JP4749905B2

JP4749905B2 - スライダの製造方法

Info

Publication number: JP4749905B2
Application number: JP2006081952A
Authority: JP
Inventors: 剛中田
Original assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Current assignee: SAE Magnetics HK Ltd
Priority date: 2006-03-24
Filing date: 2006-03-24
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2026-03-24
Also published as: JP2007257752A

Description

本発明はスライダの製造方法に関し、特にスライダの媒体対向面の面取り加工方法に関する。

ハードディスクドライブに用いられる薄膜磁気ヘッドは、薄膜集積工程によって作製されたウエハから、ローバーと呼ばれる短冊状のバーを切り出し、半導体エッチング技術を用いて媒体対向面を形成した後、個々のスライダに切断分離して製作されるのが一般的である。

ローバーのスライダへの切断分離工程は、通常ダイヤモンドブレードを用いて行われるが、図１４に示すように、切断の際、ブレードの切断抵抗などによって、切断面１７にクラック４１や欠け４２が生じることがある。また、切断面１７と平行に、エッジジャンプと呼ばれる突起４３（切断ばり）が生じることもある。これらの現象はヘッドの信頼性を著しく阻害するため、切断後に、切断面１７の研磨や媒体対向面ＡＢＳのエッジ部１６の面取り加工が行われる。

通常、ローバーは、幅０．８５〜１．２５ｍｍ、長さ５０〜７０ｍｍ、厚さ０．２〜０．３ｍｍ程度のものが利用されている。このため、例えば長さ７０ｍｍのローバーでは、６０個から８０個程度のスライダが配列することになる。ローバーは、切断治具に装着されて切断され、切断後のスライダも、ローバーにおける配列状態をほぼ維持したまま、切断治具上に接着されている。これは、後工程である切断面の研磨、面取り加工や洗浄を数十のスライダを一括しておこなえる点で有利である。しかし、面取り加工はダイヤモンドブレードなどを用いておこなわれ、しかも切り代（スライダ間の間隔）は６０〜１５０μｍ程度と狭いため、面取り加工は非常に煩雑で、歩留りの悪化の原因となっていた。

そこで、特許文献１には、砥粒を用いて面取り加工をおこなう技術が開示されている。具体的には、媒体対向面を、エッジ部を除いてマスクで覆い、所定の方向から砥粒を吹き付ける。砥粒はエッジ部に衝突し、エッジ部は面取り加工される。この方法によれば、スライダが密に配列した状態でも、エッジ部を一括して面取り加工することが可能である。
特開２００１−４３５２０号公報

このように、従来技術では、面取り加工は機械的手段によっておこなわれてきた。このような機械的手段では、ブレード等の粒子が被加工面と接触することによって研磨や研削がおこなわれるため、ブレード等の砥粒が破砕脱落する可能性が高い。破砕脱落した砥粒が媒体対向面に付着すると、媒体対向面の平坦性が悪化する。近年、スライダの低浮上化に伴い、媒体対向面の機械加工精度の一層の向上が求められているため、このような原因による媒体対向面の平坦性悪化は防止する必要性が高い。しかし、従来技術では、面取り加工にダイヤモンド粒子を使用するため、破砕されたダイヤモンド粒子の発生は不可避であり、根本的な防止は困難であった。また、従来技術では、破砕粒子の洗浄が必要となるが、この作業は煩雑であり、しかも、完全に残渣を除去することは困難であった。以上の点は特許文献１に記載の技術でも同様である。さらに、以上の課題を解決するにあたっては、切断時のばり等の発生を防止することも重要である。

