JPH10222832A

JPH10222832A - 磁気ヘッドスライダ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10222832A
Application number: JP2346297A
Authority: JP
Inventors: Takako Okawa; 貴子大川; Yasuo Hiyoshi; 康夫日良; Akiko Mizushima; 明子水島; Hideki Sonobe; 秀樹薗部; Hitoshi Taniguchi; 斉谷口; Masayoshi Endo; 正義遠藤
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-02-06
Filing date: 1997-02-06
Publication date: 1998-08-21

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気ヘッドスライダのエッチング加工時のレー
ル幅精度を向上し、極低浮上が可能な磁気ヘッドスライ
ダを安定して供給する。【解決手段】エッチング加工時にエッチング装置の排気
能力を低下させる、もしくは、反応生成物の沸点が高温
であるエッチングガスを使用する、もしくは、十分厚い
レジストマスクを使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本技術は薄膜磁気ヘッドスラ
イダ及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置の記録密度は年々飛躍
的に向上しており、そのためには磁気ヘッドスライダの
浮上量及びそのばらつきを低減することが必須となって
いる。図３は磁気ヘッドスライダの浮上状態の説明図で
あって、磁気ヘッドスライダ１は、磁気ディスク１１と
相対する面である浮上面２、テーパ部４、磁気素子５、
空気流入端７、空気流出端８を有し、板ばね１０により
支持されている。浮上面２には図２に示すレール３が形
成されている。磁気ディスク回転停止時は磁気ヘッド１
と磁気ディスク１１は接触状態にあるが、回転数が一定
値に達すると、図２のレール３に沿って空気流入端７か
ら流入し空気流出端８から流出する空気流により空気ベ
アリングが形成され浮上力が発生し、図３の板ばね１０
の押圧力と浮上力により浮上量１２が決定される。この
浮上量１２を低減するとともに、レール３の作製誤差に
より生じる浮上量ばらつきを低減することが重要な課題
である。

【０００３】近年、浮上量を低減する最も有効な手段と
して、特開平４−２７６３６７号公報に開示されている
ように非直線形状のレールを用いる方法が盛んに用いら
れている。

【０００４】非直線形状のレールを有する磁気ヘッドス
ライダの形成プロセスを図５を用いて説明する。基板材
料であるアルミナチタンカーバイド１３に磁気素子５を
形成した後、該基板を複数の磁気ヘッドスライダからな
るブロック１４に切断し所定の寸法になるように研磨し
て浮上面２を形成し（ａ）、浮上面に保護膜１５をスパ
ッタ，ＣＶＤ等で成膜し（ｂ）、レールを形成するため
のマスク材であるレジスト１６を形成しリソグラフィー
によりレジストパターンを形成して（ｃ）、浮上面にエ
ッチング加工によりレールを形成し（ｄ）（ｅ）、個々
の磁気ヘッドに切断し（ｆ）図５の磁気ヘッドスライダ
１’を得る。浮上面にレールを形成する工程（ｄ）は、
レール形状が非直線のため従来の砥石を用いた機械加工
により形成することは不可能であるため、通常反応性イ
オンエッチング，プラズマエッチング，スパッタエッチ
ングやイオンミリングのようなエッチング加工が用いら
れる。

【０００５】非直線形状のレールを有する磁気ヘッドス
ライダの浮上量は浮上面の平面度、レールの形状や深
さ、支持ばねの剛性、支持ばねへの取り付け位置、荷重
等の多くのパラメータにより決定される。そして浮上量
ばらつきは、それぞれのパラメータの作製誤差の影響を
受けて変化するが、なかでも、レールの形状や深さの設
計値からのずれの影響を大きく受ける。そこで上述した
図５の（ｄ）の工程を高精度化することが浮上量ばらつ
きの小さい磁気ヘッドスライダを安定して作製する上で
重要である。

