(57)【要約】【課題】磁気ヘッドスライダの低浮上化に伴い、磁気ヘッドスライダ浮上面へのコンタミネーション付着によるスライダ浮上不安定化が問題となる。【解決手段】磁気ヘッドスライダ１の浮上面のうち、フロントレール面４とセンタレール面７を除いた全面に、表面エネルギ低減効果を発現するイオンを注入する。これにより、磁気ヘッドスライダ浮上面のうち、特にコンタミネーション付着が起こりやすいフロントステップ軸受け面５、サイドステップ軸受け面６、センタステップ軸受け面８、負圧溝９へのコンタミネーション付着を防止し、スライダ浮上不安定化を抑制する。また、磁気ヘッドスライダ浮上面全面へのイオン注入はフロントレール面４、センタレール面７の表面粗さを増大するが、本発明のようにフロントレール面４、センタレール面７を除いてイオン注入を実施すれば、表面粗さを増大することなく浮上面へのコンタミネーション付着を効果的に防止し、スライダ浮上不安定化を抑制できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に保護膜が形成されたレール面と、このレール面より深い位置に形成されたステップ軸受け面と、このステップ軸受け面より深い位置に形成されイオン注入された負圧溝面とを備えたヘッドスライダ。
【請求項２】
前記ステップ軸受け面と前記負圧溝面との間の段差面にもイオン注入した請求項１記載のヘッドスライダ。
【請求項３】
前記負圧溝面と前記段差面のみにイオン注入をした請求項２記載のヘッドスライダ。
【請求項４】
前記ステップ軸受け面及びこのステップ軸受け面と前記レール面との間の段差面にもイオン注入した請求項１記載のヘッドスライダ。
【請求項５】
前記負圧溝面、前記ステップ軸受け面、前記負圧溝面との間の段差面、及び前記ステップ軸受け面と前記レール面との間の段差面のみにイオン注入をした請求項４記載のヘッドスライダ。
【請求項６】
前記イオン注入するイオンは、注入した面の表面エネルギを低下させるイオンである請求項１記載のヘッドスライダ。
【請求項７】
前記イオン注入するイオンは、フッ素イオン或いは窒素イオンである請求項１記載のヘッドスライダ。
【請求項８】
空気流入端側に設けられたフロントレール面と、このフロントレール面の空気流入端側に形成されたフロントステップ軸受け面と、このフロントステップ軸受け面より深い位置に形成された負圧溝面と、前記フロントレール面よりも空気流出端側に設けられ変換素子を備えたセンタレール面と、このセンタレール面の空気流入端側に形成されたセンタステップ軸受け面とを備え、前記センタレール面の表面には保護層を形成し、前記センタレール面以外の面にはイオン注入を行ったヘッドスライダ。
【請求項９】
ウェハ上に変換素子を形成するステップと、
このウェハをバーとして切り出すステップと、
浮上面となる前記バーの表面を研磨するステップと、
前記浮上面に保護膜を形成するステップと、
前記浮上面にレジストを塗布するステップと、
前記浮上面にエッチングを行うステップと、
前記浮上面にイオン注入するステップと、
前記レジストを除去するステップと、
前記バーを切断するステップとを備えたヘッドスライダの製造方法。
【請求項１０】
前記イオン注入をするステップの前に、再度レジストを塗布するステップを更に備えた請求項９に記載のヘッドスライダの製造方法。
【請求項１１】
前記再度レジストを塗布する面は、軸受け面となる面である請求項１０に記載のヘッドスライダの製造方法。
【請求項１２】
前記イオン注入をするステップの前に、一部のレジストを除去するステップを更に備えた請求項９に記載のヘッドスライダの製造方法。
【請求項１３】
前記一部のレジストを除去する面は、フロントレール面となる面である請求項１２に記載のヘッドスライダの製造方法。
【請求項１４】
前記一部のレジストを除去する面は、センタレール面となる面の一部である請求項１２に記載のヘッドスライダの製造方法。
【請求項１５】
前記イオン注入するイオンは、注入した面の表面エネルギを低下させるイオンである請求項９記載のヘッドスライダ。
