(57)【要約】      （修正有）【課題】複合材料である磁気ヘッドや光コネクタフェルールをはじめとする電子デバイス全般の製造方法において、研磨部位に発生する加工段差や表面粗さを低減し、加工によるダメージの少ない研磨方法の提供。【解決手段】複合材からなる研磨部分を有する電子デバイスに研磨加工を施して前記電子デバイスを製造方法において、弾性を有する支持盤３１の表面に、硬度６０〜１００Ｇｐａの局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部からなるダイヤモンド切刃３２１の群を有する厚さが１０〜３０００ｎｍ範囲内のＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）薄膜３２をコーティングした研磨工具３０を用いて、該研磨工具の前記ダイヤモンド切刃の群を前記デバイスの前記研磨部分に接触させて摺動させることにより前記研磨部分に対して前記研磨加工を施す。【選択図】  図２
2006224235.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複合材からなる研磨部分を有する電子デバイスにおいて前記研磨部分に対して研磨加工を施して前記電子デバイスを製造する電子デバイスの製造方法において、
弾性を有する支持盤の表面に、硬度６０〜１００Ｇｐａの局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部からなるダイヤモンド切刃の群を有する厚さが１０〜３０００ｎｍ範囲内のＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）薄膜をコーティングした研磨工具を用いて、該研磨工具の前記ダイヤモンド切刃の群を前記デバイスの前記研磨部分に接触させて摺動させることにより前記研磨部分に対して前記研磨加工を施すことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記研磨工具において、前記ダイヤモンド切刃の群の密度が１０個／μｍ２以上であり、前記それぞれのダイヤモンド切刃としての作用点もしくは作用面の高さは、ほぼ同一面内にあって、かつ４０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴とする請求項１記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項３】
前記研磨工具において、前記弾性を有する支持盤として、錫を主体とする錫系材料またはステンレス合金鋼材料で形成することを特徴とする請求項１又は２記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れかの一つに記載された電子デバイスの製造方法を用いて製造されたことを特徴とする電子デバイス。
【請求項５】
磁気ヘッドの複合材料から形成される磁気素子部及び浮上面からなる研磨部分に対して研磨加工を施して製造する磁気ヘッドの製造方法において、
弾性を有する支持盤の表面に、硬度６０〜１００Ｇｐａの局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部からなるダイヤモンド切刃の群を有する厚さが１０〜３０００ｎｍ範囲内のＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）薄膜をコーティングした研磨定盤における前記ダイヤモンド切刃の群の表面に潤滑剤を供給し、前記研磨定盤と前記磁気ヘッドとの少なくともいずれか一方を動かしながら、磁気ヘッドの前記研磨部分を前記ダイヤモンド切刃の群の表面に接触磨耗させて前記研磨加工を施して製造することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記研磨定盤において、前記ダイヤモンド切刃の群の密度が１０個／μｍ２以上であり、前記それぞれのダイヤモンド切刃としての作用点もしくは作用面の高さは、ほぼ同一面内にあって、かつ４０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴とする請求項５記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記各ダイヤモンド切刃の径が５〜１００ｎｍ程度の範囲内にあることを特徴とする請求項６記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記研磨定盤において、前記弾性を有する支持盤として、錫を主体とする錫系材料またはステンレス合金鋼材料で形成することを特徴とする請求項５又は６記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記研磨加工する磁気ヘッドは、巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドであることを特徴する請求項５乃至８の何れか一つに記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記研磨加工する磁気ヘッドは、複数の磁気ヘッドが配列されてなる短冊状のローバーの状態であることを特徴とする請求項５乃至８の何れか一つに記載の磁気ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
