JP2938575B2 - Processing method of magnetic head slider - Google Patents
Processing method of magnetic head sliderInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、磁気ディスクや磁気テープなどへ情報の
記録・再生を行なう磁気ヘッドの製造に関し、特に、磁
気ヘッドの構成部材である薄膜磁気ヘッドスライダーに
おけるエアベアリング面の加工方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the manufacture of a magnetic head for recording / reproducing information on a magnetic disk, a magnetic tape, or the like, and more particularly, to an air bearing surface of a thin film magnetic head slider which is a component of the magnetic head. The method of processing.
背景技術 例えば、磁気ディスク装置に用いられる浮上タイプの
磁気ヘッドは、磁気ヘッド素子(Transducer)と磁気ヘ
ッドスライダー(以下、単に「スライダー」ということ
もある)とを備えている。このスライダーは、磁気ディ
スクから受ける空圧によって浮上し、磁気ヘッド素子を
磁気ディスクから離間させるための構成部材であり、裏
面(エアベアリング面)に空圧を制御するための溝(エ
アベアリング溝)を有している。2. Description of the Related Art For example, a flying type magnetic head used in a magnetic disk drive includes a magnetic head element (Transducer) and a magnetic head slider (hereinafter sometimes simply referred to as “slider”). The slider is a component that floats by air pressure received from the magnetic disk and separates the magnetic head element from the magnetic disk, and has a groove (air bearing groove) on the back surface (air bearing surface) for controlling air pressure. have.
さて近年、磁気ディスクへの記録密度の増大に伴い、
磁気ディスクに対する磁気ヘッドの浮上量を小さく抑え
ることが求められている。それに応える技術として、米
国特許第3811856号などに示された負圧スライダーがあ
る。In recent years, with the increase in recording density on magnetic disks,
It is required that the flying height of the magnetic head with respect to the magnetic disk be reduced. As a technology responding to this, there is a negative pressure slider disclosed in US Pat. No. 3,811,856.
この負圧スライダーは、エアベアリング面に、計算さ
れた特殊な形状の溝を加工することにより、エアベアリ
ング面に発生する空圧を正確に制御する構造となってい
る。このため、磁気ディスクの周速やスキュー角の変化
による浮上量の変化が少なく、磁気ヘッドと磁気ディス
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。This negative pressure slider has a structure in which the air pressure generated on the air bearing surface is accurately controlled by machining a groove having a special shape calculated on the air bearing surface. For this reason, it is said that there is little change in the flying height due to a change in the peripheral speed or skew angle of the magnetic disk, and it is possible to suppress a change in spacing loss between the magnetic head and the magnetic disk.
負圧スライダーのエアベアリング溝は、従来のスライ
ダーレールと呼ばれる直線的な溝と異なり、曲線や複数
の直線を組み合わせた複雑な形状に構成されているた
め、研削機などによる機械加工で製作することが困難で
あった。Unlike the conventional linear groove called slider rail, the air bearing groove of the negative pressure slider is composed of a complicated shape combining curves and multiple straight lines, so it must be manufactured by machining with a grinding machine etc. Was difficult.
そこで、負圧スライダーのエアベアリング溝を、いわ
ゆるスパッタエッチング法によって加工する方法が提案
されている。この方法は、アルゴンプラズマによるスパ
ッタ効果により、スライダー基板にエアベアリング溝を
刻み込んでいくものである。Then, a method of processing the air bearing groove of the negative pressure slider by a so-called sputter etching method has been proposed. In this method, an air bearing groove is cut into a slider substrate by a sputtering effect of argon plasma.
例えば、特開昭56−74862号公報や同60−205879号公
報には、金属箔やフォトレジスタをマスクとして用いた
イオンビームエッチングやイオンミリングによる加工方
法が示されている。また、特開昭61−120326号公報に
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。こ
れらの加工方法に用いられているイオンビームエッチン
グ装置やイオンミリング装置は、アルゴンをプラズマ励
起したときに生ずるアルゴンイオンのイオン衝撃によっ
て、スライダー基板をエッチングするので、いずれもス
パッタエッチング法に属している。For example, JP-A-56-74862 and JP-A-60-205879 show processing methods by ion beam etching or ion milling using a metal foil or a photoresistor as a mask. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-120326 discloses a processing method by ion beam etching using a dry film resist as a mask. The ion beam etching apparatus and the ion milling apparatus used in these processing methods etch the slider substrate by the ion bombardment of argon ions generated when argon is plasma-excited, and thus both belong to the sputter etching method. .
しかしながら、このようなアルゴンプラズマによるス
パッタエッチング法を用いた加工方法には、従来からい
くつかの課題が指摘されている。However, some problems have been pointed out in the processing method using the sputter etching method using the argon plasma.
その第一の課題は、イオン衝撃によりスライダー基板
からスパッタされた粒子が、再び基板に付着してしまう
いわゆる“再付着現象”である。この再付着現象につい
ては、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頁をはじめとする多くの文献などに紹介
されている。The first problem is a so-called "re-adhesion phenomenon" in which particles sputtered from the slider substrate due to ion bombardment adhere to the substrate again. This re-adhesion phenomenon is introduced in many documents such as Nikkan Kogyo Shimbun “Electron / Ion Beam Handbook 2nd Edition”, p.
この再付着現象の典型例について、第23A図,第23B図
を参照して説明する。すなわち、アルゴンイオン25によ
るエッチングの進行に伴い、スライダー基板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26や、エッチングにより形成されたエアベ
アリング溝29の壁面27に堆積して、再付着層28を形成す
る。A typical example of the reattachment phenomenon will be described with reference to FIGS. 23A and 23B. That is, molecules and atoms sputtered from the slider substrate 1 are mainly deposited on the wall surface 26 of the mask 2 such as a resist and the wall surface 27 of the air bearing groove 29 formed by etching with the progress of the etching by the argon ions 25. Thus, a re-adhesion layer 28 is formed.
ところが、アルゴンイオン25によるエッチングは、こ
の再付着層28とほぼ平行に進行していくので、エッチン
グにより再付着層28が除去されることはほとんどない
(第23A図)。その結果、エッチング終了後にマスク2
を除去したとき、この再付着層28の一部が“バリ"28aと
して、エアベアリング面11から突出して残ることとなる
(第23B図)。However, since the etching by the argon ions 25 proceeds almost in parallel with the redeposition layer 28, the redeposition layer 28 is hardly removed by the etching (FIG. 23A). As a result, after the etching, the mask 2
When this is removed, a part of the redeposition layer 28 remains as a "burr" 28a protruding from the air bearing surface 11 (FIG. 23B).
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28aの存在によって、エアベ
アリング面11の圧力分布が計算どおりにならず、磁気ヘ
ッドの浮上量が不安定なものとなってしまう。これが磁
気ヘッドの出力を変動させ、記録・再生エラーを引き起
こす原因となっていた。しかも、バリ28aが磁気ディス
クの表面に傷をつけ、磁気ディスクに記録されたデータ
そのものを消失させる致命的な故障を引き起こすおそれ
があった。In recent negative pressure sliders requiring a flying height of 0.1 μm or less, due to the presence of such burrs 28a, the pressure distribution on the air bearing surface 11 is not as calculated and the flying height of the magnetic head is unstable. Will be. This fluctuates the output of the magnetic head and causes a recording / reproducing error. In addition, the burrs 28a may damage the surface of the magnetic disk, causing a fatal failure to erase the data recorded on the magnetic disk.
そこで、従来はこうしたバリ28aを取り除くため、エ
ッチング終了後、再度スライダー基板1のエアベアリン
グ面11を研削機械などを用いて鏡面加工することが行な
われていた。しかしながら、このような加工工程の増加
は、製造コストを上昇させるとともに、エッチング用の
治具から機械研削用の治具に変更した際に十分な位置決
め精度が得られず、歩留まり低下の原因ともなってい
た。Therefore, conventionally, in order to remove such burrs 28a, after the etching is completed, the air bearing surface 11 of the slider substrate 1 is mirror-finished using a grinding machine or the like. However, such an increase in the number of processing steps raises the manufacturing cost, and when the jig for etching is changed to a jig for mechanical grinding, sufficient positioning accuracy cannot be obtained, which causes a decrease in yield. Was.
また従来、エッチング工程中に、スライダー基板1を
アルゴンイオン25の入射方向に対して所定の傾斜角度を
つけて回転させる、いわゆる斜め加工によって、バリ28
aの発生を抑制することも行なわれていた。すなわち、
アルゴンイオン25を斜め方向から入射させることによ
り、マスク2の壁面26やエアベアリング溝29の壁面27に
形成された再付着層28をエッチングして除去しようとす
るものである。Also, conventionally, during the etching process, the slider substrate 1 is rotated at a predetermined inclination angle with respect to the incident direction of the argon ions 25, that is, by a so-called oblique processing, a
The occurrence of a was also suppressed. That is,
By causing the argon ions 25 to enter obliquely, the redeposition layer 28 formed on the wall surface 26 of the mask 2 and the wall surface 27 of the air bearing groove 29 is to be etched away.
しかしながら、スライダー基板1を回転させることに
より、様々な方向を向いた壁面26,27に対して、アルゴ
ンイオンを斜めから均一に照射するようにした場合、エ
アベアリング溝29内のエッジ部分については、回転角度
によって一時的に影が発生する。そして、第24図に例示
するように、この一時的に影となるエッジ部分29aは、
エアベアリング溝29内の他の底面領域29bに比べて加工
速度が低下し、盛り上がった形状になってしまう。However, when the slider substrate 1 is rotated to uniformly irradiate the argon ions uniformly on the wall surfaces 26 and 27 facing various directions, the edge portion in the air bearing groove 29 is Shadows are temporarily generated depending on the rotation angle. Then, as exemplified in FIG. 24, the edge portion 29a that temporarily becomes a shadow is
The processing speed is lower than that of the other bottom surface region 29b in the air bearing groove 29, resulting in a raised shape.
負圧スライダーは、エアベアリング溝29内のエッジ部
分29aも適正に加工されることを前提に圧力分布を計算
しているで、上記のようなエッジ部分29aの盛り上がり
は、圧力分布の誤差につながる。その結果、期待通りの
浮上特性を得ることが困難であった。The negative pressure slider calculates the pressure distribution on the assumption that the edge portion 29a in the air bearing groove 29 is also properly processed, so the swelling of the edge portion 29a as described above leads to an error in the pressure distribution. . As a result, it was difficult to obtain the expected floating characteristics.
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、スライダー基板は、酸化アルミニウム(以
下、アルミナと称する場合がある)と炭化チタンを主成
分とする非常に緻密な複合セラミック材料を用いること
が多くなっている。このような複合セラミック材料は、
アルゴンイオンのスパッタ効果によるエッチングでは、
加工時間が著しく長くなってしまう。As a second problem, it has been pointed out that the processing speed by the sputter etching method, that is, the etching speed is low. In recent years, slider substrates often use a very dense composite ceramic material containing aluminum oxide (hereinafter sometimes referred to as alumina) and titanium carbide as main components. Such composite ceramic materials are
In etching by the sputtering effect of argon ions,
The processing time becomes extremely long.
通常、スパッタエッチング法の一種であるイオンミリ
ング法により上記のような複合セラミック材料を加工し
た場合、深さ方向のエッチング速度は、20〜30nm/min程
度である。したがって、負圧スライダーのエアベアリン
グ溝(一般に、深さ5〜20μm)を加工するためには、
数時間から十数時間という長い加工時間が必要となって
いた。Usually, when the above-described composite ceramic material is processed by an ion milling method, which is a kind of sputter etching method, an etching rate in a depth direction is about 20 to 30 nm / min. Therefore, in order to machine the air bearing groove (generally, depth 5 to 20 μm) of the negative pressure slider,
A long machining time of several hours to several tens of hours was required.