【請求項１６】
前記イオン注入するイオンは、フッ素イオン或いは窒素イオンである請求項９記載のヘッドスライダ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はディスク装置に搭載されるヘッドスライダに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置や光ディスク装置、光磁気ディスク装置といったディスク装置においては、ディスクの記録層とヘッドスライダの記録再生素子との間隔が小さいほど、情報記録密度を向上できる。そのため、ディスク装置の情報記録密度向上に伴い、ヘッドスライダの低浮上化が進んでいる。
【０００３】
例えば、磁気ディスク装置の情報記録密度向上のためには、磁気ヘッドスライダに搭載された記録素子／再生素子と、磁気ディスク表面にスパッタリング等によって構成される磁性膜との間隔、いわゆる磁気スペーシングを狭小化する必要がある。現在の磁気ディスク装置においては、磁性膜上にはＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）保護膜が構成され、さらにそのＤＬＣ保護膜上に潤滑剤が塗布されている。また磁気ヘッドスライダ浮上面のレール面にもＤＬＣ保護膜が構成されている。そして磁気ディスク上における磁気ヘッドスライダの浮上高さ、すなわち磁気ディスクのＤＬＣ保護膜から浮上時の磁気ヘッドスライダの浮上最下点までの距離（クリアランス）は、設計値で１０ｎｍ程度を割り込むまでに低下してきている。
【０００４】
この様にヘッドスライダが極低浮上するディスク装置では、ディスク装置内もしくはディスク装置周辺の温度や気圧の変化などに伴う浮上高さの変動を考慮すると、ヘッドスライダの浮上マージンは殆ど無いことになる。よって、先にも示した温度や気圧などの外乱によるディスクとヘッドスライダの接触発生が不可避である。
【０００５】
ディスク装置におけるディスクとヘッドスライダの接触は、ディスク装置の物理的破壊（クラッシュ）のほかにも、ディスク上に塗布された潤滑剤や、ディスクとヘッドスライダの摩擦により発生するコンタミネーションの、ヘッドスライダの浮上面、特に空気軸受け面あるいは負圧溝面への付着を誘発する恐れがある。現在のようにスライダ浮上面によって発生する正圧と負圧のバランスによって磁気ディスク上を浮上する磁気ヘッドスライダにおいては、空気流速が小さくなる空気軸受け面、負圧が発生する深溝面に潤滑剤およびコンタミネーションが付着する場合が殆どである。潤滑剤やコンタミネーションが空気軸受け面や負圧溝面に付着すると、スライダおよびディスク間に発生する空気軸受け面において正圧が増加もしくは負圧が減少するため浮上量が増加し、空気膜剛性が低下し浮上が不安定化する。スライダの浮上不安定化は、ディスクとヘッドスライダの接触を励起し物理的破壊（クラッシュ）を誘発する可能性があり、磁気ディスク装置の信頼性を著しく低下する要因となりうる。そのため、ヘッドスライダの浮上面、特に空気軸受け面あるいは負圧溝面への潤滑剤およびコンタミネーションの付着を抑制する必要がある。
【０００６】
この様な課題に対し、浮上面に突起を設けてディスクとヘッドスライダとの接触面積が小さくなるようにする技術や、特許文献１の様に磁気ディスクと対向する磁気ヘッドスライダの面上にフッ素イオンを注入したカーボン保護膜を薄膜形成することにより、接触時の摩擦力低減をはかりスライダ浮上を安定させる技術が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−１４７６５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、磁気ヘッドスライダの浮上面にイオンを注入する手法は、スライダ浮上面の表面エネルギが低下して疎液性が得られるため、磁気ヘッドスライダへの潤滑剤やコンタミネーション（塵埃など）の付着を抑制する効果を持つ。
【０００９】