本発明は、これらの従来技術の課題に鑑み、スライダへの切断時のばり等の発生を抑え、かつ、簡易なプロセスで破砕粒子の発生を防止し、媒体対向面の面取り加工ができる、スライダの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、薄膜磁気ヘッドを含むスライダとなるべき複数の素子と、スライダへの切断時の切り代とが互いに隣接して配列形成されたローバーから、スライダを製造する方法である。本発明は、スライダの媒体対向面となるべき面を含むローバーの面に、保護膜を形成するステップと、保護膜が形成されたローバーを、切り代に沿って、保護膜とともに切断し、個々のスライダに分離するステップと、分離されたスライダに形成されている保護膜のうち、切断面に沿ったエッジ部を覆っている部分を、プラズマエッチングによって除去するステップと、エッジ部の保護膜が除去されたスライダのエッジ部を、反応性イオンエッチングによって、面取り加工するステップと、を有している。

スライダに形成された保護膜は、等方性エッチングを実現するプラズマエッチングによって、エッジ部の保護膜だけが除去され、エッジ部が露出した状態が生じる。この状態で、異方性エッチングを実現する反応性イオンエッチングをおこなうことによって、露出したエッジ部が面取り加工される。また、ローバーは保護膜が形成された状態で切断されるので、スライダの切断面には、ばり等の欠陥が生じにくくなる。

保護膜を形成するステップは、プラズマエッチングによって除去可能な有機材料を塗布することを含んでいてもよい。

保護膜はレジストであってもよく、この場合、プラズマエッチングに先立ち、塗布されたレジストを露光することが望ましい。

保護膜を形成するステップは、プラズマエッチングによって除去可能な有機材料からなるフィルムを貼付することを含んでいてもよい。

保護膜を除去するステップは、プラズマエッチングによってスライダの切断面をエッチングすることを含んでいてもよい。

以上説明したように、本発明によれば、プラズマエッチングと反応性イオンエッチングとを組み合わせた簡易なプロセスを用いて、スライダの媒体対向面のエッジ部を、機械的手段によらずに面取り加工することができるため、破砕粒子の発生が防止できる。また、スライダへの切断時のばり等の発生を抑えることも容易である。このため、本発明によれば、信頼性の高い薄膜磁気ヘッドを提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明のスライダの製造方法について詳細に説明する。図１には、本発明のスライダの製造方法の対象となるスライダの斜視図を示す。スライダ１は、アルティック（Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ），アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）等のセラミック材料からなる基板２と、積層体からなる薄膜磁気ヘッド部３とを備えている。スライダ１の上方（下方となる場合もある。）に、回転駆動される円盤状の記録媒体（図示せず）が設けられる。スライダ１はほぼ六面体形状をなし、六面のうちの一面が記録媒体と対向する媒体対向面ＡＢＳを形成している。媒体対向面ＡＢＳには、薄膜磁気ヘッド部３の読込み素子および書込素子が設けられたリードライト部４と、レール部５ａ、５ｂとが設けられている。読込み素子としては、ＡＭＲ（異方性磁気抵抗効果）素子、ＧＭＲ（巨大磁気抵抗効果）素子、またはＴＭＲ（トンネル磁気抵抗効果）素子等の磁気抵抗効果を示す感磁膜を用いた素子（以下、ＭＲ素子ともいう。）を用いることができる。書込素子には、誘導型磁気変換素子が用いられ、記録媒体の面内方向への記録を行なう水平記録方式と、記録媒体の面外方向への記録を行なう垂直記録方式のいずれでもよい。

記録媒体が回転すると、空気流は、スライダ１の空気流流入方向側６から進入し、薄膜磁気ヘッド部３が設けられた記録媒体進行方向ｚの下流側端部からスライダ１外へ抜ける。すなわち、空気流は、レール部５ｂと記録媒体との間のわずかな隙間に入り、レール部５ａ，５ｂで整流され、リードライト部４と記録媒体との間の隙間に入る。この空気流によって、ｙ方向下向きの揚力が生じ、スライダ１は、記録媒体の表面から浮上する。

媒体対向面ＡＢＳは、レール部５ａが記録媒体に対して最も突出し、リードライト部４は、レール部５ａよりもわずかに記録媒体に対して引込んでいる。レール部５ａ、５ｂの段差は必ずしも必要ではない。スライダ１の媒体対向面ＡＢＳの裏面はスライダ１を支持するフレクシャ（図示せず）との接触面となる。