【０００６】図４にレールの断面形状を示す。（ｄ）の
工程ではレールの形状と深さを高精度化する必要がある
が、本発明はレールの形状精度に係わるものである。レ
ールの深さ精度の向上技術に関して詳細な説明は省略す
るが、一般的には加工量のモニタリング技術が用いられ
るのが常である。レールの形状は、通常、図４にＢで示
すレールの幅で評価する。このレールの幅Ｂは初期のレ
ジストの幅Ａに比べると、エッチング加工中にレジスト
が横方向にも加工され初期の幅に比べて細くなるため、
Ｂ＜Ａであるのが通常である。ここでＡ−Ｂを寸法シフ
トと定義する。レールの幅の精度は、レジストの露光，
現像条件できまるレジストの幅Ａの精度と寸法シフト量
で決定される。すなわち、レジストの露光，現像条件が
最適化されていて、レジストの幅精度Ａが高精度であ
り、かつ、寸法シフト量が少ないほどレール幅精度は向
上する。一般的な、レジスト形成、エッチング加工条件
でレール幅の精度が±５％程度までは十分達成できる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年磁気ヘ
ッドの極低浮上化に伴い、レールの幅に要求される精度
はより厳しくなり、±１％から２％という精度を必要と
するようになった。このような精度を従来の技術のまま
で達成することはかなり困難である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明では浮上面に非直線形状のレールをエッチ
ング加工するさいに、側壁のエッチング速度を抑制す
る、すなわち寸法シフトをできる限り小さくする。レー
ル幅のばらつきは、寸法シフト量がばらつくことにより
生じるため、寸法シフトが小さいほどそのばらつきは小
さくなるので、寸法シフトが０であることが最も望まし
い。寸法シフトは０で有れば、そのばらつきも０である
から、レール幅の精度はレジストの幅精度のみの影響を
受ける。レジストの精度は、その膜厚を均一化し、最適
な露光，現像条件を見出せば、十分目標の精度を得るこ
とができる。

【０００９】側壁のエッチング速度を抑制するために
は、エッチング加工時に被エッチング物もしくは反応生
成物が側壁に付着する速度が側壁がエッチングされる速
度と同等もしくは早くなるような、加工条件を選べばよ
い。そのような加工条件は、たとえば、加工室の排気能
力を低下させて、エッチング時に生じる物質を積極的に
排気しないようにして、側壁に多く付着させること、も
しくは、適当なガスを選択して、容易にガス化しない反
応生成物を作り側壁に付着させること、十分に厚いレジ
ストを用いること等で実現できる。

【００１０】さらに、側壁に付着物が残った状態では、
突起状の付着物が磁気ディスクを傷つけて障害が発生す
ること、付着物の脱落により磁気ディスク装置の障害が
発生することなどが懸念されるため、洗浄や研磨等の方
法により、付着物の一部もしくは全部を除去することが
望ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に従
って説明する。

【００１２】（実施例１）本発明の第１の実施例を図を
用いて説明する。図２は本発明により形成された磁気ヘ
ッドスライダ１の概観図である。本発明の磁気ヘッドス
ライダ１は浮上面２、該浮上面に形成された非直線形状
のレール３、テーパ部４、磁気素子５、素子形成部６、
空気流入端７、空気流出端８を有する。

