DE68922356T2

DE68922356T2 - Elektrische Leiter zur Engtoleranz-Bearbeitung.

Info

Publication number: DE68922356T2
Application number: DE68922356T
Authority: DE
Inventors: Alan B Smith
Original assignee: Quantum Corp
Current assignee: Quantum Corp
Priority date: 1988-08-31
Filing date: 1989-07-19
Publication date: 1995-11-09
Anticipated expiration: 2009-07-20
Also published as: EP0357203B1; JPH02124262A; EP0357203A2; CA1311272C; US5023991A; DE68922356D1; EP0357203A3; ATE121835T1

Description

Elektrische Leiter zur Engtoleranz-Bearbeitung

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Läppführungen zur Verwendung beim Bearbeiten von Werkstücken auf Engtoleranzen.
Das Erzielen von Engtoleranzen beil Bearbeiten von Werkstücken ist ein forderndes Bestreben, jedoch dennoch notwendig in zahlreichen Situationen. Es ist von besonderem Interesse beim Läppen von Dünnfilm-Magnetvorrichtungen, wie beispielsweise magnetischen Lese/- Schreibköpfen. Diese Köpfe sind insbesondere erzeugt unter Verwenden von Dünnfilm-Ablagerungstechniken. In einem typischen Prozeß wird eine Vielzahl von Köpfen in einem Gitter auf einem Substrat gebildet. Das Substrat wird sodann geschnitten, um mehrere Stangen zu erzeugen, wobei eine Reihe von Köpfen in einer Seite-an- Seite-Beziehung auf jeder Stange vorliegt. Die Polspitzen des Kopfes sind ausgerichteb und erstrecken sich heraus zu einer ersten Ebene der Stange, die als "Luftlagerfläche" (ABS) bezeichnet wird. Die Erstrekkungslänge der Polspitzen jedes Kopfes zu der Luftlagerfläche definiert die "Halshöhe" einer solchen Vorrichtung. Die Halshöhe kann durch Läppen der ersten Ebene der Stange auf eine geforderte Spezifikation eingestellt werden. Es ist vorzuziehen, die Halshöhe herab auf sehr enge Toleranzen zu läppen, um ein angemessenes Verhalten für hochwirksame Aufzeichnungsköpfe zu errichten.
Es ist allgemeine Praxis, eine elektrische Läppführung (ELG) während des Läppens der Luftlagerfläche der Stange zu verwenden, um die Halshöhe genau einzustellen. Eine einfache Form einer ELG ist schematisch in der Fig. 1a gezeigt. Hier ist ein Widerstand, wie beispielsweise eine auf die Oberfläche einer Dünnfilmkopfscheibe aufgetragene gleichmäßige Widerstandsschicht, derart orientiert, daß der untere Rand des Widerstandes parallel zu der zu läppenden Oberfläche (der ABS) verläuft. Insbesondere ist der obere Rand des Widerstandes jenseits der gewünschten Läppebene (DLP) gelegen, wo der Läppprozeß in gewünschter Weise enden sollte, und erstreckt sich vielleicht über die Null-Halshöhenebene (ZTH) hinaus.
Mit fortschreitendem Läppen wird der Widerstand schmaler bei einer entsprechende Zunahme in seinem Widerstandswert. Bei bekannter Anfangsbreite des Widerstandes und wenn sein oberer Rand genau bezüglich der Null- Halshöhenebene gelegen ist, dann liefert diese einfache ELG alle Information, die zum Steuern des Läppprozesses notwendig ist. Eine Null-Halshöhe wird durch eine Photoresistschicht bestimmt, wobei jedoch festgestellt wurde, daß es schwierig ist, die Resistschicht zu müstern, so daß ihr oberer Rand genau längs der Null- Halshöhenebene gelegen ist.
Ein anderer Typ ein ELG ist schematisch in fig. 1b gezeigt, wo ein gemeinsamer Zweig mit vier Bruchpunktleitern gekoppelt ist, und wo jeder Leiter eine elektrische Führung für kontinuierliches Testen mit dem gemeinsamen Zweig liefert. Diese vier Leiter schneiden den gemeinsamen Zweig an leicht verschiedenen Positionen bezüglich der Null-Halshöhenebene. Dadurch entsteht eine Vielzahl von "Bruchpunkten", die jeweiligen Halshöhen zugeordnet sind. Anfänglich sind diese Leiter elektrisch verbunden. Mit fortschreitendem Läppen wird der am engsten zur Luftlagerfläche gelegene Bruchpunkt zuerst unterbrochen. Ein solches Unterbrechen wird durch Überwachen der Kontinuität durch den gemeinsamen Zweig und den ersten Leiter erfaßt. Nach weiterem Läppen wird der zweite Bruchpunkt unterbrochen, was durch Überwachen der Kontinuität durch den gemeinsamen Zweig und den zweiten Leiter erfaßt werden kann, und so weiter. Durch Überprüfen der elektrischen Kontinuität zwischen den verschiedenen Leitern und dem gemeinsamen Zweig kann so sofort die Läpptiefe bestimmt werden.
Dieser letzte Typ einer ELG kann sehr genau gemacht werden, da die Position jedes Leitfähigkeits-Bruchpunktes durch einen sorgfältig gesteuerten Photoresistprozeß bestimmt werden kann. Das Photoresist kann aufgetragen und gleichzeitig wie die erste Isolationsschicht gemustert werden, um so die Bruchpunkte genau bezüglich der Null-Halshöhenebene zu positionieren.
Die Konfiguration von Fig. 1b kann in die schematisch in Fig. 1c gezeigte Struktur umgeordnet werden. Hier ist jeweils einer von vier Widerständen (rc-rf) zu jedem von vier Bruchpunktleitern beigefügt, wobei diese Leiter gemeinsam an einem Ende an einem gemeinsamen Testpunkt B enden und an ihren anderen Enden mit dem gemeinsamen Zweig an jeweils verschiedenen Positionen c-f bezüglich der Null-Halshöhenebene verbunden sind. Der gemeinsame Zweig endet an einem Testpunkt A. In dieser Anordnung sind lediglich zwei Führungen oder Leitungen für Kontinuitätsprüfung unabhängig davon erforderlich, wieviele Bruchpunkte verwendet werden. Während eines Läppens kann das Trennen eines Bruchpunktes einfach bestimmt werden, indem eine Anderung des Widerstandswertes zwischen zwei Testpunkten A, B erfaßt wird. Somit werden mit fortschreitendem Läppen von der Luftlagerfläche Bruchpunkte c, d, e und f seguentiell unterbrochen, um so sequentiell und wirksam Widerstände rc-rf aus der A-B-Meßschaltung zu entfernen. Als ein Ergebnis wird, wenn jeder der Bruchpunkte unterbrochen ist eine diskrete Zunahme in dem gemessenen Widerstandswert zwischen den Leitungen A, B erfaßt. Diese Widerstandsänderungen zeigen eine Läpptiefe in der Luftlagerfläche an.
Eine bekannte Konfiguration eines Dünnfilm-Lese/- Schreibkopfes umfaßt einen ersten und zweiten Dünnfilmkopf innerhalb einer einzigen strukturellen Einheit (als "Gleiter" oder "schleifer" bezeichnet), die in Fig. 1d gezeigt ist. Die Pole jedes Kopfes erstrecken sich in jeweilige "Schienen" C, D, die von dem Boden der Gleiteroberfläche vorstehen. Obwohl dies nicht gezeigt ist, ist anzumerken, daß eine Darstellung von der Luftlagerfläche des Gleiters von Fig. 1d jeden Dünnfilmkopf mit einem oberen Polstück P2 und einem unteren Polstück P1 zeigen würde, deren Spitzen durch einen Isolierspalt getrennt sind und sich zu der Luftlagerfläche erstrecken. Jeder Kopf der zwei Gleiter ist auch mit einer Spule, einem Wandler oder einer derartigen Vorrichtung versehen, um ein Lesen/Schreiben während eines Betriebes des Kopfes zu ermöglichen. Eine Vielzahl von Gleiter liegen Seite-an-Seite auf einer einzigen Stange, die aus einer Scheibe während der Herstellung herausgeschnitten wurde.
Beachtung ist hierbei den zum Stand der Technik zählenden Dokumenten GB-2 128 747, US-4 689 877, US- 4 675 986 zu schenken, die sich auf bearbeitbare Werkstücke mit gestuften Arrays von leitenden Pfaden beziehen, die nacheinander während des Bearbeitungsprozesses abgetrennt wurden, um ein Fortschreiten zu überwachen. In dem zum Stand der Technik zählenden Dokumenten GB- 2 128 747 und US-4 689 877 ist das gestufte Array von leitenden Pfaden kombiniert mit einem analogen Fühlerelement, das aus einem resistiven, leitenden Streifen gebildet ist.
Insbesondere beschreibt GB-2 128 747 eine Bearbeitungsführung, die ein gestuftes Array von resistiven Pfaden umfaßt, welche nacheinander mit fortschreitender Bearbeitung zum Überwachen des Fortschreitens unterbrochen wurden, was in Kombination mit einem analogen resistiven Teil verwendet werden kann, um den optimalen Punkt vorherzusagen, bei dem ein Läppen aufhört, und auch um ein überläpptes Werkstück anzuzeigen, das außerhalb der Toleranz ist.
Die zum Stand der Technik zählenden Dokumente US- 3 821 815, JP-61240420, JP-60133514, JP-6076011, JP- 58118018, JP-58128013, JP-6043215 und US-4 014 141 sind auf Bearbeitungsführungen gerichtet, die elektrische Kontaktkissen mit Wandlern teilen, die in den Werkstükken enthalten sind, auf denen die Bearbeitungsführungen gelegen sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Im allgemeinen ist es ein Aspekt der Erfindung, wie diese beansprucht ist, daß beim Läppen der Oberfläche eines Werkstückes auf eine Höhe über einer Mindesthöhenebene, welches Werkstück eine elektronische Läppführung hat mit einem analogen resistiven oder Widerstandsfühler mit einer nahen und einer fernen Ebene bezüglich zu und im wesentlichen parallel mit der Läppebene und einem diskreten resistiven oder Widerstandsfühler mit einer Vielzahl von Kontakten, von denen jeweils angenommen wird, daß sie während eines Läppens als ein Kalibrierungsereignis unterbrochen werden, eine gegenwärtige Läpphöhe der Oberfläche während eines Läppens bezüglich der Mindesthöhenebene bestimmt werden kann durch: vor einem Läppen Bestimmen einer Konstanten K, die den Widerstandswert Rp des analogen Sensors in Beziehung setzt zu einer bekannten Höhe h des analogen Sensors, Bestimmen des Abstandes G der fernen Ebene von der Mindesthöhenebene nach einem ersten Kalibrierungsereignis und Bestimmen der vorliegenden geläppten Höhe z bezüglich einer Lage der Mindesthöhenebene. Diese Bestimmungen können nach einem zweiten Kalibrierungsereignis gefolgt werden durch Messen eines neuen Wertes von Rp und erneutes Bestimmen der vorliegenden geläppten Höhe z aus dem neuen Wert von Rp.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen die folgenden Merkmale. Das Bestimmen der Konstanten K umfaßt ein Lösen der folgenden Gleichung für K: Rp = K/h, ein Bestimmen des Abstandes G umfaßt ein Lösen der folgenden Gleichung für G: Rp = K/(z + G) und ein Bestimmen der Höhe z umfaßt ein Lösen der folgenden Gleichung für z: z = (K/Rp) - G. Ein erneutes Bestimmen der Höhe z umfaßt das Lösen der folgenden Gleichung für z: z = (K/Rp) - G.