弾性を有する支持盤の表面に、硬度６０〜１００Ｇｐａの局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部からなるダイヤモンド切刃の群を有する厚さが１０〜３０００ｎｍ範囲内のＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）薄膜をコーティングして形成したことを特徴とする研磨工具。
【請求項１２】
前記支持盤の材料が錫系材料またはステンレス合金鋼材料であることを特徴とする請求項１１記載の研磨工具。
【請求項１３】
研磨工具の製造方法において、
弾性を有する支持盤の表面を鏡面加工する第１の工程と、
該第１の工程で鏡面加工された前記支持盤の表面にＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）薄膜を形成する第２の工程と、
該第２の工程で形成された前記ＤＬＣ薄膜の表面を極微少量エッチングし、局所的に微結晶化した突起部を形成する第３の工程とを有することを特徴とする研磨工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク装置用磁気ヘッドや光ファイバ接続に用いる光コネクタフェルール等の電子デバイスの研磨方法及び磁気ヘッドの製造方法並びに研摩工具及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば磁気ディスク装置においては面記録密度の向上が望まれており、そのためには磁気ヘッドの磁気記録媒体に対する浮上量を現状の約１０ｎｍからさらに低減させることが必要である。そして、この浮上量の低減を実現するには、回転する磁気記録媒体に対面させて配置する磁気ヘッドのスライダ面（浮上面）をより一層高精度に加工することが不可欠である。
【０００３】
一般に、磁気ヘッドは次のように作製されていた。即ち、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ（アルミナチタンカーバイト）等の硬質基板上に、絶縁膜としてＡｌ２Ｏ３（アルミナ、膜厚２〜１０μｍ）を形成し、シールド層、ギャップ膜、磁気抵抗効果膜等からなる磁気素子部（ＧＭＲ素子、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子、ＴＭＲ素子）、下部磁極、上部磁極、保護膜（アルミナ層）を順次積層する。上記した構造体はリソグラフィーを用いた薄膜プロセスにより５インチサイズの基板上に形成される。
【０００４】
その後、この基板をダイヤモンド砥石を用いて２インチの長さを有する短冊片に切断される。そして、切断後の歪みを両面ラップ等の方法を用いて除去した後、基板上に積層した構造体に対して直交する面を高精度に研磨加工を施して、磁気記録媒体に対面する磁気ヘッドのスライダ面（浮上面）を形成する。そして、短冊片から個々の磁気素子部を含むような小片を切り出して磁気ヘッドが完成する。
【０００５】
ところで、上記した短冊片の研磨方法には、特開２００２−１６６３５８号公報（特許文献１）の従来の技術に記載されているように、回転する軟質金属系の定盤上にダイヤモンド等の砥粒を含んだラップ液を滴下しながら、研磨治具に接着した短冊片を押圧摺動させることが用いられている。研磨条件としては、回転する定盤に対して短冊片を張り付けた研磨治具を自公転式に回転させる場合、定盤の回転方向に対して面交する方向あるいは回転方向と平行に短冊片を揺動させる場合等がある。
【０００６】
また、上記特許文献１には、更に、磁気ヘッドを構成する基板材よりも硬い多結晶セラミック材料を使用し、該セラミック表面を平滑化する第１の工程と、上記セラミック表面をイオンミーリング等のエッチング処理し、硬質部の粒界をナノメートルオーダーで突出させる第２の工程と、この粒界を切刃にするためにダイヤモンド・ライク・カーボン膜（ＤＬＣ膜）などの硬質薄膜を成膜する第３の工程とを有する研磨定盤の製造方法および該研磨定盤を用いた磁気ヘッドの研磨方法が記載されている。
【０００７】
また、特開２００４−９１２５０公報（特許文献２）には、基板温度を４００℃〜６５０℃の範囲とし、反応チャンバ内を実質的に酸素からなる雰囲気として成膜中のグラファイト成分であるｓｐ２結合成分を酸素により選択的に除去することによりダイヤモンド薄膜を基板上に堆積するダイヤモンド薄膜のレーザーアブレーション法による形成方法において、レーザーパルス毎の堆積粒子の過飽和状態が緩和されてしまう前に次のレーザーパルスの堆積粒子の過飽和状態が形成されるように、ターゲットに照射するレーザーの繰り返し周波数が０．１Ｈｚ〜５０Ｈｚの範囲において、繰り返し周波数の値とフルーエンス値の設定によって基板に堆積するダイヤモンド膜の平均結晶粒径を１０ｎｍ〜１０μｍの範囲内の所望の値にすることが知られている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−１６６３５８号公報
【特許文献２】特開２００４−９１２５０公報
【特許文献３】特開２００３−３３１４０９号公報
