 소자의 비연마 부분을 균일하게 하는 장치 및 방법을 마련하는 것이다. 이러한 목적을 이루기 위하여, 세라믹 막대 등은 지그를 사용함으로써 유지되고, 복수의 하중은 세라믹 막대 등이 유지되는 지그의 일부에 인가되어, 세라믹 막대 등을 변형시키고 그 상태에서 소자를 연마한다. 이러한 상황에서, 하중 인가점은 분할 노출 경계를 피하도록 배치된다.

Description

자기 헤드용 연마 장치 및 방법 {MAGNETIC HEAD POLISHING DEVICE AND METHOD THEREOF}

본 발명은 다수의 자기 헤드가 배치된 연마 대상물을 연마하기 위한 자기 헤드의 연마 장치 및 연마 방법에 관한 것으로, 특히 연마 시에 작업물 또는 연마 대상물의 굴곡을 수정하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

자기 디스크 장치 등에 이용되는 박막 자기 헤드는, 유도형 자기 변환 소자 또는 자기 저항 소자(이하 MR 소자) 등을 형성하는 자성 박막 등으로 이루어지는 다수의 소자부가 표면 상에 일렬로 형성된 막대 형상의 세라믹(이하 세라믹 막대)을 가공하여 얻어지는 부품으로 구성되어 있다. 다수의 소자 부분은 웨이퍼형의세라믹 기판 상에 형성되고, 이 세라믹 기판을 한 방향으로 막대 형상으로 절단함으로써 전술한 세라믹 막대를 얻는다.

다수의 소자 부분들은 반도체 제조기술로 대표되는 박막 형성 및 가공 기술을 사용하여 동시에 웨이퍼형 세라믹 기판 상에 형성된다. 이 공정에서는 자기 저항 측정, 자극, 코일, 절연 등을 위한 각각의 박막은 막 형성, 포토레지스트 코팅, 배선 형상 등의 노출, 피노출부의 포토레지스트의 제거, 피노출부에서의 막의 에칭, 노출부 상의 포토레지스트의 제거 등이 행해진다. 그 후, 최상부에 보호막이 형성되고, 소자 부분의 형성 공정은 종료된다.

또한, 다음 공정에서, 다수의 소자부가 형성된 세라믹 막대에 대하여는 각 소자부의 목부 높이 또는 MR 높이 등을 적절한 값으로 가공하는 연마 공정과 다른 공정이 수행된다. 일반적으로, 자기 디스크 장치에 있어서, 자기 헤드로부터의 출력 특성을 안정화시키기 위하여 자기 헤드의 자극 부분과 기록 매체 표면과의 거리를 매우 좁은 일정한 거리로 유지할 필요가 있다. 목부 높이 혹은 MR 높이는 이 거리를 조절하는 중요한 매개 변수가 된다.

그 후의 공정에서, 세라믹 막대는 각각의 소자부로 각각 분리되고, 각각의 소자부는 자기 디스크 장치용 자기 헤드의 일 부품을 구성한다. 자기 헤드가 자기 디스크 장치에 이용될 때 세라믹 부분은 자기 디스크 상에 디스크의 회전에 의한 공기압에 의해 부상하는 슬라이더로 되며, 소자부는 디스크의 자기 신호의 기록 및/또는 재생을 하는 헤드 코어가 된다.

또한, 목부 높이는, 상기 헤드 코어에 있어서 자기 신호의 기록 및 재생을하는 자극 선단부에 의해서 조절되고, 그 사이에 미소한 갭으로 대면하는 두 개의 자극의 일부분의 길이(높이)를 말한다. 또한, MR 높이는 MR 소자의 매체 대향면 측의 단부로부터 대향 단부까지의 길이(높이)를 말한다. 신호의 적절한 기록 및 재생을 가능하게 하기 위해서, 이들 목부 높이 및 MR 높이의 값이 주어진 값으로 설정되는 것이 필요하고, 주어진 값을 얻기 위해서 연마 공정에는 높은 정밀도가 요구된다.

그러나, 일반적으로 상기 세라믹 막대는 세라믹 기판으로부터 각 소자로의 절단 또는 소자부의 형성에 의해서 발생하는 응력 등에 의한 굴곡, 왜곡 등을 가지고 있고, 단순히 세라믹 막대를 고정시켜 연마 공정을 행하는 것만으로 전술한 높은 가공 정밀도를 얻는 것은 곤란이다. 이 때문에, 일반적인 연마 장치를 대신한, 예컨대 미국 특허 제5620356호 등에 개시되어 있는 것과 같이, 세라믹 막대 형태로 자기 헤드의 연마를 고정밀도로 행하는 장치가 제안되어 있다. 또한, 일본 특허 출원 평11-162799호 등에서 본 출원인도 이러한 장치 및 방법을 제안하였다.

상기 세라믹 막대를 실제로 연마하는 방법에 관해서 이하에 설명한다.

우선, 세라믹 막대의 연마될 면의 대향면을 접착제 등에 의해 지그에 접착시키고, 지그를 거쳐서 세라믹 막대의 연마면이 연마용 베드 또는 기부의 연마면쪽으로 밀려서 피연마면을 연마한다. 이 지그는 비임 구조의 일부이고, 지그 외부에서 지그 위의 3 내지 7의 특정 지점에 하중을 부여함으로써 지그 자체에 변형이 생기게 한다. 또한, 비임 구조는 세라믹 막대가 접착된 부분이 상기 하중에 의해서 복잡하게 변형되는 것을 용이하게 하고, 동시에 접착된 세라믹 막대를 절곡시킴으로써 세라믹 그 자체가 갖는 굴곡 등의 수정도 가능하게 한다.

연마 동안에, 목부 높이 등의 높이는 지그에 의해 고정된 세라믹 막대 상의 주어진 소자부 상에서 광학적 또는 전기적으로 측정되고, 이들 측정치와 목표치와의 차, 즉 측정 시에 있어 요구되는 연마량이 얻어진다. 얻어진 소정의 소자 부분 및 그 인접 부분에 있어서의 필요 연마량을 기초로 하여 다수의 지점에서의 하중이 조정되어, 지그를 거쳐서 세라믹 막대를 변형시키는 동안 연마를 행하는 공정이 반복됨으로써, 세라믹 막대에 형성된 모든 소자의 목부 높이 등의 값이 소정의 범위 내에 있게 된다.

상기 공정에서, 지그는 변형이 용이하도록 비임 구조로 만들어지고, 하중이 부여되는 핀 등이 삽입되는 개구부가 비임 부분에 형성된다. 저마찰 실린더와 같은 액튜에이터에 의한 하중은 전달 부품을 통해서 핀에 전달되어, 지그 전체를 변형시켜 지그의 일부에 고정된 세라믹 막대를 변형시키거나, 또는 각각의 세라믹 막대 부분 상의 하중을 조정한다. 또한, 세라믹 막대에 대하여 효과적인 변형 혹은 하중 분산을 가져오는 지그의 특정 예로서는 본 출원인에 의한 일본 특허 출원 평10-178949호에 있어서 개시되어 있다.

그러나, 자기 기록 매체의 기록 밀도가 높아짐에 따라서, 연마 공정 동안 목부 높이 등의 값에 허용되는 오차 범위는 작아진다. 상기 종래 장치에 있어서 이 요구에 응하기 위해서, 세라믹 막대 유지부에 의해 정밀 변형이 주어질 필요가 있다. 그러나, 이러한 정밀 변형을 얻기 위해서, 보다 많은 하중을 받는 점들이 배치되고, 보다 큰 하중을 이들 점에 부여할 수 있는 장치가 요구된다. 필요한 스트로크를 갖는 액튜에이터의 크기 등을 고려하여, 실제 장치를 구성하는 것은 곤란하다. 또한, 지그 전체가 항상 변형된 종래 장치의 지그는 원래 각 부분을 독립적으로 변형시키는 것에는 부적합이다.

이러한 이유로, 세라믹 막대를 연마면에 가압하는 주 하중이 1 내지 3개 정도의 액튜에이터에 의해 부여되고, 미세 조정에 관해서는, 스트로크가 작은 다수의 마이크로-액튜에이터로부터의 가압력이 세라믹 막대를 유지하는 부분 상에 직접 작용되는 방법이 본 출원인에 의해 제안되어 있다. 이 방법에 따르면, 스트로크가 작은 마이크로-액튜에이터 등은 세라믹 막대 유지부 상에 직접 가압력을 직접 작용시킴으로써 사용될 수 있고, 액튜에이터가 부착되는 공간에 관한 문제는 해소된다. 또한, 세라믹 막대 유지부의 특정 부분이 가압될 수 있어서, 세라믹 막대의 굴곡을 보다 미세하게 수정하는 것이 가능하다.