Es ist ein anderer allgemeiner Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß beim Läppen der Oberfläche eines Werkstückes auf eine Höhe über einer Mindesthöhenebene, welches Werkstück eine elektronische Läppführung hat mit einem analogen resistiven oder Widerstandsfühler mit einer Höhe h und einem Widerstandswert Rp, wobei der analoge Fühler eine nahe und eine ferne Ebene bezüglich zu und im wesentlichen parallel mit der Läppebene aufweist, Leitungen, die dem analogen Fühler zugeordnet sind, mit einem Serienwiderstand Rs, wobei Rp' = Rp + Rs vorliegt, und wobei das Werkstück auch einen diskreten resistiven oder Widerstandsfühler eines Widerstandswertes Rb mit einer Vielzahl von Kontakten aufweist, die jeweils während eines Läppens als ein Kalibrierungsereignis unterbrochen angenommen werden, und wobei die Fühler miteinander an jeweiligen Enden eines Testpunktes gekoppelt sind, ein gegenwärtiger Wert einer Läpphöhe z berechnet werden kann durch: Messen des Widerstandswertes Rp' (zur Zeit 0) vor einem Läppen (bei einer bekannten Höhe h), Läppen, bis ein erstes Kalibrierungsereignis erfaßt ist, und Messen von Rp' (zu einer Zeit 1) bei einer bekannten Höhe z&sub1;, Läppen bis ein zweites Kalibrierungsereignis erfaßt ist und Messen von Rp' (bei einer Zeit 2) bei einer bekannten Höhe z&sub2;, gleichzeitiges Lösen der folgenden Gleichungen für G, K, Rs:
Rp(0) K/h + Rs,
Rp(1) = K/(z&sub1; + G) + Rs,
Rp(2) = K/(z&sub2; + G) + Rs, und
Berechnen eines gegenwärtigen Wertes einer Läpphöhe z mittels des gerade gelesenen Wertes von Rp' (zur vorliegenden Zeit) und der oben bestimmten Werte von G, K und Rs durch Lösen der folgenden Gleichung für zgegenwärtig
zgegenwärtig = K/(Rp'gegenwärtig - Rs) - G
Es ist ein anderer allgemeiner Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß beim Verwenden einer elektronischen Bearbeitungsführung, die einen analogen Widerstandsfühler Rp und einen diskreten Widerstandsfühler Rb hat, wobei der analoge Fühler eine ferne Ebene und eine nahe Ebene aufweist, die Ebenen parallel zu einer auf eine gewünschte Höhe bezüglich einer Mindesthöhenebene zu bearbeitenden Ebene sind, der diskrete Fühler Rb eine Vielzahl von diskreten Kontaktpunkten hat, deren jeder eine bekannte kalibrierte Lage bezüglich der Mindesthöhenebene aufweist, eine Lage der fernen Ebene kalibriert werden kann bezüglich der Mindesthöhenebene in bezug auf eine Lage von wenigstens einem der Kontaktpunkte und eine Identität von wenigstens einem der Kontaktpunkte bezüglich des Wertes von Rp gültig gemacht werden kann durch Überwachen des Wertes von Rb, Verwenden einer Zunahme in dem Wert von Rb, um ein wesentliches Unterbrechen in der Kontinuität von dem wenigstens einen Kontaktpunkt anzuzeigen, Verwenden der bekannten Lage des Kontaktpunktes, um eine Lage der fernen Ebene bezüglich der Mindesthöhenebene zu bestimmen, Überwachen des Wertes von Rp und Verwenden einer Zunahme in dem Wert von Rp, um eine Identität von wenigstens einem der Kontaktpunkte gültig zu machen bzw. zu bestätigen.
Es ist ein anderer allgemeiner Aspekt der vorliegenden Erfindung, daß beim Verwenden eines elektrisch leitenden Läppens auf einem Werkstück mit einer elektronischen Läppführung eine Spannung über die Führung anliegt, um ein Läppfortschreiten zu bestimmen und die Spannung auf einen Wert zu begrenzen, der das Läppen im wesentlichen nicht auskürzt. Eine derartige Spannung ist vorzugsweise kleiner als 700 Millivolt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung umfassen die folgenden Merkmale. Eine elektronische Bearbeitungsführung zum Bestimmen einer vorliegenden Bearbeitungshöhe während eines Bearbeitens eines Werkstückes auf eine gewünschte Höhe umfaßt einen analogen Widerstandsfühler, einen diskreten Widerstandsfühler, eine Vielzahl von parallel verbundenen Widerstandselementen in dem diskreten Fühler, wobei die Elemente zugewiesene verschiedene Widerstandswerte haben und einen kombinierten Widerstandswert Rb aufweisen, ein Ende jedes Elementes mit einem gemeinsamen Punkt gekoppelt ist und das andere Ende jedes Elementes getrennt mit einem gemeinsamen Leiter an jeweiligen beabstandeten Kontaktpunkten gekoppelt ist, wodurch ein Unterbrechen von Kontinuität von wenigstens einem ersten der Kontaktpunkte bewirkt, daß der Widerstandswert Rb ungefähr um ein vorbestimmtes Inkrement zunimmt und wobei jeder Fühler mit jedem anderen gekoppelt ist, wodurch eine vorliegende Bearbeitungshöhe bestimmt werden kann. Der analoge Fühler umfaßt einen Serienwiderstand mit wenigstens einem ersten und einem zweiten Widerstandssegment und einem Leiter, wobei das erste Segment in Reihe mit dem zweiten Segment über den Leiter verbunden ist, die Segmente jeweils einen ersten und einen zweiten Rand haben, der zweite Rand im wesentlichen parallel zu dem ersten Rand ist, die ersten Ränder des Segmentes im wesentlichen in der gleichen Ebene wenigstens nach einem Bearbeiten liegen, und die zweiten Ränder des Segmentes im wesentlichen in einer anderen gleichen Ebene liegen, und wobei der Sensor resistive oder Widerstandsauslesesignale liefert, aus denen eine vorliegende Bearbeitungshöhe während eines Bearbeitens bestimmt werden kann. Der Serienwiderstand umfaßt weiterhin ein drittes resistives oder Widerstandssegment und einen zweiten Leiter, wobei das dritte Segment mit dem zweiten Segment über den zweiten Leiter verbunden ist. Der diskrete Fühler umfaßt beispielsweise fünf Elemente, und das vorbestimmte Inkrement beträgt etwa 50 %. Eine Führung umfaßt auch einen Integritätsfühler, der gekoppelt ist und ein unabhängiges Integritätstesten des diskreten Fühlers vor einem Bearbeiten ermöglicht. Der Integritätsfühler hat einen Widerstandswert R, wodurch das Verhältnis R/Rb die Integrität des diskreten Fühlers anzeigt.
Andere bevorzugte Ausführungsbeispiele umfassen die folgenden Merkmale. Ein geschichtetes Gerät mit einer herab bis zu einer gewünschten Höhenebene bezüglich einer Mindesthöhenebene zu läppenden Oberfläche enthält eine elektronische Läppführung und umfaßt: eine Spezialstation, einen analogen Widerstandsfühler und einen diskreten Widerstandsfühler, die der Spezialstation zugeordnet sind, eine ein Lesen des Widerstandswertes jedes Fühlers ermöglichende Schaltungsanordnung, wobei der analoge Fühler eine nahe und eine ferne Ebene hat, die nahe Ebene bei einer bekannten Höhe parallel zu und neben der zu läppenden Oberfläche angeordnet ist, der diskrete Fühler diskrete parallel-resistive Anzeigezweige aufweist, die jeweils Bruchpunkte festlegen, die hierarchisch innerhalb des Gerätes an verschiedenen kalibrierten Höhen bezüglich der Mindesthöhenebene gelegen sind, wodurch die Identität der Bruchpunkte und die gegenwärtige Höhe der zu läppenden Oberfläche bezüglich der Mindesthöhenebene aus dem gelesenen Widerstandswert der Fühler unterscheidbar sind.
Eine erste Station ist an der zu läppenden Oberfläche gelegen, wobei die Spezialstation den Fühlern zugeordnet und ausgebildet ist, um mit im wesentlichen der gleichen Rate zu läppen, mit der die erste Station läppt. Eine zweite Station ist enthalten, und die erste, die zweite und die Spezialstation umfassen jeweils eine erste Schiene, eine zweite Schiene und eine dritte Schiene, wobei jede Schiene vor einem Läppen aus dem Gerät an der zu läppenden Oberfläche vorspringt und wenigstens ein Teil der Führung innerhalb der dritten Schiene gelegen ist. Erste und zweite Wandler sind enthalten, wobei die erste und die zweite Schiene dem ersten bzw. zweiten Wandler zugeordnet ist und wobei das Gerät weiterhin Mehrfachphotoresistschichten gemeinsam für die Wandler und die Führung umfaßt. Die Führung kann auch wenigstens ein Merkmal umfassen, wodurch die Photoresistbildung analog in jeder der Schienen ist. Ein resistiver Integritätsfühler ist enthalten, um die Integrität des diskreten Fühlers vor einem Läppen zu prüfen. Vorzugsweise hat der Integritätsfühler einen Widerstandswert R, wodurch das Verhältnis von R zu dem Widerstandswert Rb des diskreten Fühlers die Integrität des diskreten Fühlers anzeigt.
Andere Vorteile und Merkmale werden aus der anschließenden Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels und den Patentansprüchen ersichtlich.