【特許文献４】特開２００４−７１０１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような磁気ヘッドや光コネクタフェルールをはじめとする電子デバイスは、いわゆる複数の材料からなる複合材料である電子デバイスのひとつである磁気ヘッドでは、上記で述べた短冊片を構成する部材、即ち、基板、絶縁膜、磁気素子部、保護膜等の機械的硬度（ビーカース硬度）がそれぞれ異なるため、上記した従来技術を用いてこれらを一様に研磨することが極めて難しい。即ち、基板での浮上面に対して、最もビッカース硬度の小さいパーマロイからなる磁気素子とその近傍の領域が著しく研磨され、加工段差が生ずることになる。従って、完成した磁気ヘッドにおいては、基板の浮上面と磁気素子部とにおいて大きな加工段差が発生し、この加工段差が実質的な浮上量の増大をもたらして、大容量を有する磁気記録媒体からの情報を効率良く再生することが困難となる不都合を抱えていた。
【００１０】
また、短冊片を構成する部材の中でも磁気素子部の機械的硬度が小さく、使用した砥粒の悪影響を最も受け易い。即ち、巨大磁気抵抗効果型（ＧＭＲ）磁気ヘッドのように、磁気素子部は下部シールド層、磁気抵抗効果膜、上部シールド層等の積層構造であって、この磁気抵抗効果膜の膜厚が極めて薄い（例えば、数１０ｎｍ程度）ため、上記したシールド層から磁気抵抗効果膜を横切るような研磨傷が形成される。
【００１１】
さらに、素子構造の微細化にともない、この研磨傷の深さが大きい場合には、磁気抵抗効果膜を含む上下シールド層間において電気的な短絡路が形成され、磁気素子部の機能を遺失させるばかりでなく、研磨加工時の変質層が形成され、磁気ヘッドそのものの特性やその信頼性に大きな影響を与えることになる。従って、研磨面に於けるより一層の平滑化も同時に要求されている。
【００１２】
特に、ＴＭＲヘッドやＣＰＰ−ＧＭＲヘッドでは、再生素子内のアルミナ障壁層が１ｎｍ程度と非常に薄く、機械的な作用が主体の従来の研磨ではヘッドの特性を確保できないという課題があった。
【００１３】
さらに、素子構造の微細化にともない、研磨中における素子部の静電破壊などの頻度が増大する場合があり、研磨工具の改良が課題であった。
【００１４】
特に、微細なダイヤモンド粒子を軟質金属定盤の最表面の塑性変形により機械的に固定する従来の固定砥粒定盤の場合についての課題を、図１０〜図１２を用いて説明する。図１０は、従来の固定砥粒定盤において砥粒の機械的な固定に限界があることを示す図である。図１０に示すように砥粒の保持力は、砥粒の体積のオーダーに比例して減少し、精々１／２０μｍの砥粒が限界である。このように砥粒の保持力の低下はスクラッチの発生や定盤寿命の低下の原因となる。また、図１１（ａ）（ｂ）はそれぞれ、平均粒径１／８μｍと１／１０μｍのダイヤモンド砥粒を機械的に固定化を行った場合の固定化された砥粒の粒度分布を評価した結果を示す。図１１から、１／８μｍの場合と１／１０μｍの場合とでは、最も固定化されている頻度が多いのは０．２〜０．２５μｍの範囲であり、０．１μｍ未満のものは、いずれの平均粒径の場合もほとんど無いことがわかった。このことから、粒径１／２０μｍ以下の砥粒を用いて固定砥粒定盤を作製することは困難なことがわかる。また、図１２には平均砥粒径と固定化後の定盤断面の表面粗さの関係を調べた結果を示す。図１２（ａ）に示す面粗さＲａは、定盤の表面からの砥粒の突出量を示すものであり、定盤の表面のうねりを含めたものである。また図１２（ｂ）に示す面粗さＲｐは主に、粗さの中心線よりも凸側の部分を示しており、近似的に砥粒の突出し量と見なすことができる。いずれも、平均砥粒径１／１００μｍ、１／３０μｍ、１／２０μｍ、１／１０μｍ、１／８μｍ、１／４μｍのものに対する表面粗さを示しているが、砥粒径が１／２０μｍ以下では、ほとんど表面粗さの変化がなくなり、砥粒の固定化とともに実切り込み量の微小化が困難なことを示している。
【００１５】
本発明の目的は、複合材料である磁気ヘッドや光コネクタフェルールをはじめとする電子デバイス全般の製造方法において、研磨部位に発生する加工段差や表面粗さを低減し、加工によるダメージの少ない研磨方法を提供することにある。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、上記電子デバイスを高精度に研磨加工し、該高精度に研磨加工された電子デバイスを搭載することによって性能向上を実現した電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
上記目的を達成するために、本発明は、複合材からなる研磨部分を有する電子デバイスにおいて前記研磨部分に対して研磨加工を施して前記電子デバイスを製造する電子デバイスの製造方法において、弾性を有する支持盤の表面に、硬度６０〜１００Ｇｐａの局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部からなるダイヤモンド切刃の群を有する厚さが１０〜３０００ｎｍ範囲内のＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）薄膜をコーティングした研磨工具を用いて、該研磨工具の前記ダイヤモンド切刃の群を前記デバイスの前記研磨部分に接触させて摺動させることにより前記研磨部分に対して前記研磨加工を施すことを特徴とする。
【００１８】