전술된 바와 같이, 목부 높이 등의 가공에 있어서 허용되는 오차는 시간에 따라 작아지고, 현재는 세라믹 막대 내에서 예를 들면 ±0.01μm 이하의 정밀도가 요구된다. 세라믹 막대의 굴곡 등이, 예를 들면 상기 본 출원인에 의해 제안된 방법을 사용하여, 수정되는 동안 연마가 행해져서 상기의 정밀도를 얻는 것이 가능하다. 그러나, 실제로 세라믹 막대형으로 형성된 소자는 소자 형성 공정으로 인한 형성 위치 상의 오차도 동시에 갖고 있다. 예를 들면, 포토레지스트를 노출시키는 경우, 웨이퍼 상의 모든 부분에 대하여 동시에 노출 처리가 행해지지 않고, 웨이퍼의 상부면은 복수 부분으로 분할되어 그 각 부분에 대하여 노출 공정이 수행된다. 일반적으로, 노출 장치에 의한 노출 시에 위치 설정은 0.01 내지 0.05μm의 오차를갖는 것으로 알려져 있다.

유사하게, 종방향으로 본 경우에, 하나의 세라믹 막대 상의 소자는 소자가 다수의 부분으로 분할된 노출 공정이 행해진다. 이 노출 공정에 의해서 생기는 소자의 위치 변위는 변위 방향에 따라서 상기 요구 정밀도를 크게 초과할 수 있고, 상기 세라믹 막대의 굴곡의 보정에 부가하여 이 위치 변위에 대하여 보정할 필요가 있다.

또한, 상기 소자 형성 공정에 있어서, 막형성, 노출 및 에칭과 같은 공정들이 다수의 박막에 대하여 행해지고, 각각의 공정에서 박막의 두께 방향, 배선의 폭 방향 및 길이 방향으로 오차가 발생한다. 이들 오차는 한번 노출되는 영역 내에 발생하고, 이들 오차의 전부는 서로 중첩되고 연마 방향으로 각 소자 사이의 위치 오차로서 그리고 목부 높이 등의 조정 시의 각 소자의 요구 연마량의 차이로서 검출된다.

이들 오차를 발생시키는 각각의 요인을 제거하려고 시도한 경우, 각 공정에서 허용되는 가공 허용치가 가능한 한 작게 되는 것을 생각할 수 있다. 그러나 가공 허용치가 작게 된 경우, 허용 범위를 벗어난 소자의 생산에 의한 수율의 저하와, 노출 정밀도를 향상시키기 위한 가공 시간의 증가 같은 예상되는 단점이 있을 수 있어, 이는 실용적이지 않다. 또한, 노출 처리 시의 위치 변위에만 유의하고, 한번에 노출되는 영역만을 분할 및 가공하는 것도 제안된다. 그러나, 유사하게 이들 공정은 가공 장치에 요하는 비용의 증가 또는 가공 장치의 생산성의 저하를 초래하여, 실용적이지 못하다.

본 발명은 상기 환경 하에서 만들어져서, 본 발명의 목적은 노출 처리 등에 의해 생긴 각 소자의 위치 변위에 대응하여 세라믹 막대 등의 연마 대상물에 대하여 복잡한 굽힘 변형 등을 부여할 수 있고 이에 따라 연마 대상물의 연마 공정에 있어서 각 소자의 비연마 부분을 균일하게 하기 위해 연마 대상물의 연마량이 조정될 수 있는 장치의 마련하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르는, 종방향으로 연장하는 연마 대상물의 평면이 복수의 영역으로 분할되고 전기-자기 변환 소자 및 자기-전기 변환 소자의 적어도 하나를 각각 포함하는 복수의 소자가 상기 분할된 영역의 각각에서 종방향으로 형성된 일 방향으로 길게 연장된 연마 대상물을 연마하기 위한 장치에 있어서, 회전 구동되는 연마면을 갖는 연마용 베드와, 상기 연마면 상에 이동 가능하게 배치된 연마 헤드 장착 프레임과, 상기 연마 헤드 장착 프레임에 의해 지지되는 연마 헤드를 포함하고, 상기 연마 헤드는 종방향으로 연장하는 유지부를 가져서 상기 유지부의 주어진 위치에서 연마 대상물을 유지하는 지그와, 상기 지그를 지지하는 지지부와, 상기 지지부와 일체이고 상기 연마면에 대하여 승강하는 승강부와, 상기 유지부와 연마 대상물을 변형시키는 하중을 상기 유지부에 부여하는 복수의 유지부 변형 수단을 포함하고, 상기 유지부 변형 수단은 상기 복수의 영역 사이의 경계 상에 상기 하중을 부여하지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 장치가 마련된다.

상기 연마 대상물의 종방향으로 연장하는 평면의 다수의 영역으로의 분할은,예를 들면 전술한 분할 노출을 행함으로써 발생하는 것이다. 또한, 유지부 변형 수단은 지그에 설치될 수 있거나, 또는 지그로부터 독립적으로 배치될 수 있다.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서 본 발명에 따르는, 전기-자기 변환 소자 및 자기-전기 변환 소자의 적어도 하나를 각각 포함하는 복수의 소자가 종방향으로 연장하는 평면 상에 종방향으로 형성된, 일 방향으로 길게 연장된 연마 대상물을 연마하기 위한 장치에 있어서, 회전 구동되는 연마면을 갖는 연마용 베드와, 상기 연마면 상에 이동 가능하게 배치된 연마 헤드 장착 프레임과, 상기 연마 헤드 장착 프레임에 의해 지지되는 연마 헤드를 포함하고, 상기 연마 헤드는 종방향으로 연장하는 유지부를 가져서 상기 유지부의 주어진 위치에서 연마 대상물을 유지하는 지그와, 상기 지그를 지지하는 지지부와, 상기 지지부와 일체이고 상기 연마면에 대하여 승강하는 승강부와, 상기 유지부와 연마 대상물을 변형시키는 하중을 상기 유지부에 부여하는 복수의 유지부 변형 수단을 포함하고, 상기 유지부 변형 수단의 각각은 상기 복수의 소자의 각각에 독립적으로 상기 하중을 부여하도록 배치된 것을 특징으로 하는 장치가 마련된다.

또한, 유지부 변형 수단은 지그 상에 설치될 수 있거나, 또는 지그로부터 독립적으로 배치될 수 있다. 추가로, 연마 헤드는 액튜에이터를 포함하고, 지그는 종방향 중심에 유지부 변형 수단이 부하를 인가하는 방향에 수직 방향으로 배치된 관통 구멍을 갖고, 지그는 관통 구멍을 관통하는 지지핀에 의해서 지지부에 지지되고, 액튜에이터는 지지핀을 통해서 지그를 연마면에 수직인 방향으로 가압하거나 혹은 인장하는 힘을 작용시킬 수 있다.

또한, 연마 헤드는 수정용 액튜에이터를 갖고, 상기 지지부는 위치 결정핀을 갖고, 상기 지그는 유지부 변형 수단이 종방향으로 양단부 상에 상기 하중을 부여하는 방향에 대하여 수직인 방향으로 배치된 리세스를 갖고, 상기 지그는 리세스 내에 삽입된 위치 결정핀에 의해 위치되고, 상기 수정용 액튜에이터는 위치 결정핀을 거쳐서 상기 지그의 연마면에 대해 가압력을 조절할 수 있다. 또한, 상기 연마 헤드는 연마 헤드 장착 프레임에 의해 탄성 지지된 조절링을 갖고, 상기 연마면에 면하는 각도가 상기 조절링에 의해서 조절되도록 상기 조절링은 상기 연마 헤드 장착 프레임에 의해 탄성 지지되는 동안 상기 연마면과 접촉될 수 있다.

더욱이, 연마 헤드는 연마 헤드 장착 레일 상에 회전 가능하게 부착될 수 있다. 또한, 연마 장치는 연마 헤드 요동 수단을 가질 수 있고, 연마 헤드 요동 수단은 연마 헤드가 주어진 각도 범위 내에서 왕복 회전 운동을 하는 것을 허용할 수 있다. 게다가, 연마 장치는 연마 대상물의 요구 연마량을 검출하는 수단과 검출된 요구 연마량을 기초로 하여 다수의 유지부 변형 수단을 구동하는 구동 수단을 포함할 수 있다. 또한, 연마 대상물은 다수의 자기 헤드가 형성된 막대형 세라믹으로 제작될 수 있다.