その結果、生産性を著しく下げるばかりでなく、長時
間の稼働によりエッチング装置を激しく消耗し、電極や
フィラメントなどを頻繁に交換する必要があり、メンテ
ナンスの煩雑さも問題となっていた。As a result, not only the productivity is remarkably reduced, but also the etching apparatus is drastically consumed due to long-time operation, and it is necessary to frequently replace electrodes, filaments, and the like.
第三の課題として、エッチング加工面の粗さがあげら
れる。すなわち、酸化アルミニウムと炭化チタンとを主
成分とする複合セラミック材料は、それぞれの結晶が独
立した状態で存在している。このような複合セラミック
材料を、スパッタエッチング法により加工した場合、酸
化アルミニウムが優先的にエッチングされてしまうこと
が知られている。このため炭化チタン結晶のみが表面に
残り、加工表面が粗くなってしまう。しかも炭化チタン
の結晶粒が離脱しかけた状態にある場合が多々あり、こ
れが磁気ヘッドを使用していく過程で離脱し、磁気ディ
スク表面を傷つけるおそれがあった。また、加工面の凹
凸にゴミを挾み込む可能性も高まり、これが磁気ヘッド
の浮上特性を不安定なものにする要因となるおそれがあ
った。A third problem is the roughness of the etched surface. That is, in the composite ceramic material containing aluminum oxide and titanium carbide as main components, each crystal exists in an independent state. It is known that when such a composite ceramic material is processed by a sputter etching method, aluminum oxide is preferentially etched. Therefore, only the titanium carbide crystal remains on the surface, and the processed surface becomes rough. Moreover, in many cases, the titanium carbide crystal grains are in a state of being detached, which may be detached in the process of using the magnetic head, possibly damaging the surface of the magnetic disk. Further, there is a high possibility that dust may be trapped between the irregularities on the processed surface, which may cause unstable flying characteristics of the magnetic head.
上述したように、従来のアルゴンプラズマを用いたス
パッタエッチング法による磁気ヘッドスライダーの加工
方法は、エアベアリング面にバリが突出して残ったり、
加工時間の遅さによる生産性の低下やメンテナンスの煩
雑さ、さらには、加工表面の粗さなどが課題として指摘
されていた。As described above, in the conventional method of processing a magnetic head slider by a sputter etching method using argon plasma, a burr protrudes from an air bearing surface and remains.
It has been pointed out that problems such as reduced productivity due to slow processing time, complicated maintenance, and roughness of the processed surface.
この発明は、このような課題を解決し、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、短時間で加工できるようにすることを目的としてい
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve such a problem and to enable a magnetic head slider having both stable flying characteristics and high reliability to be processed in a short time.
発明の開示 この発明は、上記目的を達成するために、次のような
第一の方法をもって磁気ヘッドスライダーにエアベアリ
ング溝を加工するようにしてある。DISCLOSURE OF THE INVENTION According to the present invention, an air bearing groove is machined in a magnetic head slider by the following first method to achieve the above object.
すなわち、まず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被加工面に、所定
のパターンを有するマスクを形成する。そして、このマ
スクを形成した磁気ヘッドスライダー基板を、エッチン
グ装置内にある電極上に設置した後、該エッチング装置
の励起部内に反応性ガスと不活性ガスとを導入してこれ
らのガスをプラズマ励起するとともに、上記の電極に高
周波バイアスを印加する。これにより、プラズマ励起に
よって得られた反応性ガスイオンと不活性ガスイオンと
を磁気ヘッドスライダー基板へ引き込み、反応性ガスイ
オンによる反応性エッチングと不活性ガスイオンによる
スパッタエッチングとを同時に進行させる。That is, first, a mask having a predetermined pattern is formed on a surface to be processed of a magnetic head slider substrate mainly composed of aluminum oxide and titanium carbide. After the magnetic head slider substrate on which the mask is formed is placed on an electrode in an etching apparatus, a reactive gas and an inert gas are introduced into an excitation section of the etching apparatus to excite these gases by plasma excitation. At the same time, a high-frequency bias is applied to the electrodes. Thereby, the reactive gas ions and the inert gas ions obtained by the plasma excitation are drawn into the magnetic head slider substrate, and the reactive etching by the reactive gas ions and the sputter etching by the inert gas ions proceed simultaneously.
この発明に使用できる反応性ガスとしては、例えば、
塩素ガス、四塩化炭素ガス、三塩化ホウ素ガス、塩素と
三塩化ホウ素の混合ガスなどの塩素系ガスや、臭素ガ
ス、臭化水素ガス、三臭化ホウ素ガスなどの臭素系ガス
がある。Examples of the reactive gas that can be used in the present invention include:
There are chlorine-based gases such as chlorine gas, carbon tetrachloride gas, boron trichloride gas, a mixed gas of chlorine and boron trichloride, and bromine-based gases such as bromine gas, hydrogen bromide gas, and boron tribromide gas.
また、上記不活性ガスとしてはアルゴンガスを使用
し、上記励起部内に導入したガスの全圧に占めるアルゴ
ンガスの分圧比を70%以上95%以下とする。それによっ
て、エッチング速度が充分速く、エッチング加工した面
の粗さも大幅に改善され、信頼性が要求される磁気ヘッ
ドスライダーの加工条件を充分に満たすことがてきる。Argon gas is used as the inert gas, and the partial pressure ratio of the argon gas to the total pressure of the gas introduced into the excitation section is set to 70% or more and 95% or less. As a result, the etching rate is sufficiently high, the roughness of the etched surface is greatly improved, and the processing conditions of the magnetic head slider that requires reliability can be sufficiently satisfied.
この発明方法の実施には、例えば、内部がプラズマの
励起部になっている真空槽と、この真空槽内の空気やガ
スを吸引排気する目的で排気ポンプに連通する排気ポー
トと、磁気ヘッドスライダー基板を設置してバイアス電
圧を印加するための基板ホルダーを兼ねた電極と、反応
性ガスと不活性ガスをそれぞれ任意の分圧で導入できる
ガス供給ポートと、これらのガスをプラズマ励起するプ
ラズマ励起手段とを備えた構造のエッチング装置を用意
しておく。In order to carry out the method of the present invention, for example, a vacuum chamber having an internal portion for exciting plasma, an exhaust port communicating with an exhaust pump for sucking and exhausting air and gas in the vacuum chamber, and a magnetic head slider An electrode that also serves as a substrate holder for installing a substrate and applying a bias voltage, a gas supply port that can introduce a reactive gas and an inert gas at arbitrary partial pressures, and a plasma excitation that excites these gases into plasma An etching apparatus having a structure including means is prepared.
第1図は、この発明方法の実施に用いる反応性イオン
エッチング装置内部の励起部14および磁気ヘッドスライ
ダー基板1の周辺構造を模式的に表したものである。FIG. 1 schematically shows the peripheral structure of the excitation section 14 and the magnetic head slider substrate 1 in the reactive ion etching apparatus used for carrying out the method of the present invention.
エッチング装置に導入された、反応性ガスイオンを発
生しうるガスのうちの少なくとも一種、および0族元素
である不活性ガスのうちの少なくとも一種は、それぞれ
励起部14において、高周波やマイクロ波などの作用によ
り励起され、プラズマ3を発生させる。第1図では、整
合器8を備えた高周波電源7からの高周波電力によっ
て、これらのガスを誘導結合励起しており、図中のZpは
プラズマのインピーダンスを表す。At least one of the gases capable of generating reactive gas ions, and at least one of the inert gases that are Group 0 elements, introduced into the etching apparatus, are each supplied to the excitation unit 14 at a high frequency or a microwave. Excited by the action, the plasma 3 is generated. In FIG. 1, these gases are inductively coupled and excited by high-frequency power from a high-frequency power supply 7 having a matching unit 8, and Zp in the figure represents the impedance of the plasma.
一方、磁気ヘッドスライダー基板1には、第1図では
省略してある電極を介してバイアス電源9から高周波電
力を印加している。ここで、バイアス電源9と電極(図
示せず)との間には、ブロッキングコンデンサ10が挿入
してある。したがって、このブロッキングコンデンサ10
による作用、およびプラズマ3中のイオンと電子との間
の移動速度の違いにより、磁気ヘッドスライダー基板1
は、負の直流電圧成分(すなわち、バイアス電圧)が印
加された状態となっている。On the other hand, a high frequency power is applied to the magnetic head slider substrate 1 from a bias power source 9 via an electrode not shown in FIG. Here, a blocking capacitor 10 is inserted between the bias power supply 9 and an electrode (not shown). Therefore, this blocking capacitor 10
Of the magnetic head slider substrate 1 due to the action of the magnetic head slider substrate 1
Is in a state where a negative DC voltage component (that is, a bias voltage) is applied.
この負の直流電圧成分により、プラズマ3中で発生し
た反応性ガスイオン4や不活性ガスイオン5が、磁気ヘ
ッドスライダー基板1に向かって引き込まれ、エッチン
グが行なわれる。Due to this negative DC voltage component, the reactive gas ions 4 and the inert gas ions 5 generated in the plasma 3 are drawn toward the magnetic head slider substrate 1 to perform etching.
このとき、反応性ガスイオン4は、主として昇華性を
有した化合物、または容易に蒸発する化合物を生成し、
それらの化合物を揮発させる。すなわち、反応性ガスイ
オン4は、いわゆる反応性エッチングに関わっている。
一方、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っている。At this time, the reactive gas ions 4 mainly generate a compound having a sublimation property or a compound which easily evaporates,
The compounds are volatilized. That is, the reactive gas ions 4 are involved in so-called reactive etching.
On the other hand, the inert gas ions 5 are involved in sputter etching by ion bombardment.
したがって、磁気ヘッドスライダー基板1上の反応性
生成物が、不活性ガスイオン5によるスパッタエッチン
グ効果により迅速に除去されるので、加工が促進する。Therefore, the reactive products on the magnetic head slider substrate 1 are quickly removed by the sputter etching effect of the inert gas ions 5, thereby promoting the processing.
さらに不活性ガスイオン5は、反応性ガスの分解によ
り発生する種々の重合物や、器壁などからエッチング部
分に飛来する不純物を除去し、反応性ガスイオン4と磁
気ヘッドスライダー基板1との間の反応を促進させる。Further, the inert gas ion 5 removes various polymers generated by the decomposition of the reactive gas and impurities flying from the vessel wall to the etched portion, and removes the reactive gas ion 4 from the magnetic head slider substrate 1. Promotes the reaction of
このような作用により、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)が速まる。し
かも、反応性ガスイオン4による等方的なエッチング効
果により、バリ発生の原因となる再付着層の形成が抑制
される。By such an action, the magnetic head slider substrate 1
The etching rate (i.e., the processing rate) is increased. In addition, due to the isotropic etching effect of the reactive gas ions 4, the formation of the re-adhesion layer which causes the generation of burrs is suppressed.