また、本発明は、磁気ヘッドの複合材料から形成される磁気素子部及び浮上面からなる研磨部分に対して研磨加工を施して製造する磁気ヘッドの製造方法において、弾性を有する支持盤の表面に、硬度６０〜１００Ｇｐａの局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部からなるダイヤモンド切刃の群を有する厚さが１０〜３０００ｎｍ範囲内のＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）薄膜をコーティングした研磨定盤における前記ダイヤモンド切刃の群の表面に潤滑剤を供給し、前記研磨定盤と前記磁気ヘッドとの少なくともいずれか一方を動かしながら、磁気ヘッドの前記研磨部分を前記ダイヤモンド切刃の群の表面に接触磨耗させて前記研磨加工を施して製造することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、前記研磨定盤において、前記ダイヤモンド切刃の群の密度が１０個／μｍ２以上であり、前記それぞれのダイヤモンド切刃としての作用点もしくは作用面の高さは、ほぼ同一面内にあって、かつ４０ｎｍ以下の範囲内にあることを特徴とする。
また、本発明は、前記各ダイヤモンド切刃の径が５〜１００ｎｍ程度の範囲内にあることを特徴とする。
また、本発明は、前記研磨定盤において、前記弾性を有する支持盤として、錫を主体とする錫系材料またはステンレス合金鋼材料で形成することを特徴とする。
また、本発明は、前記研磨加工する磁気ヘッドは、巨大磁気抵抗効果型磁気ヘッドであることを特徴する。
また、本発明は、前記研磨加工する磁気ヘッドは、複数の磁気ヘッドが配列されてなる短冊状のローバーの状態であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、磁気ディスク装置用磁気ヘッドや光ファイバ接続に用いる光コネクタフェルール等の電子デバイスを高精度に研磨加工することが可能となり、その結果高精度に研磨加工できた電子デバイスを電子機器に搭載することができ、電子機器の性能を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係る電子又は光デバイスの製造方法（研磨加工方法）並びに研磨工具等の実施例について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２２】
まず、本発明に係る電子又は光デバイスの一つである、磁気ヘッドの実施例について説明する。
図１は本発明に係る磁気ヘッドの磁気素子部の構成を示す断面図であって、磁気ディスク装置に用いられている状態を示している。
図１において、磁気ディスク装置では、磁気ヘッド１が支持バネ（図示せず）に固定されて、記録媒体としての磁気ディスク１４と対向するように、配置される。そして、磁気ヘッド１は、装置駆動（図示せず）により、磁気ディスク１４上の所定の位置まで移動し、磁気記録情報の書き込みや読み出しが行われる。
【００２３】
磁気ヘッド１の磁気素子部２は、磁気ディスク１４の表面に対して直交する方向に形成されており、基板３の磁気ディスクの表面に直交する面上に、絶縁膜４、下部シールド膜５、上部シールド膜６、下部磁極８、上部磁極９及び保護膜１１が順次積層され、下部シールド膜５と上部シールド膜６との間に磁気再生素子７が、また、下部磁極８と上部磁極９との間にコイル１０がそれぞれ設けられた構成をなしており、さらに、磁気ディスク１４の表面に対向する面にカーボン保護膜１２が設けられている。このカーボン保護膜１２の磁気ディスク１４に対向する表面が、磁気ヘッド１の浮上面１３である。ここで、下部磁極８と上部磁極９とコイル１０とが磁気記録素子を形成している。
【００２４】
磁気ヘッド１は、回転する磁気ディスク１４に対して浮上した状態で、磁気記録情報の書き込みあるいは読み出しを行うように構成される。このように磁気ヘッド１が良好な浮上量ＬＦの浮上状態を維持できるようにするために、磁気ヘッド１の磁気ディスク１４と対面させる側の表面（以下、これを磁気ヘッド１の表面という）が、例えば複数の磁気ヘッド１が一列に配列されてなる短冊状のローバーの状態で研磨加工され、しかる後、カーボン保護膜１２が形成されて浮上面１３が得られる。その後、短冊状のローバーの状態から各磁気ヘッドに切断されて磁気ヘッド１が得られることになる。
【００２５】
ここで、磁気ディスク１４は、基板１５の表面に磁性膜１６、保護膜１７及び潤滑膜１８が順に積層されて構成される。ところで、上記浮上量ＬＦとは、磁気ディスク１４のこの澗滑膜１８の表面と磁気ヘッド１の浮上面１３との間の距離をいう。
【００２６】
磁気ヘッド１がより多くの磁気記録情報を高速で、しかも、確実に磁気ディスク１４に書き込み、あるいは磁気ディスク１４から読み出すためには、磁気ヘッド１における磁気記録素子を形成する下部磁極８及び上部磁極９の先端や磁気再生素子7の先端と、磁気ディスク１４の磁性層１６の表面との間の距離、即ち、磁気スペーシングＬＭを低減させることが必要であり、このためには、加工段差ＬＳを０．５ｎｍ程度以下になるように極力低減することが要求される。究極的には、加工段差ＬＳが存在せず、磁気ヘッド１での磁気素子５〜９の浮上面１３側の端部と基板３などの他の部分の浮上面１３側の端部とが同一平面上に配置されるように、磁気ヘッド１の表面を研磨することが望ましい。上記加工段差ＬＳとは、研磨したときに生じる基板３の浮上面１３側の端面と磁気素子５〜９の浮上面１３側の端面との間の距離をいう。
【００２７】
同時に、磁気ヘッド１が何らかの不都合によって磁気ディスク１４の表面に接触したとき、磁気ディスク１４の磁性膜１６や保護膜１７、潤滑膜１８からなる磁気情報記録膜を損傷せしめて、記録再生という磁気ヘッド１にとって致命的な故障をもたらさないために、磁気ヘッド１の浮上面１３の表面粗さも１０ｎｍＲｍａｘ以下（特に２ｎｍＲｍａｘ程度以下）の可能な限り小さくすることが必要であり、究極的には、ゼロであることが望ましい。