또한, 상기 문제를 해결하기 위해서, 본 발명에 따르는, 종방향으로 연장하는 연마 대상물의 평면이 복수의 영역으로 분할되고, 전기-자기 변환 소자 및 자기-전기 변환 소자의 적어도 하나를 각각 포함하는 복수의 소자가 상기 분할된 영역의 각각에서 종방향으로 형성된, 일 방향으로 길게 연장된 연마 대상물을 연마하는 방법에 있어서, 상기 연마 대상물을 지그에 의해 유지하고, 회전 구동되는 연마용 베드 상에 형성된 연마면 쪽으로 상기 종방향으로 지그를 거쳐서 상기 연마 대상물을 균일하게 가압하고, 상기 연마 대상물을 연마하는 단계를 포함하고, 상기 연마 대상물이 상기 연마면 쪽으로 균일하게 가압될 때, 상기 종방향으로 복수의 하중 인가점에서 연마 대상물의 상기 하중 인가점의 주연에서의 변형량을 조절하기 위한 하중은 상기 균일 가압에 더하여 상기 연마 대상물에 부여되고, 상기 하중 인가점은 상기 복수의 분할 영역의 경계부 이외의 곳에 배치된 것을 특징으로 하는 방법이 제공될 수 있다. 또한, 하중 인가 지점이 경계부와 근처에 있고, 이의 양 측에 배치되는 것이 바람직하다.

도1은 단일 하중이 연마 대상물을 변형시키기 위하여 하나의 노출 구역에 가해지는 경우에 있어서 그 하중이 가해지는 위치의 한 예를 도시한 설명도.

도2는 다수의 하중이 연마 대상물을 변형시키기 위하여 하나의 노출 구역에 가해지는 경우에 있어서 이들 하중이 가해지는 위치의 한 예를 도시한 설명도.

도3은 단일 하중이 연마 대상물을 변형시키기 위하여 하나의 소자에 가해지는 경우에 있어서 그 하중이 가해지는 위치의 한 예를 도시한 설명도.

도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 헤드 연마 장치를 도시한 정면도.

도5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자기 헤드 연마 장치를 도시한 평면도.

도6은 도4에 도시된 자기 헤드 연마 장치에 있어서 연마 헤드 등을 도시한 정면도.

도7은 도6에 도시된 연마 헤드를 도시한 평면도.

도8은 도6에 도시된 연마 헤드를 도시한 측면도.

도9는 도6에 도시된 연마 헤드를 도시한 단면도.

도10은 도6에 도시된 연마 헤드 내의 조절링을 도시한 저면도.

도11은 본 발명의 실시예에 따른 가로 길이 지그를 도시한 정면도.

도12는 도11에 도시된 가로 길이 지그의 수정예를 도시한 정면도.

도13은 도11에 도시된 가로 길이 지그의 다른 수정예를 도시한 정면도.

도14는 본 발명의 실시예에 따른 연마량 제어를 도시한 블록도.

도15는 도14에 도시된 측정 및 다중화 기판의 상세를 도시한 개략도.

도16은 도14에 도시된 마이크로 액튜에이터 구동 기판의 상세를 도시한 개략도.

도17은 본 발명의 제2 실시예에 따른 가로 길이 지그를 도시한 정면도.

도18은 하중이 가해지는 점의 수가 비교적 적은 경우에 있어서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연마 헤드를 도시한 정면도.

도19는 하중이 가해지는 점의 수가 비교적 많거나, 해당 소자가 하중이 가해지는 점들을 갖는 경우에 있어서, 본 발명의 제2 실시예에 따른 연마 헤드를 도시한 정면도.

도20은 도19에 도시된 연마 헤드에 있어서 수정 기구(100)를 도시한 평면도.

도21은 도19에 도시된 연마 헤드에 있어서 수정 기구(100)를 도시한 정면도.

도22는 도21에 도시된 수정 기구(100)를 도시한 선 22-22에 따라 취한 부분단면도.

도23은 도19에 도시된 수정 기구의 구동부를 설명하기 위한 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2 : 연마용 베드

8 : 가이드 레일

10 : 슬라이드

20 : 연마 헤드

26 : 조절핀

70a, 70b, 70c : 액튜에이터

64 : 승강부

92 : 연마 대상물

94 : 가로 길이 지그

92a : 피연마면

106 : 수정용 액튜에이터

170 : 소자

또한 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 따르면, 한 방향의 길이로 연마되도록 연마 대상물을 연마하기 위한 연마 방법이 제공되며, 여기서 전자기 변환 소자 및 자기전자 변환 소자 중의 적어도 하나로 각기 이루어지는 다수의 소자들은 종방향으로 연장된 평면상에 길이 방향으로 형성되고, 상기 연마 방법은 연마 대상물을 지그에 의해 연마되도록 고정하는 단계와, 연마 대상물을 종방향으로 지그를 통해서 회전 구동되는 연마용 베드 상에 형성된 연마면 쪽으로 실질적으로 균일하게 누르는 단계와, 연마 대상물을 연마하는 단계를 포함하고, 연마 대상물이 연마면을 향하여 실질적으로 균일하게 가압될 때, 연마 대상물의 다수의 소자가 형성되는 부위의 변형량을 조정하기 위한 하중은, 독립적으로 그리고 실질적으로 균일한 압력으로, 다수의 소자에 각기 가해지는 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 하중은 해당 소자들 사이의 중심부를 제외한 다수의 소자에 가해진다.

이제, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 세라믹 막대 변형 방법을 자세하게 설명한다. 실제로 연마될 연마 대상물은 세라믹 막대에 한정되지 않으므로, 세라믹 막대란 이하 "연마 대상물"이라 칭하는 것을 주의하기 바란다. 도1은 연마 대상물을 변형시키는 방법의 일 예의 개요를 도시한다. 연마 대상물(92)은 피연마면(92a)의 측부 상에 다수의 소자(170)를 형성하고 있고, 반대 표면은 가로 길이 지그(94)에 고정된다. 비록 소자를 형성하는 시간에 수행되는 분할 노출의 해당 노출 공정에 의해 형성된 노출 경계(172)가 실제로는 뚜렷한 경계로서 관찰되지 않는 경우가 많지만, 그들 노출 경계는 편의상 본 예에서 파선으로 도시하였다.

위에 설명된 바와 같이, 소자 형성 위치에 오차를 유발시키는 다양한 요인들이 있다. 그러나, 가장 큰 요인 중에 하나는 상기 분할 노출의 해당 노출 공정 시의 위치 변위이다. 본 발명에서는, 제1도에 도시된 바와 같이, 다수의 하중부하 영역(176)은 해당 노출 위치에 따라 결정되고, 하중은 가로 길이 지그(94) 및 연마 대상물(92)에 대한 지지부가 각각의 구역(176) 내에서 변형될 수 있도록 가해지며, 이로써 노출 위치에서의 연마량을 조절할 수 있게 된다.

도1에 도시된 바와 같이, 연마량을 조절하기 위하여 단일 하중이 특정한 노출 위치에 가해지는 경우에, 주어진 변형량이 노출 경계(172) 부근 내의 연마 대상물(92) 등에 주어질 수 없게 된다. 이 문제는 하중부하 영역(176) 상의 다수의 하중 인가점(176a)을 결정함으로써 또한 하중 인가점(176a) 각각의 크기를 조절함으로써 극복될 수 있다. 이 구조는 도2에 도시된다. 그러나, 이 경우에, 모든 하중인가점(176a)은 노출 경계(172)를 피할 수 있도록 배치될 필요가 있다. 또한, 만약 노출 경계(172) 부근 내의 하중 인가점(176a)이 노출 경계(172)에 가까운 위치에 배치된다면, 노출 공정 시에 발생된 위치 변위는 보다 적절한 변형이 연마 중의 연마 대상물(92)에 주어질 수 있도록 보정될 수 있다.

또한, 위에 설명된 바와 같이, 실제로 각각의 소자들은 소자를 형성하는 시간에 일어난 형성 위치 에러를 겪게된다. 그러므로, 높은 정밀도로 해당 소자를 연마하기 위하여, 도3에 도시된 바와 같이, 하중 인가점(176a)을 해당 소자 상에 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 근접한 소자에 독립된 변형량을 주기 위하여, 다수의 하중 인가점(176a)을 해당 소자 상에 제공하는 것은 더욱 바람직하다.

만약 하중부하점이 제공되어 연마 대상물(92)이 연마 공정 중에 변형된다면, 연마 대상물의 굴곡을 보정하는 것이 가능하고, 동시에, 소자를 형성하는 시간에 일어나는 각각의 소자의 위치 변위를 보정하는 것도 가능하다. 결과적으로, 고정밀 연마가 이루어질 수 있기 때문에, 각각의 소자에 있어 탁월한 정밀도의 임계두께 등이 형성될 수 있다.

(제1 실시예)

이제, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 실제 자기 헤드 연마 장치를 설명한다. 도4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전체 자기 헤드 연마 장치를 도시한 정면도이고, 도5는 이의 평면도이다. 자기 헤드 연마 장치의 전체 구조는 도4 및 도5를 참조로 설명된다. 자기 헤드 연마 장치는 연마용 베드(2)가 수평 평면상에 회전식으로 지지된 베이스(1)를 포함하고, 상기 연마용 베드(2)는회전 구동원으로서 작용하는 베드 구동 모터(4)에 의해 회전 구동되며 벨트(6)를 통해 베이스(1) 내에 배치된다.