また、反応性エッチングは炭化チタンを優先的にエッ
チングし、一方、スパッタエッチングは酸化アルミニウ
ムを優先的にエッチングするので、各エッチング作用の
バランスをとることにより、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および炭化チタンが、ほ
ぼ均等にエッチングされ、平滑な加工表面を形成するこ
とができる。ここで、各エッチング作用のバランスは、
反応性ガスと不活性ガスの分圧比を調整することによ
り、容易に行なうことができる。In addition, reactive etching preferentially etches titanium carbide, while sputter etching preferentially etches aluminum oxide. Therefore, by balancing each etching action, the aluminum oxide constituting the magnetic head slider substrate 1 is balanced. And titanium carbide can be substantially uniformly etched to form a smooth processed surface. Here, the balance of each etching action is
It can be easily performed by adjusting the partial pressure ratio between the reactive gas and the inert gas.
またこの発明は、次のような第二の方法をもって、磁
気ヘッドスライダーにエアベアリング溝を加工できるよ
うにもしてある。The present invention also enables the air bearing groove to be formed on the magnetic head slider by the following second method.
すなわち、酸化アルミニウムと炭化チタンとを主成分
とする磁気ヘッドスライダー基板の被加工面に、所定の
パターンを有するマスクを形成する。そして、このマス
クを形成した磁気ヘッドスライダー基板を、エッチング
装置内にある電極上に設置した後、該エッチング装置の
励起部内に反応性ガスを導入して該反応性ガスをプラズ
マ励起するとともに、上記の電極に高周波バイアスを印
加する。これにより、プラズマ励起によって得られた反
応性ガスイオンを磁気ヘッドスライダー基板へ引き込
み、反応性ガスイオンによる反応性エッチングを進行さ
せる。That is, a mask having a predetermined pattern is formed on a surface to be processed of a magnetic head slider substrate mainly containing aluminum oxide and titanium carbide. Then, after the magnetic head slider substrate on which the mask is formed is placed on an electrode in the etching apparatus, a reactive gas is introduced into an excitation section of the etching apparatus to excite the reactive gas into plasma, and A high frequency bias is applied to the electrodes. Thus, the reactive gas ions obtained by the plasma excitation are drawn into the magnetic head slider substrate, and the reactive etching by the reactive gas ions proceeds.
上記反応ガスとして、塩素と四塩化炭素の混合ガス、
あるいは塩素と三塩化ホウ素の混合ガスを使用する。そ
して、上記励起部内に導入した混合ガスの全圧に占める
四塩化炭素あるいは三塩化ホウ素の分圧を60%とするこ
とを特徴とする。As the reaction gas, a mixed gas of chlorine and carbon tetrachloride,
Alternatively, a mixed gas of chlorine and boron trichloride is used. The partial pressure of carbon tetrachloride or boron trichloride in the total pressure of the mixed gas introduced into the excitation section is set to 60%.
この発明方法(第二の方法)について、第2図を参照
して更に詳細に説明する。The method of the present invention (second method) will be described in more detail with reference to FIG.
上記の反応性ガスのいずれかを、反応性イオンエッチ
ング装置の励起部内に導入し、高周波(RF)電力等を印
加することによってプラズマを励起する。このプラズマ
励起で生じたラジカルやエッチングイオン13による化学
反応により、アルミナ−炭化チタンの複合セラミック材
料からなる磁気ヘッドスライダー基板11をエッチングす
る。One of the above reactive gases is introduced into the excitation section of the reactive ion etching apparatus, and the plasma is excited by applying radio frequency (RF) power or the like. The magnetic head slider substrate 11 made of the alumina-titanium carbide composite ceramic material is etched by a chemical reaction caused by radicals and etching ions 13 generated by the plasma excitation.
磁気ヘッドスライダー基板11に含まれるアルミニウム
やチタンなどの被エッチング原子14は、エッチングイオ
ン13との反応によって揮発性の物質に変わり、高速にエ
ッチングされる。The atoms 14 to be etched, such as aluminum and titanium, contained in the magnetic head slider substrate 11 are changed into volatile substances by the reaction with the etching ions 13 and are etched at a high speed.
ここで、反応性ガスに四塩化炭素あるいは三塩化ホウ
素を含む場合には、その四塩化炭素があるいは三塩化ホ
ウ素がアルミナを還元し、エッチング速度を一層促進さ
せる。Here, when the reactive gas contains carbon tetrachloride or boron trichloride, the carbon tetrachloride or boron trichloride reduces alumina and further accelerates the etching rate.
そして、反応性ガスとして、塩素と四塩化炭素との混
合ガス、あるいは塩素と三塩化ホウ素の混合ガスを使用
すると、励起部内に導入した混合ガスの全圧に占める四
塩化炭素あるいは三塩化ホウ素の分圧が60%の場合に最
大のエッチング速度となる。When a mixed gas of chlorine and carbon tetrachloride or a mixed gas of chlorine and boron trichloride is used as a reactive gas, carbon tetrachloride or boron trichloride accounts for the total pressure of the mixed gas introduced into the excitation section. The maximum etching rate is obtained when the partial pressure is 60%.
図面の簡単な説明 第1図は、この発明の第一の方法における作用を説明
するための概念図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the operation of the first method of the present invention.
第2図は、この発明の第二の方法における作用を説明
するための概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the second method of the present invention.
第3図は、この発明の実施例で使用したエッチング装
置の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic view showing an example of an etching apparatus used in the embodiment of the present invention.
第4図は、この発明の実施例2で実施したエッチング
速度に関する測定結果を示す図である。FIG. 4 is a view showing a result of measurement on an etching rate performed in Example 2 of the present invention.
第5図は、この発明の実施例2で実施した加工面粗さ
に関する測定結果を示す図である。FIG. 5 is a view showing a measurement result on a machined surface roughness performed in Embodiment 2 of the present invention.
第6図は、この発明の実施例3で実施したエッチング
速度に関する測定結果を示す図である。FIG. 6 is a view showing a result of measurement on an etching rate performed in Embodiment 3 of the present invention.
第7図は、この発明の実施例で使用したエッチング装
置の別の一例を示す概略図である。FIG. 7 is a schematic view showing another example of the etching apparatus used in the embodiment of the present invention.
第8図は、この発明の実施例4で実施したエッチング
速度に関する測定結果を示す図である。FIG. 8 is a view showing a measurement result on an etching rate performed in Embodiment 4 of the present invention.
第9図は、この発明の実施例4で実施した加工面粗さ
に関する測定結果を示す図である。FIG. 9 is a view showing a measurement result on a machined surface roughness performed in Embodiment 4 of the present invention.
第10図は、この発明の実施例で使用したエッチング装
置の別の一例を示す概略図である。FIG. 10 is a schematic view showing another example of the etching apparatus used in the embodiment of the present invention.
第11図は、この発明の実施例5で実施したエッチング
速度に関する測定結果を示す図である。FIG. 11 is a view showing a result of measurement on an etching rate performed in Example 5 of the present invention.
第12図は、この発明の実施例5で実施した加工面粗さ
に関する測定結果を示す図である。FIG. 12 is a view showing a measurement result regarding a machined surface roughness performed in Embodiment 5 of the present invention.
第13図は、この発明の実施例で使用したエッチング装
置の別の一例を示す概略図である。FIG. 13 is a schematic diagram showing another example of the etching apparatus used in the embodiment of the present invention.
第14図は、この発明の実施例6で実施したエッチング
速度に関する測定結果を示す図である。FIG. 14 is a view showing a result of measurement on an etching rate performed in Embodiment 6 of the present invention.
第15図は、この発明の実施例6で実施した加工面粗さ
に関する測定結果を示す図である。FIG. 15 is a view showing a measurement result on a machined surface roughness performed in Embodiment 6 of the present invention.
第16図は、この発明の実施例で使用したエッチング装
置の別の一例を示す概略図である。FIG. 16 is a schematic diagram showing another example of the etching apparatus used in the embodiment of the present invention.
第17図は、この発明の実施例7で実施したエッチング
速度に関する測定結果を示す図である。FIG. 17 is a view showing a result of measurement on an etching rate performed in Example 7 of the present invention.
第18図は、この発明の実施例7で実施した加工面粗さ
に関する測定結果を示す図である。FIG. 18 is a view showing a measurement result on a machined surface roughness performed in Embodiment 7 of the present invention.
第19図は、この発明の実施例8で実施したエッチング
速度に関する測定結果を示す図である。FIG. 19 is a view showing a result of measurement on an etching rate performed in Example 8 of the present invention.
第20図は、この発明の実施例8で実施した加工面粗さ
に関する測定結果を示す図である。FIG. 20 is a view showing a measurement result regarding a machined surface roughness performed in Embodiment 8 of the present invention.
第21図は、この発明の実施例11で実施したエッチング
速度に関する測定結果を示す図である。FIG. 21 is a view showing a result of measurement on an etching rate performed in Example 11 of the present invention.
第22図は、この発明の実施例10で実施したエッチング
速度に関する測定結果を示す図である。FIG. 22 is a diagram showing a result of measurement on an etching rate performed in Example 10 of the present invention.
第23A図は、従来方法によるエッチング加工を説明す
るための概念図である。FIG. 23A is a conceptual diagram for explaining an etching process by a conventional method.
第23B図は、第23A図に続く従来方法によるエッチング
加工を説明するための概念図である。FIG. 23B is a conceptual diagram for explaining the etching process by the conventional method following FIG. 23A.
第24図は、従来方法により加工した磁気ヘッドスライ
ダーの一部を示す断面図である。FIG. 24 is a sectional view showing a part of a magnetic head slider processed by a conventional method.
発明を実施するための最良の形態 この発明を実施するための最良の形態について、発明
者が実施した実施例および比較例に基づいて詳細に説明
する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The best mode for carrying out the present invention will be described in detail based on examples and comparative examples carried out by the inventor.
(実施例1) まず第1図に示すように、磁気ヘッドスライダー基板
1の被加工面(磁気ディスクと対向させる面)に、マス
ク2を形成した。この実施例では、75μm厚のドライフ
ィルムフォトレジストを露光,現像することにより、エ
アベアリング溝に対応したパターンを有するマスクを形
成した。Example 1 First, as shown in FIG. 1, a mask 2 was formed on a processed surface of a magnetic head slider substrate 1 (a surface facing a magnetic disk). In this embodiment, a mask having a pattern corresponding to the air bearing groove was formed by exposing and developing a dry film photoresist having a thickness of 75 μm.
この実施例では、第3図に示すような構造の誘導結合
型のプラズマエッチング装置を使用した。このプラズマ
エッチング装置は、半球状の石英ガラス製ベルジャー
(bell jar)によって本体12を形成してあり、この本体
12内が励起部14となっている。そして、本体12の周囲に
は、一巻構造のアンテナ15を配設してある。なお、第3
図では、説明の便宜上、本体12の一部を切欠いて表示し
てある。In this embodiment, an inductively coupled plasma etching apparatus having a structure as shown in FIG. 3 was used. In this plasma etching apparatus, a main body 12 is formed by a hemispherical quartz glass bell jar.
The inside of 12 is an excitation unit 14. A single-turn antenna 15 is provided around the main body 12. The third
In the figure, for convenience of explanation, a part of the main body 12 is cut out and displayed.
このプラズマエッチング装置は、ターボポンプおよぴ
ロータリーポンプに連通する排気ポート16と、各種のガ
スをそれぞれ独立して導入できるガスポート17とを備え
ている。The plasma etching apparatus includes an exhaust port 16 communicating with a turbo pump and a rotary pump, and a gas port 17 into which various gases can be introduced independently.