次に、以上説明したスライダの製造方法を、図２のフロー図、および図３以下の図面を参照して説明する。

（ステップ１０１）まず、図３のように、ウエハ１１の上にスライダ１となるべき複数の素子１３を薄膜工程によって積層し、切断ブレード２６を用いて、図４のように、ウエハ１１を、素子１３が長手方向に配列形成された長尺状のローバー１２に切断する。同図（ａ）は、図３と同じ方向から見たローバーの斜視図を、同図（ｂ）は、同図（ａ）中の矢印の向きにローバーを回転させたときのローバーの斜視図を示す。ローバー１２は、媒体対向面ＡＢＳとなるべき面が切断面Ｔに現れる向きに切断される。

（ステップ１０２）次に、ローバー１２をラッピングして媒体対向面ＡＢＳを形成する。具体的には、ＭＲ素子が所定のＭＲ高さに、および書込素子が所定の高さのスロートハイトとなるように、ローバー１２の切断面Ｔを研磨する。さらに、研磨された切断面Ｔに、イオンミリング等によってレール部５ａ，５ｂを形成する。

（ステップ１０３）次に、ローバー１２を切断用治具２１に取付ける。切断用治具２１は、図５（ａ）に示すように、支持板２３の上に、互いにギャップ２５を介して、スライダ支持部２２が一列に配列されたものである。ローバー１２は、切り代１４がギャップ２５と一致するように位置決めされて、媒体対向面ＡＢＳを上側にして、スライダ支持部２２の固定面２４に接着剤によって固定される。切断用治具２１は後述するプラズマエッチング工程および反応性イオンエッチング工程においても、スライダ１を保持する治具として用いることができる。

さらに、スライダ１の媒体対向面ＡＢＳとなるべき面を含むローバー１２の面、すなわち、媒体対向面ＡＢＳが形成された切断面Ｔに保護膜Ｐを塗布する。図５（ｂ）は図５（ａ）の５ｂ−５ｂ線から見たローバーと保護膜の側面図であり、隣接する２つの素子１３を抜き出して表示している。保護膜Ｐは媒体対向面ＡＢＳの全面に形成され、図５（ｂ）に示すように、切り代１４の上部も覆っている。保護膜Ｐは、後述のプラズマエッチングによって除去可能な有機材料からなる。保護膜Ｐはレジストでもよい。この場合は、レジストを塗布後露光するのが望ましい。あるいは、保護膜Ｐとしてプラズマエッチングによって除去可能な有機材料からなるフィルムを貼付してもよい。いずれの場合でも、保護膜Ｐの形成厚さは１０〜５０μｍ程度が望ましい。なお、保護膜Ｐの形成は、ローバー１２を切断用治具２１に取り付ける前におこなってもかまわない。

（ステップ１０４）次に、図６（ａ）に示すように、ローバー１２を切り代１４で切断して、スライダ１に分離する。切断には、回転ブレード２７が用いられる。あらかじめ切り代１４がギャップ２５と一致するように位置決めされているので、回転ブレード２７はギャップ２５の中を通り、切断用治具２１のスライダ支持部２２には接触しない。このため、ローバー１２は、スライダ支持部２２に保持された状態で切断される。図６（ｂ）は、図５（ｂ）と同じ方向から見たスライダと保護膜の側面図である。分離されたスライダ１は、隣接するスライダ１と、切り代１４に相当する空間１５をあけて、互いに隣接して保持される。空間１５のローバー長手方向の幅Ｄは、一例では約０．１５ｍｍである。

保護膜Ｐも、ローバー１２とともに切断される。回転ブレード２７の位置は、保護膜Ｐがローバー１２よりも先に切断されるように調整されている。このため、保護膜Ｐは回転ブレード２７の切断抵抗を吸収する切断保護膜として機能し、スライダ１の切断面１７には、クラックやばりなどの切断に伴う欠陥が生じにくくなる。切断後の保護膜Ｐは、各スライダ１の切断面１７に沿ったエッジ部１６を覆っている。