또한, 수직 방향으로 서로로부터 이격된 한 쌍의 가이드 레일(8)은 수평하게 연장되도록 베이스(1) 상에 지지되고, 수평 방향으로 한 쌍의 가이드 레일(8)에 의해 활주식으로 안내되는 가로이동 슬라이더(10)가 배치된다. 연마 헤드 장착 프레임(12)은 수직하게 움직이도록(높이가 자유롭게 조정되도록 수직으로 구동됨) 가로이동 슬라이더(10) 상에 부착된다. 가로이동 슬라이더(10)의 구동은, 예를 들면 가이드 레일(8)에 평행한 볼나사 축과 슬라이더(10) 측의 볼나사 너트를 나사 결합함으로써 실행될 수 있고, 모터에 의해 볼나사 축을 회전 구동함으로써 실행될 수 있으며, 또한 슬라이더(10) 및 연마 헤드 장착 프레임(12)은 왕복 직선 운동을 행할 수 있다.

도6에 도시된 바와 같이, 회전 지지부(16)는 환형 축 베어링부(14)를 통하여 연마 헤드 장착 프레임(12)의 내측에 회전 가능하게 지지되고, 회전 지지부(16)는 판 스프링 또는 고무와 같은 탄성 부재(18)를 통하여 연마 헤드(20)와 부착된다. 연마 헤드(20)는 바닥판(22) 및 이 바닥판(22)에 평행하게 고정된 수직지지판(24)을 포함한다. 또한 조절링(26, 웨이퍼 패드)은 연마 헤드(20)의 바닥판(22)의 바닥면에 고정된다. 조절링(26)은 연마용 베드(2)의 상면인 연마면(2a)과 접촉하도록 구성되어 있다. 연마 헤드(20)가 연마 헤드의 자세가 연마면(2a)에 대하여 안정되게 유지되는 경우에, 부재(18)를 강체로 하고 조절링은 제거될 수 있다.

도5 및 도6에 도시된 바와 같이, 회전 지지부(16)는 벨트 풀리(28)에 고정되고, 벨트 풀리(30)를 회전 가능하게 구동하는 연마 헤드 요동 모터(32)는 연마 헤드 장착 프레임(12)의 외측에 부착된다. 벨트(34)는 벨트 풀리(28, 30) 주위에 놓인다. 모터(32), 벨트 풀리(28, 30) 및 벨트(34)는 연마 헤드(20) 및 조절링(26)이 주어진 각도 범위 내에서 왕복 회전 운동(요동 운동)을 행하는 것을 허용하기 위한 요동 수단으로서 기능한다.

도10은 조절링을 도시한 저면도이다. 도10에 도시된 바와 같이, 조절링(26)은 내마모성 세라믹으로 만들어진 다수의 원주형 더미(38)가 예를 들면 알루미늄링 본체(36) 내에 매설되고, 원주형 더미(38)의 하단부면이 링 본체(36)로부터 약간 돌출하는 방식으로 구성되어 있다. 원주형 더미(38)의 수는 조절링(26)에 장착된 연마 헤드(20)의 중량 밸런스에 맞추어 설정된다. 도7에 도시된 조절링(26)의 경우에, 연마용 베드에 쌍접하는 조절링(26)의 원호형 부분(40, 42) 중 원호형 부분(40)이 연마 헤드(20)로부터 큰 하중을 받기 때문에, 원주형 더미(38)의 수가 많아진다.

도6 또는 도9에 도시된 바와 같이, 연마용 베드의 하면에 대하여 평행한 틸팅축(44)은 연마 헤드(20)와 수직지지판(24) 사이에 배치되고, 틸팅부(46)는 틸팅축(44)을 중심으로 하여 연마 헤드(20)에 대하여 틸팅가능하게 피봇된다.

도8 또는 도9에 도시된 바와 같이, 모터 부착 시트부(48)의 하부는 지점축(50)에 대하여 회전될 수 있도록 연마 헤드(20)의 수직지지판(24)에 부착되고, 틸팅 모터(52)는 모터 부착 시트부(48)의 상부에 고정된다. 모터(52)의 회전 구동축은 볼나사 축(54)에 연결되고, 볼나사 축(54)은 볼나사 너트(56)에 나사 결합된다. 볼나사 너트(56)는 지점축(60)에 의해 틸팅부(46)에 그 일단이 고정된 아암(58)의 타단에 연결된다. 지점축(50) 내지 지점축(60)을 포함하는 기구, 즉, 부재(50) 내지 부재(60)는 틸팅부(46)가 연마용 베드(2)의 연마면(2a)에 수직한 면을 형성하는 단계로부터 주어진 각에 의해 틸팅부(46)를 틸팅하는 틸팅 구동 수단을 형성한다.

승강부(64)는 슬라이드베어링(크로스 롤러가이드 ; 62)을 통해 틸팅부(46)에 대하여 수직으로 이동 가능하도록 틸팅부(46)에 부착된다. 승강부(64)의 미그럼 방향 움직임은 틸팅부(46)와 일체적으로 행해지기 때문에, 틸팅부(46) 및 승강부(64)는 항상 평행한 조건으로 유지된다. 후면판(68)는 틸팅축(44)에 직교하고 연마용 베드(2)의 하면과 평행한 지점축(66)에 의해 승강부(64)의 하단부에서 피봇된다.

도6 및 도8에 도시된 바와 같이, 액튜에이터(70a, 70b 및 70c)는 브라켓(72)을 통해 틸팅부(46)의 상부에 부착된다. 이들 액튜에이터(70a, 70b 및 70c)는 그 좌측 및 우측뿐만이 아니라 후면판(68)의 지점축을 연마면(2a)에 수직인 방향으로 압박(압박 또는 가압함)하거나 인상(인압)하며, 또한 각기 후면판(68)에 작용되는 하중을 제어한다. 본 명세서에서는, 상기 액튜에이터에 의한 후면판(68) 상의 힘의 부가를 단순히 "압박"이라 칭한다.

나사, 너트, 구체 등으로 구성된 실린더 조인트(82a, 82b 및 82c)는 승강부(74)에 부착된 슬라이드베어링(84a, 84b 및 84c)을 따라 수직으로 움직일 수 있도록 액튜에이터(70a, 70b 및 70c)의 로드(80a, 80b 및 80c)의 하단에 연결된다. 각각의 실린더 조인트는 실린더 조인트 및 액튜에이터 등의 축의 어긋남을 보정할수 있도록 각각의 액튜에이터의 승강 각도에 대하여 약 5°정도 회전이 가능하다. 이들 실린더 조인트(82a, 82b 및 82c)의 하단측은 각각 연결 링크(88a, 88b 및 88c)에 의해 후면판(68)의 중앙, 좌측 및 우측에 연결된다. 따라서, 도시된 바와 같이, 액튜에이터(70a, 70b 및 70c)에 의해 후면판(68) 상에 가해지는 가압력의 작용 방향은 서로 평행하게 된다.

실제 연마 시에, 연마 대상물(92)의 연마면(92a)에 대한 주된 압박 및 인상 하중(이하 "가압력"이라 칭함)은 액튜에이터(70b)에 의해 조절되고, 연마 대상물(92)의 길이 방향에 있어서의 가압력의 대략의 밸런스는 다른 액튜에이터(70a, 70b)에 의해 조절된다. 따라서, 액튜에이터(70a, 70b 및 70c)에 의한 가압력의 부가는 연마 대상물(92)의 길이방향에 있어서의 연마량의 크기의 변동 및 피연마 부분에 따라 인압력으로 부분적으로 변할 수 있다.

후면판(68)는 직사각형판형부(90), 지지핀(96), 위치 결정핀(97a, 97b) 및 연결 부재(122)를 통해 가로 길이 지그(94)에 연결된다. 도11 내지 도13은 가로 길이 지그(94)의 정면도이다. 가로 길이 지그(94)는 일체로 형성된 본체부(131), 유지부(132) 및 연결부(133, 134)와, 양단이 본체부(131) 및 유지부(132)에 고정된 다수의 마이크로 액튜에이터(135)로 이루어진다. 유지부(132)는 인접한 마이크로 액튜에이터에 의해 압박되는 각각의 부분마다 다른 변형이 용이하게 행해지도록 마이크로 액튜에이터(135)가 고정된 고정부(132a)들 사이에 홈부(132b)를 형성하고 있다.

관통 구멍(131a)은 길이 방향으로 본체부(131)의 중앙부에 형성되고, 관통구멍(131a)은 지그의 정면측으로부터 후면측으로 통과한다. 관통 구멍(131a)을 통과하는 지지핀(96)은 나사, 너트 등에 의해 연결 부재(122)에 고정되고, 이로써, 가로 길이 지그(94)를 후면판(68)에 고정한다. 또한, 연결부(133, 134) 내의 관통 구멍(131a)과 평행하게 형성된 오목부(133a, 134a) 안으로 삽입되는 위치 결정핀(97a, 97b)은 지지핀(96)과 같이 연결 부재(122)에 고정되고, 가로 길이 지그(94)는 후면판(68)에 대하여 소정의 위치에 고정될 수 있다.