Beschreibung des bevorzugten Ausführungsbeispiels

Zunächst werden die Zeichnungen kurz beschrieben.
Fig. 1A, 1B, 1C, 1D sind Diagramme von drei herkömmlichen Fühler- bzw. Sensorkonfigurationen und eines Gleiters mit zwei Köpfen nach dem Stand der Technik.
Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm einer ELG.
Fig.3 ist ein Diagramm der ELG-Schaltung 10 von Fig. 2, gezeigt in einer Draufsicht eines Gleiters 20.
Fig. 4 ist ein Diagramm der ELG-Schaltung 10 innerhalb einer Schiene 18 des Gleiters 20 von Fig. 3.
Fig. 5 ist ein schematisches Diagramm einer Vier-Sonden-Meßtechnik.
Fig. 6 ist ein Diagramm einer ELG-Überwachungsschaltung.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm eines ELG-Überwachungssystems.
In der Fig. 2 umfaßt eine bevorzugte ELG 10 eine Spule 12 eines ersten Dünnfilmkopfes 13, wobei eine erste Leitung der Spule 12 an einem ersten Testpunkt TP1 endet. Das andere Ende der Spule 12 ist mit einem zweiten Testpunkt TP2 vrbunden und auch an das erste Ende eines ersten Widerstandes Rp angeschlossen. Der Widerstand Rp liegt parallel zu der Vorrichtungsluftlagerfläche und der Null-Halshöhenebene, wodurch der nahe Rand 19 des Widerstandes Rp bei der Luftlagerfläche ist und der ferne Rand 17 des Widerstandes Rp neben und leicht jenseits der Null-Halshöhenebene liegt. Der Widerstand Rp liefert einen analogen Läppfühler entsprechend dem Fühler von Fig. 1a. Das andere Ende des Widerstandes Rp ist mit einem dritten Testpunkt TP5 über einen Widerstand R gekoppelt und auch an einem Testpunkt TP4 über die parallele resistive oder Widerstandsschaltung Rb angeschlossen. Die Widerstandsschaltung Rb umfaßt fünf parallele Widerstände RI-RV. Diese parallele Schaltung entspricht der in Fig. 1c gezeigten, wobei jedoch fünf Kontaktpunkt i-v an zugewiesenen Tiefen in der dritten Schiene (gezeigt in Fig. 3) zwischen der Luftlagerfläche und der Null-Halshöhenebene gelegen sind. Eine Spule 14 eines zweiten Dünnfilmkopfes 15 ist zwischen den Testpunkten TP3 und TP4 angeschlossen.
Die vorliegende ELG-Erfindung ist in einem Zweikopf- Gleiter oder Schieber 20 (wie beispielsweise einer einer Reihe von Seite-an-Seite-Gleitern auf einer Stange) in dem Bereich einer dritten Schiene 18 enthalten, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist. Obwohl dies nicht gezeigt ist, sei bemerkt, daß die Spitzen der Polstücke P1, P2 der Köpfe 13 und 15 sich aus der Luftlagerfläche der Stange bei jeweils Schienen 23 und 25 erstrecken. Die Spule 12 des Dünnfilmkopfes 13 endet an Verbindungskissen 28, 30. Die Spule 14 des Dünnfilmkopfes 15 endet an Verbindungskissen 34, 36.
Derjenige Teil der Erfindung, der in der Schiene 18 in Fig. 3 enthalten ist, ist insbesondere in Fig. 4 gezeigt. Daher wird unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 im Zusammenhang mit der Fig. 2 ersichtlich, daß ein mit einem Parallelwiderstand Rb gekoppelter Serienwiderstand Rp bei der Schiene 18 in einer Mehrabschnitt-Laminat-Struktur vorgesehen sind. Die erste Leitung 40 des Widerstandes Rp ist mit den Verbindungskissen 30 über einen Leiter 27 gekoppelt. Die zweite Leitung 46 des Widerstandes Rp ist mit einem Verbindungskissen 48 verbunden; diese zweite Leitung hat einen Widerstandswert und wird in Fig. 2 als ein Widerstand R wiedergegeben. Ein gemeinsamer Zweig 50 des parallelen Widerstandsnetzwerkes Rb ist auch mit dem Kissen 48 über den Widerstand R gekoppelt.
Der Widerstand Rp umfaßt drei in Reihe gekoppelte Widerstandsabschnitte Rp&sub1;, Rp&sub2; und Rp&sub3;. Die Leitung 40 ist mit dem äußeren Ende des Widerstandsabschnittes Rp&sub1; verbunden. Das andere Ende des Widerstandsabschnittes Rp&sub1; ist mit einem Ende des Widerstandsabschnittes Rp&sub2; über einen Leiter 42 verbunden. Das andere Ende des Widerstandsabschnittes Rp&sub2; ist mit dem benachbarten Ende des Widerstandsabschnittes Rp&sub3; über einen Leiter 44 gekoppelt. Das äußere Ende des Widerstandsabschnittes Rp&sub3; ist mit dem Widerstand R bei der Leitung 46 verbunden.
Der Widerstand Rb umfaßt fünf parallele Widerstandsstreifen 61 - 65, die rechtwinklig und getrennt durch einen Isolatorstreifen 58 über den gemeinsamen Zweig 50 des Widerstandes Rb und isoliert von diesem verlaufen. Jedoch ist jede der Spitzen der Streifen 61 - 65 elektrisch mit Fingern 51 - 55 des gemeinsamen Zweiges 50 bei jeweils Kontaktbruchpunkten 71 - 75 verbunden. Die Streifen 61 - 65 erstrecken sich von der Schiene 18 in den Gleiter 20 und enden an einer leitenden Leitung 78, die ihrerseits mit dem Verbindungskissen 34 verbunden ist.
Die ELG 10 ist eine Mehrschichtvorrichtung und zur gleichen Zeit geschaffen, zu der andere funktionelle Strukturen des Gleiters 20 auf der Scheibe gebildet werden. Insbesondere ist es beim Dünnfilmkopfverarbeiten bekannt, daß der erste Pol der Köpfe 13, 15 gleichzeitig mit einer dünnen Keimschicht abgelagert oder aufgetragen und dann mit einer dicken Permalloyschicht plattiert wird. In der Praxis der vorliegenden Erfindung wird eine Keimkomponente der Zweige 40, 46, 50 (einschließlich Finger 51 - 55), Leiter 42 und 44 und Widerstandsabschnitte Rp&sub1; - Rp&sub3; zuerst in der Keimschicht geätzt. (Die Keimschicht kann eine 0,2 u dicke Schicht aus Permalloy-Keimmaterial sein.) Danach wird eine zusätzliche Permalloyschicht, die beispielsweise 2,8 u dick ist, über das oben beschriebene gekeimte Muster plattiert, mit der Ausnahme, daß die Widerstandsabschnitte Rp&sub1;, Rp&sub2; und Rp&sub3; nicht weiter plattiert werden, obwohl sie später mit einem geeigneten Isolator, wie beispielsweise Al&sub2;O&sub3; überzogen werden können. (Der Widerstand Rp ist in eine Vielzahl von dünnen Widerstandssegmenten unterteilt, um die Tendenz eines längeren und dickeren Streifens zum Entlaminieren zu vermeiden.)
Die fünf Finger 51 - 55 sind mit einer Photoresistisolierschicht 58 bedeckt. Diese Schicht ist in eine stufenweise Konfiguration gemustert, wodurch aufeinanderfolgendes Läppen bei der Luftlagerfläche des Gleiters 20 bewirkt, daß Bruchpunkte 75 - 71 in serieller Weise offenliegen, wobei mit dem Bruchpunkt 75 begonnen und mit dem Bruchpunkt 71 geendet wird, da die Luftlagerfläche herab bis zu einer gewünschten Halshöhe geläppt wird.
