JPH09282630A - 磁気ヘッドスライダーの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】負圧スライダーに代表される低浮上が求められ
る磁気ヘッドスライダーの製造方法において、短時間で
エアベアリングを形成する製造方法を提供する。 【解決手段】酸化アルミニウムと炭化チタンを主成分と
する磁気ヘッドスライダー基板１のディスク対向面に、
所定の形状をもったマスク２を形成し、マスクに被われ
ていない部位を反応性イオンエッチング法によりエッチ
ングしてエアベアリングを形成する磁気ヘッドスライダ
ーの製造方法において、反応性イオンエッチングの際、
反応性ガスと不活性ガスと酸素ガスとを導入することを
特徴とする、磁気ヘッドスライダーの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスク装置
や磁気テープなどに用いる磁気ヘッドに関し、特に薄膜
磁気ヘッドスライダーの製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置に用いられる浮上型磁
気ヘッドは、記録密度の増大にともなって、その浮上量
の極小化がもとめられているが、それに応える技術とし
て、いわゆる負圧スライダーがある。これはスライダー
のエアベアリング面を計算された特殊な形状に加工する
ことにより、エアベアリング面に発生する圧力を正確に
制御するもので、周速やスキュー角の変化による浮上量
の変化が少なく、磁気ヘッドとディスクとの間のスペー
シング損失の変動を抑制できるとされている。

【０００３】一方、負圧スライダーのエアベアリング形
状は、従来の直線的なスライダーレールと異なり、曲線
や複数の直線の組み合わせで構成されているため、研削
機などを用いた機械加工が不可能であった。そこで、ア
ルゴンプラズマによるスパッタ効果により磁気ヘッドス
ライダ基板にエアベアリング形状を刻み込んでいく、い
わゆるスパッタエッチング法による加工が提案されてい
る。たとえば特許公開公報昭５６−７４８６２や同６０
−２０５８７９他には、金属やフォトレジストをマスク
として用いたイオンビームエッチング、ないしはイオン
ミリングによる加工法が示されており、さらに特開昭６
１−１２０３２６には、ドライフィルムレジストをマス
クとして用いたイオンビームエッチングによる加工方法
が示されている。

【０００４】しかしながらこのようなアルゴンなどを用
いたスパッタエッチング加工においては、いくつかの課
題が指摘されている。その第一の課題は、多くの文献
等、たとえば日刊工業新聞社「電子・イオンビームハン
ドブック第２版」４８７頁で述べられている、イオンに
より基板からスパッタされた粒子が再び基板に付着する
“再付着現象”である。

【０００５】再付着の代表的な例を図４を用いて説明す
る。アルゴンイオン２１によるエッチングの進行に伴
い、基板１からスパッタされた分子や原子は主として、
レジストなどのマスク２の壁面１７およびエッチングさ
れた段差の壁面１８に堆積し、再付着層１９を形成す
る。アルゴンイオン２１は、再付着層１９とほぼ平行に
進行するため、エッチング工程中に再付着層１９がエッ
チング除去されることはほとんどない（図４（ａ））。
その結果、エッチング終了後、マスク２を除去した後
も、この再付着層１９の一部は“バリ”として加工稜線
２０に残ることになる（図４（ｂ））。０．１μｍ以下
の浮上量が要求される最近の負圧スライダーでは、この
ようなバリの存在は、ディスク対向面１０の圧力分布が
不安定となり、安定的なヘッドの浮上が得られないこと
から、出力変動に起因するエラーの原因となっていた。
また、最悪の場合はディスク表面に傷をつけ、データそ
のものを消失させる致命的な故障を引き起こすことにつ
ながっていた。

【０００６】こうしたバリを取り除くため、エッチング
終了後、再度スライダー表面に研削機械による鏡面加工
を施すなどの追加工を行うことがある。しかしながら、
工程増によるコスト上昇はもちろんのこと、エッチング
用の治具から機械研磨用の治具に装填し直す必要がある
ために、十分な精度が得られず、歩留まりの低下を引き
起こしていた。