이 경우에, 상술한 바와 같이, 고정 위치는 마이크로 액튜에이터(135) 및 고정부(132a)가 노출 경계(172) 상에 혹은 바로 위에 위치하지 않도록 미리 노출 경계(172)로부터 변이될 필요가 있으며, 연마 대상물(92)이 가로 길이 지그(94)에 고정될 때도 동일하게 주의를 기울일 필요가 있다. 또한, 하나의 마이크로 액튜에이터(135)가 각각의 소자(170)에 대응하는 경우에, 각각의 액튜에이터(135)가 해당 소자(170)의 바로 위에 놓이도록 액튜에이터의 고정 위치를 정하여 연마 대상물(92)을 고정할 필요가 있다.

본 실시예에서, 각각의 마이크로-액튜에이터는 압전기 요소로 구성된 적층형 액튜에이터로 구성된다. 상기 압전기 소자 액튜에이터는 복수의 정사각형 박판형 압전기 소자를 적층하여 고정함으로써 형성되고 칼럼의 형태를 취한다. 한 쌍의 원주형 측면은 각각의 면이 각각의 얇은 박판형 압전기 소자를 서로에 전기접속시키는 전극(136)으로 형성될 필요가 있다. 전극(136)은 구동 전압을 인가하기 위한 볼트 공급 배선이 부착될 필요가 있다. 상기 압전기 액튜에이터가 측방항 종 지그(94)에 부착될 때 전극 배선에 필요한 공간, 액튜에이터 자체의 강성의 이방성, 부착되는 압전기 액튜에이터의 개수, 압전기 액튜에이터가 부착되는 부착 공간 등이 고려되어야 한다.

도11에서는 전극(136)이 가로 길이 지그(94)의 전방면 및 후방면과 평행한 평면 상에 배치된 압연기 소자 상에 배치된 구조 즉, 도2에 도시된 하중 인가점(116a)을 갖는 구조를 도시한다. 또한, 도13은 하나의 압연기 소자가 연마 대상물(92) 상에 형성된 각각의 소자 상에 배치되어 있는 가로 길이 지그(94)의 구조, 즉 도3에 도시된 하중 인가점(116a)을 갖는 구조의 전방도이다. 도11에 도시된 가로 길이 지그(94)는 압연기 액튜에이터가 소형화되고 복수의 압연기 액튜에이터가 현저하게 증가하는 것을 제외하고 서로 상이하지는 않다.

보유부 주 본체(132c)에 고정되어 연마되는 연마 대상물(92)은 (각각 박막 자기 헤드 슬라이더로 분리되는) 얇은 정사각형 막대 형상의 세라믹 막대이고, 이 위에 복수의 자기 헤드 소자부는 일렬로 정렬된 자기 박막 패턴으로 형성되고, 이러한 소자부의 자기 박막 패턴은 세라믹 막대의 하나의 종측면 상에 배치된다. 따라서, 세라믹 막대의 바닥면은 연마되어 상기 설명한 종측면 상에 형성된 소자부에서 목부 높이 및 MR 높이를 감소시킬 수 있다.

상기 설명한 것처럼, 지금까지 연마 대상물의 연마면에 대한 가압력의 균형은 액튜에이터(70A, 70B, 70C)에 의한 로드의 균형 조정에 의해 조정되어 연마 대상물(92)에 존재하는 뒤틀림, 만곡 등을 교정한다. 마찬가지로, 본 발명에서 주 로드는 상기 세 개의 액튜에이터에 의해 얻어진 연마 시간에서 연마면(2a)을 향해 연마 대상물(92)을 가압하기 위해 인가된다. 그러나, 종방향으로의 로드의 균형은연마량이 큰 경우를 제외하고 소정량에 의해 측방향 종지그(94) 내에 포함된 복수의 마이크로-액튜에이터(135)를 구동함으로써 조정된다.

따라서, 연마시 또는 연마 공정 이전에 각각의 마이크로-액튜에이터(135)의 필요 구동량, 즉 연마량을 얻을 필요가 있다. 연마시 에 필요로 되는 연마량을 구하여, 그 값을 기초로 하여 마이크로-액튜에이터를 구동하는 특정예에 관해서 아래에 설명한다. 본 실시예에 있어서, 세라믹 막대의 종측면에 소자이외의 부가 전극을 설치하여, 그 부가 전극의 저항치의 변화를 모니터링함으로써 모니터 시점에서의 연마량을 구하여, 얻어진 연마량을 기초로 하여 더욱 필요한 가압력을 구한다. 즉, 소위 폐 루프 제어에 의해 연마함으로써 연마 대상물(92)의 연마량은 관리된다.

이 때문에, 뒤판측에서 가로 길이 지그(94)의 면 상에는 외이어 본딩에 의해 부가전극에 전기 접속된 전극이 미리 형성되어 있다. 장방형 판형부(90)에는 도시되지 않는 스프링 등에 의해 부열되는 측정용핀(128; 도6 참조)이 장착되어 있고, 가로 길이 지그(94)를 장방형 판형부(90)에 고정할 때에, 상기 전극 및 측정용 핀(128)은 서로 접촉된다. 또한, 측정용핀(128)은 도시되지 않는 저항치 측정 수단에 접속되어 있고, 가로 길이 지그(94)를 장방형 판형부(90)에 고정시킴으로써 부가 전극의 저항치는 측정될 수 있다.

구체적인 저항치 측정 수단 및 마이크로-액튜에이터의 제어 수단의 구성에 관해서 아래에 설명한다. 도14에는 상기 측정 수단 및 제어 수단을 포함하는, 측정된 부가 전극의 저항치를 기초로 하여 마이크로-액튜에이터를 구동시키기 위한제어 블록도를 도시하고, 도15에는 측정 및 다중화 기판(220)의 블록 상세도를 도시하고, 도16에는 액튜에이터 구동용 기판의 블록 상세도를 도시한다. 또, 본 실시예에 있어서, 사단자법에 의해 저항치 측정되므로 복수의 측정용핀(128)을 단일의 부가 전극(201)에 접촉시키고 있다.

측정 및 다중화 기판(220)을 사용하여 측정용핀(128)을 통해 부가 전극(201)에 의해 얻어진 전압은 공지의 사단자법에 사용되는 연산에 기초하여 저항치로서 변환된다. 또한, 이들 저항치는 디지털 데이터로서 변환 및 다중화된 뒤, 마이크로컴퓨터(210)의 입/출력 단자(211)에 입력된다. 또한, 컴퓨터(210)에 입력된 데이터를 기초하여 연마 대상물(92)의 연마량이 산출되고 이 산출된 연마량은 작업자에게 표시된다.

상기 설명한 저항치의 측정으로부터 디지털 데이터의 출력까지의 신호 처리는 도14를 참조로 하여 상세히 설명한다. 측정 및 다중화 기판(220)에서 복수의 측정용핀(128)에 대하여 정전류 전원(221)으로부터의 전류의 공급, 각 핀들 사이의 전압의 측정, 연산부(223)에 있어서 측정치와 기준 저항(222) 값과의 비교를 기초로 하는 수치 연산이 연속적으로 행해져, 부가 전극의 저항치가 얻어진다. 또한, 얻어진 값은 A/D 변환기(224)에 의해 디지털의 데이터로서 변환된다.

연마된 면(29a) 상에서 측정되는 부가 전극의 형성 부분 및 그 근방에서의 필요한 연마량은 상기의 순서를 통해 변환된 디지털 데이터로부터 얻어진다. 이후, 필요량의 연마를 하기 위해서, 각 마이크로 액튜에이터(135)가 필요로 하는 구동량은 컴퓨터(210)에 의해 구동량 데이터로서 요구된다. 상기 구동량 데이터는컴퓨터(210)로부터 입력 단자(211)를 거쳐서 액튜에이터 구동용 기판(230)으로 입력된다.

상기의 데이터는 마이크로-액튜에이터 구동용 기판(230)에서 제어 신호에 변환되고 구동 전류는 상기 제어 신호를 받은 구동 전류 출력 장치(232)로부터 각 마이크로 액튜에이터에 출력된다. 각각의 마이크로-액튜에이터는 그 출력된 구동 전류에 따라서 가로 길이 지그(940의 유지부 본체(132c)를 통해 연마 대상물(82) 방향으로 가압력을 세밀히 조정하여 이에 따라 연마 대상물(92)의 연마면(2a)으로의 종 방향의 압박 밸런스를 세밀하게 조정한다.

상기 설명한 마이크로-액튜에이터(135)를 내장한 가로 길이 지그의 사용 및 폐 루프에 의한 마이크로-액튜에이터의 제어의 실행은 연마량을 모니터링하면서 연마하는 것이 가능해져 연마량의 변동의 허용 범위가 보다 작아진 경우에 대하여도 대응하는 것이 가능해진다.

