JP2007207396A - スライダの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スライダの製造時に、バーの反りを防止し、生産効率を高める。
【解決手段】スライダの製造方法は、基板と保護膜との間に読込素子または書込素子の少なくともいずれかが形成された、スライダとなるべきヘッド素子が、長手方向を含む少なくとも一つの方向に多数配列して形成されたヘッド素子集合体を準備するステップＳ１と、ヘッド素子集合体の基板側の表面を、長手方向と直交する方向に研削する研削ステップＳ２とを有している。
【選択図】図１

Description

本発明はスライダの製造方法に関し、特に、スライダの製造工程中に、ウエハの平坦性を維持する方法に関する。

ハードディスク装置に用いられるスライダは、基板の上に、読込部および書込部（以下、両者を合わせてリードライト部という。）を成膜し、その上に、オーバーコート層（以下、保護膜という。）を被覆して形成されている。基板は、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ）等のセラミック材料からなり、保護膜は、アルミナ等の絶縁材料からなっている。

図５は、成膜後のウエハの模式図であり、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図を示す。ウエハ１は、上述のように、基板２と、保護膜４と、その間に形成されたリードライト部３とを有している。ウエハ１には、個々のスライダとなるべき部分であるヘッド素子５が平面的に多数形成されている（図５（ａ）は、一部のヘッド素子５だけを示している。）。保護膜４には、成膜時に内部応力が生じる。この内部応力は通常圧縮応力であり、その作用によって、同図（ｂ）に示すように、保護膜側が凸状に、基板側が凹状に反ることがある。反りが生じると、以下の問題が生じることが指摘されている。

まず、ウエハ１は成膜後にバー６に切断され、バー単位でラッピングされるが、バー６になった状態でも内部応力は保存されるため、バー６は反った状態のままである。したがって、バー６は反った状態でラッピングされることになる。ここで、ラッピングとは、ヘッド素子５の記録媒体と対向する面（以下、媒体対向面という。）を研磨し、書込素子や読込素子の奥行き（これらをスロートハイトおよびＭＲ高さという。）を規定値に形成することをいう。

図６（ａ）は、ラッピングの状況を示す平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）のｂ−ｂ線に沿った断面図である。バー６は、図６（ａ）に示すように、バー６の長手方向が回転するラッププレート２１の径方向と揃うようにラッププレート２１に押し付けられて研磨される。しかし、実際には、図６（ｂ）に示すように、バー６が傾いてラッププレート２１に押し付けられこともある。図に示すように、保護膜４側が前傾してラッププレート２１に押し付けられると、湾曲したバー６の中央付近がまずラッピングされ、その後、徐々に両側部分がラッピングされていく。この結果、バー６の中央付近にあるヘッド素子５はより深くラッピングされ、両側にあるヘッド素子５は十分な深さでラッピングされない。この結果、ヘッド素子間でスロートハイトおよびＭＲ高さがばらつき、歩留まりの悪化など、生産効率の悪化が生じる。

また、スライダの媒体対向面には、スライダの浮上特性などを改善するため、レール状の凹凸が形成されている。この凹凸を形成するパターニング工程は、ラッピング工程の後に、バーの状態でおこなわれる。具体的には、フォトリソグラフィーによって所定の開口を有するレジストを形成し、バーの媒体対向面の一部をミリングすることによっておこなわれる。レジスト形成の際に用いられるフォトマスク２３は、図７に示すように、多数のヘッド素子５を一括して露光するようになっている。しかし、バー６の反りが大きいと、フォトマスク２３の開口部の位置が、バー６の凹凸が形成されるべき位置２４に対してずれるため、凹凸が形成される位置もヘッド素子５毎にばらつき、歩留まりの悪化につながる。この問題を防止するためには、バー６の一回の露光スライダ数を減らすことが有効であるが、その分、一回に露光できるヘッド素子の数が減少し、生産効率の悪化につながる。

このような課題に対処するため、これまでいくつかの技術が開示されている。例えば、保護膜を形成したウエハの基板側の表面を粗面加工することが提案されている（特許文献１参照）。基板側の表面を粗面加工することによって、反りを発生させる保護膜の内部応力に対抗する応力が基板側に生じ、両方の応力が釣り合って反りを補償することができる。また、基板側の表面に加工痕を形成することが提案されている（特許文献２参照）。加工痕は、タイヤモンド砥石を用いた研削加工によって形成される。加工痕を形成することによって、基板側の表面に圧縮応力が生じ、保護膜の圧縮応力と拮抗させることができる。
特開平６−７６２４４号公報 特開平１０−３３４４１２号公報