【０００７】また、エッチング中に基板をアルゴンイオ
ンの入射方向に対し角度をつけて回転させる、いわゆる
斜め加工が、バリの発生を抑えるのに効果的であること
が知られている。これはアルゴンイオンを斜めから入射
することによって、マスクや加工段差の壁面に形成され
た再付着層を除去できるため、と考えられている。しか
し、様々な方向を向いた壁面に対し均一にアルゴンイオ
ンを照射させるため、磁気ヘッドスライダー基板を回転
させる必要があり、結果的に加工稜線に近い領域は一定
時間マスクや加工段差の影になることになる。したがっ
て、この影になる部分の加工速度は低下し、図５に例示
したような独特の断面形状を磁気ヘッドスライダー基板
１が呈することになる。これは一般に行われている矩形
断面ないしは傾斜断面を基準とした圧力設計に対しては
誤差となり、希望どおりの浮上特性が得られないなどの
問題点があった。

【０００８】第二の課題として、スパッタエッチング法
による加工速度すなわちエッチング速度の遅さが指摘さ
れている。近年一般的に用いられている磁気ヘッドスラ
イダー基板の材料は、酸化アルミニウムと炭化チタンを
主成分とする非常に緻密な複合セラミクスであり、アル
ゴンイオンのスパッタ効果によりエッチングする方法で
は、加工時間が著しく長くなるという問題点があった。
通常、スパッタエッチングの一種であるイオンミリング
法によると深さ方向に対し２０から３０ｎｍ／ｍｉｎと
いうエッチング速度であり、磁気ヘッドスライダーの浮
上特性から求められる５μｍから２０μｍの深さを加工
するためには、数時間から十数時間という長時間の加工
が必要となっていた。これは時間的観点から生産性を著
しく下げるばかりでなく、長時間稼働によりエッチング
装置は消耗が激しく、電極やフィラメントなどの頻繁な
交換、保守を必要とするなどの問題点も指摘され、負圧
スライダーの普及を妨げる一因にもなっていた。

【０００９】第三の課題として、酸化アルミニウムと炭
化チタンを主成分とする複合セラミクスを加工すること
に起因する加工面の粗さも、特に信頼性が重視される場
合には問題となっている。スパッタエッチング法による
加工面は、比較的結合が弱いと酸化アルミニウムと炭化
チタンの結晶粒界付近が優先的にエッチングされるため
加工面が粗く、しかも結晶粒が脱離しかけた状態にある
場合が多々ある。これは、磁気ヘッドを使用していく過
程で脱離し、磁気ディスク表面に傷をつける恐れがあ
る。また、加工面の凹凸にゴミを挟み込む確率も高ま
り、好ましいものとはいえず、より一層の平滑性が求め
られていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、アル
ゴンプラズマを用いたスパッタエッチング加工による磁
気ヘッドスライダー基板の加工では、致命的故障につな
がる加工稜線のバリと、生産性を著しく低下させる加工
時間の長さ、さらに、より信頼性が求められる際に問題
となる加工表面の荒れた状態などの課題があった。

【００１１】本発明は、こうした課題を解決し、安定し
た浮上特性と高い信頼性を兼ね備えた磁気ヘッドスライ
ダーを、極めて短時間の加工で得ることを目的とした磁
気ヘッドスライダーの製造方法である。

【００１２】

【課題を解決するための手段】酸化アルミニウムと炭化
チタンを主成分とする磁気ヘッドスライダー基板のディ
スク対向面に、所定の形状を持ったマスクを形成し、マ
スクに被われていない部位を反応性イオンエッチングに
よりエッチングしてエアベアリングを形成する。その
際、反応性イオンエッチング装置へ反応性ガスと不活性
ガス、さらには酸素ガスを導入する。反応性イオンエッ
チング装置内の励起部において、導入ガスは高周波ない
しはマイクロ波によりプラズマ励起されるが、磁気ヘッ
ドスライダー基板をバイアス電源に接続されプラズマに
対し負の電位に保たれた電極上に設置とすることによ
り、プラズマ中のイオンは磁気ヘッドスライダー基板へ
と引き込まれ、エッチングが進行する。これにより、バ
リの無い磁気ヘッドスライダーが極めて高速に得られ、
かつ反応性エッチングとスパッタエッチングの効果をバ
ランスさせることにより平滑な加工面状態が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】酸化アルミニウムと炭化チタンを
主成分とする磁気ヘッドスライダー基板のディスク対向
面に所定の形状を持ったマスクを形成し、該マスクに被
われていない部位を、反応性イオンエッチングにより所
定のエアベアリング溝を刻む磁気ヘッドスライダーの製
造方法において、前記反応性イオンエッチングを、反応
性ガスと不活性ガスと酸素ガスを導入して行うことを特
徴とする、磁気ヘッドスライダーの製造方法である。

