JPH05274635A - 磁気ディスク用スライダの加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】イオンガン１から水平に発生されたイオンビー
ム２は冷却治具３に固定されたスライダ４及び厚板マス
ク５に照射され、スライダ４の材料表面を衝撃して材料
表面分子をはじきとばすスパッタリング現象により、マ
スクパターンにしたがってスライダ４は加工される。 【効果】スライダのななめ断差を垂直に加工し、かつ、
再付着のない高精度の加工が可能であり、生産性に優れ
たスライダ加工方法を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は磁気ディスク用スライダ
の製作方法に係り、特に、イオンもしくはプラズマを利
用し、イオンミリング用厚板マスクのパターンにしたが
って磁気ディスク用スライダを所望の微細形状にドライ
エッチング加工する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルゴンなどの不活性ガスをイオ
ン化し、高電圧で加速した後、被加工物の表面分子をス
パッタリング現象を利用して、ドライエッチング加工す
る技術がある。この技術では、一般にマスクを用いて材
料表面をイオンエッチングすることによりパターニング
加工を行う。その場合、イオンエッチング加工はすべて
の材料に適用でき、マスクも同様にエッチングされるこ
とが知られている。また、イオンエッチングではイオン
入射に方向性があるためアンダーカットを生じないが、
マスクパターンが被加工物に正確に転写されるか否かは
マスクのエッチング速度及びマスク端面の傾斜角に強く
依存する。

【０００３】その理由を図３を参照して説明する。マス
クのエッチング速度が被加工物と比較して大きい場合
（ａ）（ｂ）（ｃ）はマスク端面の傾斜角形状にしたが
って被加工物はエッチングされ、その結果、被加工物の
端面は傾斜角形状となり、一般に垂直段差は得られな
い。

【０００４】一方、マスクのエッチング速度が被加工物
と比較して小さい場合（ｄ）（ｅ）（ｆ）は傾斜角が比
較的大きい段差が得られやすいが、パターン端部の後退
速度がかなり大きい。すなわち、被加工物を深くエッチ
ングしようとすると、パターン端部の後退速度が大きく
なる。

【０００５】このことより、マスクパターンが明瞭な側
壁を形成してある程度、投影的に転写されるのはマスク
のエッチング速度が被加工物と比較して小さい場合であ
る。

【０００６】しかし、磁気ディスク用スライダ（以下、
スライダと記述する。)に用いられているジルコニアセ
ラミックスなどの材料をエッチング加工する場合、セラ
ミックスよりエッチング速度が小さいマスク材は少な
く、例えば、カーボンもしくはエッチング速度が同様の
セラミックスなどがあるが、どちらもパターニングに問
題があるためスライダ加工用のマスクパターニング材と
して不向きである。

【０００７】従来、磁気ディスク用スライダに用いられ
ているジルコニアセラミックスなどの材料を数μｍ〜数
十μｍ高精度エッチング加工する場合、機械加工も用い
られる場合があるが、この機械加工では溝加工など、加
工できない形状がある。また、その他の方法として、一
般に、スライダに、直接、レジストをパターニングする
方法もしくは被加工物上に直接スパッタ等を用いて金属
マスクを形成する方法（特願昭56−96080 号明細書）が
ある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術はスラ
イダに、直接、マスクをパターニングする方法が用いら
れているため、生産性，再付着の問題について考慮され
ておらず、前者の技術ではエッチング後のスライダの端
面は垂直段差が得られなかった。さらに、レジストをマ
スクとして、イオンミリング等を用いてジルコニアセラ
ミックスの加工を行った場合、レジストが高温にさらさ
れるために被加工物に焼き付き、プラズマアッシャもし
くは有機洗浄等の方法を用いても、レジストを完全に除
去することができず残渣が残留する問題があった。

【０００９】また、後者の技術ではパターニング用マス
クが多層であり、マスクの工程が複雑でしかも、生産性
が低下する問題点があった。

【００１０】本発明の目的は、垂直段差を有するスライ
ダを効率良く高精度に加工し、レジストの残渣が残留す
ることなく、生産性に優れた磁気ディスク用スライダ等
のマスクを提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の磁気ディスク用スライダ加工用のマスク材
は金属，シリコンもしくはガラスを用い、金属マスクは
ワイヤ放電加工，打ち抜き加工，レーザ切断加工，ウォ
ータジェット切断加工等により所望の微細形状に加工す
る。さらに、シリコンもしくはガラスマスクはホトレジ
ストプロセス及び異方性エッチングを用いて所望の微細
形状に加工する。

