JP5143457B2

JP5143457B2 - 磁気ヘッドスライダの研磨装置および研磨方法

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Publication number: JP5143457B2
Application number: JP2007078685A
Authority: JP
Inventors: 正小林; 清彦阿部; 浩康土屋; タン・サントス; 忠獻魏; 春華張; 發洪李; 明遠陳
Original assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Current assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Priority date: 2007-03-26
Filing date: 2007-03-26
Publication date: 2013-02-13
Anticipated expiration: 2027-03-26
Also published as: US20080242203A1; US7645182B2; JP2008238284A

Description

本発明は、スライダの研磨装置および研磨方法に関し、特に素子高さ形成研磨工程後の表面仕上げ研磨工程に用いられるスライダの研磨装置および研磨方法に関する。

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。）。
特開２００２−１５７７２３号公報特開平１０−２４９７１４号公報

研磨定盤は本来できるだけ平滑で、かつ水平に取付けられていることが望ましいが、実際には微小な凹凸が存在しており、研磨時の素子の研磨定盤に対する鉛直方向位置は研磨定盤の回転に応じて変動する。研磨定盤の水平方向の取付け精度が十分でない場合も、研磨時の素子の鉛直方向位置は研磨定盤の回転に応じて変動する。具体的には、素子が研磨定盤の凸部を通過するときには素子が研磨定盤から受ける上向きの力（突き上げ）が増加し、素子への押付け力が増加する。このような押付け力の変化は、複数個の素子をバーの形態で同時に研磨する従来の研磨方法においては、一つのバー内の個々の素子の平均押付け力がばらつく原因となる。また、研磨定盤の表面状態は研磨中に連続的に変化しているため、異なるバー同士でも平均押付け力はばらつく。しかし、研磨定盤の平坦度を常に平坦かつ一定の状態に維持することは極めて困難である。

平均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実際には多少の研磨量が発生しているため、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、平均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、平均押付け力がばらつくと、素子に大きな押付け力を与える定盤の部位（凸部）では、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定盤が用いられるため、定盤の寿命を縮める原因となる。

本発明はこのような事情に鑑み、特に素子高さ形成研磨工程後の表面仕上げ研磨工程において、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および研磨方法を提供することを目的とする。

本発明の磁気ヘッドスライダの研磨装置は、磁気ヘッドスライダとなるべき素子が複数個配列されたバーを回転する研磨定盤に押付けながら保持することのできる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、ラッピングヘッドを支持する保持機構と、第１の嵌合部材と嵌合して第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、保持機構を支持するベースと、内部空間を減圧する減圧機構と、を有し、ラッピングヘッドは、複数の素子の各々の取付け位置に対応する位置に設けられた複数のプッシャと、プッシャを支持し、保持機構に対して少なくとも鉛直方向に不動に取付けられたプッシャ支持部と、を有している。保持機構およびプッシャ支持部は、減圧された内部空間から鉛直方向上向きの力を受け、ベースに、鉛直方向に可動に支持される。各プッシャは、プッシャ支持部に対して鉛直方向に相対移動可能であり、研磨定盤への押付け力が個別に制御可能である。

このように構成されたスライダの研磨装置においては、研磨中のスライダとなるべき素子が研磨定盤から受ける反力は、ラッピングヘッドから保持機構に伝えられる。前述のように、研磨定盤には微小な凹凸が存在しており、素子の鉛直方向位置は研磨定盤の回転位置に応じて変動する。具体的には、素子が研磨定盤の凹部から隣接する凸部に移動すると、素子の鉛直方向位置もそれに応じて上昇する。しかし、保持機構の第１の嵌合部材は、素子の鉛直方向位置の上昇に応じて第２の嵌合部材に対して相対的に上昇するため、素子が研磨定盤から受ける反力の増加は第１の嵌合部材と第２の嵌合部材との間に形成された内部空間に吸収され、反力の増加が抑制される。素子がその後凸部から再び凹部に移動すると、第１の嵌合部材は第２の嵌合部材との摩擦力によって、移動した位置に留まる。その後素子がさらに高い凸部に移動すると、同様にして第１の嵌合部材が上昇する。このように、第１の嵌合部材の鉛直方向位置は、素子が研磨定盤の凸部を通過しながら徐々に上昇していき、最適な位置に自己制御的に修正される。第１の嵌合部材の移動量は極めて小さいため、内部空間の圧力はほとんど変化せず、内部空間の圧力上昇によって移動が阻害されることはない。また、第１の嵌合部材の移動量は極めて小さいため、素子の研磨定盤への押付け力の変動も最小限に抑えることができる。