다음으로, 본 발명의 실시예에서 연마량을 수시 측정하여, 그 측정 결과를 기초로 하여 연마 대상물의 연마면에 대한 압박력을 조정하는 경우에서의 동작 및 연마 방법을 설명한다. 우선, 복수의 박막 자기 헤드용 소자가 배치되어 있는 연마 대상물(92)을 유지한 가로 길이 지그(94)는 도 4 및 도5에 도시한 연마 헤드(20)가 연마용 베드(2)으로부터 떨어진 위치에서 연결 부재(122) 및 고정핀(96)을 통해 후면판(68)의 장방형 판형부(90)에 부착한다. 이때, 가로 길이 지그의 측면(94a) 상에 배치된 부가 전극 및 전극은 이미 배선 본딩이 이루어져 있고, 측정용핀(128)은 상기 전극과 접촉하게 된다.

또한, 상기 설명한 것과 같이, 연마 대상물(92)이 가로 길이 지그(94)에 고정될 때 소자(170)와 마이크로-액튜에이터(136) 사이의 위치 관계를 소정의 관계가 되도록 주의해야 한다.

이후, 연마 헤드(20)에 대한 후면판(68)의 경사각도는 초기에 0도[조절링(26)의 저면에 수직, 즉 연마용 베드(2a)에 수직인 위치]로 설정한다.

후면판(68)은 경사 설정 및 가로 길이 지그(94)의 부착이 완료된 후, 연마 헤드(20)에 부착된 연마 헤드 장착 프레임(12)은 가이드 레일(8)을 따라 직선 이동하여 회전 구동되는 연마용 베드(2) 상에 위치된다. 또한, 조절링(26)의 하부면에 매설된 복수의 원주형 더미(38)의 하부면의 일부는 연마용 베드(2)의 상부면의 연마면(2a)에 대향하고, 상기 연마 헤드 장착 프레임(12)은 적절한 압박력으로 그 일부가 연마면(2a)에 접촉하도록 하향 이동된다.

또한, 액튜에이터(70A, 70B, 70C)는 연마 대상물(92)이 연마면(2a)에 대해 사실상 균일하게 억압된 상태를 얻도록 후면판(68)의 중앙, 좌측 및 우측에 대해 작용하는 각각의 평행한 가압력을 조정하도록 구동된다. 본 실시예에서, 주 가압력은 중앙 액튜에이터(70B)로부터 얻어지고, 이 단계에서 좌우의 액튜에이터(70A, 70B, 70C)는 연마 대상물(92)의 양단부가 연마면(2a)에 접촉된 상태에서 고정시키기 위해 상기 액튜에이터가 후면판(68)을 지지하는 정도의 가압력을 제공한다. 또한, 상기 조정은 눈으로 확인하거나 또는 접촉 센서 등을 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 연마 대상물(92)의 큰 굴곡은 미리 측정되어, 이 측정결과에 따라 굴곡을 수정하도록 액튜에이터(70A, 70B, 70C)에 의해 제공된 가압력의 밸런스는 조정될 수 있다.

이러한 상태에서, 연마 대상물(92)의 연마는 수행된다. 부가 전극의 저항 측정에 의한 연마량의 측정은 연마개시로부터 항상 수행되고, 연마 공정의 각 시간에 서 각각의 부가 전극 형성 위치에서의 필요 연마량은 얻을 수 있다. 상기 요구된 필요 연마량에 따라서, 목부 높이 등을 얻도록 각각의 마이크로-액튜에이터의 구동량은 제어된다. 피연마물의 곡률이 크고, 필요 연마량의 변화가 커지는 경우, 액튜에이터(70A, 70C)에 의한 가압력의 밸런스의 조정이 먼저 수행된 뒤 이후에 마이크로-액튜에이터의 구동량은 조정된다.

연마 공정 중, 조절링(26)의 동일한 부분이 연마용 베드(2)에 접촉된다면 편마모가 발생된다. 따라서, 연마 헤드(20) 및 조절링(26)이 부착된 회전 지지부(16)는 연마 헤드 요동 모터(32)에 의해 소정 각도 범위에서 왕복 회전되고 연마 헤드 장착 프레임(12)은 소정 범위에서 왕복 직선 운동된다. 따라서, 연마 공정 중, 연마 헤드(20) 및 조절링(26)은 왕복 회전 운동과 왕복 직선 운동이 중첩된 운동을 수행한다.

상기의 방법을 통해 연마 대상물인 세라믹 막대의 굴곡이 수정되는 동안 세라믹 막대는 연마됨과 동시에 소자 형성 시에 발생되는 각각의 소자들 사이의 위치 조정도 수정될 수 있다. 따라서, 세라믹 막대에 형성된 소자 각각에 따라 연마는 수행될 수 있고 목부 높이와 같은 값은 세라믹 막대 전체의 길이에 걸쳐 허용 가능한 영역 내에 속할 수 있다.

본 실시예에서, 저마찰 공기 실린더가 액튜에이터로서 이용된다. 그러나,전자식과 같은 저마찰 실린더가 이용될 수 있다. 또한, 본 실시예에서, 3가지 액튜에이터가 마이크로-액튜에이터의 구동 스트로크 부족을 보상하는 데 사용된다. 그러나, 마이크로-액튜에이터 자신의 구동 스트로크가 충분히 큰 경우에 단지 중앙의 액튜에이터(70B)만으로 이루어진 장치가 구성될 수 있다. 또한, 본실시예에서, 압전기 소자 액튜에이터는 마이크로-액튜에이터로 사용된다. 그러나, 본 발명은 상기 압전기 소자 액튜에이터로 한정되지 않고, 상기 액튜에이터는 전계 왜곡, 공기 실린더 등으로 구성될 수 있다.

또한, 본 실시예에서 폐 루프에 의한 제어는 각 마이크로-액튜에이터에 관해서만 수행되지만, 요구된 필요 연마량이 상기 마이크로-액튜에이터의 구동 범위 이상인 경우에도 가능하다. 이 경우의 대책으로서, 요구된 필요 연마량이 소정치보다 큰 경우에는, 일단부 액튜에이터(70A, 70B, 70C)의 구동량 혹은 가압력을 제어하여 요구 연마량을 감소시키는 서브 루틴에 들어가는 것으로 하여, 그 후 상기 폐 루프에 의한 마이크로-액튜에이터의 제어를 하는 구성으로서도 좋다.

또한, 본 실시예에 따른 연마 장치에서, 피연마 부분(92a) 전체에 걸쳐 균일한 목부 높이 등을 얻기 위해서, 연마 대상물(92) 및 가로 길이 지그(94)의 자세를 보다 엄격히 제어하도록 조절링이 연마 헤드의 하부에 고정된다. 그러나, 본 발명에서 조절링은 반드시 필요한 것이 아니고, 연마 헤드만으로 충분한 자세 제어가 가능한 경우에 장치 구성이 간략화되도록 상기 조절링은 제거된다.

또한, 본 실시예에서, 가로 길이 지그(94)에의 연마 대상물(92)의 고정은 열가소성 접착제에 의해 달성된다. 그러나, 상기 고정은 열가소성 접착제로 한정되는 것이 아니라, 열경화성 접착제, 수지 등으로 형성된 접착제, 정전 흡착, 진공 흡착탑과 같은 다른 접착제에 의해 달성될 수 있다.

(제2 실시예)

본 발명의 제1 실시예에서, 복수의 마이크로 액튜에이터(135)는 가로 길이 지그(94)상에 구비되고, 상기 마이크로 액튜에이터에 의해 하중 인가점(116a)에 하중이 인가된다. 그러나, 하중 인가점(116a)에 인가된 부하는 가로 길이 지그(94)에 의해 유지되는 마이크로 액튜에이터에 의해 인가되는 부하로 한정되지 않는다. 예로 들면, 가로 길이 지그(94)의 유지부(132)에 대하여, 연마 헤드 상의 가로 길이 지그 이외의 부분에 구동부 혹은 하중 발생부를 설치하는 것으로 하여, 이들 구동 혹은 하중을 유지부에 부여하는 것에 따라 유지부 및 연마 대상물을 변형시키는 구성으로서도 좋다. 그 구체적인 예를 아래에 설명한다.

또한, 이 경우에 가로 길이 지그는 외부로부터의 하중의 인가에 의해 변형될 수 있을 필요가 있다. 이 경우에서, 가로 길이 지그의 일예가 도17의 정면도로 도시된다. 마이크로-액튜에이터(136)는 제거되고 도11에 도시된 가로 길이 지그(94)와 상이한 것으로써 유지부(132) 상에 배치된 하중 수납 구멍(146)을 갖는 복수의 하중 수납부(145)로 대체된다. 상기 부하 생성부에 의해 생성된 부하는 예로써, 부하 수납 구멍(146) 안으로 핀 등을 통해 유지부에 제공되어 상기 유지부는 변형 가능해진다. 복수의 부하 수납 구멍이 복수의 부하 생성부에 따라 설정되기 때문에 도17에 도시된 예는 19개의 부하 생성부를 갖는 경우를 도시한다.