【００１２】この方法を用いて加工した厚板マスクをス
ライダに接触させるか、もしくは、１０μｍ以下の間隔
をもって接触させ、マスキングに用いる厚板マスク及び
スライダを冷却構造とし、真空容器内でシャワー状イオ
ンビームを厚板マスク及びスライダに対し、垂直に照射
することにより、所望のパターン形状に加工する。

【００１３】より望ましくは、この方法を用いて形成し
た金属の厚板マスクは表面もしくは全面にダイヤモンド
コーティング等を施すか、もしくは、ウェットエッチン
グを用いて仕上げ加工を行った後、スライダ加工用のマ
スクとして用いることである。

【００１４】最適には厚板マスクの板厚は５０〜５００
μｍに形成するとよい。

【００１５】

【作用】このように構成されたスライダ加工用のマスク
では、スライダを数μｍ〜数十μｍ高精度エッチング加
工する場合、レジストもしくは酸素あるいはフッ化炭素
系ガス等の特殊ガスを用いず、垂直な断面を有する厚板
マスクをスライダのマスキングに用いているため、加工
後のスライダ段差は垂直に形成され、かつ、マスクが厚
いため、スライダ（ジルコニアセラミックス）よりエッ
チング速度が大きい場合でも、数十μｍ高精度エッチン
グ加工が可能である。

【００１６】さらに、金属マスクはワイヤ放電加工，打
ち抜き加工，レーザ切断加工，ウォータジェット切断加
工等により垂直な断面が得られる。断面の形状精度を向
上させる場合にはウェットエッチングを用いて仕上げ加
工を行なえば良い。

【００１７】一方、シリコンもしくはガラスマスクはホ
トレジストプロセス及び異方性エッチングを用いること
により垂直な断面が得られる。

【００１８】本発明の厚板マスクは、従来、スライダ表
面に直接マスクをパターニングしている方法とは異なる
ため、スライダ表面に接触させる場合でも、再付着を防
止するためにスライダ表面とマスクとの隙間を自由にコ
ントロールさせることが可能である。

【００１９】さらに、スライダをエッチング後、瞬時に
マスクパターンを取り外せることが可能であるため、生
産性が向上する。

【００２０】このように、厚板マスクを用いた本発明
は、従来例とは全く独立になされたものであり、かつ、
従来例の組合せからも生まれない独自のものである。

【００２１】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１，図２およ
び、図４ないし図９を参照して説明する。

【００２２】図２は、本発明の一実施例であるスライダ
加工用装置の金属マスクを用いた要部の断面図である。

【００２３】図２において、１はイオンガンで、イオン
発生源はカウフマン型を用いている。イオンガン１から
水平に発生されたイオンビーム２は冷却治具３に固定さ
れたスライダ４及び本発明の金属マスクもしくはシリコ
ンマスク５に照射され、スライダ４の材料表面を衝撃し
て材料表面分子をはじきとばすスパッタリング現象によ
り、マスクパターンにしたがってスライダ４は加工され
る。この時、スパッタされた材料の原子もしくは分子１
２が発生し、再び、スライダ４に付着する再付着現象が
ある。

【００２４】一般には、再付着現象の問題はレジストパ
ターンを用いた場合に多く、再付着部を除去する工程が
増えるため、生産性が低下し、加工コストが増加する。

【００２５】図１は、本発明の一実施例であるスライダ
加工用装置の金属マスクを用いた斜視図を示す。

【００２６】図１において、真空容器６内にはイオンガ
ン１が固定され、制御器７及びアルゴンガス８によっ
て、制御されている。冷却治具３には冷却水出入口１１
ａ，１１ｂが接続され、冷却治具，スライダ及び金属マ
スクを同時に冷却している。

【００２７】さらに、真空容器６はバルブ１３を介し
て、ターボ分子ポンプ９及びロータリーポンプ１０によ
って、真空雰囲気を制御されている。

【００２８】なお、本発明において、イオン発生源はカ
ウフマン型を用いて説明したが、本発明の金属マスクも
しくはシリコン，ガラスマスクでは、イオン発生源はカ
ウフマン型のみならず、バケット型イオン源を用いても
良く、さらに、リアクティブイオンエッチング（ＲＩ
Ｅ）を用いることも可能である。

【００２９】次に、本発明の金属マスクの加工方法の一
例について、図４ないし図６を参照して説明する。

【００３０】図４はスライダをイオンミリング加工する
ために用いる金属マスクの一形状を示す。

【００３１】図５は図４に示した金属マスクをワイヤ放
電加工装置を用いて加工した工程を示す。まず、初めに
金属板をアセトン等の有機洗浄剤を用いて洗浄を行う。
次に、ワイヤ放電加工装置を用いて、パターニング加工
を行う。このようにして加工された金属マスクの断面は
垂直に形成される。