また本体12の内部には、基板ホルダを兼ねた電極13が
周囲と絶縁した状態で設置してあり、この電極13の上に
磁気ヘッドスライダー基板1(マスク2が形成してあ
る)を固定してある。電極13は、図では示していない
が、エッチングの際に発生する熱を冷却する水冷手段が
付設してある。An electrode 13 also serving as a substrate holder is installed inside the main body 12 in a state insulated from the surroundings. The magnetic head slider substrate 1 (on which the mask 2 is formed) is fixed on the electrode 13. It is. Although not shown in the drawing, the electrode 13 is provided with a water cooling means for cooling heat generated at the time of etching.
磁気ヘッドスライダー基板1は、AC−2型(住友特殊
金属(株)の商品名)の酸化アルミニウム−炭化チタン
複合セラミック材で製作した。The magnetic head slider substrate 1 was made of AC-2 type (trade name of Sumitomo Special Metals Co., Ltd.) aluminum oxide-titanium carbide composite ceramic material.
磁気ヘッドスライダー基板1(マスク2が形成してあ
る)を電極13上に固定した後、排気ポート16に連通する
ポンプを作動させて、励起部14内を10-5torr以下の圧力
まで排気する。After fixing the magnetic head slider substrate 1 (on which the mask 2 is formed) on the electrode 13, the pump connected to the exhaust port 16 is operated to exhaust the inside of the excitation unit 14 to a pressure of 10 −5 torr or less. .
続いて、ガスポート17を介し、反応性ガスとして、0.
8mtorr程度の塩素ガスと、1.2mtorr程度の三塩化ホウ素
とを励起部14に導入した。さらに、ガスポート17を介
し、不活性ガスとして、8mtorrのアルゴンガスを励起部
14内に導入した。したがって、これら導入したガスの全
圧は10mtorrとなる。Subsequently, through the gas port 17, as a reactive gas, 0.1.
About 8 mtorr of chlorine gas and about 1.2 mtorr of boron trichloride were introduced into the excitation unit 14. Further, 8 mtorr of argon gas is supplied as an inert gas through the gas port 17 to the excitation section.
Introduced within 14. Therefore, the total pressure of these introduced gases is 10 mtorr.
その後、整合器8を備えた高周波電源7からアンテナ
15に、1.2kW,13.56MHzの高周波電力を印加することによ
り、励起部14内の導入ガスをプラズマ励起した。それと
ともに、磁気ヘッドスライダー基板1を固定してある電
極13に、バイアス電源9から500V,100kHzの高周波バイ
アスを印加して、磁気ヘッドスライダー基板1のエッチ
ングを開始した。この実施例では、エッチング時間を8
分とした。After that, the high frequency power supply 7 having the matching unit 8
By applying a high-frequency power of 1.2 kW and 13.56 MHz to 15, the introduced gas in the excitation unit 14 was plasma-excited. At the same time, a high frequency bias of 500 V, 100 kHz was applied from the bias power supply 9 to the electrode 13 to which the magnetic head slider substrate 1 was fixed, and etching of the magnetic head slider substrate 1 was started. In this embodiment, the etching time is 8
Minutes.
ここで、塩素ガスと三塩化ホウ素ガスは、反応性エッ
チングに関わる塩素イオンを発生させ、一方、アルゴン
ガスは、スパッタエッチングに関わるアルゴンイオンを
発生させる。これらのイオンは、電極13に印加された高
周波バイアスによって、磁気ヘッドスライダー基板1の
被加工面に引き込まれる。Here, the chlorine gas and the boron trichloride gas generate chlorine ions related to reactive etching, while the argon gas generates argon ions related to sputter etching. These ions are drawn into the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1 by the high frequency bias applied to the electrode 13.
エッチング加工が終了した後、磁気ヘッドスライダー
基板1の被加工面からマスク2を除去し、エッチングさ
れた部位の深さを測定したところ、2.3μmであった。
この結果から、エッチング速度は、290nm/分であること
がわかる。また、磁気ヘッドスライダー基板1の被加工
面に、バリは認められなかった。After the etching process was completed, the mask 2 was removed from the surface of the magnetic head slider substrate 1 to be processed, and the depth of the etched portion was 2.3 μm.
From this result, it can be seen that the etching rate is 290 nm / min. In addition, no burrs were observed on the surface of the magnetic head slider substrate 1 to be processed.
(実施例2) 励起部14内に導入するガスを変えるのみで、その他は
実施例1と同じ装置,材料を使用し、同一の工程および
条件によって、磁気ヘッドスライダー基板1の被加工面
をエッチング加工した。(Example 2) The surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1 is etched by using the same apparatus and material as in Example 1 except for changing the gas to be introduced into the excitation section 14 and using the same process and conditions. processed.
この実施例では、反応性ガスとして、塩素ガス(C
l2)、三塩化ホウ素ガス(BCl3)、四塩化炭素ガス(CC
l4)、または混合ガス(塩素ガス40%,三塩化ホウ素ガ
ス60%)のうちのいずれかを使用し、不活性ガスである
アルゴンガス(Ar)とともに励起部14内に導入した。な
お、ガスの全圧は、10mtorrに調整した。In this embodiment, chlorine gas (C
l 2 ), boron trichloride gas (BCl 3 ), carbon tetrachloride gas (CC
l 4), or a mixed gas (40% chlorine gas, using any of the three 60% boron chloride gas) were introduced into the excitation section 14 together with the argon gas (Ar) is an inert gas. The total pressure of the gas was adjusted to 10 mtorr.
第4図は、この実施例2において測定したアルゴンガ
スの分圧比とエッチング速度との関係を示している。FIG. 4 shows the relationship between the partial pressure ratio of the argon gas measured in Example 2 and the etching rate.
第4図から明らかなように、いずれのガスの組み合わ
せにおいても、概ねアルゴンガスの分圧比が大きくなる
にしたがって、エッチング速度が上昇し、アルゴンガス
分圧比70〜95%の間でピーク速度を示している。そし
て、アルゴンガス分圧比100%近くでは、急速にエッチ
ング速度が低下している。As is clear from FIG. 4, in all of the gas combinations, the etching rate generally increased as the partial pressure ratio of the argon gas increased, and showed a peak speed between 70 and 95% of the argon gas partial pressure ratio. ing. When the argon gas partial pressure ratio is close to 100%, the etching rate is rapidly reduced.
エッチング速度は、アルゴンガスを添加しない場合で
も100〜200nm/分と、通常のスパッタエッチング法の10
倍近い値が得られたが、さらに四塩化炭素ガスとアルゴ
ンガスの組み合わせでは最高360nm/分以上にも達してい
る。反応性ガスの分圧比が少ない領域でも、エッチング
速度が速くなるのは、この実施例に適用した誘導結合型
のプラズマ励起により、きわめて高密度なプラズマが発
生したためと推察される。The etching rate is 100 to 200 nm / min even when no argon gas is added, which is 10 times that of a normal sputter etching method.
Although the value was almost doubled, the combination of carbon tetrachloride gas and argon gas reached a maximum of 360 nm / min or more. The reason why the etching rate is increased even in the region where the partial pressure ratio of the reactive gas is small is presumed to be that extremely high-density plasma was generated by inductively coupled plasma excitation applied to this embodiment.
第5図は、この実施例2において測定したアルゴンガ
ス分圧比と加工面粗さとの関係を示している。FIG. 5 shows the relationship between the argon gas partial pressure ratio measured in Example 2 and the machined surface roughness.
第5図から明らかなように、エッチング加工した面の
粗さは、反応性ガスの種類により若干の差はあるもの
の、アルゴンガスの分圧比70%以上において大幅に改善
された。なお、アルゴンガスの分圧比が70%より小さい
場合でも、従来の加工方法に比べ加工面の粗さは改善さ
れており、磁気ヘッドスライダーの浮上特性を向上させ
ている。As is apparent from FIG. 5, the roughness of the etched surface was significantly improved when the partial pressure ratio of the argon gas was 70% or more, although there was a slight difference depending on the type of the reactive gas. Even when the partial pressure ratio of the argon gas is smaller than 70%, the roughness of the processed surface is improved as compared with the conventional processing method, and the flying characteristics of the magnetic head slider are improved.
これら第4図,第5図に示した結果より、特に磁気ヘ
ッドスライダーの信頼性が要求される場合には、アルゴ
ンガスの分圧比を70%以上95%以下とすることが好まし
い。From the results shown in FIGS. 4 and 5, when the reliability of the magnetic head slider is particularly required, it is preferable to set the partial pressure ratio of the argon gas to 70% or more and 95% or less.
被加工面におけるバリの発生については、反応性ガス
として四塩化炭素ガスを用いた場合、エッチング加工の
終了直後に、レジストマスクの断面に炭素の重合物とみ
られる若干の再付着層が認められた。しかし、レジスト
マスクを剥離する工程(以下、マスク除去工程という)
で、この再付着層は容易に除去され、バリとして残存す
ることはなかった。その他のガスの組み合わせについて
も、バリの残存は認められなかった。Regarding the generation of burrs on the surface to be processed, when carbon tetrachloride gas was used as the reactive gas, immediately after the end of the etching process, a slight redeposition layer was observed on the cross section of the resist mask, which was considered to be a polymer of carbon. . However, a step of removing the resist mask (hereinafter, referred to as a mask removing step)
The redeposited layer was easily removed and did not remain as burrs. No burrs were observed for other gas combinations.
(実施例3) 励起部14内に導入する不活性ガスをクリプトンガスと
し、その他は実施例1と同じ装置,材料を使用し、同一
の工程および条件によって、磁気ヘッドスライダー基板
1の被加工面をエッチング加工した。Embodiment 3 Krypton gas is used as an inert gas to be introduced into the excitation section 14, and the other apparatus and materials are the same as those of Embodiment 1, and the same process and conditions are used and the processing surface of the magnetic head slider substrate 1 is processed. Was etched.
その結果、第6図に示すように、エッチング速度、加
工面粗さともに、実施例2のアルゴンガスを用いた場合
と同様な傾向を示した。また、マスクを除去した後に磁
気ヘッドスライダー基板1の被加工面に、バリは認めら
れなかった。この結果、不活性ガスとしては、アルゴン
ガスに限らず、スパッタエッチングに寄与する各種の不
活性ガスが本発明の方法に適用できることが明らかにな
った。As a result, as shown in FIG. 6, both the etching rate and the processed surface roughness showed the same tendency as in the case of using the argon gas of Example 2. After the mask was removed, no burr was observed on the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1. As a result, it has been clarified that the inert gas is not limited to the argon gas, but various inert gases contributing to sputter etching can be applied to the method of the present invention.
(実施例4) この実施例では、第7図に示すような構成の誘導結合
型プラズマエッチング装置を使用して磁気ヘッドスライ
ダー基板のエッチング加工を実施した。Example 4 In this example, the magnetic head slider substrate was etched using an inductively coupled plasma etching apparatus having a configuration as shown in FIG.
第7図に示すプラズマエッチング装置は、励起部14の
天井面を石英ガラス板18によって形成し、その上部に一
巻構造のアンテナ15を配設してある。それ以外の構成
は、第3図に示したプラズマエッチング装置とほぼ同じ
であるため同一符号を付し、その詳細な説明は省略す
る。In the plasma etching apparatus shown in FIG. 7, a ceiling surface of the excitation section 14 is formed by a quartz glass plate 18, and a single-turn antenna 15 is disposed above the excitation section. The other configuration is substantially the same as that of the plasma etching apparatus shown in FIG. 3, and thus the same reference numerals are given and the detailed description is omitted.