Eine "Blindspulen"-Struktur 57 kann in dem Widerstand Rb enthalten sein, um so wirksam die ELG 10 wie die Polspitzen der Köpfe 13, 15 auszubilden und eine mechanische Hilfe bei der Herstellung des Widerstandes Rb zu liefern. Insbesondere veranlaßt die Blindstruktur 57 das Photoresist der Schicht 58, an einem Rand 59 der Schicht 58 in einer Weise zu liegen, die in Übereinstimmung mit der Photoresistbildung an den Polspitzen der Köpfe 13, 15 ist. Die Blindstruktur 57 kann aus Kupfer oder einem anderen geeigneten Material hergestellt sein, so daß sie an ihrem Abschnitt 78 mit im wesentlichen der gleichen Rate wie an Abschnitten der ersten Windung 77, 79 der Spulen 12, 14 der Köpfe 13 bzw. 15 geläppt wird. Damit besteht die Schicht 58 vorzugsweise aus der gleichen Anzahl von Photoresistschichten und dem Material wie in den Köpfen 13, 15, während die "Blindspule" 57 in die Schicht 58 eingebettet ist, um ein gleichmäßiges Läppen über der Luftlagerfläche zu liefern. Diese Gleichmäßigkeit der Konfiguration ist durch die Lage von Abschnitten 77, 78, 79 und die Strichlinie über den Schienenseiten an der Luftlagerfläche angezeigt, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist.
Resistive Leiter 61 - 65 sind gleichzeitig mit dem Plattieren des zweiten Poles der Köpfe 13, 15 plattiert bzw. aufgetragen. Diese Permalloyleiter können lang und schmal gemacht werden, um so deren gewünschte Widerstandswerte zu erzielen.
In dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel ist jedes Widerstandssegment Rp&sub1; - Rp&sub3; von Rp vorzugsweise 25 u lang und 20 u weit. Unter der Annahme, daß die Keimschicht 0,2 u dick ist und daß die Keim- und Permalloyschicht die Literaturwerte des spezifischen Widerstandes haben, berechnet sich der Rp-Widerstandswert zu drei Ohm. (Jedoch kann der tatsächliche Rp-Widerstandswert höher sein, da der spezifische Widerstand höher als der Literaturwert sein kann, und ein zusätzlicher Widerstand kann in den dicken Permalloy-Leitern 40, 42, 44, 46 enthalten sein.)
Die fünf Widerstände (Ri - Rv) des Widerstandes Rb haben jeweils verschiedene Widerstandswerte. Die Breiten der Leiter 61 - 65 sind derart eingestellt, daß, gelesen von rechts nach links in Fig. 2, die Widerstände Rv - Ri (d.h. die Leiter 65 - 61 in Fig. 4) die folgenden Widerstandswerte haben: 2,8; 4,2; 5,8; 8,9 und 4,5 Ohm. Diese Werte wurden so gewählt, daß ungefähr eine Widerstandsänderung von 50 % bei Auftreten jedes Unterbrechens vorhanden ist. Bevor ein Läppen beginnt und wenn alle fünf Widerstände verbunden sind, beträgt der Gesamtwiderstandswert etwa 0,91 Ohm. Wenn der erste Finger 55 vom Leiter 65 am Kontaktpunkt 75 abgetrennt wird, wächst der Widerstandswert Rb auf etwa 1,34 Ohm. Wenn der zweite Finger 54 am Kontaktpunkt 74 abgetrennt wird, wächst der Widerstandswert Rb auf ungefähr 1,97 Ohm. Wenn der dritte Kontaktpunkt 73 unterbrochen ist, steigt der Widerstandswert Rb auf etwa 3 Ohm. Wenn der Kontaktpunkt 72 geöffnet wird, wird ein Widerstandswert Rb etwa 4,5 Ohm gemessen. Das Öffnen des letzten Kontaktpunktes 71 führt zu einem unbegrenzten Lesen.
Fig. 2 zeigt einen anderen Widerstand, der zuvor nicht in Einzelheiten diskutiert wurde. Dies ist der Widerstand R, der in Fig. 4 als Teil eines Zweiges 46 gebildet ist und einen Nennwert von etwa 9,3 Ohm hat. Dieser Widerstand wird hervorgerufen, indem dem Zweig 46 ein langer dünner Pfad zu dem Kissen 48 verliehen wird, mit dem er verbunden ist. Der Widerstand R wird gleichzeitig wie der Widerstand Rb hergestellt, das heißt, er wird in dem gleichen Permalloy-Plattierschritt gebildet, wie wenn der zweite Pol gebildet wird. Somit sollte das Verhältnis von Rb zu R immer das gleiche von Gleiter zu Gleiter sein, wenn alle Elemente des Widerstandes Rb intakt sind. Der Widerstand R wurde vorgesehen, so daß dieses Verhältnis als eine Kontinuitätsprüfung auf den Widerstandselementen des Widerstandes Rb gemessen werden kann. Somit wird R/Rb auf der Scheibe gemessen, um zu gewährleisten, daß keine Defekte in den Elementen des Widerstandes Rb vorliegen, die verursachen könnten, daß die ELG fehlerhafte Werte der Halshöhe während eines Läppens liefert.
Ein erfolgreiches Läppen unter der ELG-Steuerung hängt von der Fähigkeit ab, genau die Widerstandswerte Rb und Rp zu messen. Diese Messung wird durch die Tatsache kompliziert, daß die Widerstandswerte beträchtlich niedrig sind. Tatsächlich sind sie nicht viel größer als die Kontakt- und Leitungswiderstände, die in der Messung enthalten sind. Um die Effekte dieser fremden Widerstände zu entfernen, muß eine "Vier-Sondenl"-Messung für jeden Widerstand Rp oder Rb durchgeführt werden. Da Rp und Rb beide während eines Läppens gemessen werden, werden fünf Sonden benötigt. In Fig. 5 sind fünf Sonden 85 bis 89 gezeigt, wobei die Sonde 85 eine Seite der Stromquelle 90 und die Sonde 86 eine Seite eines Voltmeters 91 mit dem Zweig 40 des Widerstandes Rp über das Kissen 30 (PP2) verbindet. Die Sonde 87 verbindet die andere Seite des Voltmeters 91 mit dem anderen Zweig 46 des Widerstandes Rp über das Kissen 48 (TP5) und den Widerstand R und mit dem gemeinsamen Zweig 50 des Widerstandes Rb. Die Sonde 89 verbindet die andere Seite der Stromquelle 90 und die Sonde 88 verbindet eine Seite des Voltmeters 92 mit einem Zweig 78 des Widerstandes Rb über das Kontaktkissen 34 (TP4). Die andere Seite des Voltmeters 92 ist in ähnlicher Weise über die Sonde 87 mit den Widerständen Rp, R und Rb über das Kontaktkissen 48 (TP5) gekoppelt. Alternativ kann die Sonde 85 mit dem Zweig 40 über das Kissen 88 (TP1) und die Spule 12 verbunden sein, und die Sonde 89 kann mit dem Zweig 78 über das Kissen 36 (TP3) und die Spule 13 verbunden sein, wobei nur eine Sonde der fünf Sonden mit einem einzigen jeweils zugewiesenen Kontaktkissen-Testpunkt verbunden zu sein braucht.
Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die Voltmeter 91 und 92 durch ein einziges Instrument in einer geeigneten Multiplex-Anordnung ersetzt werden können. Dennoch wird der Wert von Rp aus einem Spannungslesen erhalten, und der Wert von Rb wird aus einem anderen gewonnen. Kein Lesen wird durch das Vorhandensein von R beeinflußt, da dies eine bekannte Konstante ist und vernachlässigt werden kann. Da der Widerstand R lediglich für eine Auf-Scheibe-Prüfung einer Fingerintegrität verwendet wird, wie dies oben beschrieben ist, braucht er während eines Läppens nicht gemessen zu werden.