【００１３】本発明の磁気ヘッドスライダの作成プロセ
スを図６，図７，図８，図９，図１０を用いて説明す
る。図７に示すように、アルミナチタンカーバイド１３
に磁気素子５を形成した後、所定の寸法に切断して複数
のヘッドブロック１４を形成し、ヘッドブロックをヘッ
ドブロック研磨治具２０に固定して研磨を行い浮上面１
を形成する。ヘッドブロック１４をヘッドブロック固定
治具１８に整列配置する。このブロックを磁気素子側か
ら見た側面図を図６（ａ）に示す。浮上面１に保護膜１
５をスパッタもしくはＣＶＤにより成膜した後（ｂ）、
レジスト１６を形成してリソグラフィーによりレール加
工用のマスクを形成する（ｃ）。レジスト１６をマスク
材としてエッチング加工を行いレジストのレールパター
ンをアルミナチタンカーバイドに転写する（ｄ）。図８
は公知の容量結合方式のＲＩＥ装置である。図８で、１
３はアルミナチタンカーバイド、４０はメインバルブ、
２９は真空ポンプ、３５はガス導入口、３６はプラズマ
である。ガス導入口３５よりエッチングガスを供給し、
バイアス電圧をかけることによりプラズマ３６が励起さ
れると共に、イオンは基板へ入射し加工が行われる。Ｒ
ＩＥにはＢＣｌ３とＣｌ２とアルゴンの混合ガスを用
い、流量はそれぞれ１０sccm，４sccm，１５sccmであ
り、真空度３Pa、メインバルブの開口率は５０％、バイ
アス電圧５００V、加工時間４００分である。このよう
にして加工されたレール３の溝深さは約１０μである
（ｅ）。このときのレールの断面形状を図１０（ｂ）に
示す。アルミナチタンカーバイドとレジストの側壁全体
にかけて付着物４１が付着している。この付着物は被エ
ッチング物であるアルミとチタンがエッチングガスと反
応して生成したアルミの塩化物及びチタンの塩化物から
なる。アルミの塩化物の沸点は１８３度、チタンの塩化
物の沸点は１３６度であるから、エッチング時に十分な
排気速度が得られれば、アルミ及びチタンの塩化物の大
部分はガス化して、真空ポンプへ排気されるが、ここで
は、メインバルブの開口率を下げて、排気速度を遅くし
たために、排気されずに側壁に付着した。そのために側
壁のエッチングは抑制され、エッチング前のレジストの
幅Ａは１０４μmであったのに対し、エッチング後のア
ルミナチタンカーバイドの幅Ｂ、すなわちレール幅は１
００μmであり、同時に加工した全レールのレール幅の
ばらつきは３σで０.９μmであった。

【００１４】エッチング後、研磨布１７を用いて研磨加
工（ｆ）を行い、エッチング加工時に生じた付着物を除
去する。このときの研磨加工について以下に詳述する。
図９は、ヘッドブロック１４の研磨加工の概念図であ
る。図９で、１４はヘッドブロック固定ジグ１８上に固
定されたヘッドブロック、２１は回転可能なチャック、
１７は回転可能な定盤２２の上に貼付けた研磨布、２３
は研磨液である。ヘッドブロック固定ジグ１８上に固定
されたヘッドブロック１４をチャック２１に取り付け、
回転する研磨布１７の表面に研磨液２３を供給しなが
ら、ヘッドブロック固定ジグ１８上に固定されたヘッド
ブロック１４を研磨布１７に押圧摺動させながら、定盤
２２の半径方向に揺動させる。研磨条件の一例は次の通
りである。定盤２２及び研磨布１７の直径は３００mm、
チャック２１と定盤２２の回転数は、同方向に２０r/mi
n、チャック２０の揺動幅１０mm、揺動速度５mm/sec、
研磨圧力１０ｋＰａ、平均研磨速度８０mm/sec、研磨布
１７としてポリエステル不織布、研磨液２３として平均
粒径０．２５μのダイヤモンドスラリを用い、１０ml/m
inの量を滴下した。研磨時間は３分である。上記条件
で、ポリエステル不織布は十分に変形し、図６（ｆ）に
示すようにレジスト及びレールの側壁とポリエステル不
織布は接触した状態で研磨が行われる。この付着物除去
研磨加工後のレールの断面形状を図１０（ｃ）に示す。
図１０（ｂ）の研磨前の状態と比較すると、付着物は完
全に除去されてなくなり、レジストは研磨前の位置より
も後退している。ただし、図１０（ｄ）に示す研磨後の
レール幅Ｃとレール溝深さは研磨前と比べ変化していな
いためレール幅の精度は１００μm±０．９μmである。

【００１５】付着物除去研磨加工の後、レジストを除去
し、ヘッドブロック固定治具からブロックを剥離し、図
６（ｇ）に示す個々の磁気ヘッドスライダ１に切断し、
図２に示す磁気ヘッドスライダを得る。