【００３２】なお、ワイヤ放電加工装置を用いた場合、
加工する金属マスクは一枚のみならず、一度に数枚重ね
て加工することが可能であるため、マスクの量産性にも
優れている。

【００３３】この他にも、金属マスクを加工する方法に
は、打ち抜き加工，レーザ切断加工，ウォータジェット
切断加工があり、任意に所望の微細パターニング形状を
得ることができる。

【００３４】金属マスクの材質は、マスク材としてエッ
チング速度が小さい方が好ましいが、例えば、金属マス
クを加工する種々の方法によって、適正な材質があれ
ば、その材質を用いても良い。その場合、図６に示した
ように、マスクの表面もしくは全面にダイヤモンドコー
ティング１４を施した後、マスクとして用いることによ
り、エッチング速度が小さい優れたマスクが得られる。
コーティングはマスク材としてエッチング速度を低下さ
せることが目的であるため、ダイヤモンドコーティング
の他のコーティング方法を用いても良い。

【００３５】さらに、この方法により製作した種々の金
属マスクの仕上げ加工を行う場合は、ウエットエッチン
グを用いて行えば良い。

【００３６】本実施例では、ステンレス合金を用いてワ
イヤ放電加工装置により金属マスクを製作した後、塩化
第二鉄水溶液を用いて仕上げ加工を行った。また、チタ
ンの金属マスクはフッ酸，硝酸，水を混合したエッチン
グ液を用いて仕上げ加工を行った。

【００３７】このように、本発明の方法によって加工し
たマスクは、マスクの厚さはエッチング速度及び熱変形
等を考慮した結果、数μｍ以上であれば、エッチング加
工に適用できるが、最適にはマスクの厚さは５０μｍ〜
５００μｍが良い。

【００３８】次に、本発明のシリコン及びガラスマスク
の加工方法の一例について、図７ないし図８に基づいて
説明する。

【００３９】図７は本発明のシリコン及びガラスマスク
の加工工程の一例を示す。

【００４０】まず、初めに酸化シリコン膜が表面に形成
された（１００）方位のシリコンウェハを洗浄する。酸
化シリコン膜は熱酸化方式でもスパッタ方式でも、どち
らの方法で形成しても良い。洗浄後、スピンコータを用
いてレジストを１μｍ程度塗布した後、マスクを用いて
露光し、レジストを現像させた後、レジストのパターン
にしたがって酸化シリコン膜を５０％フッ酸水溶液によ
り、エッチングし、レジストを除去した後、酸化シリコ
ン膜のパターンにしたがって、シリコンをKOH水溶液を
用いて、異方性エッチングを行うことにより、酸化シリ
コン膜が表面に形成されたシリコンマスクが完成し、そ
の後、異方性エッチングにより、酸化シリコンをエッチ
ング、除去したものがシリコンマスクとなる。

【００４１】一方、ガラスマスクの加工工程は、シリコ
ンウェハのかわりに感光性ガラスを用いて、レジストを
形成後、マスクを用いて露光し、レジストのパターンに
したがってエッチングすることにより完成する。

【００４２】このように形成したマスクでは、断面を走
査型電子顕微鏡を用いて観察した結果、断面は垂直で、
しかも、面精度が非常に良い。

【００４３】また、本発明は一枚の５インチウェハに任
意のパターンを多数、形成することが可能であるため、
量産性にも優れている。

【００４４】次に、本発明の特徴である再付着の防止方
法を図８を用いて説明する。

【００４５】従来、スライダに、直接、マスクをパター
ニングする方法を用いているため、（ａ）に示したよう
に、イオンガンから照射されたイオンビーム２はスライ
ダに衝突した後、スライダのスパッタ原子もしくは分子
がスライダもしくはマスクに再付着し、（ｂ）に示した
ようにマスクを除去した後、スライダの断差部にばり１
５のような突起部が形成される。

【００４６】本発明の厚板マスクは、スライダに、直
接、マスクをパターニングしている方法とは異なるた
め、スライダに接触させた場合でも、スペーサを設置す
ることにより、（ｃ）に示したように、再付着を防止す
るための隙間１６を自由に設定することが可能で、加工
後は、（ｄ）に示したように、マスクを除去した後、ス
ライダの断差部にばり１５のような突起部は形成されな
い。

【００４７】再付着を防止するための隙間は実験の結
果、最適にはスライダに接触させるか、もしくは１０μ
ｍ以下の間隔をもって接触させるのが良い。これ以上の
隙間ではスライダのパターニング部の加工端がエッチン
グにより、角がとれた丸み形状となり、高精度パターニ
ングが困難となる。また、この他の方法として、スライ
ダとマスクとの隙間に密着性を向上させる材料、例え
ば、樹脂等を挾んでも良い。

