JP2000355778A

JP2000355778A - プラズマ加工装置

Info

Publication number: JP2000355778A
Application number: JP11166884A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Takei; 滋郎竹居; Yukio Iimura; 幸夫飯村; Miyuki Saito; 幸斉藤; Tatsuya Ishii; 辰也石井
Original assignee: MORI ENGINEERING KK; YAMATO GLASS KK; Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: MORI ENGINEERING KK; YAMATO GLASS KK; Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1999-06-14
Filing date: 1999-06-14
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】熱膨張係数が異なる複数の材料を積層してな
るシート状の加工材料をドライエッチングするに際し、
加工精度を高くできるようにしたプラズマ加工装置を提
供する。【解決手段】平板状の電極１１の上に載置される固定
治具を備えており、その固定治具は一軸方向のみの凸型
曲率を持った形状の凸部分２１を有するトレー２０と額
縁状のパレット３０の組合せからなり、トレー２０はそ
の凸部分２１がパレット３０の中空部と同じサイズであ
り、パレット３０は相対する２辺で加工材料Ｓを挟んで
中空部に張るように構成されており、加工材料Ｓを張設
したパレット３０をトレー２０に重ねることにより加工
材料Ｓがトレー２０の凸部分２１に沿って密着できる。
加工中の局部的な温度分布が減少し、加工精度を落とさ
ず高スルーブットでの安定的な加工が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体搭載用のパ
ッケージ材料、パッケージ材料を載せるフレキシブル基
板、磁気ディスク装置における磁気ヘッドサスペンショ
ンなどの微細加工品の製造工程において使用されるプラ
ズマ加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】上記した如き微細加工品のうち、磁気デ
ィスク装置における磁気ヘッドサスペンションを例に採
って説明する。

【０００３】従来、磁気ヘッドは、ロードビームとマウ
ントプレートとフレキシャからなるジンバルサスペンシ
ョンと、ジンバルサスペンションの先端に取り付けられ
たスライダとから構成されている。ロードビームは磁気
ヘッドを搭載したスライダに所定の荷重を与えるために
必要な十分に高い剛性を有し、ジンバルサスペンション
は磁気ヘッドを搭載したスライダがディスク面のうねり
に追従するために必要な十分に低い剛性を有している。
そして、磁気ディスク装置は、ディスク停止中はスライ
ダとディスクは接触しており、ディスクが回転すること
によりスライダとディスク間に発生する浮上力と、サス
ペンションによる押しつけ荷重とが釣り合う位置でスラ
イダが浮上するようになっている。

【０００４】また、磁気ヘッドの磁気コアとドライブ装
置本体の電気回路との電気的接続には、一部が絶縁被覆
チューブに挿入されたワイヤからなるリード線が用いら
れており、そのリード線の絶縁被覆チューブは磁気ヘッ
ドサスペンション上に引き回し配置され、固定爪でロー
ドビーム及びマウントプレートにかしめられて固定され
ている。

【０００５】近年、磁気ディスク装置の小型化、薄型化
が進んでディスク間隔が狭くなり、これに伴ってスライ
ダや磁気ヘッドサスペンションも小型化、薄型化してい
る。そのため、絶縁被覆チューブがスライダや磁気ヘッ
ドサスペンションに対して相対的に大きくなり、絶縁被
覆チューブの剛性による負荷がスライダのディスク面へ
のうねりへの追従特性を低下させたり、ディスク面に絶
縁被覆チューブが接触して断線するといった問題が生じ
ている。

【０００６】磁気ヘッド構造の変遷では、一体機械加工
でコイル手巻きであるモノリシック構造から分割機械加
工でコイル手巻きであるコンポジットへと変化し、現在
では薄膜法による書き込み・読み込みのコイル形成であ
るインダクティブが主流となっている。

【０００７】しかしながら、近年の磁気ディスク装置の
記憶容量の増大を達成するため、高感度の磁気ヘッドと
して、ＭＲ（Ｍａｇｎｅｔｒｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）
ヘッドの開発が進んでいる。このＭＲヘッドは読み込み
専用の高感度磁気ヘッドであるため、書き込み専用の薄
膜ヘッドが必要であり、磁気ヘッドの磁気コアとドライ
ブ装置本体の電気回路の電気的接続には、従来２本のリ
ード線で良かったのに対し、このＭＲヘッドでは４本の
リード線を必要とし、結果、従来の絶縁被覆チューブで
は、絶縁被覆チューブの剛性が大きくなりスライダの運
動特性に悪影響を及ぼす傾向にある。