【００１６】以上のようなプロセスで、レール幅のばら
つきは３σで１００μm±０．９μm、すなわち、レール
幅精度１％以下のスライダーレールが得られ、レール幅
のばらつきが低減されることにより、極低浮上が可能な
磁気ヘッドスライダを高歩留まりで生産することができ
る。

【００１７】（比較例１）本発明の第１の比較例を図
５，７，１１を用いて説明する。

【００１８】図７および図５（ｃ）までのプロセスは、
実施例１と同一である。図５（ｄ）のプロセスで、実施
例１と同一の図８に示す公知の容量結合方式のＲＩＥ装
置を用い、以下の条件でエッチングする。ＢＣｌ３とＣ
ｌ２とアルゴンの混合ガスを用い、流量はそれぞれ２０
sccm，８sccm，３０sccmであり、真空度３Pa、メインバ
ルブの開口率は１００％、バイアス電圧５００V、加工
時間４００分である。このようにして加工されたレール
３の溝深さは約１０μである（ｅ）。このときのレール
の断面形状を図１１（ｂ）に示す。実施例１で見られた
側壁の付着物は、この場合見られない。ここでは、メイ
ンバルブの開口率が１００％であったため、十分な排気
速度が得られ、アルミとチタンの塩化物の大半が真空ポ
ンプへ排気されたためである。そのために側壁はエッチ
ングされて大きく後退し、エッチング前のレジストの幅
Ａは１０４μmであったのに対し、エッチング後のアル
ミナチタンカーバイドの幅Ｂ、すなわちレール幅は８０
μmであり、レール幅のばらつきは３σで±６μmであっ
た。エッチング加工後、レジストを除去し、ヘッドブロ
ック固定治具からブロックを剥離し、図５（ｆ）に示す
個々の磁気ヘッドスライダ１に切断し、図２に示す磁気
ヘッドスライダを得る。

【００１９】以上のようなプロセスでは、レール幅精度
は３σで評価して８０μm±６μmで、レール幅精度は±
７．５％であり目標値を達成しない。

【００２０】（実施例２）本発明の第２の実施例ではレ
ジスト１６のマスクパターンを形成する工程までは第１
の実施例と同様であり、次なる条件でエッチング加工を
行う。図５（ｄ）のプロセスで、図８に示す公知の容量
結合方式のＲＩＥ装置を用い、以下の条件でエッチング
する。ＣＦ４とアルゴンの混合ガスを用い、流量は共に
２０sccmであり、真空度３Pa、メインバルブの開口率は
８５％、バイアス電圧５００V、加工時間３２０分であ
る。このようにして加工されたレール３の溝深さは約１
０μである（ｅ）。このときのレールの断面形状を図１
２（ｂ）に示す。アルミナチタンカーバイドとレジスト
の側壁全体にかけて付着物４１が付着している。この付
着物の大部分はアルミのフッ化物であり、僅かにチタン
のフッ化物が混入している。アルミのフッ化物の沸点は
１０００度以上、チタンのフッ化物の沸点は２８０度程
度であるから、チタンのフッ化物の大部分はガス化して
真空ポンプへ排気されるが、アルミのフッ化物はガス化
せず側壁に付着する。そのために側壁のエッチングは抑
制され、エッチング前のレジストの幅Ａは１０４μmで
あったのに対し、エッチング後のアルミナチタンカーバ
イドの幅Ｂ、すなわち、レール幅は１０１μmであり、
同時に加工した全レールのレール幅のばらつきは３σで
０．８μmであった。この付着物は水に溶解するアルミ
のフッ化物からなるため、エッチング後に純水を用いて
洗浄し除去する。純水にアルミナチタンカーバイドは溶
解しないため、洗浄後も図１２（ｄ）に示すレール幅Ｃ
は変化しない。

【００２１】洗浄後、レジストを除去し、ヘッドブロッ
ク固定治具からブロックを剥離し、図５（ｆ）に示す個
々の磁気ヘッドスライダ１に切断し、図２に示す磁気ヘ
ッドスライダを得る。