そして、例えば上記の如く、短冊状のローバーの状態で研磨加工された磁気ヘッド１の表面には、所定の膜厚のカーボン保護膜１２が形成されて浮上面１３が得られる。その後、短冊状のローバーの状態から各磁気ヘッドに切断されて磁気ヘッド１が得られることになる。
研磨された磁気ヘッド１の表面には、所定の膜厚のカーボン保護膜１２が形成されることになる。
【００２８】
このように、磁気ヘッド１を研磨する際、加工段差ＬＳが０．５ｎｍ程度以下とほぼゼロに近い状態が得られ、しかも浮上面の表面粗さも１０ｎｍＲｍａｘ以下（特に２ｎｍＲｍａｘ程度以下）とほぼゼロに近い状態が得られることによって浮上量ＬＦも小さくし、上記磁気スペーシングＬＭを著しく小さくすることが可能となる。その結果、磁気ディスクの磁気記録密度がより増大化しても、磁気ヘッドの代表的な特性である磁気記録再生特性を向上させ、スクラッチ傷等による磁気ヘッドにとって致命的な故障をもたらすことを防止することが可能となる。
【００２９】
以上説明したように、本発明は、磁気ヘッドなどをはじめとする複合材料からなる電子デバイスの研磨加工における不具合を大幅に改善するために考案されたものであり、デバイス表面にスクラッチ傷やスメアーを根本的に発生させず、さらにまた、デバイス特性に影響する加工変質層などの加工ダメージを生じさせずに平滑な研磨を行うものである。
【００３０】
以下、本発明に係る電子デバイスの一つである磁気ヘッドの研磨方法について具体的に図面を用いて説明する。
【００３１】
図２は本発明に係る研磨工具（研磨定盤）３０の表面の構成を示す。また図３はその研磨工具（研磨定盤）３０の製造方法を示す。
図２に示すように、研磨工具（研磨定盤）３０は、弾性を有する軟質合金からなる工具母材３１の表面に、硬度６０〜１００Ｇｐａの局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部（切刃）３２１の群を切刃密度が約１０個／μｍ２以上有する厚さ５０〜３０００ｎｍ、より好ましくは５０〜１０００ｎｍ以下の範囲のＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）薄膜３２がコーティングされて形成される。そして、上記局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部３２１の群は、研磨時のいわゆる切刃の群として作用する。このように切刃として作用する突起部３２１の群は、切刃径ｄ、密度及びその高さｈが制御された状態として形成されている。また、さらに各突起部の切刃としての作用点もしくは作用面の高さｈは、ＤＬＣ薄膜３２の膜厚によって決まる全てほぼ同一面内にあって、かつ４０ｎｍ以下の範囲内にあり、各切刃の切込み量が均一化されることで、加工単位の微小化が可能である。
【００３２】
次に、研磨工具（研磨定盤）３０の製造方法の実施例について図３を用いて説明する。
まず、錫系定盤高精度修正工程１００は、５インチサイズ（約１２５ｍｍ）の錫系軟質定盤を用意し、錫系材質の表面（以下錫面と略す）を、ダイヤモンドバイトを用いて切削を行って修正して工具母材４０を得る工程である。該修正に用いるダイヤモンドバイトには、先端径が４ｍｍＲのものを使用し、錫面の粗さを１００ｎｍＲｍａｘ以下に修正する。なお、工具母材４０の平面度はフラットとした。なお、錫系軟質定盤のサイズとしては、研磨対象に応じて、ＤＬＣ薄膜３２の面内膜厚分布によって決まる切刃３２１としての作用点もしくは作用面の高さｈの均一性（４０ｎｍＲｐ以下の範囲内）を考慮して、直径１０ｍｍ〜２００ｍｍの円盤状のものを選択することが可能である。
【００３３】
次に、定盤面平滑化処理工程１０１は、ロデールニッタ製研磨クロスと、平均粒径５０ｎｍのアルミナパウダーをオイルに分散させたスラリーとを用いて上記修正された錫面全体の粗さを平滑にする（鏡面加工する）ことによって平均表面粗さを１０ｎｍＲａに調整し、その後洗浄処理を行って図２に示す研磨工具（研磨定盤）３０の弾性支持盤３１を得る工程である。なお、弾性支持盤３１の表面には、適宜、微細な溝を形成しても良い。
【００３４】
次に、局所結晶化ＤＬＣ膜成膜工程１０２は、上記弾性支持盤３１の表画に、ＤＬＣ薄膜４１を約２００ｎｍ成膜する工程である。ここで適用したＤＬＣ薄膜４１は、硬度と膜の緻密さにおいてダイヤモンドに最も近いＤＬＣ薄膜であるテトラヘドラル・アモルファスカーボンからなる。成膜方法は、低圧アーク放電を用い、カソードとなる高配向グラファイトカーボン部分に機械的な接触電極あるいは電子ビーム等を用いることによって数十アンペア程度のアーク電流を流入させてアーク放電発生させる。そして、生成したカーボンイオン及び電子を、磁場ダクトによりプラズマビームとして均一に（５インチサイズ（約１２５ｍｍ）の錫系軟質定盤である被処理基板３１）に対して照射し、薄膜形成を行う手法である。また、テトラヘドラル・アモルファスカーボン膜は、通常、内部応力が高いため５０ｎｍ以上の厚膜では膜剥離が発生する。そこで、成膜中に応力の解放を行うため、被処理基板３１へ適当なエネルギーを印加する必要があり、本実施例においては被処理基板３１への加熱、バイアス印加、及び窒素ガスの導入を行い、厚膜形成を可能とした。
【００３５】