【００１４】

【実施例】

（実施例１） 本発明の実施例を図１および図２を用い
て説明する。図２は本発明で用いた反応性イオンエッチ
ング装置の一例を示す概略図である。排気ポート１６か
ら真空ポンプにより減圧されたクオーツ製ベルジャーか
らなる励起部１３の周囲に設置したアンテナ１４に、高
周波電源７より１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加す
ることによって、ガスポート１５から励起部１３内へ導
入したガスをプラズマ励起する。この励起部１３などエ
ッチング装置１１の一部は、内部の様子を示すため切開
して示してある。磁気ヘッドスライダー基板１は、バイ
アス電源９より１００ｋＨｚの高周波バイアスが印加さ
れた電極１２上に設置されている。なおバイアス電源９
と電極１２の間には短絡を防ぐためのブロッキングコン
デンサ８が設置されている。導入ガスは、反応性ガスと
してプラズマ励起により塩素イオンを発生しうるガスの
うちの少なくとも一種と、０族元素である不活性ガス、
さらに酸素ガスを用いる。

【００１５】図１は図２で示した反応性イオンエッチン
グ装置内のエッチング機構を説明した概略図である。図
中のＺｐはプラズマのインピーダンスを表す。磁気ヘッ
ドスライダー基板１は、本図においては省略してある電
極を介して１００ｋＨｚの高周波電力が印加されている
が、ブロッキングコンデンサ８があることと、プラズマ
３中のイオンと電子の移動速度の違いから負の直流成分
をもっている。この負の直流成分により、プラズマ３中
で発生した塩素イオンなどの反応性ガスイオン４や不活
性ガスイオン５、酸素ガスイオン４２が基板１に向かっ
て引き込まれエッチングに寄与する。ここで反応性ガス
イオン４は主として昇華性または容易に蒸発する塩化物
を生成し揮発させる、いわゆる反応性エッチングに関わ
り、不活性ガスイオン５はイオン衝撃によるスパッタエ
ッチングに関わると考えられる。反応性エッチングのみ
の場合に比べ、基板上の反応性生成物の除去が不活性ガ
スによるスパッタエッチング効果により加速され、高速
加工が可能となる。不活性ガスイオン５はまた反応性ガ
スの分解により発生する様々な重合物や器壁などから飛
来する不純物を物理的に除去し、反応性ガスイオン４と
磁気ヘッドスライダー基板１との反応そのものも促進す
る作用も持つと考えられる。

【００１６】このような作用は、磁気ヘッドスライダー
基板１のエッチング速度すなわち加工速度を著しく高
め、加えてバリの原因となる再付着層は、反応性ガスイ
オンによる等方的なエッチング効果により、その発生が
抑制される。また、反応性エッチングとスパッタエッチ
ングのそれぞれの効果のバランスをとると、磁気ヘッド
スライダー基板１を構成する酸化アルミニウムと炭化チ
タンがほぼ均等にエッチングされるため、加工表面が極
めて平滑になる。ここでいう「バランスをとる」とは、
反応性ガスと不活性ガスの分圧比を調整し、反応性エッ
チングとスパッタエッチングの効果の強度を調整するこ
とである。さらに酸素ガスにより磁気ヘッドスライダー
基板に含まれる炭化チタンを酸化することによって選択
的に炭化チタンがエッチングされることを防ぎ、より平
滑な加工面を得ることができる。また、酸素を導入する
ことによりレジストや炭化チタンのエッチングにより発
生する炭素重合物の発生が抑えられ、定期的な装置の清
掃が軽減されるという副次的な効果もある。

【００１７】本発明による磁気ヘッドスライダーの製造
過程を図１により説明する。まず負圧スライダーの形状
を得るためのレジストのマスク２を、磁気ヘッドスライ
ダー基板１のディスク対向面１０に形成する。本実施例
において磁気ヘッドスライダー基板１は住友特殊金属
（株）製ＡＣ−２型酸化アルミニウム−炭化チタン複合
セラミクス材を用いた。また７５μｍ厚のドライフィル
ムフォトレジストを露光、現像しマスクとした。