回転ブレード２７は、ダイヤモンドで形成され、回転速度は５０００〜２００００ｒｐｍ程度である。回転ブレード２７は、図６（ａ）の白抜き矢印の向きに動かされ、ローバー１２を順次スライダ１に切断する。

（ステップ１０５）次に、保護膜Ｐのうち、分離されたスライダ１のエッジ部１６に沿った部分を覆っている部分を、プラズマエッチングによって除去する。図７は、プラズマエッチングをおこなうことのできるドライエッチング装置の概念図である。チャンバ３１内に上部電極３２と下部電極３３が対向して設置され、下部電極３３にＲＦ(radio Frequency)電源３４が接続されている。スライダ１は、切断用治具２１に保持されたまま、媒体対向面ＡＢＳ、すなわち保護膜Ｐが上部電極３２と対向するように、下部電極３３に支持される。この結果、ローバー１２はアノード側に接続され、いわゆるプラズマエッチングモードとなる。

図８（ａ）は、プラズマエッチングがおこなわれているときのスライダ１の状況を示す側面図である。スライダ１に形成された保護膜Ｐは、プラズマエッチングによって、エッジ部１６から除去されていく。このため、保護膜Ｐは、エッジ部１６からスライダ１の中央部分に向けて後退していく。この理由は以下のとおりである。ドライエッチング装置では、アノード側、すなわちＲＦ電源３４が接続されていない電極側では電位勾配が緩い。このため、図７に示すように、被エッチング対象をアノード側に設置すると（プラズマエッチングモード）、イオンの衝突による物理的エッチング効果が小さく、主に化学的エッチングが進行し、等方性のエッチング形状が得られやすくなる。一方、カソード側、すなわちＲＦ電源３４が接続された電極側では電位勾配が急となる。このため、図９に示すように、被エッチング対象をカソード側に設置すると（反応性イオンエッチングモード）、化学的エッチング効果だけでなく、物理的エッチング効果が増大し、異方性のエッチング形状が得られやすくなる。本ステップはプラズマエッチングモードでおこなわれるため、等方性エッチングが卓越し、保護膜Ｐは、媒体対向面ＡＢＳの４つのエッジ部から中央部に向けてエッチングされていく。

図８（ａ）に示すように、スライダ１間には空間１５が形成されているため、プラズマエッチングをおこなう際には、保護膜Ｐだけでなく、切断面１７もエッチングされる。図８（ｂ）は図８（ａ）中、Ａ部の拡大図である。切断面１７の近傍には、切断に起因する加工歪（図中ハッチングで示す。）が発生している。また、図１０は、従来技術によって得られるスライダの切断面の断面図である。切断面付近の厚さ１μｍ程度の範囲には、ばりの影響による表面形状の急激な変化が見られ、この範囲では、加工歪も大きくなっている。しかし、１μｍ程度の範囲をエッチングすることによって、加工歪をほぼ完全になくすことができる。図１１は、本発明の一実施例による、切断面のエッチング後の状態を示す図である。同図（ａ）は、スライダの奥行き方向をｘ方向としたときの、切断面表面の凹凸分布図であり、同図（ｂ）は、切断面のＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による写真である。図中の矢印は、同図（ａ）の矢印部と対応している。本実施例では、基板としてアルティックを用いている。アルティックの場合、ＴｉＣが選択的にエッチングされるため、図１１（ａ）に示すように、切断面１７が、部分的に鋭角的に除去されるような断面を示す。図１１（ｂ）では、この部分は黒い影の部分として示されている。このように切断面１７が選択的にエッチングされることによって、エッチングされた部分で応力が分断・解放され、保護膜Ｐのエッチング工程と同時に、切断面１７の応力も除去される。