가로 길이 지그와 다른 부분에 배치된 복수의 구동기가 있는 연마 헤드의 예는 도18에 도시된다. 도18은 연마 헤드(20)의 정면도의 외형선을 도시한 다이아그램이다. 연마 헤드(20)는 연마면(2a)에 대한 연마 대상물(93)의 평행 정도를 조절하고 유지부에 부하를 인가하는 낮은 마찰 실린더(330A 내지 330E)를 수정하기 위한 한 상의 REC 플런저(350A 및 350B)로 구성된다.

상기 수정 낮은 마찰 실린더(330A 내지 330E)는 각각 로드(380A 내지 380E)에 끼워진다. 이러한 로드의 하단부는 상승부(64)에 부착된 활주 베어링(도시 생략)을 따라 수직으로 이동 가능하도록 슬라이더(382A)에 연결된다. 각각의 슬라이더는 슬라이더의 축방향 이동 및 낮은 마찰 실린더 구동기 샤프트를 수정하기 위해 각각의 실린더의 구동 방향에 대해 각도로써 약 5도로 회전될 수 있다.

이러한 슬라이더(382A 내지 382E)의 하단부는 수정 상승 부재(388A 내지 388E)와 연결되고, 핀은 상기의 수정된 상승 부재(388A 내지 388E)에 고정되고, 이러한 핀들은 부하 수납 구멍(146) 상으로 삽입된다. 이러한 경우에, 5개의 부하 수납부(145) 및 5개의 부하 수납 구멍(146)은 가로 길이 지그(94) 내에 각각 배치된다. 5개의 부하 생성부는 매우 적은 수이지만, 단지 노출 경계부(172)에서 야기된 위치 변위를 수정하기 위한 목적으로 구비되고 노출 경계부(172)가 4개인 경우에 연마 대상물(92)의 필요 변형은 이러한 구성에 의해 얻어질 수 있다.

이어서, 하중 발생부가 보다 증가된 연마 헤드(20)의 구성의 일례는 첨부 도면을 참조로서 설명될 것이다. 도19는 연마 헤드(20)의 정면도를 도시한다. 도19에 도시된 연마 헤드(20)와 도18에 도시된 연마 헤드 사이의 차이는, 수정용 저 마찰 실린더(330A 내지 330E)로 이루어지는 구성 부분이 수정 기구(100)로 대체된 것뿐고, 수정 기구(100)는 아래에서 상세히 설명될 것이다.

도20, 도21 및 도22는 수정 기구(100)의 평면도, 정면도 및 개략 단면도를 도시한다. 기부(101)는 후면판(68)에 평행이 되도록 스프링 등에 의해 후면판(68)에 고정되어서, 수정 기구(100) 자체가 후면판(68)에 고정된다. 브래킷(103)은 홀더(102)를 거쳐서 기부(101)의 상부 상에 고정되고, 브래킷(103)의 양측면은 후면판(68)에 대하여 평행하게 배치된다. 판(104, 105)은 브래킷(103)의 양측면에 평행하게 고정되어 있고, 수정용 구동 수단의 역할을 하는 복수의 수정용 액튜에이터(106)는 이들 2개의 판 사이에 개재됨으로써 주어진 위치에 유지된다.

도23은 수정 기구(100)의 구동 부분 구성의 측면도를 도시한다. 도면에 도시된 바와 같이, 수정용 액튜에이터(106)는 그 구동 부분이 조인트(118) 및 핀(117)을 거쳐서 구동 방향과 대략 직각인 방향으로 연장하는 레버(113)의 일단에 연결되도록 설계된다. 더욱이, 레버(113)는 기부(101)에 고정된 축(111)에 의해서 베어링(112)을 거쳐서 회전 가능하게 지지되고, 수정용 액튜에이터(106)의 구동에 의해서 축(111)을 중심으로 회전한다. 축(111)은 레버(113)의 회전 중심으로 위치되고, 레버(113)는 상기 구동 부분과의 연결부의 또 다른 단부에 핀(113a)이 마련되어 있다.

수정 기구에 있어서, 축(111)이 레버(113)를 지지하는 위치는 핀(113a)의 근방에 배치되고, 이에 따라 수정용 액튜에이터(106)로부터 얻어지는 구동력은 지렛대의 원리에 의해 증폭되고, 핀(113a)은 미세하게 제어될 수 있다. 핀(113a)의 선단은 구형으로 가공되고, 선단은 수정용 액튜에이터(106)의 구동에 의해 액튜에이터의 구동 방향에 대략 수직인 방향(연마면(2a)에 대략 수직인 방향)으로 구동된다.

도면으로부터 이해되는 바와 같이, 인접하는 핀(113a) 사이의 간격은 본 실시예에서 이용된 수정용 액튜에이터(106)의 크기(이 경우는 직경)와 비교하여 작기 때문에, 수정용 액튜에이터(106)는 단순히 평행하게 배치될 수 없다. 그러므로, 도23에 도시한 바와 같이, 레버(113)의 길이를 각각 다르게 함으로써 각 수정용 액튜에이터(106)는 번갈아서 배치되어서, 이에 의해 수정용 액튜에이터(106)의 유지 공간을 마련하고 있다. 이 경우, 핀(113a)의 선단의 구동량도 각 레버(113) 길이의 차이에 의해서 서로 다르다. 그러나, 본 실시예에 있어서, 수정용 액튜에이터(106)의 각 구동 스트로크는 미리 주어진 범위 내에서 조절되고, 그와 동시에 핀(113a)의 실 구동량을 산출할 때의 계수는 다르게 되어, 이에 의해 선단의 구동량을 일정하게 한다.

지그(94)가 기부(101) 상에 고정될 때, 각 핀(113a)의 선단의 구형부는 하중 수용부(145) 상에 배치된 하중 수용 구멍(146) 내에 삽입된다. 수정용 액튜에이터(106)의 구동에 따라서 핀(113a)의 선단부는 하중 수용 구멍(146)의 주연부를 가압하고, 하중 수용부(145)는 수직으로 구동된다. 유지부(132)는 하중 수용부(145)의 이동에 의해서 부분적으로 변형되고, 동시에 대상물(92)도 국부적으로 변형된다.

이 예에서, 핀(113a)의 선단부는 수직으로 직선 이동되지 않지만, 레버(113)의 축(111) 둘레에서의 원형 회전에 따라 원형의 궤적을 그리는 동안 수직으로 이동된다. 이러한 이유로, 본 실시예에서, 선단부는 구형 형상으로 되어, 이에 의해 선단부가 하중 수용 구멍(146)의 주연부에 대하여 미끄러지는 것을 가능하게 하고, 하중 수용부(145)를 선단부 상에 매끄럽게 이동하도록 할 수 있다.

전술된 바와 같이, 핀(113a) 및 하중 수용부(145)의 배치가 노출 경계(172) 상에 위치되지 않도록, 핀(113a) 및 하중 수용부(145)의 배치는 노출 경계(172) 상에 중첩되지 않아야 한다. 또한, 대상물(92)이 가로 길이 지그(94)에 고정될 때에도 동일하게 주의하여야 한다. 더욱이, 하나의 핀(113a) 및 하중 수용부(145)가 각각의 소자(170)에 대하여 대응하는 경우에, 하나의 핀(113a) 및 하중 수용부(145)가 각각의 소자(170)의 바로 위에 위치되도록, 하나의 핀(113a) 및 하중 수용부(145)의 배치를 결정하고 대상물(92)을 고정할 필요가 있다.

이상의 설명은 본 발명의 제2 실시예에 관해서 주어진 것이다. 제2 실시예와 제1 실시예 사이의 차이는 하중 발생부가 가로 길이 지그 상에 존재하는가 여부에만 있다. 따라서, 제1 실시예에서 대상물(92)의 연마량 제어 방법, 각 액튜에이터의 동작 순서 등은 제2 실시예에서도 유사하게 수행된다. 또한, 제1 실시예에서 서술된 다양한 변형은 제2 실시예에 있어서도 마찬가지로 수행될 수 있다.

또한, 전술된 장치 구성은 하중을 유지부(132) 상에 인가하기 위한 구성이고, 본 발명은 하중이 인가될 유지부(132) 상의 위치에 관한 것이며, 상기 구성에 의해서 한정되지 않는다. 따라서, 다양한 하중 발생 방법 및 하중 인가 방법은 본 발명에 적응될 수 있다.

더욱이, 전술된 실시예는 연마 가공만을 서술하였으나, 본 발명이 연마 가공뿐만 아니라 연삭 가공 혹은 기계 가공 등에 대하여도 적용될 수 있는 것은 이 기술 분야의 통상의 숙련자에게 자명할 것이다. 더욱이, 본 발명은 본 발명의 상기 실시예의 설명에 한정되지 않고, 다양한 변형 및 변경이 각 청구항의 범위 내에서 수행될 수 있다는 것이 이 기술 분야의 통상의 숙련자에게 자명할 것이다.