【００１８】このようにマスクを形成した前記磁気ヘッ
ドスライダー基板を、すでに説明した図２に示すエッチ
ング装置内の電極１２上に設置する。この後、励起部１
３内を１０^-5ｔｏｒｒ以下の圧力まで排気する。続いて
反応性ガスとして０．８ｍｔｏｒｒの塩素ガスと１．２
ｍｔｏｒｒの三塩化ホウ素を、不活性ガスとして７．８
ｍｔｏｒｒのアルゴンガスを、さらに０．２ｍｔｏｒｒ
の酸素をそれぞれガスポート１５を通じて導入した。各
ガス圧の合計から、全圧は１０ｍｔｏｒｒとなる。つづ
いてアンテナ１４に、１．２ｋＷ、１３．５６ＭＨｚの
高周波電力を印加して導入したガスをプラズマ励起す
る。さらに、磁気ヘッドスライダー基板１を設置した電
極１２に、５００Ｖ、１００ｋＨｚの高周波バイアスを
バイアス電源９より印加することによりエッチングが開
始される。本実施例においては、エッチング時間を８分
と定めた。

【００１９】エッチング加工後、マスク２を除去し、エ
ッチングされた部位の段差を測定したところ、３μｍで
ありエッチング速度として３７５ｎｍ／分であることが
わかった。またエッチングされた表面の平均粗さＲａは
１０ｎｍであった。このとき、加工稜線にバリは認めら
れなかった。

【００２０】（実施例２）実施例１と同一の装置、工
程、条件、材料を用い、導入するガスのうち酸素分圧だ
けを変化させてエッチング速度と粗さに対する影響を調
べた。図３にエッチング速度と粗さに対する酸素分圧の
影響を示す。ここでは反応性ガスとして、塩素ガス０．
８ｍｔｏｒｒ、三塩化ホウ素１．２ｍｔｏｒｒは固定し
た上で、アルゴンガスと酸素ガスの導入比率を変えるこ
とにより結果として酸素分圧が変化するように調整し
た。なお、全ガス圧が１０ｍｔｏｒｒである点は実施例
１と同様である。

【００２１】０．５％、すなわちを０．０５ｍｔｏｒｒ
の酸素を添加した時点で、エッチング速度と粗さに対す
る効果が見られる。またエッチング速度は酸素分圧を上
げるにしたがって上昇するが、１０％を超えると表面粗
さが低下してくる。

【００２２】本発明は、導入したガスを何らかの形でプ
ラズマ励起し、適切な方法でバイアスを印加することに
よりプラズマ中のイオンを加工すべき磁気ヘッドスライ
ダー基板に引き込むことができるようなエッチング装置
であれば、用いることができる。これらのエッチング装
置の例としては、基板バイアス付きのマグネトロン型や
平行平板型、ＥＣＲ型、ヘリコン波プラズマ型などが相
当する。また磁気ヘッド基板もＡＣ−２に限るものでは
なく、アルミナとＴｉＣからなるセラミクスであれば本
発明を用いることができる。さらに加工対象とする磁気
ヘッドスライダーも負圧スライダーに限るものではな
く、テーパーフラット型やＴＰＣ型など段差を有するす
べてのスライダーに適応できるのはいうまでもなく、垂
直ヘッドなど接触記録型ないしは近接記録型の磁気ヘッ
ドのスライダー成形に対しても有効である。

【００２３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、信頼
性に優れ、かつ安定した浮上特性が得られるスライダー
が得られ、外部記憶装置の高記録密度化に大きく貢献す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作用を説明するための概念図である。

【図２】本発明に用いたエッチング装置の一例を示す概
略図である。

【図３】本発明によるエッチング速度と粗さの酸素分圧
との関係を示す図である。

【図４】従来方法によるエッチングを説明する概念図で
ある。

【図５】従来方法により加工した磁気ヘッドスライダー
断面の要部断面図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ マスク ３ プラズマ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸化アルミニウムと炭化チタンを主成分
   とする磁気ヘッドスライダー基板のディスク対向面に所
   定の形状を持ったマスクを形成し、該マスクに被われて
   いない部位を、反応性イオンエッチングにより所定のエ
   アベアリング溝を形成する磁気ヘッドスライダーの製造
   方法において、前記反応性イオンエッチングは反応性ガ
   スと不活性ガスと酸素ガスを導入して行うことを特徴と
   する磁気ヘッドスライダーの製造方法。
2. 【請求項２】 前記酸素ガスの割合が、０．５％から１
   ０％であることを特徴とする、磁気ヘッドスライダーの
   製造方法。