特許文献１，２に示した方法は、いずれも基板側の表面に圧縮応力を生じさせて、反りを抑制するものであるが、ウエハ全体で均一に反りを抑えることは難しい。さらに、特許文献２に示した方法では、加工痕がウエハの中心から渦巻状に形成されると考えられ、バーに切断したときに加工痕が均一に分布せず、バー毎に反り方が異なりやすい。

従来のスライダは、基板が比較的厚かったため、大きな反りが生じることはなかったが、近年、スライダの小型化に伴い、基板は薄化する傾向にあり、反りの影響が無視できなくなってきている。

本発明は、このような課題に鑑み、バーの反りを防止し、生産効率を高めることのできる、スライダの製造方法を提供することを目的とする。

本発明のスライダの製造方法は、基板と保護膜との間に読込素子または書込素子の少なくともいずれかが形成された、スライダとなるべきヘッド素子が、長手方向を含む少なくとも一つの方向に多数配列して形成されたヘッド素子集合体を準備するステップと、ヘッド素子集合体の基板側の表面を、長手方向と直交する方向に研削する研削ステップとを有している。

長手方向と直交する方向に研削すると、基板側の表面は、研削されるにつれて、長手方向と直交する方向に沿って圧縮される。このような方法で圧縮力をかけると、圧縮応力は、研削がおこなわれる方向と直交する方向、すなわち長手方向に効率よく生じる。したがって、保護膜の成膜時に保護膜に生じた長手方向の圧縮応力は、この圧縮応力によって相殺されて、ヘッド素子集合体に長手方向に沿った反りが発生することが防止または抑制される。

研削ステップは、砥石を用いた平面研削によっておこなうことができる。

研削ステップは、砥石で基板側の表面を研削した後に、砥石よりも粒度の大きい砥石で研削痕の形成された面を研削することを含んでいてもよい。

ヘッド素子集合体は、ヘッド素子が二次元状に配列したウエハであり、研削ステップの後に、ウエハを長手方向に沿って切断するステップを有していてもよい。

ヘッド素子集合体は、ヘッド素子が一列に配列したバーであり、研削ステップの前に、ヘッド素子が二次元状に配列したウエハを長手方向に沿って切断し、バーを切り出すステップを有していてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、保護膜に生じたバーの長手方向の圧縮応力と、研削によって生じたバーの長手方向の圧縮応力とが相殺されるため、バーの長手方向の反りを防止し、スライダの生産効率を高めることができる。

以下、図１のフロー図およびその他の図を参照して本発明の実施形態を説明する。

（ステップＳ１）まず、図２（ａ），（ｂ）に示すように、基板２上に、リードライト部３および保護膜４を順次成膜し、ウエハ１を形成する。図２（ａ）はウエハの基板側から見た平面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のｂ−ｂ線に沿ったウエハの部分断面図である。前述のように、基板２は、アルティック等のセラミック材料から形成される。リードライト部３は、記録媒体から磁気記録を読み出す磁気抵抗効果素子を備えた読込部３１と、記録媒体に磁気記録の書き込みを行なう誘導型磁気変換素子を備えた書込部３２とを有しているが、いずれか一方だけを有していてもよい。リードライト部３は、スパッタリング等の薄膜形成技術によって成膜される。保護膜４は、アルミナ等の絶縁材料からなり、スパッタリングによって形成される。

ウエハ１は、ヘッド素子５が平面的に多数形成された、ヘッド素子５の集合体である。図２（ａ）には、一部のヘッド素子５だけを示している。ヘッド素子５は、基板２と保護膜４との間にリードライト部３が形成された、スライダとなるべき素子である。ウエハ１は切断されて、バー６に分割される。各バー６にはヘッド素子５が一列に形成される。

（ステップＳ２）次に、図２（ｃ），（ｄ）に示すように、ウエハ１の基板側表面Ｒを、バー６の長手方向ｘと直交する方向（以下、直交方向ｙという。）に、平面研削機を用いて研削する（研削ステップ）。図２（ｃ）はウエハの基板２側から見た平面図、図２（ｄ）は図２（ｃ）のｄ−ｄ線に沿ったウエハの部分断面図である。具体的には、図２（ｃ）に示すように、ウエハ１を直交方向ｙに動かしながら、ウエハ１の基板側表面Ｒに回転する砥石８を押し当て基板２を研削し、さらに、長手方向ｘにウエハ１を動かしながら同じ作業を繰返す。なお、バー６の長手方向ｘとは、媒体対向面となるべき面Ｓ（図２（ａ参照）が隣接して並ぶ方向である。すなわち、ウエハ１を切断してバー６を切り出す方向はあらかじめ決まっており、ウエハ１は、バー６を切り出したときに媒体対向面となるべき面Ｓが露出する向きで切断されるが、その向きが長手方向ｘである。媒体対向面となるべき面Ｓは後述のステップでラッピングされ、媒体対向面となる。