次に、切刃創成工程１０３は、ＤＬＣ薄膜４１の表面を極微少量エッチングし、局所的に微結晶化した突起部（切刃）３２１の群を切刃密度が１０個／μｍ２以上になるように形成する工程であるが、本実施例では突起部形成のためにマスクを利用しない方法と利用する方法について検討を行ったので、それぞれの手法について簡単に説明する。
【００３６】
まず、マスクを利用しない方法について説明する。テトラヘドラル・アモルファスカーボンは通常ダイヤモンド構造（ｓｐ３成分）を７０％程度含んでおり、残りの３０％がトリゴナル構造（ｓｐ２成分）である。従って、このｓｐ２成分をｓｐ３成分に相変態させ、微結晶（ｓｐ３成分１００％）を形成することが必要となる。この相変態に最適なエネルギーは、対象となるテトラヘドラル・アモルファスカーボンの膜厚、面積により異なるが、一般的に、過剰のエネルギーでは熱に変換され、熱的に安定なグラファイト・ライクなトリゴナル構造を逆に成長させてしまう。従って、注意深くコントロールしたエネルギーを局所的にＤＬＣ薄膜に印加する必要がある。本実施例では、フェムト秒レーザー（波長１０００ｎｍ程度、パルス長１５０ｆｓ程度、出力約１０１４Ｗ／ｃｍ２程度）を用いて任意の場所に局所的な微結晶化を行った。照射ビーム径は基本的には波長まで絞ることが可能であるが、波長まで絞ると照射領域全てが微結晶化しないため、絞ることの調節が必要である。我々の実験では、ビーム径約５０μｍ程度の場合、直径約３０ｎｍ程度の領域において微結晶化が確認された。また、本フェムト秒レーザー法を用いてＤＬＣ薄膜全体に任意の微結晶の領域を形成した場合、フェムト秒レーザーの照射エネルギーをコントロールすることにより微結晶の領域のみを隆起させることも可能となる。この場合は、隆起した部分そのものが研磨定盤３０の切刃として作用する。また、照射エネルギーの制御性により微結晶領域の隆起が確認されない場合は、ＤＬＣ薄膜全体を酸素プラズマで適度にアッシングすることにより微結晶領域のみを任意の高さの突起とすることが可能である。なぜならば、ダイヤモンド微結晶領域はｓｐ３成分１００％であり、他のテトラヘドラル・アモルファスカーボン領域はｓｐ３成分が７０％であるため、酸素プラズマ耐性差があり、この差を利用して突起を形成する。また、本フェムト秒レーザー法に代用できる手法としては電子線を用いて同様な効果を得ることも確認している。
【００３７】
次に、マスクを用いて微結晶突起部を形成する方法について説明する。この場合はＤＬＣ薄膜４１全体を最初に前述したフェムト秒レーザー法あるいは電子線法、基板加熱法、熱ＣＶＤ法何れか一つ以上を用い、必要に応じて反応促進のための水素ガス、アルゴンガスを用いることで、ＤＬＣ薄膜３２にダイヤモンド微結晶を含ませる。次に、粒径１００ｎｍ以下の微粒子コロイドもしくは微粒子を分散させた溶液を、ダイヤモンド微結晶を含有するＤＬＣ薄膜３２の面上に均一に塗布し乾燥させる。この微粒子コロイドもしくは微粒子を分散させた溶液は、独立な硬質突起部３２１の群を形成するためのエッチングマスクとして使用するものであり、シリカ微粒子、アルミナ微粒子、金微粒子、白金微粒子、チタニア微粒子等の微粒子が切刃サイズ及び密度に応じて使用可能であり、この微粒子部分からなるエッチングマスクでプラズマエッチング処理を行った。エッチング用の反応ガスとしてはアルゴン、水素、酸素を用いており、処理条件に応じて突起部の高さが調節可能であった。
【００３８】
以上のような処理を行うことによって局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部（切刃）３２１の群を切刃密度が約１０個／μｍ２以上有するＤＬＣ薄膜３２が得られた。但し、後者のようなエッチングマスクを用いた場合は、局所的に微結晶化した部分と非結晶化した部分とを合わせて突起部として形成される。
【００３９】
次に、電子デバイスの一つである磁気ヘッド等の研磨方法の実施例について説明する。まず、研磨試料（ワーク）２１となる磁気ヘッドの製造方法について図１を参照して説明する。まず、５インチサイズのＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ（アルミナチタンカーバイト、ビッカース硬度：約２０００Ｈｖ）基板上に、絶縁膜４として数μｍ程度の厚さのＡｌ２Ｏ３（アルミナ、ビッカース硬度：約１０００Ｈｖ）膜を形成した。そして、その上に下部シールド層５、ギャップ膜、磁気抵抗効果膜からなる磁気再生素子７（パーマロイ、ビッカース硬度：約４００Ｈｖ）、上部シールド層６、下部磁極８、上部磁極９、保護膜１１（Ａｌ２Ｏ３：アルミナ）を順次積層した。ところで、磁気ヘッド１で使用される材料としては通常次に説明する材料が用いられる。基板３の材料としてはＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ（アルミナチタンカーバイト）が用いられ、絶縁膜４及び保護膜１１の材料としてはＡｌ２Ｏ３（アルミナ）が用いられ、シールド膜５、６及び磁極８、９などの材料にはパーマロイなどの軟質磁性金属からなる複合材料が用いられる。そして、これら素材のビッカース硬度は、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ（アルミナチタンカーバイト）が約２０００Ｈｖ、Ａｌ２Ｏ３（アルミナ）が約１０００Ｈｖ、パーマロイが約２００Ｈｖである。
【００４０】
次に、かかる基板を約２インチの長さの短冊片（磁気ヘッドローバー）にダイヤモンド砥石を用いて切断した。そして、短冊片の厚さばらつきと反りを抑制するために、両面ラップを行った。