【０００８】これらの問題を解決する方法として、特開
平４−２７２６３５号に、絶縁被覆チューブを用いる代
わりにロードビーム或いはジンバルサスペンションに絶
縁層を形成し、この絶縁層上に電気導電路を形成するこ
とにより、結果としてスライダに余計な負荷がかかるこ
となく、スライダのディスク面のうねりへの良好な追従
特性が保たれ、磁気ヘッドサスペンションの振動を抑制
できるとしている。

【０００９】しかしながら、ポリイミドを代表とする一
般的な絶縁層は、サスペンション材料のＳＵＳ（ステン
レス）と配線材料の銅の金属材料と熱膨張係数が異な
り、温度変化に対し、サスペンションとしての重要なバ
ネ係数に影響を与える。そのため、使用される金属材料
とＨＤＤ使用温度範囲で熱膨張係数が近い絶縁層材料と
して新規のポリイミドが提案され使用され始めた。しか
しながら、この材料は、従来ポリイミドの加工に使用さ
れていたアルカリを主成分とするウェットエッチング法
では精度及び品質上から加工が困難であり、プラズマ加
工装置によるドライエッチング法を利用しなければなら
ない。

【００１０】図１はこのようなドライエッチングに使用
されるプラズマ加工装置の概略構成図である。図中１０
は図示しない真空ポンプに接続された真空チャンバー
で、その中には下部にカソード電極１１と上部にアノー
ド電極１２を配置している。カソード電極１１はＲＦ絶
縁材料１３を介して真空チャンバー１０に固定され、か
つＲＦ導入管１４でＲＦ電源１５に繋がっている。ま
た、カソード電極１１の中には冷却管１６が通されてい
る。一方、アノード電極１２は、カソード電極１１の上
方に等距離を持って配置されており、アノード電極１２
に対しガス導入管１７を介して加工ガスが導入される。
またアノード電極１２と真空チャンバー１０は電気的に
アースされている。ここで示したプラズマ発生構造はカ
ソード・カップリング方式であるが、アノード電極１２
にＲＦをかけるアノード・カップリング方式、カソード
電極１１、アノード電極１２に交互にＲＦをかけるホロ
ー・カソード方式も使用される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記した従来のプラズ
マ加工装置では、平板状のカソード電極１１の上に加工
材料Ｓを載置した状態でドライエッチングを行う。通
常、ポリイミドをドライエッチングする場合、高温で加
工した方が加工速度が速く、高スループットが得られる
のでポリイミドのガラス転移温度（Ｔｇ）付近の温度で
加工されるのが一般的である。しかしながら、前述した
磁気ヘッドサスペンションの加工材料は、表裏の金属材
料が異なるために、ポリイミドのＴｇ付近の加工温度で
あると金属の微差の熱膨張係数差において材料の屈曲現
象が発生し、その屈曲により局部的な温度分布により加
工精度を落としていた。すなわち、図２に示すように、
加工材料Ｓの中心部が持ち上がりカソード電極１１と密
着しなくなる現象が起こり、高スループットな加工が行
えないという問題があった。

【００１２】なお、磁気ヘッドサスペンションに限ら
ず、半導体搭載用のパッケージ材料、パッケージ材料を
載せるフレキシブル基板などのその他の微細加工品の製
造工程においても、プラズマ加工装置を使用する場合に
同様な問題が生じている。

【００１３】本発明は、上記のような問題点に鑑みてな
されたものであり、その目的とするところは、熱膨張係
数が異なる複数の材料を積層してなるシート状の加工材
料をドライエッチングするに際し、加工精度を高くでき
るようにしたプラズマ加工装置を提供することある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、熱膨張係数が異なる複数の材料を積層し
てなるシート状の加工材料をドライエッチングするのに
使用されるプラズマ加工装置であって、当該加工装置は
その平板状の電極の上に載置される固定治具を備えてお
り、その固定治具は一軸方向のみの凸型曲率を持った形
状の凸部分を有するトレーと額縁状のパレットの組合せ
からなり、トレーはその凸部分がパレットの中空部と同
じサイズであり、パレットは相対する２辺で加工材料を
挟んで中空部に張るように構成されており、加工材料を
張設したパレットをトレーに重ねることにより加工材料
がトレーの凸部分に沿って密着できるようになっている
ことを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】図３は本発明に係るプラズマ加工
装置の一例を示す概略構成図であり、図１に示した装置
と要部を除く構成が同じであるので、同じ部位には同じ
符号を付してその説明を省略する。