【００４８】さらに、スライダをエッチング後、瞬時に
マスクパターンを取り外せるので、生産性が向上する。

【００４９】本発明の厚板マスクを用いて製作したスラ
イダの加工例を図９に示す。

【００５０】本発明の厚板マスクを用いることにより、
図９の（ａ），（ｂ）に示した任意の形状のスライダが
加工できた。しかも、その形状は垂直な段差を有してい
る。また、厚板マスクとスライダとの転写精度も良好
で、３μｍ以下であった。

【００５１】このように、本発明はイオンもしくはプラ
ズマを利用したスライダ加工方法に係り、特に、厚板マ
スクをドライエッチング加工のマスクに利用したことに
特徴があり、断面を垂直に加工した厚板マスクをスライ
ダの加工に適用したことに発明のポイントがある。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、垂直な断面を有する厚
板マスクをイオンもしくはプラズマを利用したスライダ
加工に用いることにより、従来技術の欠点であったスラ
イダのななめ断差を垂直に加工し、かつ、再付着のない
高精度の加工が可能であり、生産性に優れたスライダの
加工方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るスライダ加工用装置の
金属マスクを用いた斜視図。

【図２】本発明の一実施例に係るスライダ加工用装置の
金属マスクを用いた要部の断面図。

【図３】従来技術のイオンエッチングによるパターン形
状の変化説明図。

【図４】本発明の一実施例に係る金属マスクの斜視図。

【図５】本発明の一実施例に係る金属マスクの加工工程
図。

【図６】本発明の一実施例に係る金属マスクの加工工程
図。

【図７】本発明の一実施例に係るシリコン及び酸化シリ
コンマスクの加工工程図。

【図８】本発明の再付着現象防止に関する説明図。

【図９】本発明の一実施例に係る加工後のスライダの斜
視図。

【符号の説明】

１…イオンガン、２…イオンビーム、３…冷却治具、４
…磁気ディスクスライダ、５…金属マスク，シリコン、
もしくは酸化シリコンマスク、１２…スライダの原子ま
たは分子。

フロントページの続き (72)発明者 黒崎 英喜 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 (72)発明者 河野 顕臣 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空容器内でプラズマを発生させ、前記プ
   ラズマ中のイオンをマスキングを施したスライダ表面に
   導き、所望の微細形状に加工する方法において、前記マ
   スキングの方法として個別に製作した厚板マスクを試料
   の表面に接触させることを特徴とする磁気ディスク用ス
   ライダの加工方法。
2. 【請求項２】請求項１において、前記厚板マスクの材料
   に金属，シリコンもしくはガラスを用いる磁気ディスク
   用スライダの加工方法。
3. 【請求項３】請求項２において、前記厚板マスクに用い
   る金属マスクは、ワイヤ放電加工，打ち抜き加工，レー
   ザ切断加工，ウォータジェット切断加工により所望の微
   細形状に加工した磁気ディスク用スライダの加工方法。
4. 【請求項４】請求項２または３において前記厚板マスク
   に用いる金属マスクは、ワイヤ放電加工により所望の微
   細形状に加工した後、金属マスク表面もしくは全面にダ
   イヤモンドコーティングを施した磁気ディスク用スライ
   ダの加工方法。
5. 【請求項５】請求項２または３において、前記厚板マス
   クに用いる金属マスクは、ワイヤ放電加工により所望の
   微細形状に加工した後、ウェットエッチングを用いて仕
   上げ加工を行う磁気ディスク用スライダの加工方法。
6. 【請求項６】請求項２において、前記厚板マスクに用い
   るシリコンマスクはホトレジストプロセス及び異方性エ
   ッチングを用いて所望の微細形状に加工した磁気ディス
   ク用スライダの加工方法。
7. 【請求項７】請求項２において、前記厚板マスクに用い
   るシリコンマスクはホトレジストプロセス及びドライエ
   ッチングを用いて所望の微細形状に加工した磁気ディス
   ク用スライダの加工方法。
8. 【請求項８】請求項２，３，４または５において、前記
   厚板マスクに用いる金属マスクは、ステンレス合金もし
   くはチタンを用いる磁気ディスク用スライダの加工方
   法。
9. 【請求項９】請求項２において、前記厚板マスクに用い
   るガラスマスクにホトレジストプロセスを用いて所望の
   微細形状に加工した感光性ガラスを用いる磁気ディスク
   用スライダの加工方法。
10. 【請求項１０】請求項２，３，４，５，６，７，８また
    は９において、前記厚板マスクとスライダは接触させる
    か、もしくは１０μｍ以下の隙間をもって接触させ、エ
    ッチング加工に用いる磁気ディスク用スライダの加工方
    法。