以上説明したように、研磨試料（ワーク）２１としては、例えば、複数の磁気ヘッド１が一列に配列されてなる短冊状のローバーを用いた。
【００４１】
次に、上述したように作成された研磨工具（研磨定盤）３０を用いた研磨試料（ワーク）２１に対する研磨方法の実施例について図４を用いて説明する。まず、研磨工具（研磨定盤）３０を研磨装置に取り付ける。該研磨装置としては、例えば、特開２００３−３３１４０９号公報（特許文献３）に記載された装置を用いることができる。他方、上記ローバーを研磨治具（図示せず）の先端に接着する。そして、潤滑剤（仕上げ液）２２として炭化水素系のオイルが供給された研磨工具（研磨定盤）３０上において次に説明する研磨方式により上記ワーク２１である複数の磁気ヘッド１の浮上面１３の研磨を行った。該研磨方式としては、研磨工具（研磨定盤）３０を公転させ、ワーク２１を自転させながら研磨する方式と。研磨工具（研磨定盤）３０上でワーク２１を揺動運動させて研磨する方式とがある。図１に示すように、磁気抵抗効果膜からなる磁気再生素子７を所定の寸法（素子高さ）ＬＨ通りに研磨するために、例えば、特開２００４−７１０１６号公報（特許文献４）に記載されているように、インプロセスで抵抗検知パターン（図示せず）の抵抗値を測定しながら、その測定値を用いて短冊片の曲りと傾きの補正を行い、所定寸法ＬＨの研磨加工を行った。磁気ヘッド浮上面の最終仕げ加工には、このようなローバーの状態で行うことが生産コストの面で明らかに有利である。
【００４２】
また、研磨工具（研磨定盤）３０のサイズとしては、被研磨物のデバイスのサイズに応じて対応可能であるが、ＤＬＣ薄膜３２の面内膜厚分布によって決まる切刃３２１としての作用点もしくは作用面の高さｈの均一性（４０ｎｍＲｐ以下の範囲内）を考慮して、直径１０ｍｍ〜２００ｍｍの円盤状が適当であった。
【００４３】
次に、本発明に係る、弾性を有する支持盤３１の表面に、硬度６０〜１００Ｇｐａの局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部３２１の群を有する厚さ１０〜３０００ｎｍ以下、より好ましくは５０〜１０００ｎｍ以下のＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）薄膜３２をコーティングした研磨工具（研磨定盤）３０を用いて、磁気ヘッドの表面（浮上面）を研磨加工した場合の作用効果について説明する。
【００４４】
はじめに、図５は、本発明による局所的に微結晶化したＤＬＣ薄膜３２の硬度と研磨後の表面粗さについて調べた結果を示す。図２に示す突起部を含めたダイヤ膜の膜厚Ｄｔは２００ｎｍ、切刃径ｄは５０ｎｍ、切刃の高さｈは２０ｎｍＲｐに制御して、磁気ヘッド１の研磨を行った。研磨試料となる磁気ヘッドは、上記方法により製造されたものを用いた。このようにして得られた磁気ヘッドをポリウレタン系の弾性体を介して研磨治具（図示せず）に保持させ、各研磨定盤に一定荷重（約３０ｇ）で押しっけながら加工した。また、潤滑剤（仕上げ液）としては、炭化水素系のオイルを使用した。加工量は約３０ｎｍとした。加工段差ＬＳ及び表面粗さの測定にはＡＦＭ（米国Digital.lnstruments社（現在のVeeco 社）製原子聞力顕微鏡（AFM）NanoscopeIIIa，D3100で先端径１０ｎｍのシリコン単結晶プローブを用いた）を使用した。その際、加工段差ＬＳについては、浮上面１３の基板部３と磁気素子部５〜９との距離をＡＦＭのピエゾの曲率を補正しながら評価し、また、表面粗さについては、磁気素子部端部上の最も硬度が小さい部分（例えば上部シールド部分６）を測定面積１×６μｍ２で評価した。ＤＬＣ薄膜の硬度が小さいＣＶＤ膜では表面粗さ精度が悪いが、ＤＬＣ薄膜の硬度を高くすることで表面粗さの低減が図れた。ＤＬＣ薄膜硬度６０〜１００Ｇｐａの範囲において、デイバス研磨に使用可能な表面粗さがＲｍａｘ  １０ｎｍ以下の高精度な研磨面が得られた。
【００４５】
図６は、ＤＬＣ薄膜３２の膜厚Ｄｔの影響について調べた結果を示す。上記硬度の検討と同様に、切刃径ｄは５０ｎｍ、切刃高さｈは２０ｎｍに制御した。同様に磁気ヘッドの浮上面研磨を行うと、ＤＬＣ薄膜３２の膜厚（ダイヤ膜の膜厚）Ｄｔが５０ｎｍ以下では、研磨時にＤＬＣ薄膜の膜剥がれが発生し、研磨面組さが劣化した。さらに、膜厚を厚くして、３０００ｎｍ以上にすると軟質金属定盤３１の倣い性がなくなりスクラッチが多く発生した。ＤＬＣ薄膜３２の膜厚Ｄｔが５０〜３０００ｎｍの範囲内ではデバイスに使用可能な表面粗さがＲｍａｘ  １０ｎｍ以下の高精度な研磨面が得られた。
【００４６】
次に、局所的に微結晶化した切刃３２１の径ｄ及び密度の適正化について、図７を用いて説明する。従来の方法における最良の条件では、切刃密度は約１０個／μｍ２、切刃高さは約４０ｎｍＲｐである。前述したように、平滑な研磨面を得る基本原理は高さの揃った切刃を高密度に配置して、研磨荷重を各切刃に分散させて切り込みを微小化することである。図３で示した製造方法により、切刃高さｈを約２０ｎｍＲｐに設定し、切刃密度について比較を行った。切刃密度が１０個／μｍ２以上になると、加工段差ＬＳが０．５ｎｍ程度以下、表面粗さが２ｎｍＲｍａｘ程度以下となり高精度な研磨面が得られた。また、切刃高さが同じでも、切刃径を小さくして切刃の密度を多くすることにより加工段差ＬＳ及び表面粗さが低減できた。
【００４７】