Ein mögliches Problem bei der Messung des Widerstandes Rp liegt darin, daß ein Rand dieses Widerstandes an der gerade geläppten Oberfläche freiliegt. In ähnlicher Weise liegen die Enden der Finger 51 bis 55 und der Leiter 61 bis 65 frei. Da das Läppwerkzeug Kupfer ist, könnte daran gedacht werden, daß die Widerstandswerte aus- bzw. kurzgeschlossen werden, um so eine genaue Messung während des Läppens zu verhindern. Glücklicherweise kann aber dieses Kurz- bzw. Ausschließen verhindert werden, indem sehr kleine Spannungen verwendet werden, da das Vorhandensein von Öl und Diamantkies auf dem Läppwerkzeug eine wirksame Isolierschicht für sehr kleine Spannungen bildet. Jedoch wurde einiges Lecken zu dem Läppwerkzeug bemerkt, wenn die Spannung größer als 700 Millivolt ist. Somit ist es vorzuziehen, Meßspannungen auf Werte unter 700 Millivolt, vielleicht sogar auf oder unter etwa 100 Millivolt zu begrenzen.
Um die Vier-Sonden-Widerstandsmessungen auf den ELGs während eines Messens durchzuführen, wird eine stabile Stromquelle und eine genaue Spannungsmeßschaltung benötigt. Es hat sich gezeigt, daß ein konstanter Strom in geeigneter Weise durch eine isolierte Strom- bzw. Spannungsquelle über einen integrierten Schaltungsstromregler vom Typ LM134 erzeugt wird.
Um die genauen Spannungsmessungen durchzuführen, die erforderlich sind, wurde ein handelsüblicher Ausrüstungsmodul gewählt, der speziell zum Messen kleiner Spannungen ausgelegt ist. Dieser Modul, nämlich ein Datel SDAS-8, mißt jegliches von acht Eingangssignalen gemäß externen digitalen Befehlen. Wenn die Messung durchgeführt wird, tritt die in Digitalform ausgedrückte Spannung am Ausgang des SDAS auf. Im Unterschied zu anderen Modulen, die zum Durchführen dieser Funktion verfügbar sind, hat der Datel sehr niedrige Werte der Drift und eine hervorherragende Isolation zwischen Eingängen. Diese letztere Eigenschaft ist wichtig, da der Modul mit einigen verschiedenen ELGS verbunden ist. Ohne geeignete Isolation würde die für eine ELG erhaltene Spannungsmessung durch die Spannungen beeinträchtigt werden, die an allen übrigen vorhanden sind. Ein anderer Vorteil des SDAS liegt darin, daß er eine differentielle Messung der Spannung liefert. Somit können verschiedene ELGS in Reihe verbunden werden, und der Spannungsabfall über einer ELG kann gemessen werden, ohne durch die Spannungsabfälle über den anderen ELGS beeinträchtigt zu sein.
Fig. 6 zeigt Meßvorrichtungsverbindungen für eine Stange. Es sei darauf hingewiesen, daß zwei Kanäle des SDAS für jede ELG verwendet werden, so daß insgesamt vier für jede Stange benutzt werden. Eine Diode 200 ist vorgesehen, um eine an der ELG liegende Spannung unter ungefähr 700 Millivolt zu halten. Ein fünfter Kanal wird verwendet, um den Strom durch Messen des Spannungsabfalles über einem Genauigkeitsreihenwiderstand Rx zu überwachen. Die verbleibenden Kanäle des SDAS werden für andere ELGs auf anderen Stangen verwendet. In dem vorliegenden ELG-gesteuerten Läppgerät hat jede "Spindel" vier zu läppende Stangen und drei SDAS zur Durchführung der Messungen.
Die Spannugnsablesungen von den SDASs liefern nicht direkt die Halshöhe. Einige arithmetische Berechnungen müssen durchgeführt werden, um diese Information zu erhalten. Diese werden durch einen Hilfscomputer vorgenommen, wobei die Ergebnisse möglicherweise auf einem Endgerät angezeigt werden. Die notwendigen Verbindungen zwischen den SDASs und dem Computer müssen über Gleitringe geführt werden, da die Spindel, die die zu läppenden Stücke trägt, gewöhnlich während des Läppprozesses rotiert. Ein Blockdiagramm der Anordnung, die verwendet wurde, ist in Fig. 7 gezeigt, wobei jeweilige Paare von ELGs von jeweiligen Stangen über einen Multiplexer 202, einen Verstärker 93, einen A/D-Umsetzer 94 und Gleitringe 96 zu dem Hilfscomputer 98 geführt werden können. Es sei darauf hingewiesen, daß diese Anordnung den Vorteil hat, daß Signale niedrigen Pegels nicht durch die Gleitringe geschickt zu werden brauchen. Die Spannungen über den ELGs werden durch die SDASs digitalisiert, die auf der umlaufenden Spindel zusammen mit den gerade geläppten Stangen befestigt sind. Es ist lediglich das digitalisierte Ausgangssignal des hohen Pegels des SDAS (und die Leistungsund Steuersignale), die über die Gleitringe laufen müssen. Obwohl dies in Fig. 7 nicht gezeigt ist, werden zusätzliche Gleitringe verwendet, um die Steuersignale von dem Computer zu der Spindel zurückzuführen. Diese Signale steuern solenoidbetriebene Luftventile, die die Größe des Druckes bestimmen, welche auf jedes Ende jeder gerade geläppten Stange einwirkt. Somit können diese Drücke gesteuert werden, um über der Stange eine gleichmäßige Halshöhe zu erzielen. Ein anderes Solenoid für jede Stange wird betätigt, um die Stange von der Läppscheibe zurückzufahren, wenn die gewünschte Halshöhe erreicht wurde. Ein zusätzliches Luftventil kann verwendet werden, um einen Druck nahe der Mitte der Stange für eine gesonderte Läppsteuerung einwirken zu lassen. Dies wird am besten durch die Verwendung von mehr als 2 ELGs je Stange erleichtert.
Eine Grundgleichung zum Bestimmen des Widerstandes Rp des Fühlers Rp ist gegeben durch:
(1) Rp = PL/A
wobei
Rp der Widerstandswert ist,
P den spezifischen Widerstand des Materials bedeutet, aus dem der Widerstand gemacht ist,
L die Länge des Widerstandes ist, und
A die Querschnittsfläche des Widerstandes ist.
Wenn der Widerstand einen rechteckförmigen Querschnitt hat, wird die Gleichung zu:
(2) Rp = PL/ht,
wobei
h die Höhe des Widerstandes Rp ist, und
T die Dicke des Widerstandes Rp bedeutet.
Bei Anwenden von Gleichung (2) auf den Widerstand Rp kann eine Anzahl von Vereinfachungen vorgenommen werden. Der einzige Parameter von P, L, h und T, der sich während eines Läppens ändert, ist die Höhe h des Widerstandes Rp, da die Luftlagerfläche weggeläppt wird. Daher kann die folgende Gleichung für Rp aufgestellt werden:
(3) Rp = K/h
wobei K eine Konstante ist.
Diese Gleichung kann in Termen der Halshöhe bezüglich der von Rp fernen Lage des Randes 17 (gezeigt in Fig. 2 und 3), der um einen bestimmten Abstand G von der Null- Halshöhenebene versetzt ist, umgeschrieben werden. Dieser Rand ist in gewünschter Weise nominell 200 Mikroinch über die Null-Halshöhenposition versetzt. Der tatsächliche Versetzungsabstand G ändert sich in Wirklichkeit von Scheibe zu Scheibe. Wenn weiterhin die Halshöhe bezüglich der Null-Halshöhenebene durch den Buchstaben z dargestellt wird, dann gilt h = z + G und somit wird die folgende Gleichung für Rp erhalten:
(4) Rp = K/(z + G)
Eine Umkehrung dieser Gleichung ergibt:
(5) z = K/Rp - G