このプラズマエッチング装置も、励起部14に導入した
反応性ガスおよび不活性ガスを、高周波の作用によって
プラズマ励起する。そして、プラズマ励起によって発生
したイオンを、電極13に印加したバイアス電圧により磁
気ヘッドスライダー基板1に引き込む。これにより、反
応性エッチングとスパッタエッチングとを同時に進行さ
せることができる。This plasma etching apparatus also excites the reactive gas and the inert gas introduced into the excitation section 14 by the action of high frequency. Then, ions generated by the plasma excitation are drawn into the magnetic head slider substrate 1 by the bias voltage applied to the electrode 13. Thereby, the reactive etching and the sputter etching can proceed at the same time.
この実施例4では、使用材料および工程は、先の実施
例2と同じとし、励起部14内に次のガスを導入した。す
なわち、この実施例4では、反応性ガスとして、塩素ガ
ス、三塩化ホウ素ガス、四塩化炭素ガス、または混合ガ
ス(塩素ガス40%,三塩化ホウ素ガス60%)のうちのい
ずれかを使用し、アルゴンガス(不活性ガス)とともに
励起部14内に導入した。なお、ガスの全圧は、10mtorr
に調整した。In Example 4, the materials used and the steps were the same as those in Example 2 described above, and the following gas was introduced into the excitation unit 14. That is, in Example 4, any one of chlorine gas, boron trichloride gas, carbon tetrachloride gas, or a mixed gas (chlorine gas 40%, boron trichloride gas 60%) was used as the reactive gas. , Together with argon gas (inert gas). The total gas pressure is 10mtorr
Was adjusted.
また、上部のアンテナ15には1.2kWの13.56Hz高周波電
力を出力するとともに、電極13には500Vの100kHzバイア
スを印加し、8分間エッチングした。In addition, a 13.56 Hz high frequency power of 1.2 kW was output to the upper antenna 15 and a 100 kHz bias of 500 V was applied to the electrode 13 to perform etching for 8 minutes.
これにより、エツチング速度については第8図に、加
工面粗さについては第9図にそれぞれ示すような、実施
例2とほぼ同様の結果が得られた。また、マスクを除去
した後に磁気ヘッドスライダー基板1の被加工面に、バ
リは認められなかった。As a result, almost the same results as in Example 2 were obtained as shown in FIG. 8 for the etching speed and FIG. 9 for the processed surface roughness. After the mask was removed, no burr was observed on the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1.
(実施例5) この実施例では、第10図に示すような構成の平行平板
型反応性イオンエッチング装置を使用して磁気ヘッドス
ライダー基板のエッチング加工を実施した。なお、第10
図の構成において、先に示した第3図の構成と同一また
は類似の部分には、同一符号を付してある。Example 5 In this example, a magnetic head slider substrate was etched using a parallel plate type reactive ion etching apparatus having a configuration as shown in FIG. The tenth
In the configuration of the figure, the same reference numerals are given to the same or similar parts as the configuration of FIG. 3 shown above.
第10図に示すエッチング装置は、励起部14に導入され
たガスを、高周波電源7に接続された上部電極19により
プラズマ励起する構造を有している。このエッチング装
置も、高周波の作用により励起部14に導入した反応性ガ
スと不活性ガスとをプラズマ励起する。そして、プラズ
マ励起により発生したイオンを、電極13に印加したバイ
アス電圧によって、磁気ヘッドスライダー基板1に引き
込む。これにより、反応性エッチングとスパッタエッチ
ングとを同時に進行させることができる。The etching apparatus shown in FIG. 10 has a structure in which the gas introduced into the excitation section 14 is plasma-excited by the upper electrode 19 connected to the high-frequency power supply 7. This etching apparatus also excites the reactive gas and the inert gas introduced into the excitation unit 14 by the action of high frequency. Then, ions generated by the plasma excitation are drawn into the magnetic head slider substrate 1 by the bias voltage applied to the electrode 13. Thereby, the reactive etching and the sputter etching can proceed at the same time.
この実施例5では、使用材料および工程は、先の実施
例2と同じとし、励起部14内に次のガスを導入した。す
なわち、この実施例5では、反応性ガスとして、塩素ガ
ス、三塩化ホウ素ガス、四塩化炭素ガス、または混合ガ
ス(塩素ガス40%,三塩化ホウ素ガス60%)のいずれか
を使用し、アルゴンガス(不活性ガス)とともに励起部
14内に導入した。なお、ガスの全圧は、10mtorrに調整
した。In Example 5, the materials used and the steps were the same as in Example 2 described above, and the following gas was introduced into the excitation section 14. That is, in Example 5, any one of chlorine gas, boron trichloride gas, carbon tetrachloride gas, or a mixed gas (chlorine gas 40%, boron trichloride gas 60%) was used as the reactive gas, and argon gas was used. Excitation unit with gas (inert gas)
Introduced within 14. The total pressure of the gas was adjusted to 10 mtorr.
また、上部電極19には1.2kWの13.56MHz高周波電力を
出力するとともに、電極13には500Vの100kHzバイアスを
それぞれ印加し、8分間エッチングした。In addition, a 13.56 MHz high frequency power of 1.2 kW was output to the upper electrode 19, and a 100 kHz bias of 500 V was applied to the electrode 13, and etching was performed for 8 minutes.
その結果、エッチング速度については第11図に、加工
面粗さについては第12図にそれぞれ示すように、実施例
2とほぼ同様の傾向を示した。ただし、エッチング速度
は、最高で約100nm/分と、実施例2に比べ遅延した。こ
のようにエッチング速度が遅くなったのは、励起部内で
励起されるプラズマの密度が実施例2で使用した装置と
相違することが原因であると推測できる。それでも、従
来のスパッタエッチングに比べ、4倍程度速くなってい
る。また、マスクを除去した後に磁気ヘッドスライダー
基板1の被加工面に、バリは認められなかった。As a result, as shown in FIG. 11 for the etching rate and FIG. 12 for the roughness of the machined surface, the same tendency as in Example 2 was shown. However, the etching rate was about 100 nm / min at the maximum, which was slower than that in Example 2. It can be assumed that the reason why the etching rate was decreased in this way is that the density of the plasma excited in the excitation section was different from that of the apparatus used in the second embodiment. Even so, it is about four times faster than conventional sputter etching. After the mask was removed, no burr was observed on the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1.
(実施例6) この実施例では、第13図に示すような構成のヘリコン
波プラズマエッチング装置を使用して磁気ヘッドスライ
ダー基板のエッチング加工を実施した。なお、第13図の
構成において、先に示した第3図の構成と同一または類
似の部分には、同一符号を付してある。Embodiment 6 In this embodiment, a magnetic head slider substrate was etched using a helicon wave plasma etching apparatus having a configuration as shown in FIG. In the structure of FIG. 13, the same or similar parts as those of the structure of FIG. 3 described above are denoted by the same reference numerals.
励起部14の周囲に設置されたアンテナ15に、高周波電
源7から13.56MHzの高周波を出力することによって、ガ
スポート17から導入された反応性ガスと不活性ガスとを
プラズマ励起させ、m=0モードのプラズマを発生させ
る。プラズマ3は本体12の周囲に設置してあるソレノイ
ドコイル21により密度が高められ、磁気ヘッドスライダ
ー基板1の周辺まで輸送される。By outputting a high frequency of 13.56 MHz from the high frequency power supply 7 to the antenna 15 installed around the excitation section 14, the reactive gas and the inert gas introduced from the gas port 17 are plasma-excited, and m = 0. A mode plasma is generated. The density of the plasma 3 is increased by a solenoid coil 21 provided around the main body 12, and the plasma 3 is transported to the periphery of the magnetic head slider substrate 1.
そして、プラズマ励起により発生したイオンを、電極
13に印加したバイアス電圧によって、磁気ヘッドスライ
ダー基板1に引き込む。これにより、反応性エッチング
とスパッタエッチングとを同時に進行させることができ
る。The ions generated by the plasma excitation are
The magnetic head slider substrate 1 is drawn by the bias voltage applied to the magnetic head slider substrate 1. Thereby, the reactive etching and the sputter etching can proceed at the same time.
この実施例6では、使用材料および工程は、先の実施
例2と同じとし、励起部14内に次のガスを導入した。す
なわち、この実施例6では、反応性ガスとして、塩素ガ
ス、三塩化ホウ素ガス、四塩化炭素ガス、または混合ガ
ス(塩素ガス40%,三塩化ホウ素ガス60%)のいずれか
を使用し、アルゴンガス(不活性ガス)とともに励起部
14内に導入した。なお、ガスの全圧は、10mtorrに調整
した。In Example 6, the materials used and the steps were the same as in Example 2 described above, and the following gas was introduced into the excitation section 14. That is, in Example 6, as the reactive gas, any of chlorine gas, boron trichloride gas, carbon tetrachloride gas, or a mixed gas (chlorine gas 40%, boron trichloride gas 60%) was used, and argon gas was used. Excitation unit with gas (inert gas)
Introduced within 14. The total pressure of the gas was adjusted to 10 mtorr.
また、上部のアンテナ15には1.2kWの13.56MHz高周波
電力を出力するとともに、電極13には500Vの100kHzバイ
アスをそれぞれ印加し、8分間エッチングした。In addition, a 13.56 MHz high frequency power of 1.2 kW was output to the upper antenna 15, and a 100 kHz bias of 500 V was applied to the electrode 13, and etching was performed for 8 minutes.
その結果、エッチング速度については第14図に、加工
面粗さについては第15図にそれぞれ示すように、実施例
2とほぼ同様の傾向を示した。また、マスクを除去した
後に磁気ヘッドスライダー基板1の被加工面に、バリは
認められなかった。As a result, as shown in FIG. 14 for the etching rate and FIG. 15 for the roughness of the machined surface, the same tendency as in Example 2 was shown. After the mask was removed, no burr was observed on the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1.
(実施例7) この実施例では、第16図に示すような構成の電子サイ
クロトロン共鳴型プラズマエッチング装置を使用して磁
気ヘッドスライダー基板のエッチング加工を実施した。
なお、第16図の構成において、先に示した第3図または
第13図の構成と同一または類似の部分には、同一符号を
付してある。Embodiment 7 In this embodiment, the magnetic head slider substrate was etched using an electron cyclotron resonance type plasma etching apparatus having a configuration as shown in FIG.
In the configuration of FIG. 16, the same or similar parts as those of the configuration of FIG. 3 or FIG. 13 described above are denoted by the same reference numerals.
励起部14の上部に設置されたアルミナ板22を介して出
力された2.45GHzのマイクロ波23が、ソレノイドコイル2
1によって作られる磁束密度87.5mTの磁場面で共鳴す
る。これにより、ガスポート17から導入された反応性ガ
スと不活性ガスをプラズマ励起する。The microwave 23 of 2.45 GHz output through the alumina plate 22 installed on the upper part of the excitation unit 14
Resonates at a magnetic field of 87.5 mT of magnetic flux density created by 1. Thus, the reactive gas and the inert gas introduced from the gas port 17 are excited by plasma.
そして、プラズマ励起により発生したイオンを、電極
13に印加したバイアス電圧によって、磁気ヘッドスライ
ダー基板1に引き込む。これにより、反応性エッチング
とスパッタエッチングとを同時に進行させることができ
る。The ions generated by the plasma excitation are
The magnetic head slider substrate 1 is drawn by the bias voltage applied to the magnetic head slider substrate 1. Thereby, the reactive etching and the sputter etching can proceed at the same time.