【００１６】図３のプラズマ加工装置は、平板状のカソ
ード電極１１の上に載置される固定治具を備えている。
この固定治具は金属製のトレー２０と同じく金属製のパ
レット３０の組合せからなるもので、シート状の加工材
料Ｓをトレーの上に張設状態で載置している。

【００１７】トレー２０は図４に示す形状をしており、
一軸方向のみの凸型曲率を持ったかまぼこ型の凸部分２
１を台座部分２２の上に有している。一方、パレット３
０は図５に示すように枠体３１における相対する２辺に
それぞれ押さえ板３２が取り付けられる構造で、枠体３
１と押さえ板３２の間に加工材料Ｓを挟み込んで、パレ
ットの中空部分に張るようにする。この加工材料Ｓを張
設したパレット３０をトレー２０に重ねるようにし、枠
体３１の部分を凸部分２１の外側に嵌め込み、図６に示
すように、凸部分２１の膨らみ量で加工材料Ｓを張力の
ついた形でトレー２０の凸部分２１に密着させる。ここ
でトレー２０の凸部分２１はパレット３０の中空部分と
同じサイズである。

【００１８】このようにトレー２０とパレット３０の組
合せからなる固定治具に加工材料Ｓをセットしてから、
図３に示す如くプラズマ加工装置におけるカソード電極
１１の上に載置し、この状態でドライエッチングを行う
ようにする。トレー２０もカソード電極１１の一部とし
て作用し、加工材料Ｓはトレー２０の凸部分２１に密着
した状態で加工が行われるので、局部的な温度分布が減
少し、加工精度を落とさず高スループットでの加工が行
える。

【００１９】

【実施例】以下、図７に示す磁気ヘッドサスペンション
の製造工程を例に挙げて本発明の実施例を説明する。

【００２０】図７（ａ）に示す配線付き磁気ヘッドサス
ペンションの加工材料は、厚さ２０μｍのステンレス４
１からなるバネ材の上に、絶縁層であるポリイミド４２
を介して導電性層であるＣｕ４３をラミネート法にて積
層したものである。

【００２１】図７（ｂ）は、ステンレス４１上とＣｕ４
３上の両面に感光性材料であるアクリル系ドライフィル
ムレジスト４４をラミネートし、その後の露光、現像工
程によりレジスト４４をパターニングしたものである。
具体的には、旭化成製「ＡＱ−５０３８」を１００℃で
ラミネートし、露光はｇ線により３０ｍＪ／ｃｍ²の露
光量で行った後、１ｗｔ％ＮａＣＯ₃により３０℃でス
プレー現像した。

【００２２】その後、図７（ｃ）に示すように、ステン
レス４１とＣｕ４３をエッチングする。この場合、一般
的な塩化鉄からなるエッチング液を使用し、片面ラッピ
ング法を利用して片面ずつエッチングした。そして、水
酸化ナトリウムからなる剥離液でレジスト４４を剥離し
て図７（ｄ）に示す如く両面の金属がパターニングされ
たサスペンション基材が得られる。

【００２３】その後、絶縁材料であるポリイミド４２を
ドライエッチングする目的で、レジスト４５をディップ
コーティング、ロールコート、ダイコート、ラミネート
法等にて片面または両面成膜し、露光、現像工程によ
り、図７（ｅ）に示すように、絶縁層であるポリイミド
４２を残すところの上部のみを残してパターニングす
る。具体的には、旭化成製「ＡＱ−５０３８」を１００
℃でラミネートし、露光はｇ線により３０ｍＪ／ｃｍ²
の露光量で行った後、１ｗｔ％ＮａＣＯ₃により３０℃
でスプレー現像した。

【００２４】続いて、図７（ｆ）に示すようにプラズマ
加工によりポリイミド４２をドライエッチングする。加
工条件として圧力は３〜８０Ｐａで行う。また、エッチ
ングガスとしては、酸素を主成分とし添加ガスとしてＣ
Ｆ₄を５〜４０％、また必要であれば窒素を１〜１５％
加えたものを使用する。ＣＦ₄の代わりにＮＦ₃、ＣＨ
Ｆ₃、ＳＦ₆等のフッ素からなるガスまたはそれらの混
合ガスでもよい。装置にもよるが、エッチングガスの流
量は３０〜３０００ｓｃｃｍほどで行う。エッチングガ
スは流量が多いほどエッチングレートは速くなる傾向を
示すが、一定量以上加えても飽和するので、プラズマ加
工装置の排気能力等に合わせる方がよい。また、パワー
は単位断面積当たり０．１〜２Ｗ／ｃｍ²で行う。