（ステップ１０６）次に、反応性イオンエッチングによって、エッジ部１６の保護膜Ｐが除去されたスライダ１の面取り加工をおこなう。本ステップは、図９に示すように、スライダ１をカソード側に接続しておこなう。反応性イオンエッチングモードとプラズマエッチングモードの切り替えをエッチング装置側でおこなうようにすれば、スライダ自体の付け替えは不要である。上述のように、反応性イオンエッチングでは異方性エッチングが卓越する。このため、図１２に示すように、保護膜Ｐが除去されたスライダ１のエッジ部１６は、先端部から徐々にエッチングされる。図１３は、面取り加工が終了したときの、スライダのエッジ部の写真を示す。基板２がアルティックの場合は、同図（ａ）に示すように曲面形状に面取りされ、基板２がアルミナの場合は、同図（ｂ）に示すように直線状に面取りされる。媒体対向面ＡＢＳを囲む４つのエッジ部が、同時に、同様に面取りされることはいうまでもない。

その後、詳細は省略するが、スライダを切断用治具２１から取り外し、保護膜Ｐを除去し、洗浄、検査などをおこない、スライダが完成する。

以上説明したように、本発明のスライダ製造方法によれば、スライダへの切断前にローバーに有機保護膜が形成され、スライダへの切断後にプラズマエッチングおよび反応性イオンエッチングが順次おこなわれる。これによって、ヘッド流入端（リーディングエッジ）と、ヘッド流出端（トレーリングエッジ）のエッジ部が同時に面取り加工され、かつ、これと同時に切断面の応力除去がおこなわれる。しかも、この間のプロセスでは研磨が不要であるため、ダイヤモンド粒子も発生せず、残渣不良をなくすことができる。また、スライダの洗浄も、簡略化することができ、場合によっては不要とすることもできる。さらに、保護膜を形成してから切断するため、切断によるばりやクラックの発生も抑えることができる。

本発明のスライダの製造方法の対象となるスライダの斜視図である。スライダの製造方法を示すフロー図である。複数の素子が形成されたウエハの斜視図である。ウエハから分離されたローバーの斜視図である。切断用治具および、切断用治具に取り付けられたローバーの斜視図および部分側面図である。スライダに分離されたローバーの斜視図および部分側面図である。プラズマエッチングモードのドライエッチング装置の概念図である。プラズマエッチングがおこなわれているときのスライダの側面図である。反応性イオンエッチングモードのドライエッチング装置の概念図である。従来技術によって得られるスライダの切断面の断面図である。本発明の一実施例による、切断面のエッチング後の状態を示す図である。反応性イオンエッチングがおこなわれているときのスライダの側面図である。面取り加工が終了したときの、スライダのエッジ部の写真である。従来技術により切断されたスライダの斜視図である。

符号の説明

１スライダ
２基板
３薄膜磁気ヘッド部
１１ウエハ
１２ローバー
１３素子
１４切り代
１５空間
１６エッジ部
１７切断面
２１切断用治具
ＡＢＳ媒体対向面
Ｐ保護膜
Ｔ切断面

Claims

薄膜磁気ヘッドを含むスライダとなるべき複数の素子と、スライダへの切断時の切り代とが互いに隣接して配列形成されたローバーから、スライダを製造する方法であって、
スライダの媒体対向面となるべき面を含むローバーの面に、保護膜を形成するステップと、
前記保護膜が形成された前記ローバーを、前記切り代に沿って、該保護膜とともに切断し、個々のスライダに分離するステップと、
分離された前記スライダに形成されている前記保護膜のうち、切断面に沿ったエッジ部を覆っている部分を、プラズマエッチングによって除去するステップと、
前記エッジ部の前記保護膜が除去された前記スライダの該エッジ部を、反応性イオンエッチングによって、面取り加工するステップと、
を有する方法。
前記保護膜を形成するステップは、プラズマエッチングによって除去可能な有機材料を塗布することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
前記保護膜はレジストであり、前記プラズマエッチングに先立ち、塗布されたレジストを露光するステップを有している、請求項２に記載の方法。
前記保護膜を形成するステップは、プラズマエッチングによって除去可能な有機材料からなるフィルムを貼付することを含んでいる、請求項１に記載の方法。
前記保護膜を除去するステップは、前記プラズマエッチングによって前記スライダの前記切断面をエッチングすることを含んでいる、請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。