この実施例7では、使用材料および工程は、先の実施
例2と同じとし、励起部14内に次のガスを導入した。す
なわち、この実施例7では、反応性ガスとして、塩素ガ
ス、三塩化ホウ素ガス、四塩化炭素ガス、または混合ガ
ス(塩素ガス40%,三塩化ホウ素ガス60%)のいずれか
を使用し、アルゴンガス(不活性ガス)とともに励起部
14内に導入した。なお、ガスの全圧は、10mtorrに調整
した。In Example 7, the materials used and the steps were the same as those in Example 2 described above, and the following gas was introduced into the excitation section 14. That is, in Example 7, any one of chlorine gas, boron trichloride gas, carbon tetrachloride gas, or a mixed gas (chlorine gas 40%, boron trichloride gas 60%) was used as the reactive gas, and argon gas was used. Excitation unit with gas (inert gas)
Introduced within 14. The total pressure of the gas was adjusted to 10 mtorr.
また、導波管24には600Wのマイクロ波を送出するとと
もに、電極13には500Vの100kHzバイアスを印加し、8分
間エッチングした。Further, a microwave of 600 W was transmitted to the waveguide 24, and a 100 kHz bias of 500 V was applied to the electrode 13, and etching was performed for 8 minutes.
その結果、エッチング速度については第17図に、加工
面粗さについては第18図にそれぞれ示すように、実施例
2とほぼ同様の傾向を示した。また、マスクを除去した
後に磁気ヘッドスライダー基板1の被加工面に、バリは
認められなかった。As a result, as shown in FIG. 17 for the etching rate and in FIG. 18 for the processed surface roughness, the same tendency as in Example 2 was shown. After the mask was removed, no burr was observed on the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1.
以上の実施例1〜7は、この発明の第一の方法を、塩
素系ガス(反応性ガス)を用いて実施したものである。
これらの実施例から明らかなように、この発明の第一の
方法は、導入したガスの適宜の方法でプラズマ励起する
とともに、バイアス電圧の印加によりプラズマ中のイオ
ンを磁気ヘッドスライダー基板(加工対象)に引き込む
ことができる構成の各種エッチング装置を使用して、迅
速かつ高精度に磁気ヘッドスライダー基板を加工するこ
とができる。In the above Examples 1 to 7, the first method of the present invention was carried out using a chlorine-based gas (reactive gas).
As is clear from these examples, the first method of the present invention is to excite the plasma by an appropriate method of the introduced gas and to apply ions in the plasma to the magnetic head slider substrate (object to be processed) by applying a bias voltage. The magnetic head slider substrate can be processed quickly and with high accuracy by using various etching apparatuses having a configuration that can be drawn into the magnetic head slider substrate.
なお、プラズマ励起やバイアスに用いる高周波やマイ
クロ波の周波数は、上記の実施例で設定した値に限ら
ず、適宜調整することができることは勿論である。Note that the frequency of the high frequency or microwave used for plasma excitation or bias is not limited to the value set in the above embodiment, but can be adjusted as appropriate.
(比較例1) この発明の第一の方法を、塩素系ガス(反応性ガス)
を用いて実施した場合の効果を明確にするため、比較例
として、従来のアルゴンガスによるスパッタエッチング
法により、磁気ヘッドスライダー基板のエッチング加工
を実施した。(Comparative Example 1) The first method of the present invention was applied to a chlorine-based gas (reactive gas).
As a comparative example, the magnetic head slider substrate was etched by a conventional sputter etching method using an argon gas in order to clarify the effect when the method was performed using the method described above.
実施に使用した装置,材料,工程,および使用ガス以
外の条件などは、上記各実施例と同じとし、励起部内に
アルゴンガスのみを導入してスパッタエッチングを実現
した。これは、不活性ガスとしてアルゴンガスを用いた
上記各実施例において、アルゴンガスの分圧比100%の
場合に相当する。The apparatus, material, process, and conditions other than the gas used in the embodiment were the same as those in the above embodiments, and sputter etching was realized by introducing only argon gas into the excitation section. This corresponds to a case where the partial pressure ratio of the argon gas is 100% in each of the above-described embodiments using the argon gas as the inert gas.
すなわち、第4図,第5図,第8図,第9図,第11
図,第12図,第14図,第15図,第17図,第18図におい
て、アルゴンガスの分圧比100%のときの測定結果が、
この従来のスパッタエッチング法による加工の結果を示
している。That is, FIG. 4, FIG. 5, FIG. 8, FIG.
In FIG. 12, FIG. 14, FIG. 14, FIG. 15, FIG. 17, and FIG.
The result of processing by the conventional sputter etching method is shown.
その結果、エッチング速度はいずれの場合もこの発明
の各実施例よりも遅い。また、エッチング面の粗さは、
数値上は大きなものではないが、部分的に炭化チタン結
晶の浮き上りが認められ、その浮き上がった結晶の脱離
により、磁気ディスクを損傷させる可能性を残してい
た。さらに、磁気ディスクスライダー基板の被加工面に
は、同基板と同一の組成からなる再付着層が堆積してお
り、この再付着層はレジスト除去工程や洗浄工程を経て
も残存しており、最終的にバリとして残った。As a result, the etching rate is lower in each case than in each embodiment of the present invention. The roughness of the etched surface is
Although not numerically large, the lifting of the titanium carbide crystal was partially observed, leaving the possibility of damaging the magnetic disk due to the detachment of the floating crystal. Further, on the surface to be processed of the magnetic disk slider substrate, a re-adhesion layer having the same composition as the substrate is deposited, and the re-adhesion layer remains even after the resist removing step and the cleaning step. Was left as a burr.
(実施例8) この実施例8では、先に説明したこの発明の第一の方
法を、臭素系ガス(反応性ガス)を用いて実施した。Example 8 In Example 8, the first method of the present invention described above was performed using a bromine-based gas (reactive gas).
この実施例8は、先の実施例1で使用した誘導結合型
プラズマエッチング装置(第3図参照)を用い、工程,
使用材料,稼働条件についても、先の実施例1と同じと
した。In the eighth embodiment, the inductively coupled plasma etching apparatus (see FIG. 3) used in the first embodiment is used.
The materials used and the operating conditions were the same as in Example 1 above.
この実施例では、反応性ガスとして、臭素ガス(B
r2)、三臭化ホウ素ガス(BBr3)、または臭化水素ガス
(HBr)のうちのいずれかを使用し、不活性ガスである
アルゴンガス(Ar)とともに励起部14内に導入した。な
お、ガスの全圧は、10mtorrに調整した。In this embodiment, a bromine gas (B
r 2 ), boron tribromide gas (BBr 3 ), or hydrogen bromide gas (HBr) was used and introduced into the excitation section 14 together with an inert gas, argon gas (Ar). The total pressure of the gas was adjusted to 10 mtorr.
励起部14内に導入した反応性ガスおよび不活性ガス
を、高周波の作用によってプラズマ励起する。そして、
プラズマ励起によって発生したイオンを、電極13に印加
したバイアス電圧により磁気ヘッドスライダー基板1に
引き込む。これにより、反応性エッチングとスパッタエ
ッチングとを同時に進行させた。The reactive gas and the inert gas introduced into the excitation unit 14 are plasma-excited by the action of high frequency. And
The ions generated by the plasma excitation are drawn into the magnetic head slider substrate 1 by the bias voltage applied to the electrode 13. Thereby, the reactive etching and the sputter etching proceeded simultaneously.
第19図は、この実施例8において測定したアルゴンガ
スの分圧比とエッチング速度との関係を示している。FIG. 19 shows the relationship between the partial pressure ratio of argon gas measured in Example 8 and the etching rate.
第19図から明らかなように、いずれのガスの組み合わ
せにおいても、概ねアルゴンガスの分圧比が大きくなる
にしたがって、エッチング速度が上昇し、アルゴンガス
分圧比70〜95%の間で200nm/分以上のピーク速度を示し
ている。そして、アルゴンガス分圧比100%近くでは、
急速にエッチング速度が低下している。As is clear from FIG. 19, in any of the gas combinations, the etching rate increases as the partial pressure ratio of the argon gas generally increases, and the etching rate increases to 200 nm / min or more between 70 to 95% of the argon gas partial pressure ratio. Shows the peak velocity of And when the argon gas partial pressure ratio is close to 100%,
The etching rate is rapidly decreasing.
また、エッチング速度は、アルゴンガスを添加しない
場合(アルゴンガスの分圧0%)でも、160〜190nmと、
通常のスパッタエッチング法よりも遥かに速いことが確
認できる。これはこの発明の第二の方法を、臭素系ガス
を用いて実施した場合に相当する。In addition, the etching rate was 160 to 190 nm even when argon gas was not added (partial pressure of argon gas was 0%),
It can be confirmed that it is much faster than the normal sputter etching method. This corresponds to the case where the second method of the present invention is performed using a bromine-based gas.
第20図は、この実施例8において測定したアルゴンガ
ス分圧比と加工面粗さとの関係を示している。FIG. 20 shows the relationship between the argon gas partial pressure ratio measured in Example 8 and the machined surface roughness.
第20図から明らかなように、エッチング加工した面の
粗さは、反応性ガスの種類により若干の差はあるもの
の、アルゴンガスの分圧比70%以上において大幅に改善
された。なお、アルゴンガスの分圧比が70%より小さい
場合でも、従来の加工方法に比べ加工面の粗さは改善さ
れており、磁気ヘッドスライダーの浮上特性を向上させ
ている。As is apparent from FIG. 20, the roughness of the etched surface was significantly improved at a partial pressure ratio of argon gas of 70% or more, although there was a slight difference depending on the type of the reactive gas. Even when the partial pressure ratio of the argon gas is smaller than 70%, the roughness of the processed surface is improved as compared with the conventional processing method, and the flying characteristics of the magnetic head slider are improved.
これら第19図,第20図に示した結果より、特に磁気ヘ
ッドスライダーの信頼性が要求される場合には、アルゴ
ンガスの分圧比を70%以上95%以下とすることが好まし
い。From the results shown in FIGS. 19 and 20, when the reliability of the magnetic head slider is particularly required, it is preferable to set the partial pressure ratio of the argon gas to 70% or more and 95% or less.
また、マスクを除去した後、磁気ヘッドスライダー基
板1の被加工面に、バリは認められなかった。After removing the mask, no burr was observed on the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1.
(比較例2) この発明の第一の方法を、臭素系ガス(反応性ガス)
を用いて実施した場合の効果を明確にするため、比較例
として、従来のアルゴンガスによるスパッタエッチング
法により、磁気ヘッドスライダーのエッチング加工を実
施した。(Comparative Example 2) The first method of the present invention is applied to a bromine-based gas (reactive gas).
As a comparative example, the magnetic head slider was etched by a conventional sputter etching method using an argon gas in order to clarify the effect of the case where the method was performed using.
実施に使用した装置,材料,工程,および使用ガス以
外の条件などは、上記の実施例8と同じとし、励起部内
にアルゴンガスを導入してスパッタエッチングを実現し
た。The apparatus, materials, steps, and conditions other than the used gas used in the embodiment were the same as those in Example 8 described above, and sputter etching was realized by introducing an argon gas into the excitation section.