본 발명의 가공 장치 및 가공 방법에 따르면, 복잡한 굽힘 변형 등은 전기-자기 변환 소자 등이 세라믹 막대 등과 같은 가공될 대상물 상에 형성될 때 발생하는 위치 변위에 따라서 세라믹 막대 등에 주어지고, 이에 따라 전기-자기 변환 소자 등의 위치 변위가 연마시에 수정될 수 있다.

본 발명의 양호한 실시예의 전술된 설명은 도시 및 설명을 위한 것이다. 이는 개시된 정확한 형태로 본 발명을 한정하거나 모두를 규명하려는 것이 아니고, 변형 및 변경이 상기 설명에 비추어 가능하고 본 발명의 수행으로부터 얻어질 수 있다. 특별한 사용에 적합한 다양한 변형이 고려되어, 실시예는 본 발명의 원리와 이 기술 분야의 통상의 숙련자가 다양한 실시예에서 본 발명을 사용하기 위한 그의 실제 적용을 설명하기 위하여 선택 및 설명된다. 본 발명의 범위는 이에 후속하는 청구범위 및 그에 상응하는 것에 의해 한정되고자 한다.

Claims (17)

1. 종방향으로 연장하는 연마 대상물의 평면이 복수의 영역으로 분할되고, 전기-자기 변환 소자 및 자기-전기 변환 소자의 적어도 하나를 각각 포함하는 복수의 소자가 상기 분할된 영역의 각각에서 종방향으로 형성된, 일 방향으로 길게 연장된 연마 대상물을 연마하기 위한 장치에 있어서,

   회전 구동되는 연마면을 갖는 연마용 베드와,

   상기 연마면 상에 이동 가능하게 배치된 연마 헤드 장착 프레임과,

   상기 연마 헤드 장착 프레임에 의해 지지되는 연마 헤드를 포함하고,

   상기 연마 헤드는 종방향으로 연장하는 유지부를 가져서 상기 유지부의 주어진 위치에서 연마 대상물을 유지하는 지그와, 상기 지그를 지지하는 지지부와, 상기 지지부와 일체이고 상기 연마면에 대하여 승강하는 승강부와, 상기 유지부와 연마 대상물을 변형시키는 하중을 상기 유지부에 부여하는 복수의 유지부 변형 수단을 포함하고,

   상기 유지부 변형 수단은 상기 복수의 영역 사이의 경계 상에 상기 하중을 부여하지 않도록 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 유지부 변형 수단은 지그 상에 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 유지부 변형 수단은 지그로부터 독립하여 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
4. 전기-자기 변환 소자 및 자기-전기 변환 소자의 적어도 하나를 각각 포함하는 복수의 소자가 종방향으로 연장하는 평면 상에 종방향으로 형성된, 일 방향으로 길게 연장된 연마 대상물을 연마하기 위한 장치에 있어서,

   회전 구동되는 연마면을 갖는 연마용 베드와,

   상기 연마면 상에 이동 가능하게 배치된 연마 헤드 장착 프레임과,

   상기 연마 헤드 장착 프레임에 의해 지지되는 연마 헤드를 포함하고,

   상기 연마 헤드는 종방향으로 연장하는 유지부를 가져서 상기 유지부의 주어진 위치에서 연마 대상물을 유지하는 지그와, 상기 지그를 지지하는 지지부와, 상기 지지부와 일체이고 상기 연마면에 대하여 승강하는 승강부와, 상기 유지부와 연마 대상물을 변형시키는 하중을 상기 유지부에 부여하는 복수의 유지부 변형 수단을 포함하고,

   상기 유지부 변형 수단의 각각은 상기 복수의 소자의 각각에 독립적으로 상기 하중을 부여하도록 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 유지부 변형 수단은 상기 지그 상에 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
6. 제4항에 있어서, 상기 유지부 변형 수단은 지그로부터 독립하여 배치된 것을 특징으로 하는 장치.
7. 제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서, 상기 연마 헤드는 액튜에이터를 포함하고, 상기 지그는 상기 유지부 변형 수단이 상기 종방향의 중심에서 상기 하중을 부여하는 방향에 대하여 수직인 방향으로 배치된 관통 구멍을 갖고, 상기 지그는 상기 관통 구멍을 관통하는 지지핀에 의해서 지지부 상에 지지되고, 상기 액튜에이터는 상기 지지핀을 거쳐서 지그를 상기 연마면에 수직인 방향으로 밀거나 혹은 당겨 올리는 힘을 이루는 것을 특징으로 하는 장치.
8. 제7항에 있어서, 상기 연마 헤드는 수정용 액튜에이터를 갖고, 상기 지지부는 위치 결정핀을 갖고, 상기 지그는 유지부 변형 수단이 종방향으로 양단부 상에 상기 하중을 부여하는 방향에 대하여 수직인 방향으로 배치된 리세스를 갖고, 상기 지그는 리세스 내에 삽입된 위치 결정핀에 의해 위치되고, 상기 수정용 액튜에이터는 위치 결정핀을 거쳐서 상기 지그의 연마면에 대해 가압력을 조절하는 것을 특징으로 하는 장치.
9. 제7항에 있어서, 상기 연마 헤드는 연마 헤드 장착 프레임에 의해 탄성 지지된 조절링을 갖고, 상기 연마면에 면하는 각도가 상기 조절링에 의해서 조절되도록 상기 조절링은 상기 연마 헤드 장착 프레임에 의해 탄성 지지되는 동안 상기 연마면과 접촉하는 것을 특징으로 하는 기재된 장치.
10. 제7항에 있어서, 상기 연마 헤드는 상기 연마 헤드 장착 레일 상에 회전 가능하게 부착된 것을 특징으로 하는 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 연마 장치는 연마 헤드 요동 수단을 갖고, 상기 연마 헤드 요동 수단은 연마 헤드가 주어진 각도 범위 내에서 왕복 회전 운동을 허용하는 것을 특징으로 하는 장치.
12. 제1항 또는 제4항에 있어서, 상기 연마 대상물의 요구 연마량을 검출하는 수단과, 상기 검출된 요구 연마량을 기초로 상기 복수의 유지부 변형 수단을 구동하는 구동 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 연마 대상물은 복수의 자기 헤드가 형성된 막대 형상의 세라믹으로 만들어진 것을 특징으로 하는 장치.
14. 종방향으로 연장하는 연마 대상물의 평면이 복수의 영역으로 분할되고, 전기-자기 변환 소자 및 자기-전기 변환 소자의 적어도 하나를 각각 포함하는 복수의 소자가 상기 분할된 영역의 각각에서 종방향으로 형성된, 일 방향으로 길게 연장된 연마 대상물을 연마하는 방법에 있어서,

    상기 연마 대상물을 지그에 의해 유지하고, 회전 구동되는 연마용 베드 상에 형성된 연마면 쪽으로 상기 종방향으로 지그를 거쳐서 상기 연마 대상물을 균일하게 가압하고, 상기 연마 대상물을 연마하는 단계를 포함하고,

    상기 연마 대상물이 상기 연마면 쪽으로 균일하게 가압될 때, 상기 종방향으로 복수의 하중 인가점에서 연마 대상물의 상기 하중 인가점의 주연에서의 변형량을 조절하기 위한 하중은 상기 균일 가압에 더하여 상기 연마 대상물에 부여되고, 상기 하중 인가점은 상기 복수의 분할 영역의 경계부 이외의 곳에 배치된 것을 특징으로 하는 방법.
15. 제14항에 있어서, 상기 하중 인가점은 상기 경계 부분에 근접하여 그 양측부에 배치된 것을 특징으로 하는 방법.
16. 전기-자기 변환 소자 및 자기-전기 변환 소자의 적어도 하나를 각각 포함하는 복수의 소자가 종방향으로 연장하는 평면 상에 종방향으로 형성된, 일 방향으로 길게 연장된 연마 대상물을 연마하는 방법에 있어서,

    상기 연마 대상물을 지그에 의해 유지하고, 회전 구동되는 연마용 베드 상에 형성된 연마면 쪽으로 상기 종방향으로 지그를 거쳐서 상기 연마 대상물을 균일하게 가압하고, 상기 연마 대상물을 연마하는 단계를 포함하고,

    상기 연마 대상물이 상기 연마면 쪽으로 균일하게 가압될 때, 상기 연마 대상물의 복수의 소자가 각각 형성된 부분의 변형량을 조절하는 하중은 상기 균일 가압에 더하여 상기 복수의 소자에 대하여 독립적으로 부여된 것을 특징으로 하는 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 하중은 상기 각 소자 사이의 중심부를 제외하고 복수의 소자에 부여된 것을 특징으로 하는 방법.