なお、切刃高さｈに関しては、３０ｎｍＲｐ及び１０ｎｍＲｐについても同様に作製し検討を行った結果、加工段差、表面粗さ共に従来方法よりも低減することができた。
【００４８】
また、切刃径と切刃密度の相関を図８に示す。切刃径ｄを微小化すると、切刃密度の増大化になるが、成膜条件及びその後のエッチング条件により、切刃径５〜１００ｎｍ、切刃密度１０〜１００個／μｍ２程度の範囲で制御可能であった。
【００４９】
次に、本発明に係る図２及び図３に示した弾性支持盤３１の選定について図９を用いて説明する。局所的に微結晶化したダイヤ薄膜３２からなる切刃として作用する突起部３２１の群を保持する定盤部材３１については、これまで系統的に加工条件を統一して比較したデータが少なく、加工段差と表面粗さを両立させるための適正化は行われていない。そこで、定盤部材として、ビッカース硬度で１〜１００００Ｎ／ｍｍ２の範囲で、樹脂系部材（ＰＥＴフィルム、フェノール、エポキシ系、ポリエステル系・ウレタン系）、Ｓｎ系金属、鉄系金属、及びＳｉ、ガラスなどについて比較を行った。
【００５０】
図９に示すように、Ｓｎを主体とする錫系材料の定盤部材（弾性支持盤）３１が加工段差、表面粗さ共に最も小さくなった。硬度で比較すると各材料の特性に差がすくないように見えるが、各材料のヤング率と硬度の比をとるいわゆるＥ／Ｈと言う指標で比較すると、錫系の材料のＥ／Ｈの値は２００〜１０００の範囲にあり他の材料と大きくかけ離れており、錫系の材料は特異的な特性であることが確認できた。これは、加工量がナノメートルオーダーの研磨において、切刃を研磨面に対して均一に作用させるための特性、いわゆる切刃の倣い性が他の部材よりも極めて優れていることを示している。また、純錫を主体として、錫に数％のビスマス、アンチモン、鉛銅、Ｓｉ、炭素等を含む合金系のものでも加工条件に応じて使用可能であった。合金の場合は鍛造処理を施した結晶粒界の小さなものを使用する必要があり、材料としてはメッキ等で形成したものでも同様に加工が可能であった。また、ステンレス鋼の一部も使用可能であった。
【００５１】
以上説明したように、本発明の実施の形態によれば、弾性を有する支持盤の表面に、硬度６０〜１００Ｇｐａの局所的に微結晶化したダイヤモンドの突起部（切刃）の群（切刃密度が約１０個／μｍ２以上で、それぞれの切刃としての作用点もしくは作用面の高さが全てほぼ同一面内にあって、かつ４０ｎｍ以下の範囲内にした。）を有する厚さ１０〜３０００ｎｍ以下、より好ましくは５０〜１０００ｎｍ以下のＤＬＣ（ダイヤモンド・ライク・カーボン）薄膜をコーティングした研磨工具（研磨定盤）を用いて、該研磨工具の微結晶化した突起部（切刃）の群に、電子デバイスの複合材からなる研磨加工部分を接触させて摺動させ、接触磨耗により研磨加工を行うように構成したことにより、加工段差が０．５ｎｍ程度以下で、表面粗さが２ｎｍＲｍａｘ程度以下の高精度な研磨面を実現することができ、その結果、磁気ヘッドとして磁気スペーシングを著しく小さくすることが可能となり、磁気ディスクの磁気記録密度がより増大化しても、磁気ヘッドの代表的な特性である磁気記録再生特性を向上させ、スクラッチ傷等による磁気ヘッドにとって致命的な故障をもたらすことを防止することが可能となる。
【００５２】
また、本発明の実施の形態によれば、前記ＤＬＣ薄膜をコーティングする前記弾性を有する支持盤を、Ｓｎを主体とする錫系材料（純錫若しくは錫系合金）またはステンレス合金鋼材料で形成することによって、上記切刃を研磨面に対して均一に作用させるための特性、いわゆる切刃の倣い性を著しく向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明に係る磁気ヘッドの一実施例と磁気ディスクの位置関係及び加工段差の説明図である。
【図２】本発明に係る研磨工具の実施例における表面の基本構成を示す図である。
【図３】本発明に係る研磨工具及び切刃の製造方法を示す図である。
【図４】本発明に係る研磨工具（研磨定盤）を用いて研磨する研磨方法の一実施例を概略説明するための斜視図である。
【図５】本発明に係る研磨工具の実施例におけるダイヤ膜硬度の説明図である。
【図６】本発明に係る研磨工具の実施例におけるダイヤ膜膜厚の説明図である。
【図７】本発明に係る研磨工具の実施例における切刃密度と加工精度との関係の説明図である。
【図８】本発明に係る研磨工具の実施例における切刃径と切刃密度との関係の説明図である。
【図９】本発明に係る研磨工具の実施例における弾性部材適正化の説明図である。
【図１０】従来法における砥粒保持力の説明図である。
【図１１】従来法における定盤上の固定砥粒の粒度分布を示す図である。
【図１２】従来法における砥粒突出し量（切刃高さ）の説明図である。
【符号の説明】
【００５４】
１…磁気ヘッド、２…磁気素子部、３…基板、４…絶縁膜、５…下部シールド膜、６…上部シールド膜、７…磁気抵抗効果膜、８…下部磁極、９…上部磁極、１０…コイル、１１…保護膜、１２…カーボン保護膜、１３…浮上面、１５…磁気ディスク基板、１６…磁性膜、１７…保護膜、１８…潤滑膜、２０…定盤、２１…磁気ヘッドローバー（ワーク）、２２…潤滑剤（仕上げ液）、３０…研磨工具、３１…弾性支持盤、３２…局所微結晶化ＤＬＣ薄膜、３２１…局所微結晶化ダイヤ切刃、４０…工具母材、４１…ＤＬＣ薄膜。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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