但し、特許文献１のようにフッ素イオンの注入を行うと、磁気ヘッドスライダ浮上面の表面粗さが増大する。図３に示すのは、フッ素イオン注入後の磁気ヘッドスライダ浮上面のうち、それぞれ（ａ）フロントレール面を分子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定した結果１４、（ｂ）センタレール面を分子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で測定した結果１５である。磁気ヘッドスライダのうち、スライダ部分の材質はＡｌＴｉＣで構成されているため、フロントレール、センタレールはＡｌＴｉＣ部分に構成されているが、図３（ａ）（ｂ）それぞれには、イオン注入前には確認されなかったＴｉＣ粒１６の粒界がはっきりと確認できている。これはイオン注入によるスパッタリング効果によりスライダ浮上面の保護膜がスパッタされ、下地のＡｌＴｉＣが部分的に露出したためである。この粒界による表面粗さは先に述べた浮上クリアランスと同等な大きさのため、特許文献１のように全面にイオン注入を行った場合、ヘッドスライダの低浮上化を妨げることになる。
【００１０】
本願発明は、スライダの極低浮上化に影響を与えることなく、スライダ浮上面へのコンタミネーション付着を抑制できるスライダ及びその製法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願発明のヘッドスライダは、イオンミリングプロセス等によって形成されたレール面、空気軸受け面および深溝面とを有する浮上面において、深溝面、レール面から空気軸受け面にかけての傾斜部分、および空気軸受け面から深溝面にかけての傾斜部分にフッ素等のイオンを注入する。
【００１２】
本願発明のヘッドスライダは、イオン注入を行わない浮上面にレジストを塗布した段階でイオン注入を行うことにより、イオン注入を行う面と行わない面とを選択的に形成する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スライダ浮上面に注入したイオンの発現する表面エネルギ低減効果によって、スライダ浮上面へのコンタミネーション付着を防止してスライダ浮上の不安定化を抑制し、結果として信頼性に優れた磁気ディスク装置を提供することができる。また、極低浮上に影響を与える面の面粗さは変化させないように選択的にイオン注入を行うのでヘッドスライダの安定浮上に影響を及ぼさない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本願発明の実施例１による磁気ヘッドスライダの構成を、図面を参照して以下に説明する。図１は磁気ヘッドスライダ１の浮上面を示す鳥瞰図である。磁気ヘッドスライダ１は、スライダ２と、スライダ２の空気流出端に形成された薄膜磁気ヘッド部３とで構成されている。磁気ヘッドスライダ１の浮上面は、浮上力（正圧）を発生するフロントレール面４と、このフロントレール面４より低い（深い）位置に形成されフロントレール面４での圧力増加を高めるフロントステップ軸受け面５で構成されるフロントパッドと、フロントステップ軸受け面５と同じ高さ（深さ）でフロントステップ軸受け面５から空気流出端側に続くサイドステップ軸受け面６と、フロントパッドの空気流出端側にフロントステップ軸受け面５及びサイドステップ軸受け面６よりも深く形成され負圧を発生する負圧溝９と、この負圧溝９の空気流出端側に形成され浮上力を発生するフロントレール面４と同じ高さのセンタレール面７と、このセンタレール面７より低い位置に形成されセンタレール面７での圧力増加を高めるフロントステップ軸受け面５と同じ高さのセンタステップ軸受け面８で構成されるセンタパッドとからなる。
【００１５】