本発明の磁気ヘッドスライダの研磨方法は、磁気ヘッドスライダとなるべき素子が複数個配列されたバーを保持することのできるラッピングヘッドと、ラッピングヘッドを支持する保持機構と、保持機構を支持するベースと、を有し、保持機構は鉛直方向に延びる第１の嵌合部材を備え、ベースは鉛直方向に延びる第２の嵌合部材を備え、第１の嵌合部材と第２の嵌合部材とが嵌合して第１の嵌合部材と第２の嵌合部材との間に内部空間が形成され、ラッピングヘッドは、複数の素子の各々の取付け位置に対応する位置に設けられた複数のプッシャと、プッシャを支持し、保持機構に対して少なくとも鉛直方向に不動に取付けられたプッシャ支持部と、を有する研磨装置を準備するステップと、バーを研磨定盤に対向して前記ラッピングヘッドで保持させる保持ステップと、内部空間を減圧し、減圧された内部空間から保持機構およびプッシャ支持部が鉛直方向上向きの力を受け、ベースに鉛直方向に可動に支持された状態で、バーを回転する研磨定盤に押付けて、バーを研磨する研磨ステップと、有している。研磨ステップは、各プッシャをプッシャ支持部に対して鉛直方向に相対移動させ、複数の素子の各々の位置におけるプッシャの定盤への押付け力を個別に制御しながら、複数の素子を同時に研磨することを含んでいる。

以上説明したように、本発明によれば、特に素子高さ形成研磨工程後の表面仕上げ研磨工程において、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および研磨方法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。プッシャ支持部８はプッシャ６を収容するシリンダ９を有し、シリンダ９内には空気配管１０を介して空気が送られる。図中、最も左側のプッシャ６とシリンダ９は断面で示している。シリンダ９内の空気圧を制御することによって、プッシャ６を鉛直方向に作動させることができ、それによって研磨定盤５への押付け力を、プッシャ６毎に個別に制御することができる。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。この場合、左側のプッシャ６ほどシリンダ９からの突き出し長さが短く、右側のプッシャ６ほどシリンダ９からの突き出し長さが長い。すなわち、プッシャ６はプッシャ支持部８に対して可動であるが、プッシャ支持部８は保持機構３に対して少なくとも鉛直方向に不動に取付けられている。

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４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Ｆを受ける。力Ｆ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５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Ｆ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６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７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４参照）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、空気配管１０を介してシリンダ９内に空気を送る。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シリンダ９内の空気圧を制御し、プッシャ６の鉛直方向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。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８を参照して説明する。図８（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８（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８（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８（ａ）の状態にある場合、プッシャ６の突き出し長さはＳ１、シリンダ９内部の圧力は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８（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の直上のシリンダ９の圧力を調整し、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８（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、シリンダ９内部の圧力をＰ２に増加し、プッシャ６の突き出し長さを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６の突き出し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９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９（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。

最後に、本発明の実施例を示し、本発明の効果を説明する。ＴＭＲ素子を対象として、ＭＲ高さのばらつき、ＰＴＲのばらつき、および研磨定盤の寿命について評価した。図１０は、以下の実施例で用いたバー、プッシャ、ゴムシート等の概略構成図である。同図（ａ）はバー、ゴムシート等の側面図、同図（ｂ）はプッシャとバーの相対関係を示す斜視図、同図（ｃ）はバー、ゴムシート等の上面図である。バーは、長さ６９．６ｍｍ、幅１．２ｍｍ、厚さ０．３ｍｍのものを用いた。各素子のバー長手方向における長さは１．１５ｍｍとし、各素子間に０．１５ｍｍの切り代を確保し、ここにＲＬＧ素子を配置した。ゴムシートはポリエーテルウレタン系の材料を用いた。厚みは０．８ｍｍとしたが、０．７〜０．９ｍｍの範囲が望ましい。ゴムシートの硬度は１４（ＪＩＳＺ０２３７）とした。プッシャとゴムシートの間には、図１０（ａ）に示すように、両面テープ２２を介在させた。プッシャは、図１０（ｂ）に示すように、バーの直上に設けた。比較例は、保持機構３が浮動状態となってベース４に鉛直方向に支持される構成を除いて実施例と同一である。プッシャの平均押付け力は２３ｇ（比較例では３８ｇ）、平均研磨量は３０ｎｍ（比較例では２０ｎｍ）、研磨時間は１２０秒（比較例では６０秒）であった。