この工程によって、ウエハ１の基板側表面Ｒは、直交方向ｙに沿って圧縮される。このとき、図２（ｅ），（ｆ）に示すように、研削痕９が直交方向ｙに沿って形成されることが多い。研削痕９は、圧縮が直交方向ｙに沿って行われたことを示している。図２（ｅ）はウエハの基板２側から見た平面図、図２（ｆ）は図２（ｅ）のｆ−ｆ線に沿ったウエハの部分断面図である。図２（ｅ）には、図示の簡略化のため、ひとつのバーのみを示している。平面研削機の構成によっては、長手方向ｘまたは直交方向ｙのいずれかまたは両方への移動を、砥石８を動かすことによっておこなってもよい。

砥石８としては、例えばダイヤモンドを砥粒として用いたダイヤモンド砥石を用いることができる。ステップ１で保護膜４を形成した際にウエハ１には反りが生じるが、ウエハ１の保護膜側表面Ｆを平坦な真空チャック等で保持すれば、ウエハ１を平坦に維持した状態で、研削ができる。

図３は、本ステップにより得られる効果を説明する模式図である。同図（ａ），（ｂ）はともにウエハの部分側方断面図であり、同図（ａ）はステップ２が開始される前の状態を、同図（ｂ）はステップ２が終了した後の状態を各々示している。各図では基板２と保護膜４のみを示し、リードライト部３の図示は省略している。同図（ａ）に示すように、保護膜４が成膜されると、保護膜４には圧縮応力が生じ、その反力によって、ウエハ１が保護膜４側を凸状として反る。同図（ａ）は、保護膜４の、ある微小領域における応力状態を模式的に示している。ウエハ１の基板側表面Ｒを直交方向ｙに研削すると、加工の際の圧縮によって基板側表面Ｒには圧縮応力が発生する。同図（ｂ）は、このときの、基板２および保護膜４の、ある微小領域における応力状態を模式的に示している。研削時の圧縮の結果、同図（ｂ）に示すように研削痕９が現れることが多い。

直交方向ｙに研削するのは、圧縮応力がバー６の長手方向ｘに効率的に生じるようにするためである。すなわち、ウエハ１の反りが実際に問題となるのは、バー６に切断した後の媒体対向面のラッピング工程や、パターニング工程のときである。したがって、バー６に切断した状態でのバー６の反りが抑制される必要がある。抑制するべき反りはバー６の長手方向ｘに生じる反りであるので（直交方向ｙの反りも存在するが、長手方向ｘの反りに比べると無視できる。）、長手方向ｘに生じる反りを抑制するには、バー６に長手方向ｘの圧縮応力を生じさせる必要がある。直交方向ｙに研削すれば、圧縮力は直交方向ｙに対して左右に広がるように進展する。すなわち、圧縮応力は、主にバー６の長手方向ｘを主な成分として生じ、バー６全体に長手方向ｘの圧縮応力が生じる。以上の理由から、直交方向ｙに研削することが最も望ましいが、多少直交方向ｙからずれていてもかまわない。

基板２に生じた圧縮応力と、保護膜４に生じた圧縮応力とをバランスさせることによって、ウエハ１に生じた反りが抑制され、ウエハ１の長手方向ｘの平坦度が回復する。圧縮応力の大きさは、砥石８の粒度（または粒径）や押付け力を変えるなど、適宜の方法で調整できる。

なお、研削の際には基板２の全体が削られ、厚さが減少するので、ステップ１では、最終的な基板２厚さよりも厚めの基板２を用いることが望ましい。しかし、本ステップでは、ウエハ１の基板側表面Ｒに圧縮応力を与えることが重要であって、研削自体はその一つの手段にすぎない。したがって、直交方向ｙに沿って塑性変形を生じさせ、よって圧縮応力が生じるように基板側表面Ｒを機械加工するなど、基板２の厚みを変えないで本ステップを実施することも可能である。