Gleichung (5) kann verwendet werden, um die Halshöhe aus den Meßwerten des Widerstandes Rp zu bestimmen. Um diese Berechnung durchzuführen, müssen jedoch K und G bekannt sein. Der Wert von K kann bestimmt werden durch Messen des Widerstandswertes von Rp, bevor die Stange geläppt wird, oder bevor selbst die Scheibe in Stangen geschnitten wird. Die Höhe h des Widerstandes Rp ist genau bekannt, da sie durch die Genauigkeit des Lithographieprozesses bestimmt wird. In dem obigen Ausführungsbeispiel könnte diese Höhe 20 u (800 Mikroinches) betragen, und Lithographietoleranzen sind sicherlich klein im Vergleich mit dieser Zahl. Somit kann, da Rp und h beide bekannt sind, bevor ein Läppen beginnt, der Wert von K sofort mittels Gleichung (3) berechnet werden. In der Praxis wird Rp für jedes ELG vor einem Läppen gemessen, und diese Daten werden durch den Computer 98 gespeichert. Die Daten werden später durch den Computer wiedergewonnen, um K zu berechnen.
In diesem Ausführungsbeispiel werden Lithographiemasken vorzugsweise so ausgelegt, daß die Versetzung G 5 u (200 Mikroinches) beträgt. Da eine Ausrichtung und andere Toleranzen diese Größe beeinflussen, ist diese Versetzung nicht für jede besondere ELG exakt bekannt. Jedoch kann der Fühler Rb verwendet werden, um eine Höhe z über der Null-Halshöhenebene zu bestimmen, da die relative Lage der Luftlagerfläche zu der Null-Halshöhenebene genau bekannt ist, sobald ein Läppen zu dem Punkt fortschreitet, wo der erste Abbruch (d.h. wenn der erste Kontaktpunkt 75 gebrochen wird) auftritt, da die Lage der Kontaktpunkte relativ zu der Null-Halshöhenebene genau in dem Lithographieprozeß eingerichtet wird. Der Läppgerät-Computer 98 kann dann Gleichung (5) verwenden, um die Versetzung G mittels der bekannten Werte von Rp, K und z zu bestimmen. Zur Genauigkeit wird diese Berechnung der Versetzung G bei dem Auftreten jedes Ab- oder Wegbruches wiederholt. Zwischen Abbzw. Wegbrüchen berechnet der Computer kontinuierlich die momentane Halshöhe z mittels Gleichung (5) und des letzten Wegbruchwertes der Versetzung G und zeigt diese an.
Die obige Prozedur kompensiert die Tatsache, daß ein Leitungswiderstand Rs in Reihe mit Rp vorliegt, was in den obigen Gleichungen vernachlässigt wurde. Was tatsächlich gemessen wird ist Rp' = Rp + Rs. Falls notwendig kann der Widerstandswert Rs in die Gleichungen eingeschlossen und als Teil des obigen Prozesses bewertet werden. Eine derartige Genauigkeit kann für einige fortgeschrittene Designs notwendig sein. Die obigen Gleichungen (1) bis (5) werden dann wie folgt geschrieben:
(1a) Rp' = Rs + PL/A,
(2a) Rp' = Rs + PL/hT,
(3a) Rp' = K/h + Rs,
(4a) Rp' = K/(z + G) + Rs
(5a) z = K (Rp' - Rs) - G.
Die Prozedur zum Anwenden obiger Gleichungen (1a bis 5a) umfaßt ein Messen des Widerstandswertes Rp' (zur Zeit Null) vor einem Läppen (bei einer bekannten Höhe h&sub0;), ein Läppen, bis ein erstes Kalibrierungsereignis erfaßt wird, und ein Messen von Rp' (zu einer Zeit -1) bei einer bekannten Höhe z&sub1;), ein Läppen, bis ein zweites Kalibrierungsereignis erfaßt wird, und ein Messen von Rp' (bei einer Zeit - 2; bei einer bekannten Höhe z&sub2;), ein gleichzeitiges Auflösen nach G, K, Rs der folgenden Gleichungen:
Rp' (0) = K/h + Rs,
Rp' (1) = K/(z1 + G) + Rs,
Rp' (2) = K/(z2 + G) + Rs und
dann ein Berechnen eines gegenwärtigen Wertes der Läpphöhe zgegenwärtig, mittels des gerade gelesenen Wertes von Rp' (bei der gerade vorliegenden Zeit) und der in obiger Weise bestimmten Werte von G, K und Rs durch Lösen der folgenden Gleichungen:
zgegenwärtig = K/(Rp'gegenwärtig - Rs) - G
Der Computer überwacht Rb und entscheidet, wenn ein Wegbruch betätigt wurde. Dieser Prozeß ist nicht ganz so einfach, wie er zunächst scheint. Der Widerstandswert, den der Fühler Rb annehmen wird, nachdem jeder Wegbruch auftritt, ist nicht exakt bekannt. Es ist aber bekannt, daß der Widerstandswert des Widerstandes Rb ungefähr um 50 % anwächst, nachdem jeder Kontaktpunkt geöffnet wird. Weiterhin tritt das Brechen nicht momentan, sondern graduell über eine Halshöhenänderung von wenigstens 50 Nanometer (einige Mikroinches) auf. Somit muß ein beträchtlich komplizierter Algorithmus herangezogen werden, um sicher zu sein, daß der Computer niemals einen Fehler macht, welcher der Kontaktpunkte gerade geöffnet wird.
Der Computer muß etwas wissen, wenn die Widerstandsänderung aufgrund des Öffnens eines Kontaktpunktes beendet wurde und wenn jegliche folgende Änderung dem nächsten Widerstandsbruchereignis zuzuordnen ist. Wie oben erläutert wurde, ist der Widerstand Rb derart ausgelegt, daß sein Widerstandswert etwa um 50 % bei jedem Wegbruch anwächst. Der Computer ist daher programmiert, um den Widerstandswert zu überwachen und ein Entscheiden zu beginnen, daß das erste Wegbruchereignis aufgetreten ist, falls der Widerstandswert des Widerstandes Rb um 25 % von seinem Vorläppwert ansteigt. Tatsächlich wird der Widerstandswert des Widerstandes Rb fortgesetzt anwachsen, bis etwa 150 % von seinem Anfangswert erreicht, jedoch ignoriert der Computer diese zusätzliche Änderung. Nach dem Erfassen der Zunahme um 25 % überwacht der Computer dann den Wert der aus der Gleichung (5) erhaltenen Halshöhe z. Wenn sich die Halshöhe z um die halbe Größe der für das nächste Wegbruchereignis erwarteten zu messenden Größe verändert, notiert der Computer den Wert von Rb. Zu dieser Zeit sollten alle Widerstandsänderungen aufgrund des ersten Wegbruchereignisses abgeschlossen sein. Daher kann der Computer diesen Wert von Rb (beispielsweise 1,34 Ohm) als neues Bezugsmaß betrachten. Er beginnt dann nach einer 25 %-Zunahme in diesem Wert zu sehen. Das gleiche Vorgehen wird wiederholt, bis das letzte Wegbruchereignis auftritt.
Die vorliegende Erfindung erfordert wenigstens drei Kontaktkissen und vorzugsweise fünf Kontaktkissen 28, 30, 36, 34 und 48 jeweils entsprechend den fünf Testpunkten TP1 - TP5 von Fig. 2. In jedem Fall sollte betont werden, daß die vorliegende Erfindung ein einziges zusätzliches Kontaktkissen 48, das einem Zweikopf- Gleiter beizufügen ist, oder zwei zusätzliche Kissen in einem Einzelkopf-Gleiter benötigt. Da somit die vorliegende ELG mit minimal beigefügten Prozeßschritten gebildet und nur eine Mindestforderung an wesentliche Oberflächen stellt, kann eine ELG in der Praxis der Erfindung innerhalb jedes Gleiters auf einer Scheibe mit wenig oder keinem zusätzlichen Gesamtaufwand hergestellt werden.
Andere Ausführungsbeispiele liegen innerhalb der Patentansprüche.