その結果、エッチング速度は30nm/分であり、実施例
9において得られた最大エッチング速度の20分の1以下
であった。また、磁気ディスクスライダー基板の被加工
面には、同基板と同一の組成からなる再付着層が堆積し
ており、この再付着層はレジスト除去工程や洗浄工程を
経ても残存しており、最終的にバリとして残った。これ
は、アルゴンガスが不活性ガスであるため、プラズマ励
起してもイオンの衝撃によるスパッタエッチングしか期
待できないことが原因と考えられる。As a result, the etching rate was 30 nm / min, which was not more than 1/20 of the maximum etching rate obtained in Example 9. Further, on the surface to be processed of the magnetic disk slider substrate, a re-adhesion layer having the same composition as that of the substrate is deposited, and the re-adhesion layer remains even after the resist removing step and the cleaning step. Was left as a burr. This is probably because argon gas is an inert gas, so that only plasma-excited sputter etching by ion bombardment can be expected.
(実施例9) 実施例9〜実施例11では、先に説明したこの発明の第
二の方法に基づいて磁気ヘッドスライダー基板のエッチ
ング加工を実施した。Embodiment 9 In Embodiments 9 to 11, the magnetic head slider substrate was etched based on the above-described second method of the present invention.
実施例9は、先の実施例1で使用した誘導結合型プラ
ズマエッチング装置(第3図参照)を用い、工程,使用
材料,稼働条件についても、先の実施例1と同じとし
た。この実施例9では、励起部14内に反応性ガスとして
塩素ガスをガスポート17から導入し、この塩素ガスをプ
ラズマ励起した。In the ninth embodiment, the inductively coupled plasma etching apparatus (see FIG. 3) used in the first embodiment was used, and the process, materials used, and operating conditions were the same as those in the first embodiment. In Example 9, chlorine gas as a reactive gas was introduced into the excitation unit 14 from the gas port 17, and the chlorine gas was plasma-excited.
ここで、塩素ガスは、反応性エッチングに関わる塩素
イオンを発生させる。この塩素イオンは、電極13に印加
された高周波バイアスによって、磁気ヘッドスライダー
基板1の被加工面に引き込まれる。なお、エッチング時
間は、8分間とした。Here, the chlorine gas generates chlorine ions related to the reactive etching. The chlorine ions are drawn into the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1 by the high frequency bias applied to the electrode 13. The etching time was 8 minutes.
エッチング加工が終了した後、磁気ヘッドスライダー
基板の被加工面からマスクを除去し、エッチングされた
部位の深さを測定したところ、0.9μmであった。この
結果から、エッチング速度は、113nm/分であることがわ
かる。After the etching process was completed, the mask was removed from the processed surface of the magnetic head slider substrate, and the depth of the etched portion was 0.9 μm. From this result, it can be seen that the etching rate is 113 nm / min.
また、エッチング加工の終了後、第2図に模式的に示
すように、マスク2の側面に再付着層15が認められた。
しかし、この再付着層15を分析した結果、塩化物を中心
とする物質であった。したがって、マスク除去工程で、
この再付着層15は容易に除去され、バリとして残存する
ことはなかった。After completion of the etching process, a redeposition layer 15 was observed on the side surface of the mask 2 as schematically shown in FIG.
However, as a result of analyzing the redeposition layer 15, it was found that the substance was mainly a chloride. Therefore, in the mask removing step,
The redeposition layer 15 was easily removed and did not remain as burrs.
(実施例10) 励起部14内に導入するガスを変えるのみで、その他は
実施例9と同じ装置,材料を使用し、同一の工程および
条件によって、磁気ヘッドスライダー基板1の被加工面
をエッチング加工した。(Embodiment 10) The processing target surface of the magnetic head slider substrate 1 is etched by using the same apparatus and material as in Embodiment 9 except for changing the gas to be introduced into the excitation section 14 and using the same process and conditions. processed.
この実施例10では、反応性ガスとして、塩素と四塩化
炭素との混合ガスを使用し、これを励起部14内に導入し
た。導入した混合ガスの全圧に占める、四塩化炭素の分
圧を0〜100%の範囲で変化させ、その分圧とエッチン
グ速度の関係を測定した。In Example 10, a mixed gas of chlorine and carbon tetrachloride was used as a reactive gas, and was introduced into the excitation unit 14. The partial pressure of carbon tetrachloride in the total pressure of the introduced mixed gas was changed in the range of 0 to 100%, and the relationship between the partial pressure and the etching rate was measured.
第22図に、この実施例10で測定した四塩化炭素の分圧
とエッチング速度との関係を示す。FIG. 22 shows the relationship between the partial pressure of carbon tetrachloride measured in Example 10 and the etching rate.
第22図から明らかなように、四塩化炭素の分圧が60%
に至るまでは、該分圧の上昇に伴いエッチング速度も速
くなる傾向にあることが判明した。そして、四塩化炭素
の分圧が60%のとき、最大のエッチング速度(640nm/
分)となった。これは8分間で5μm以上の深さをエッ
チングできる速度である。しかしながら、四塩化炭素の
分圧が60%を超えたとき、エッチング速度の低下がみら
れ、しかも80%を越えると、磁気ヘッドスライダー基板
1の被加工面上に、茶褐色の重合物とみられる物質が堆
積するようになり、表面粗さも著しく低下した。As is clear from FIG. 22, the partial pressure of carbon tetrachloride is 60%.
, It was found that the etching rate tended to increase as the partial pressure increased. When the partial pressure of carbon tetrachloride is 60%, the maximum etching rate (640 nm /
Min). This is a rate at which a depth of 5 μm or more can be etched in 8 minutes. However, when the partial pressure of carbon tetrachloride exceeds 60%, the etching rate decreases, and when the partial pressure exceeds 80%, a substance which appears to be a brown-colored polymer appears on the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1. Became deposited, and the surface roughness was significantly reduced.
このことから、導入した混合ガスの全圧に占める、四
塩化炭素の分圧は、80%以下とすることが好ましく、60
%付近においてもっとも顕著な効果が認められることが
わかる。For this reason, the partial pressure of carbon tetrachloride in the total pressure of the introduced mixed gas is preferably 80% or less,
It can be seen that the most remarkable effect is observed around%.
また、四塩化炭素の分圧が80%以下では、マスクを除
去した後、磁気ヘッドスライダー基板1の被加工面に、
バリは認められなかった。When the partial pressure of carbon tetrachloride is 80% or less, after the mask is removed, the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1 is
No burrs were found.
(実施例11) この実施例11は、先の実施例1で使用した誘導結合型
プラズマエッチング装置(第3図参照)を用い、工程,
使用材料,稼働条件についても、先の実施例1と同じと
した。この実施例11では、励起部14内に反応性ガスとし
て塩素と三塩化ホウ素の混合ガスをガスポート17から導
入し、この混合ガスをプラズマ励起した。(Embodiment 11) This embodiment 11 uses the inductively coupled plasma etching apparatus (see FIG. 3) used in the previous embodiment 1 to perform the steps
The materials used and the operating conditions were the same as in Example 1 above. In Example 11, a mixed gas of chlorine and boron trichloride was introduced as a reactive gas into the excitation unit 14 from the gas port 17, and the mixed gas was plasma-excited.
ここで、塩素と三塩化ホウ素の混合ガスは、反応性エ
ッチングに関わるイオンを発生させる。このイオンは、
電極13に印加された高周波バイアスによって磁気ヘッド
スライダー基板1の被加工面に引き込まれる。Here, the mixed gas of chlorine and boron trichloride generates ions related to reactive etching. This ion
The magnetic head slider substrate 1 is drawn into the surface to be processed by the high frequency bias applied to the electrode 13.
この実施例11では、励起部14内に導入した混合ガスの
全圧に占める、三塩化ホウ素の分圧を0〜100%の範囲
で変化させ、その分圧とエッチング速度の関係を測定し
た。In Example 11, the partial pressure of boron trichloride in the total pressure of the mixed gas introduced into the excitation unit 14 was changed in the range of 0 to 100%, and the relationship between the partial pressure and the etching rate was measured.
第21図に、この実施例11で測定した三塩化ホウ素の分
圧とエッチング速度との関係を示す。FIG. 21 shows the relationship between the partial pressure of boron trichloride measured in Example 11 and the etching rate.
第21図から明らかなように、三塩化ホウ素の分圧が60
%に至るまでは、該分圧の上昇に伴いエッチング速度も
速くなる傾向にあることが判明した。そして、三塩化ホ
ウ素の分圧が60%のとき、最大のエッチング速度(600n
m/分)となった。これは8分間で5μm弱の深さをエッ
チングできる速度である。As is clear from FIG. 21, the partial pressure of boron trichloride was 60
%, The etching rate tends to increase as the partial pressure increases. When the partial pressure of boron trichloride is 60%, the maximum etching rate (600 n
m / min). This is a rate at which a depth of less than 5 μm can be etched in 8 minutes.
三塩化ホウ素の分圧が60%を越えると、エッチング速
度が僅かずつ低下していく傾向が認められた。それにも
かかわらず、三塩化ホウ素を100%としたとき、すなわ
ち励起部14内に反応性ガスとして三塩化ホウ素のみを導
入したときにも、400nm/minという速い加工速度を示し
た。When the partial pressure of boron trichloride exceeded 60%, the etching rate tended to decrease gradually. Nevertheless, when boron trichloride was set to 100%, that is, when only boron trichloride was introduced as a reactive gas into the excitation section 14, a high processing speed of 400 nm / min was exhibited.
また、マスクを除去した後、磁気ヘッドスライダー基
板1の被加工面に、バリは認められなかった。After removing the mask, no burr was observed on the surface to be processed of the magnetic head slider substrate 1.
(比較例3) この発明の第二の方法による効果を明確にするため、
比較例として、従来のアルゴンガスによるスパッタエッ
チング法により、磁気ヘッドスライダーのエッチング加
工を実施した。Comparative Example 3 In order to clarify the effect of the second method of the present invention,
As a comparative example, a magnetic head slider was etched by a conventional sputter etching method using argon gas.
実施に使用した装置,材料,工程,および使用ガス以
外の条件などは、上記の実施例9〜実施例11と同じと
し、励起部内にアルゴンガスを導入してスパッタエッチ
ングを実現した。The apparatus, materials, steps, and conditions other than the used gas used in the embodiment were the same as those in the above-described ninth to eleventh embodiments, and sputter etching was realized by introducing an argon gas into the excitation unit.
その結果、エッチング速度は30nm/分であり、実施例1
0や実施例11において得られた最大エッチング速度の20
分の1以下であった。また、磁気ディスクスライダー基
板の被加工面には、同基板と同一の組成からなる再付着
層が堆積しており、この再付着層はレジスト除去工程や
洗浄工程を経ても残存しており、最終的にバリとして残
った。これは、アルゴンガスが不活性ガスであるため、
プラズマ励起してもイオンの衝撃によるスパッタエッチ
ングしか期待できないことが原因と考えられる。これに
より、塩素ガス、塩素と四塩化炭素の混合ガス、三塩化
ホウ素ガス、または塩素と三塩化ホウ素の混合ガスを用
いることの有効性が確認できた。As a result, the etching rate was 30 nm / min.
0 or 20 of the maximum etching rate obtained in Example 11.
It was less than one part. Further, on the surface to be processed of the magnetic disk slider substrate, a re-adhesion layer having the same composition as that of the substrate is deposited, and the re-adhesion layer remains even after the resist removing step and the cleaning step. Was left as a burr. This is because argon gas is an inert gas,
It is considered that only sputter etching by ion bombardment can be expected even when plasma is excited. This confirmed the effectiveness of using chlorine gas, a mixed gas of chlorine and carbon tetrachloride, a boron trichloride gas, or a mixed gas of chlorine and boron trichloride.
第21図,第22図にそれぞれ示す破線aは、この比較例
3で測定したエッチング速度である。Dashed lines a shown in FIGS. 21 and 22, respectively, indicate the etching rates measured in Comparative Example 3.