【００２２】以上のようなプロセスでは、レール幅精度
は３σで評価して１０１μm±０．８μm、すなわち、±
０．８％であった。

【００２３】（実施例３）本発明の第３の実施例ではレ
ジスト１６のマスクパターンを形成する工程までは第１
の実施例と同様である。但し、ここでレジストとして、
厚さ約７５μmのドライフィルムレジストを使用する。
レジストマスクパターン形成後、次なる条件でエッチン
グ加工を行う。図６（ｄ）のプロセスで、図１３に示す
公知のエレクトロンサイクロトロンレゾナンス方式のイ
オン源を有するイオンミリング装置を用い、以下の条件
でエッチングする。Ｃ₂Ｈ₂Ｆ₄とアルゴンの混合ガスを
用い、流量は共に１０sccmであり、真空度０．０５Pa、
加速電圧８００V、イオン電流密度１ｍＡ/ｃｍ²、イオ
ンビームの入射角度４５度、加工時間３００分である。
このようにして加工されたレール３の溝深さは約１０μ
である（ｅ）。このときのレールの断面形状を図１４
（ｂ）に示す。アルミナチタンカーバイドとレジストの
側壁全体にかけて付着物４１が付着している。この付着
物の大部分はアルミのフッ化物および、レジストとＣ₂
Ｈ₂Ｆ₄から生成される有機物であり、僅かにチタンのフ
ッ化物が混入している。側壁は付着物により保護されて
いたため、側壁のエッチングは抑制され、エッチング前
のレジストの幅Ａは１０４μmであったのに対し、エッ
チング後のアルミナチタンカーバイドの幅Ｂ、すなわち
レール幅は９９μmであり、同時に加工した全レールの
レール幅のばらつきは３σで１．０μmであった。

【００２４】通常イオンミリングにてレールを加工する
場合は、厚さ３０μmないし４０μm程度のドライフィル
ムレジストを使用し、図１５に示すように加工が進行す
る。加工中に図１５（ｂ）の４２に示すファセットと呼
ばれる小面ができ、加工終了時は図１５（ｃ）に示すよ
うにそのファセットがアルミナチタンカーバイドの面ま
で達する。レジストの側壁の角度は図１５（ａ）に示す
パターン形成時は８５度であったのに対し、ファセット
が成長することにより６０度となり、よりイオンビーム
にさらされるために付着物が付きにくくなる。そのた
め、厚さが３０μmないし４０μmのドライフィルムレジ
ストを使用する場合は、付着物はイオンミリング終了時
点で残らない。ところがレジストが厚いと加工は図１６
に示すように進行し、ファセットは生じるものの、レジ
ストが厚いためにイオンミリング終了時にファセットは
アルミナチタンカーバイドの面までは到達せず、レジス
トと基板面のなす角度は依然として８５度のままである
ため、側壁には厚い付着物が堆積している。

【００２５】イオンミリング後、実施例１と同様に、研
磨布１７を用いて研磨加工（ｆ）を行い、イオンミリン
グ時に生じた付着物を除去する。研磨条件は次の通りで
ある。定盤２２及び研磨布１７の直径は３００mm、チャ
ック２１と定盤２２の回転数は、同方向に２０r/min、
チャック２０の揺動幅１０mm、揺動速度５mm/sec、研磨
圧力１０ｋＰａ、平均研磨速度８０mm/sec、研磨布１７
としてポリエステル不織布、研磨液２３として平均粒径
０．２５μのダイヤモンドスラリを用い、１０ml/minの
量を滴下した。研磨時間は５分である。図６（ｆ）に示
すようにレジスト及びレールの側壁とポリエステル不織
布は接触した状態で研磨が行われる。この付着物除去研
磨加工後のレールの断面形状を図１４（ｃ）に示す。図
１４（ｂ）の研磨前の状態と比較すると、付着物は完全
に除去されてなくなり、レジストは研磨前の位置よりも
後退している。ただし、図１４（ｄ）に示す研磨後のレ
ール幅Ｃとレール溝深さは研磨前と比べ変化していない
ためレール幅の精度は９９μm±１．０μmである。ま
た、図１４（ｄ）のレール断面の角部の拡大図を図１７
に示す。レール角部の保護膜は一部研磨されなくなって
いる。