Claims

1. Verfahren zum Läppen einer Oberfläche (ABS) eines Werkstückes (20) herab bis zu einem gewünschten Höhenniveau, wobei das Werkstück (20) eine elektronische Bearbeitungsführung (10) hat und das Verfahren die folgenden Schritte aufweist: elektrisches Verbinden einer Fühlerschaltung (90, 91, 92) über der elektronischen Bearbeitungsführung (10), Bearbeiten der Oberfläche (ABS) des Werkstückes (20), während die Fühlerschaltung (90, 91, 92) die elektronische Bearbeitungsführung (10) überwacht, Analysieren einer Ausgangssignales der Fühlerschaltung (90, 91, 92) als ein Anzeichen eines Fortschreitens des Bearbeitens der Oberfläche (ABS) des Werkstückes (20), und Bestimmen aufgrund des Ausgangssignales der Fühlerschaltung (90, 91, 92), wenn das Werkstück (20) bis zu dem gewünschten Höhenniveau bearbeitet wurde, so daß das Bearbeiten der Oberfläche (ABS) des Werkstückes (20) zu einem geeigneten Zeitpunkt beendet werden kann, wobei der Läppprozeß die Elemente der Bearbeitungsführung nicht kurzschließt.

dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren weiterhin aufweist: Vorsehen eines Läppwerkzeuges mit einem elektrisch leitenden Material und mit einer Läppoberfläche, die ein elektrisch isolierendes Material enthält und daß der Schritt des Bearbeitens der Oberfläche (ABS) des Werkstückes (20), während die Fühlerschaltung (90, 91, 92) die elektronische Bearbeitungsführung (10) überwacht, ein Läppen des Werkstückes (20) mittels des Läppwerkzeuges, so daß die Läppoberfläche den freiliegenden elektrisch leitenden Teil der elektronischen Bearbeitungsführung (10) berührt, während eine Spannung an dem freiliegenden elektrisch leitenden Teil der elektronischen Bearbeitungsführung (10) liegt, um den Läppfortschritt zu bestimmen, und ein Begrenzen der Spannung auf einen Wert, der im wesentlichen einen elektrischen Kurzschluß von der elektronischen Bearbeitungsführung (10) zu dem elektrisch leitenden Material des Läppwerkzeuges verhindert, umfaßt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem:

das Werkstück (20) eine Vielzahl von Schienen (23, 25, 18) umfaßt, die von dem Werkstück (20) vor dem Bearbeiten vorstehen und für ein Bearbeiten bei im wesentlichen identischen Raten ausgestaltet sind,

wobei wenigstens eine der Schienen (23, 25) wenigstens einen Wandler (13, 15) enthält, der für eine maximale Leistung konstruiert ist, wenn die Oberfläche (ABS) des Werkstückes (20) herab bis zu dem gewünschten Höhenniveau geläppt ist, und wenigstens eine andere der Schienen (18) die elektronische Bearbeitungsführung (10) enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Schiene (18), die die elektronische Bearbeitungsführung (10) enthält, eine Blindstruktur (57) umfaßt, die gestaltet ist, um ungefähr an eine analoge Struktur angepaßt zu sein, die in der Schiene (23, 25) liegt, die den Wandler (13, 15) enthält.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei der die Blindstruktur (57) die Schiene (18), die die elektronische Bearbeitungsführung (10) enthält, veranlaßt, mit einer Rate bearbeitet zu werden, die an eine Rate angenähert ist, mit der die Schiene (23, 25), die den Wandler (13, 15) enthält, bearbeitet wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem

die elektronische Bearbeitungsführung (10) einen Widerstandsfühler (Rb) umfaßt und

die Blindstruktur (57) den Aufbau des Widerstandsfühlers (Rb) unterstützt.

6. Verfahren nach Aspruch 1, bei dem

die elektronische Bearbeitungsführung (10) einen analogen Widerstandsfühler (Rp) umfaßt und der analoge Widerstandsfühler (Rp) eine Vielzahl von physikalisch getrennten Widerstandssegmenten (Rp&sub1;, Rp&sub2;&sub1; Rp&sub3;) umfaßt, die elektrisch miteinander durch elektrische Leiter (42, 44) verbunden sind, um eine Konfiguration des analogen Widerstandsfühlers (Rp) zu liefern, der unähnlich zu einer Entlaminierung führt.

7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Widerstandsleiter (61, 62, 63, 64, 65) des diskreten Widerstandsfühlers (Rb) Widerstandswerte haben, die derart gewählt sind, daß der Gesamtwiderstandswert des diskreten Widerstandsfühlers (Rb) sich um einen Prozentsatz verändert, der ungefähr der gleiche ist, wenn wenigstens zwei verschiedene einzelne der elektrischen Kontaktpunkte (71, 72, 73, 74, 75) gebrochen sind.

8. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die elektronische Bearbeitungsführung (10) außerdem einen Widerstandsintegritätsfühler (R) umfaßt, der während eines Plattierschrittes gleichzeitig mit dem diskreten Widerstandsfühler (Rb) hergestellt ist, so daß der Widerstandswert des Widerstandsintegritätsfühlers (R) mit dem Widerstandswert des diskreten Widerstandsfühlers (Rb) vor einen Bearbeiten verglichen werden kann, um zu bestimmen, ob der diskrete Widerstandsfühler (Rb) defekt ist.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem der Widerstandsintegritätsfühler (R) eine Leitung (46) umfaßt, die die elektronische Bearbeitungsführung (10) mit einem elektrischen Kontaktkissen (48) verbindet.

10. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Werkstück (20) wenigstens einen Wandler (13, 15) umfaßt, der elektrisch mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktkissen (28, 30, 34, 36) verbunden ist, die in dem Werkstück enthalten sind,

die Fühlerschaltung (90, 91, 92) eine Stromquelle (90) und ein Voltmeter (91, 92) umfaßt, und

der Schritt des elektrischen Verbindens der Fühlerschaltung (90, 91, 92) über der elektronischen Bearbeitungsführung (10) ein elektrisches Verbinden der Stromquelle (90) mit einem der elektrischen Kontaktkissen (28, 36), mit dem der Wandler (13, 15) elektrisch verbunden ist, und ein elektrisches Verbinden des Voltmeters (91, 92) mit einem anderen der elektrischen Kontaktkissen (30, 34), mit dem der Wandler (13, 15) elektrisch verbunden ist, umfaßt.

11. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem

die elektronische Bearbeitungsführung (10) einen analogen Widerstandsfühler (Rp) und einen diskreten Widerstandsfühler (Rb) aus einer Vielzahl von Widerstandsleitern (61, 62, 63, 64, 65) mit einer Vielzahl von jeweiligen elektrischen Kontaktpunkten (71, 72, 73, 74, 75), die gestaltet sind, um zu verschiedenen Zeiten während eines mechanischen Bearbeitens unterbrochen zu werden, umfaßt, und bei dem der Schritt des Analysieren eines Ausgangssignales der Fühlerschaltung (90, 91, 92) als ein Anzeichen eines Fortschreitens des Bearbeitens der Oberfläche (ABS) des Werkstückes (20) die folgenden aufeinanderfolgenden Schritte umfaßt:

Überwachen des Widerstandswertes des diskreten Widerstandsfühlers (Rb) bis der Widerstandswert des diskreten Widerstandsfühlers (Rb) um einen Betrag zunimmt, der ausreicht, um ein wesentliches Unterbrechen in einem der elektrischen Kontaktpunkte anzuzeigen,

Überwachen des Widerstandswertes des analogen Widerstandsfühlers (Rp), bis der Widerstandswert des analogen Widerstandsfühlers (Rp) um einen Betrag zunimmt, der ausreichend ist, um anzuzeigen, daß das Werkstück (20) in einem Ausmaß derart bearbeitet wurde, daß der elektrische Kontaktpunkt vollständig unterbrochen werden sollte, und Überwachen des Widerstandswertes des diskreten Widerstandsfühlers (Rb), bis der Widerstandswert des diskreten Widerstandsfühlers (Rb) um einen Betrag anwächst, der ausreichend ist, um ein wesentliches Unterbrechen in einem anderen der elektrischen Kontaktpunkte anzuzeigen.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem

das Werkstück (20) wenigstens einen Wandler (13, 15) umfaßt, der elektrisch mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktkissen (28, 30, 34, 36) verbunden ist, die in dem Werkstück enthalten sind, und

der Schritt des elektrischen Verbindens einer Fühlerschaltung (90, 91, 92) über der elektronischen Bearbeitungsführung (10) ein elektrisches Verbinden der Fühlerschaltung (90, 91, 92) mit einem elektrischen Kontaktkissen (30, 34), mit dem der Wandler (13, 15) elektrisch verbunden ist&sub1; umfaßt, so daß das elektrische Kontaktkissen (30, 34) für einen Doppelzweck des Lieferns eines elektrischen Stromes zu der elektronischen Bearbeitungsführung (10) während des Schrittes des Bearbeitens der Oberfläche des Werkstückes (20) und des Lieferns eines elektrischen Stromes zu dem Wandler (13, 15) während eines Gebrauches des Wandlers dient.

13. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem

das Werkstück wenigstens einen Wandler (13, 15) umfaßt,

das Werkstück (20) ein Schieber ist und

der Wandler (13, 15) ein Dünnfilmkopf ist.

14. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem

das Werkstück (20) eine Vielzahl von Wandlern (13, 15) umfaßt, und

der Schritt des elektrischen Verbindens der Fühlerschaltung (90, 91, 92) über der elektronischen Bearbeitungsführung (10) ein elektrisches Verbinden der Fühlerschaltung (90, 91, 92) mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktkissen (30, 34) umfaßt, mit denen die jeweiligen Wandler der Vielzahl von Wandlern (13, 15) elektrisch verbunden sind.

15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem

die elektronische Bearbeitungsführung (10) einen analogen Widerstandsfühler (Rp) und einen diskreten Widerstandsfühler (Rb) umfaßt,

der Schritt des elektrischen Verbindens der Fühlerschaltung (90, 91, 92) über der elektronischen Bearbeitungsführung (10) ein elektrisches Verbinden der Fühlerschaltung (90, 91, 92) über dem analogen Widerstandsfühler (Rp) und ein elektrisches Verbinden der Fühlerschaltung (90, 91, 92) über dem diskreten Widerstandsfühler (Rb) umfaßt,

der Schritt des elektrischen Verbindens der Fühlerschaltung (90, 91, 92) über dem analogen Widerstandsfühler (Rp) ein elektrisches Verbinden der Fühlerschaltung (90, 91, 92) mit dem ersten elektrischen Kontaktkissen (30), mit dem ein erster der Wandler (13) elektrisch verbunden ist, und mit einem zweiten elektrischen Kontaktkissen (48) umfaßt, und

der Schritt des elektrischen Verbindens der Fühlerschaltung (90, 91, 92) über dem diskreten Widerstandsfühler (Rb) ein elektrisches Verbinden der Fühlerschaltung (90, 91, 92) mit dem zweiten elektrischen Kontaktkissen (48) und mit einem dritten elektrischen Kontaktkissen (34), mit dem ein zweiter der Wandler (15) elektrisch verbunden ist, umfaßt.

16. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem

das Werkstück (20) eine Vielzahl von Schienen (23, 25, 18) umfaßt, die von dem Werkstück (20) vor einem Bearbeiten vorstehen und gestaltet sind, um mit im wesentlichen gleichen Raten geläppt zu werden, wobei eine dieser Schienen eine elektronische Bearbeitungsführung enthält,

die die elektronische Bearbeitungsführung (10) enthaltende Schiene (18) zwischen zwei der Schienen (23, 25) liegt, deren jede einen Wandler (13, 15) enthält, und

der Schritt des elektrischen Verbindens der Fühlerschaltung (90, 91, 92) über der elektronischen Bearbeitungsführung (10) ein elektrisches Verbinden der Fühlerschaltung (90, 91, 92) mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktkissen (30, 34) umfaßt, mit denen jeweilige der Wandler (13, 15) elektrisch verbunden sind.

17. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem

die elektronische Bearbeitungsführung (10) einen diskreten Widerstandsfühler (Rb) umfaßt, der eine Vielzahl von Widerstandsleitern (61, 62, 63, 64, 65) hat, die verschiedene Widerstandswerte haben und miteinander parallel mittels einer Vielzahl von elektrischen Kontaktpunkten (71, 72, 73, 74, 75) verbunden sind, und der Schritt des Bearbeitens der Oberfläche (ABS) des Werkstückes (20), während die Fühlerschaltung (90, 91, 92) die elektronische Bearbeitungsführung (10) überwacht, umfaßt, daß die Vielzahl von elektrischen Kontaktpunkten (71, 72, 73, 74, 75) zu verschiedenen Zeiten während eines Bearbeitens unterbrochen werden, damit der Gesamtwiderstandswert des diskreten Widerstandsfühlers (Rb) sich um einen Prozentsatz ändert, der ungefähr der gleiche ist, wenn wenigstens zwei verschiedene Kontaktpunkte der elektrischen Kontaktpunkte (71, 72, 73, 74, 75) unterbrochen werden.

18. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die elektronische Bearbeitungsführung (10) einen diskreten Widerstandsfühler (Rb) aus einer Vielzahl von Leitern (61, 62, 63, 64, 65) mit einer Vielzahl von jeweiligen elektrischen Kontaktpunkten (71, 72, 73, 74, 75), die gestaltet sind, um zu verschiedenen Zeiten während eines Bearbeitens unterbrochen zu werden, und einen Widerstandsintegritätsfühler (R), der während eines Plattierschrittes gleichzeitig mit dem diskreten Widerstandsfühler (Rb) hergestellt ist, umfaßt,

wobei das Verfahren weiterhin aufweist den Schritt eines Messens des Verhältnisses des Widerstandswertes des Widerstandsintegritätsfühlers (R) zu dem Widerstandswert des diskreten Widerstandsfühlers (Rb), um zu bestimmen, ob der diskrete Widerstandsfühler (Rb) irgendwelche Defekte enthält, die die elektronische Bearbeitungsführung (10) veranlassen könnten, fehlerhafte Ausgangssignale während des Schrittes des Bearbeitens der Oberfläche (ABS) des Werkstückes (20) zu liefern.

19. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Spannung weniger als 700 Millivolt beträgt.

20. Verfahren nach Anspruch 19, bei dem die Spannung bei oder unter 100 Millivolt liegt.

21. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Läppoberfläche des Läppwerkzeuges eine Schicht von wenigstens Diamantstaub umfaßt, der ausreichend ist, um elektrisch den freiliegenden leitenden Teil der Läppführung von dem leitenden Material des Läppwerkzeuges zu isolieren, wenn eine ausreichend kleine Spannung an dem freiliegenden leitenden Teil der Läppführung liegt.

22. Verfahren nach Anspruch 21, bei dem die Schicht außerdem Öl umfaßt.

23. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der freiliegende elektrisch leitende Teil der elektronischen Läppführung einen analogen Widerstandsfühler umfaßt.

24. Verfahren nach Ansprüch 1, bei dem der freiliegende elektrisch leitende Teil der elektronischen Läppführung einen Leiter umfaßt, der gestaltet ist, um unterbrochen zu werden, wenn das Werkstück bis auf eine vorbestimmte Bruchdicken-Höhe geläppt wurde.

25. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das elektrisch leitende Material des Läppwerkzeuges Kupfer umfaßt.