まず、１００体のバーを用いて、研磨前後のＭＲ高さの差、すなわち表面仕上げ研磨工程における研磨量を評価し、そのばらつきを求めた。この結果、比較例ではＭＲ高さのばらつきは８ｎｍであったが、本実施例では３ｎｍに減少した。次に、表面仕上げ研磨工程後のＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣの基板と読込素子および書込素子の近傍の段差（ＰＴＲ）をＡＦＭ(Atomic Force Microscope)にて測定した。１００体のバーを用い、バー１体あたり３つの素子を対象に測定した。この結果、比較例では段差は０．８ｎｍであったが、本実施例では０．５ｎｍに減少した。さらに、研磨定盤の寿命を評価した。ここでは加工レートが５ｎｍ／分となった時点で研磨定盤が寿命に達したものとした。比較例では研磨定盤が寿命に達するまで４０本のバーを研磨することができたが、本実施例では８０本のバーを研磨することができ、研磨寿命が延びていることが確認された。

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。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。実施例で用いたバー、プッシャ、ゴムシート等の概略構成図である。

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空気配管
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
Ｂバー
Ｓ素子
Ｇゴムシート
ＬＳ研磨面

Claims

磁気ヘッドスライダとなるべき素子が複数個配列されたバーを回転する研磨定盤に押付けながら保持することのできる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、
前記ラッピングヘッドは、
複数の前記素子の各々の取付け位置に対応する位置に設けられた複数のプッシャと、
前記プッシャを支持し、前記保持機構に対して少なくとも鉛直方向に不動に取付けられたプッシャ支持部と、
を有し、
前記保持機構およびプッシャ支持部は、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、
各前記プッシャは、前記プッシャ支持部に対して鉛直方向に相対移動可能であり、前記研磨定盤への押付け力が個別に制御可能である、
磁気ヘッドスライダの研磨装置。
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１に記載の磁気ヘッドスライダの研磨装置。
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１に記載の磁気ヘッドスライダの研磨装置。
前記ベースは、前記研磨定盤を支持する固定されたフレーム部と、前記第２の嵌合部材を備え該フレーム部に対して鉛直方向に移動することのできるガイド部と、を有し、
前記フレーム部と前記ガイド部の一方はボールネジを有し、他方は該ボールネジと嵌合するナットを有している、
請求項１から３のいずれか１項に記載の磁気ヘッドスライダの研磨装置。
前記ガイド部は、鉛直方向に延びる第１の係合部を有し、
前記保持機構は、前記第１の係合部に係合して前記ガイド部に対して鉛直方向のみに移動するための第２の係合部を有している、
請求項４に記載の磁気ヘッドスライダの研磨装置。
磁気ヘッドスライダとなるべき素子が複数個配列されたバーを保持することのできるラッピングヘッドと、該ラッピングヘッドを支持する保持機構と、該保持機構を支持するベースと、を有し、前記保持機構は鉛直方向に延びる第１の嵌合部材を備え、前記ベースは鉛直方向に延びる第２の嵌合部材を備え、前記第１の嵌合部材と前記第２の嵌合部材とが嵌合して該第１の嵌合部材と該第２の嵌合部材との間に内部空間が形成され、前記ラッピングヘッドは、複数の前記素子の各々の取付け位置に対応する位置に設けられた複数のプッシャと、前記プッシャを支持し、前記保持機構に対して少なくとも鉛直方向に不動に取付けられたプッシャ支持部と、を有する研磨装置を準備するステップと、
前記バーを研磨定盤に対向して前記ラッピングヘッドで保持させる保持ステップと、
前記内部空間を減圧し、減圧された前記内部空間から前記保持機構およびプッシャ支持部が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た状態で、前記バーを回転する研磨定盤に押付けて、該バーを研磨する研磨ステップと、を有し、
前記研磨ステップは、各前記プッシャを前記プッシャ支持部に対して鉛直方向に相対移動させ、複数の前記素子の各々の位置における前記プッシャの前記定盤への押付け力を個別に制御しながら、該複数の素子を同時に研磨することを含む、磁気ヘッドスライダの研磨方法。
前記保持ステップと前記研磨ステップの前に、前記素子の読込素子高さを形成する素子高さ形成研磨ステップを有し、
前記研磨ステップは、研磨面に前記素子と隣接して配置された抵抗素子を、該抵抗素子の電気抵抗を監視しながら該素子と同時に研磨することを含む、
請求項６に記載の磁気ヘッドスライダの研磨方法。
前記研磨ステップは、前記抵抗素子の電気抵抗が、該抵抗素子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ことを含む、請求項６または７に記載の磁気ヘッドスライダの研磨方法。