【００２６】付着物除去研磨加工の後、レジストを除去
し、ヘッドブロック固定治具からブロックを剥離し、図
６（ｇ）に示す個々の磁気ヘッドスライダ１に切断し、
図２に示す磁気ヘッドスライダを得る。

【００２７】以上のようなプロセスでは、レール幅精度
は３σで評価して±１．０％であった。

【００２８】

【発明の効果】本発明により、レールの横方向のエッチ
ングが抑制されるため、レール幅の精度が大幅に向上
し、極低浮上が可能な磁気ヘッドを安定して供給するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気ヘッドスライダの製造方法を示す
説明図。

【図２】本発明の磁気ヘッドスライダを示す説明図。

【図３】磁気ヘッドスライダの浮上状態の説明図。

【図４】寸法シフトを示す説明図。

【図５】従来の磁気ヘッドスライダの製造方法を示す説
明図。

【図６】実施例１の磁気ヘッドスライダの製造方法を示
す説明図。

【図７】磁気ヘッドスライダの製造方法を示す説明図。

【図８】容量結合方式のエッチング装置の説明図。

【図９】付着物除去研磨加工の説明図。

【図１０】実施例１の磁気ヘッドスライダの製造方法の
断面図。

【図１１】比較例１の磁気ヘッドスライダの製造方法の
断面図。

【図１２】実施例２の磁気ヘッドスライダの製造方法の
断面図。

【図１３】イオンミリング装置の説明図。

【図１４】実施例３の磁気ヘッドスライダの製造方法の
断面図。

【図１５】エッチングの進行の説明図。

【図１６】厚膜のレジストを使用した場合のエッチング
の進行の説明図。

【図１７】実施例３のスライダレールの断面図。

【符号の説明】

３…レール、１３…アルミナチタンカーバイド、１５…
保護膜、１６…レジスト。

フロントページの続き (72)発明者薗部秀樹神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者谷口斉神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内 (72)発明者遠藤正義神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気ヘッドスライダの浮上面にレールを反
応性イオンエッチングもしくはスパッタエッチングもし
くはイオンミリングにより加工するさいに、加工室の排
気能力を低下させて、側壁の加工速度に対し、上記側壁
に被エッチング物もしくは反応生成物が付着する速度が
同一もしくは早くなるように制御することを特徴とする
磁気ヘッドスライダの製造方法。
【請求項２】磁気ヘッドスライダの浮上面にレールを反
応性イオンエッチングもしくはスパッタエッチングもし
くはイオンミリングにより加工するさいに、被加工物と
エッチングガスの作る反応生成物の沸点が３００度以上
であるようなエッチングガスを添加して、側壁の加工速
度に対し、上記側壁に被エッチング物もしくは反応生成
物が付着する速度が同一もしくは早くなるように制御す
ることを特徴とする磁気ヘッドスライダの製造方法。
【請求項３】磁気ヘッドスライダの浮上面にレールを反
応性イオンエッチングもしくはスパッタエッチングもし
くはイオンミリングにより加工するさいに、マスク材料
の厚さを被加工材の加工深さの７倍以上として、側壁の
加工速度に対し、上記側壁に被エッチング物もしくは反
応生成物が付着する速度が同一もしくは早くなるように
制御することを特徴とする磁気ヘッドスライダの製造方
法。
【請求項４】請求項１，２，３または４において、水ま
たは有機溶剤を用いた洗浄により上記側壁に付着した付
着物の一部もしくは全部を除去する磁気ヘッドスライダ
の製造方法。
【請求項５】請求項１，２，３または４において、上記
エッチング加工を行ったのちに、研磨により上記側壁に
付着した付着物の一部もしくは全部を除去する磁気ヘッ
ドスライダの製造方法。
【請求項６】請求項１，２，３，４，５または６の方法
を用いて作製した磁気ヘッドスライダ。