【００２５】本実施例では、図３で示したプラズマ加工
装置を使用した。すなわち、トレーとパレットの組合せ
からなる固定治具に加工材料としてサスペンション基材
をセットし、これをプラズマ加工装置におけるカソード
電極１１の上に載置し、この状態でドライエッチングを
行った。そして、固定治具を使用しない場合に比べて、
加工精度が良好で高スループットな加工を行うことがで
きた。

【００２６】次いで、図７（ｇ）に示すように、マスク
材として使用したレジスト４５を剥離してサスペンショ
ン基材の加工が終了する。この剥離工程では、５０〜７
０℃の水酸化ナトリウム５〜２１ｗｔ％の高温アルカリ
溶液を用いた。これが一般的であるが、使用するポリイ
ミド４２等がアルカリ耐性に乏しい場合は、エタノール
アミン等の有機アルカリを使用してもよい。

【００２７】最後に、図示はしてないが、上記の方法に
より形成されたフレキシャからなるジンバルサスペンシ
ョンの配線上にはめっきレジストが形成され、そのめっ
きレジストから露出した導電性配線層にＮｉ／Ａｕめっ
きが施される。これは、磁気ヘッドスライダとサスペン
ションの電気的接続とサスペンションから制御側への電
気系接続のための表面処理であり、Ｎｉ／Ａｕめっきに
限ったものではない。また、ハンダめっきもしくは印刷
等で代用される場合もある。そして、図示はしていない
が、最終的に機械加工等のアッセンブリ加工を行い、Ｈ
ＤＤ用配線付きサスペンションが完成する。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
加工装置は、その平板状の電極の上に載置される固定治
具を備えており、その固定治具は一軸方向のみの凸型曲
率を持った形状の凸部分を有するトレーと額縁状のパレ
ットの組合せからなり、トレーはその凸部分がパレット
の中空部と同じサイズであり、パレットは相対する２辺
で加工材料を挟んで中空部に張るように構成されてお
り、加工材料を張設したパレットをトレーに重ねること
により加工材料がトレーの凸部分に沿って密着できるよ
うになっているので、この固定治具に加工材料をセット
し、電極の上に載置した状態で加工を行うことにより、
加工中の局部的な温度分布が減少し、加工精度を落とさ
ず高スルーブットでの安定的な加工が可能となる。そし
て、加工材料を張設したパレットをトレーに重ねるだけ
で準備ができるので、前段取りを簡単に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のプラズマ加工装置の概略構成図である。

【図２】従来のプラズマ加工装置を使用した場合におけ
る加工材料の変形状態を示す説明図である。

【図３】本発明に係るプラズマ加工装置の一例を示す概
略構成図である。

【図４】固定治具のトレーを示す斜視図である。

【図５】固定治具のパレットに加工材料を取り付ける様
子を示す説明図である。

【図６】加工材料を取り付けた固定治具の断面図であ
る。

【図７】磁気ヘッドサスペンションの製造手順を示す工
程図である。

【符号の説明】

１１カソード電極１２アノード電極１３ＲＦ絶縁材料１４ＲＦ導入管１５ＲＦ電源１６冷却管１７ガス導入管２０トレー２１凸部分２２台座部分３０パレット３１枠体３２押さえ板４１ステンレス４２ポリイミド４３Ｃｕ４４レジスト４５レジスト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者竹居滋郎東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内 (72)発明者飯村幸夫東京都新宿区市谷加賀町一丁目１番１号大日本印刷株式会社内 (72)発明者斉藤幸埼玉県富士見市鶴瀬西三丁目16−22 株式会社モリエンジニアリング内 (72)発明者石井辰也東京都江東区南砂二丁目10番12号ヤマト硝子株式会社内Ｆターム(参考） 4K057 DA11 DD01 DM03 DM08 DM35 DM39 DN01 DN02 5D059 AA01 BA01 CA01 CA04 EA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱膨張係数が異なる複数の材料を積層し
てなるシート状の加工材料をドライエッチングするのに
使用されるプラズマ加工装置であって、当該加工装置は
その平板状の電極の上に載置される固定治具を備えてお
り、その固定治具は一軸方向のみの凸型曲率を持った形
状の凸部分を有するトレーと額縁状のパレットの組合せ
からなり、トレーはその凸部分がパレットの中空部と同
じサイズであり、パレットは相対する２辺で加工材料を
挟んで中空部に張るように構成されており、加工材料を
張設したパレットをトレーに重ねることにより加工材料
がトレーの凸部分に沿って密着できるようになっている
ことを特徴とするプラズマ加工装置。