（ステップ３）ステップ２で用いた砥石８よりも粒度の大きい砥石で、研削痕９の形成された面を研削する。研削された面はそのままでは表面粗さが大きく、後工程で汚れが付着しやすいため、洗浄性に問題が生じる可能性がある。そこで、研削された面を、発生した圧縮応力に大きな影響が生じないよう、ごく小さな砥粒を備えた砥石で研削する。すなわち、ウエハ１の基板側表面Ｒは、研削痕９の形状がほぼ維持され、かつ、表面の細かい凹凸が平滑化されるように研削される。

（ステップ４）その後、ウエハ１を長手方向ｘに沿って切断し、バー６を形成する。さらに、ラッピングやパターニング、バー６の切断、洗浄等の従来技術と同様の工程を経て、スライダが完成する。

本実施形態にもとづきスライダを製作したところ、バーの反りが抑制されて、より長いバーを作業単位とすることが可能となった。具体的には、１つのバー６に対する露光回数を３回から２回に減らすことができ、ステッパの利用効率が約３０％向上した。

以上、本発明を実施形態に即して説明したが、本発明は様々な変形が可能である。たとえば、研削工程は、ウエハ１の段階ではなく、バー６に切断後、バー６に対しておこなってもよい。この場合、ステップ２（研削ステップ）の前に、ウエハ１を長手方向ｘに沿って切断し、バー６を切り出すステップが追加され、ステップ４のウエハ切断工程は不要となる。

また、研削は、平面研削機ではなく、カップ砥石を用いておこなうこともできる。図４は、カップ砥石を用いた研削方法を示す概念図で、同図（ａ）は平面図、同図（ｂ）は側面図である。被研削体１４は、回転するテーブル１３の上に固定される。テーブル１３の上方には、スピンドル１１の周りを回転するカップ砥石１２が備えられている。カップ砥石１２は、同図（ｂ）に示すように、非常に底の浅いカップ状の砥石である。被研削体１４をテーブル１３によって、カップ砥石１２をスピンドル１１によって各々回転させながら、カップ砥石１２を被研削体１４に押し付けると、被研削体１４には、同図（ｃ）のような研削痕１９が形成される。すなわち、被研削体１４は、研削痕１９の向きに研削される。ウエハ１をバーに分離する前に、いくつかのバー５が集合したブロック１６に分割し、各ブロック１６を、同図（ｃ）中に示すように、研削痕１９とバー５の長手方向とが略直交する向きにテーブル１３にセットすれば、各ブロック１６を、バー５の直交方向に研削することができる。本実施形態によれば、スライダへの加工中に用いられる研削機を、本発明に利用することができるため、新たな設備が不要で、製造効率の向上にもつながる。

本発明の一実施形態を示すフロー図である。 本発明の一実施形態による研削方法を示す概念図である。 本発明の一実施形態の効果を示す概念図である。 本発明の他の実施形態による研削方法を示す概念図である。 従来技術のウエハの概念図である。 従来技術のラッピング方法を示す概念図である。 従来技術の、媒体対向面加工工程の一部を示す概念図である。

符号の説明

１ ウエハ
２ 基板
３ リードライト部
４ 保護膜
５ ヘッド素子
６ バー
８ 砥石
９ 研削痕
Ｒ 基板側表面
Ｆ 保護膜側表面
ｘ 長手方向
ｙ 直交方向

Claims (5)

1. 基板と保護膜との間に読込素子または書込素子の少なくともいずれかが形成された、スライダとなるべきヘッド素子が、媒体対向面となるべき面が隣接して並ぶ方向である長手方向を含む少なくとも一つの方向に多数配列して形成されたヘッド素子集合体を準備するステップと、
   前記ヘッド素子集合体の前記基板側の表面を、前記長手方向と直交する方向に研削する研削ステップと、
   を有する、スライダの製造方法。
2. 前記研削ステップは、砥石を用いた平面研削によっておこなう、請求項１に記載のスライダの製造方法。
3. 前記研削ステップは、前記砥石で前記基板側の表面を研削した後に、該砥石よりも粒度の大きい砥石で前記研削痕の形成された面を研削することを含む、請求項２に記載のスライダの製造方法。
4. 前記ヘッド素子集合体は、前記ヘッド素子が二次元状に配列したウエハであり、
   前記研削ステップの後に、前記ウエハを前記長手方向に沿って切断するステップを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のスライダの製造方法。
5. 前記ヘッド素子集合体は、前記ヘッド素子が一列に配列したバーであり、
   前記研削ステップの前に、前記ヘッド素子が二次元状に配列したウエハを前記長手方向に沿って切断し、前記バーを切り出すステップを有する、請求項１から３のいずれか１項に記載のスライダの製造方法。

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