なお、上述した実施例2、および実施例11は、共に第
3図に示した構造の誘導結合タイプのプラズマエッチン
グ装置を使用している。そして、実施例2(第4図参
照)において、三塩化ホウ素60%,塩素40%の混合ガス
とアルゴンガスとを励起部14内導入してエッチング加工
を行なった結果をみてみると、アルゴンの分圧0%のと
き、エッチング速度が200nm/分を示している。このアル
ゴンの分圧0%の雰囲気を換言すると、三塩化ホウ素60
%,塩素40%の混合ガスのみを励起部14に導入してエッ
チング加工を実施したことにほかならない。The above-described second and eleventh embodiments both use an inductively coupled plasma etching apparatus having the structure shown in FIG. Then, in Example 2 (see FIG. 4), a result of etching by introducing a mixed gas of 60% boron trichloride and 40% chlorine and an argon gas into the excitation section 14 and performing an etching process is shown. When the partial pressure is 0%, the etching rate is 200 nm / min. In other words, the atmosphere of argon having a partial pressure of 0% is equivalent to boron trichloride 60%.
%, And only a mixed gas of 40% chlorine was introduced into the excitation unit 14 to perform the etching process.
一方、三塩化ホウ素と塩素の混合ガスを励起部14に導
入してエッチング加工を実施した実施例11の結果をみて
みると(第21図参照)、三塩化ホウ素の分圧60%のとき
(すなわち、三塩化ホウ素60%,塩素40%の割合)に、
エッチング速度が600nm/分を示している。On the other hand, looking at the result of Example 11 in which a mixed gas of boron trichloride and chlorine was introduced into the excitation section 14 and etching was performed (see FIG. 21), it was found that the partial pressure of boron trichloride was 60% ( That is, the proportion of boron trichloride 60% and chlorine 40%)
The etching rate indicates 600 nm / min.
このように、同一のガスを使用して行なった各実施例
の測定結果に違いがでたのは、使用したプラズマエッチ
ング装置の大きさを変更したことに起因するものと考え
られる。すなわち、各実施例を行なう間に、本体12およ
びアンテナ15の直径を変更した。その結果、励起部14の
容積や、電極13上の磁気ヘッドスライダー基板1とアン
テナ15との間の距離などに違いが生じ、プラズマの励起
状態が変わってしまったものと推察される。Thus, the difference in the measurement results of the examples performed using the same gas is considered to be due to the change in the size of the plasma etching apparatus used. That is, the diameters of the main body 12 and the antenna 15 were changed during the execution of each embodiment. As a result, it is presumed that the volume of the excitation unit 14 and the distance between the magnetic head slider substrate 1 on the electrode 13 and the antenna 15 are different, and the excited state of the plasma is changed.
もっとも、各実施例と従来のスパッタエッチング法に
よる比較例は、同一寸法の装置を用いて行なったことは
勿論である。Needless to say, each of the examples and the comparative example using the conventional sputter etching method were performed using the same size apparatus.
この発明の磁気ヘッドスライダーの加工方法は、導入
したガスを適宜の方法でプラズマ励起するとともに、バ
イアス電圧の印加によりプラズマ中のイオンを磁気ヘッ
ドスライダー基板(加工対象)に引き込むことができる
構成の各種エッチング装置を使用して実施することがで
きる。例えば、実施例8〜11を、第7図,第10図,第13
図,第16図に示したエッチング装置を用いて実施するこ
ともできる。According to the magnetic head slider processing method of the present invention, various methods can be used to excite the introduced gas into plasma by an appropriate method and to draw ions in the plasma into the magnetic head slider substrate (processing target) by applying a bias voltage. It can be performed using an etching apparatus. For example, Embodiments 8 to 11 are described in FIG. 7, FIG.
It can also be carried out using the etching apparatus shown in FIGS.
また、プラズマ励起やバイアスに用いる高周波やマイ
クロ波の周波数は、上記の実施例で設定した値に限ら
ず、適宜調整することができることは勿論である。Further, the frequency of the high frequency or microwave used for plasma excitation or bias is not limited to the value set in the above-described embodiment, but can be adjusted as appropriate.
また、磁気ヘッドスライダー基板は、アルミナと炭化
チタンを主成分とする各種セラミック材料で形成したも
のを加工対象とすることができる。磁気ヘッドスライダ
ー基板に形成するエアベアリング溝の加工形状は任意に
設計でき、また、垂直磁気ヘッドなどの接触タイプまた
は疑似接触タイプの磁気ヘッドにおけるスライダーの加
工についてもこの発明は有効である。Further, the magnetic head slider substrate can be formed of various ceramic materials containing alumina and titanium carbide as main components. The processing shape of the air bearing groove formed in the magnetic head slider substrate can be arbitrarily designed, and the present invention is also effective for processing a slider in a contact type or pseudo contact type magnetic head such as a vertical magnetic head.
産業上の利用可能性 この発明によれば、信頼性に優れ、かつ安定した浮上
特性が得られる磁気ヘッド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。INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, it is possible to obtain a magnetic head slider which has excellent reliability and stable flying characteristics, and can greatly contribute to a higher recording density of an external storage device.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−132011(JP,A) 特開 平4−129014(JP,A) 特開 昭61−123141(JP,A) 特開 平6−236860(JP,A) 特開 平4−56785(JP,A) 特開 平5−136100(JP,A) 特開 平5−6876(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G11B 5/60 G11B 21/21 101 Continuation of the front page (56) References JP-A-4-132011 (JP, A) JP-A-4-129014 (JP, A) JP-A-61-123141 (JP, A) JP-A-6-236860 (JP) JP-A-4-56785 (JP, A) JP-A-5-136100 (JP, A) JP-A-5-6876 (JP, A) (58) Fields studied (Int. Cl. 6 , DB G11B 5/60 G11B 21/21 101
Claims (3)
とする磁気ヘッドスライダー基板の被加工面に所定のパ
ターンを有するマスクを形成し、前記マスクを形成した
磁気ヘッドスライダー基板をエッチング装置内にある電
極上に設置した後、該エッチング装置の励起部内に反応
性ガスと不活性ガスであるアルゴンガスとを導入してこ
れらのガスをプラズマ励起するとともに、前記電極に高
周波バイアスを印加することにより、前記プラズマ励起
によって得られた反応性ガスイオンと不活性ガスイオン
とを前記磁気ヘッドスライダー基板へ引き込み、前記反
応性ガスイオンによる反応性エッチングと前記不活性ガ
スイオンによるスパッタエッチングとを同時に進行させ
る磁気ヘッドスライダーの加工方法であって、 前記反応性ガスとして、塩素ガス、四塩化炭素ガス、三
塩化ホウ素ガス、塩素と三塩化ホウ素の混合ガス、臭素
ガス、臭化水素ガス、三臭化ホウ素ガスのいずれかを用
い、 前記励起部内に導入したガスの全圧に占める前記アルゴ
ンガスの分圧比を70%以上95%以下とすることを特徴と
する磁気ヘッドスライダーの加工方法。A mask having a predetermined pattern is formed on a surface to be processed of a magnetic head slider substrate containing aluminum oxide and titanium carbide as main components, and the magnetic head slider substrate on which the mask is formed is placed in an etching apparatus. After being placed on the electrode, a reactive gas and an argon gas, which is an inert gas, are introduced into the excitation unit of the etching apparatus to excite these gases into plasma, and by applying a high-frequency bias to the electrode, The reactive gas ions and the inert gas ions obtained by the plasma excitation are drawn into the magnetic head slider substrate, and the reactive etching by the reactive gas ions and the sputter etching by the inert gas ions proceed simultaneously. A method for processing a head slider, wherein a salt is used as the reactive gas. Gas, carbon tetrachloride gas, boron trichloride gas, mixed gas of chlorine and boron trichloride, bromine gas, hydrogen bromide gas, or boron tribromide gas. A method of processing a magnetic head slider, wherein a partial pressure ratio of the argon gas to pressure is set to 70% or more and 95% or less.
とする磁気ヘッドスライダー基板の被加工面に所定のパ
ターンを有するマスクを形成し、前記マスクを形成した
磁気ヘッドスライダー基板をエッチング装置内にある電
極上に設置した後、該エッチング装置の励起部内に反応
性ガスとして塩素と四塩化炭素との混合ガスを導入して
該反応性ガスをプラズマ励起するとともに、前記電極に
高周波バイアスを印加することにより、前記プラズマ励
起によって得られた反応性ガスイオンを前記磁気ヘッド
スライダー基板へ引き込み、前記反応性ガスイオンによ
る反応性エッチングによるスパッタエッチングを進行さ
せる磁気ヘッドスライダーの加工方法であって、 前記励起部内に導入した混合ガスの全圧に占める前記四
塩化炭素の分圧を60%とすることを特徴とする磁気ヘッ
ドスライダーの加工方法。2. A mask having a predetermined pattern is formed on a surface to be processed of a magnetic head slider substrate containing aluminum oxide and titanium carbide as main components, and the magnetic head slider substrate on which the mask is formed is placed in an etching apparatus. After installing on the electrode, a mixed gas of chlorine and carbon tetrachloride is introduced as a reactive gas into the excitation section of the etching apparatus to excite the reactive gas into plasma and to apply a high frequency bias to the electrode. According to the magnetic head slider processing method, the reactive gas ions obtained by the plasma excitation are drawn into the magnetic head slider substrate, and sputter etching is performed by reactive etching with the reactive gas ions. The partial pressure of carbon tetrachloride in the total pressure of the mixed gas introduced into Method for processing a magnetic head slider according to claim Rukoto.
とする磁気ヘッドスライダー基板の被加工面に所定のパ
ターンを有するマスクを形成し、前記マスクを形成した
磁気ヘッドスライダー基板をエッチング装置内にある電
極上に設置した後、該エッチング装置の励起部内に反応
性ガスとして塩素と三塩化ホウ素との混合ガスを導入し
て該反応性ガスをプラズマ励起するとともに、前記電極
に高周波バイアスを印加することにより、前記プラズマ
励起によって得られた反応性ガスイオンを前記磁気ヘッ
ドスライダー基板へ引き込み、前記反応性ガスイオンに
よる反応性エッチングによるスパッタエッチングを進行
させる磁気ヘッドスライダーの加工方法であって、 前記励起部内に導入した混合ガスの全圧に占める前記三
塩化ホウ素の分圧を60%とすることを特徴とする磁気ヘ
ッドスライダーの加工方法。3. A mask having a predetermined pattern is formed on a surface to be processed of a magnetic head slider substrate containing aluminum oxide and titanium carbide as main components, and the magnetic head slider substrate on which the mask is formed is placed in an etching apparatus. After installing on the electrode, a mixed gas of chlorine and boron trichloride is introduced as a reactive gas into the excitation section of the etching apparatus to excite the reactive gas into plasma and to apply a high frequency bias to the electrode. According to the magnetic head slider processing method, the reactive gas ions obtained by the plasma excitation are drawn into the magnetic head slider substrate, and sputter etching is performed by reactive etching with the reactive gas ions. The partial pressure of the boron trichloride in the total pressure of the mixed gas introduced into Method for processing a magnetic head slider, characterized in that a.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8519660A JP2938575B2 (en) | 1994-12-20 | 1995-12-15 | Processing method of magnetic head slider |
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- 1995-12-15 JP JP8519660A patent/JP2938575B2/en not_active Expired - Lifetime
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