フロントレール面４及びセンタレール面７はＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）保護膜で覆われている。そして、センタレール面７はスライダ２と薄膜磁気ヘッド部３に跨って形成されている。尚、フロントパッド、センタパッド及び負圧溝９は、後述するイオンミリング等のエッチングにより形成する。そのため、フロント及びセンタのレール面とフロント及びセンタのステップ面との間に形成された面と、フロント及びセンタのステップ面と負圧溝９との間に形成された面とは深さ方向に対して傾斜した面となる場合もある。記録・再生素子（変換素子）１０は薄膜磁気ヘッド部３の中に形成され、センタレール面７の空気流出端中央付近に位置している。
【００１６】
図２を用い浮上面のコンタミネーション等の付着とイオン注入の効果について説明する。図２は、磁気ヘッドスライダ浮上面の表面エネルギ低減についてイオン注入と同様の効果を持つフッ素系材料を浮上面にコーティングした場合の効果を示す図である。図中の写真は回転する磁気ディスク上を長時間フォロイングした後の磁気ヘッドスライダ浮上面１１の光学顕微鏡画像であり、（ａ）はコーティングを施していない磁気ヘッドスライダ浮上面１２、（ｂ）はコーティングを施した磁気ヘッドスライダ浮上面１３で、いずれも磁気ヘッドスライダ浮上面のうち流出端付近の画像である。コーティングを施していない磁気ヘッドスライダ浮上面にはディスク表面に塗布されている潤滑剤とみられる付着物が軸受け面と接する負圧溝上に確認されるが、コーティングを施した磁気ヘッドスライダ表面には付着物は確認できない。この結果からも明らかなように、磁気ヘッドスライダの表面エネルギ低減は、コンタミネーション付着抑制に効果的である。
【００１７】
そして潤滑剤などの付着物が付着する場所は、主に軸受け面と接する負圧溝上、特に負圧溝とセンタパッドとの境界及び負圧溝とサイドステップ軸受け面６との境界であることから、本実施例１のように、磁気ヘッドスライダ浮上面のうち、フロントレール面およびセンタレール面を除いた浮上面全面に、表面エネルギ低減効果を発現するイオンを注入すれば、磁気ヘッドスライダ浮上面へのコンタミネーション付着を抑制することが可能となる。
【００１８】
また、上記以外でコンタミネーションが付着する箇所としては、磁気ヘッドスライダ浮上時に負圧が発生する負圧溝、あるいは空気流速が低下するフロントステップ軸受け面、サイドステップ軸受け面、センタステップ軸受け面などの場合が殆どであり、レール面上に付着することは稀である。したがって、レール面以外へのイオン注入で充分なコンタミネーション付着抑制効果を得ることができる。そしてレール面にはイオン注入を行わないことによりレール面上の表面粗さが増大しないので、ヘッドスライダの極低浮上にも影響を与えることがない。
【００１９】
本実施例１においては、フロントパッド２つとセンタパッド１つを有する３パッドの浮上面で説明しているが、浮上面はより多数のパッドを備えていてもよい。また、軸受け面、深溝面の２段加工によって形成されている浮上面で説明しているが、浮上面はより多段の加工によって形成されていても構わない。
【００２０】
スライダ浮上面への部分的フッ素イオン注入加工は、スライダ浮上面形状の加工工程にフッ素イオン注入工程を組み込むことで、コスト上昇を抑えつつ所望の部分へのイオン注入を実現できる。図４に、スライダ加工手順の一例を示す。まず、ＡｌＴｉＣのウェハ上に記録再生素子を形成後、ウェハから短冊状に並んだスライダをバーとして切り出す。その後、バーの状態で浮上面の平面出しのため表面研磨（ラッピング）を実施し、カーボン保護膜を形成する。次に、スライダ浮上面形状の加工に入る。浮上面形状の加工は、レジストの塗布、フォトリソグラフィによるマスク転写、イオンミリングもしくは反応性エッチングによる溝加工、溝加工後のレジスト除去、の一連の作業を、その溝加工段数に応じて繰り返し実施する。図４では、深溝（負圧面９）、浅溝（ステップ軸受け面）、及びレール（レール面）の３段の溝加工をしている。図５に示すのは溝加工時の模式図であり、図５（ａ）に示すようにレジスト塗布、マスク転写によりレジストが剥離された部分はイオンミリングもしくは反応性エッチングによって削られるが、レジストが固着した部分は保護されるため、結果として溝が形成され、レジスト洗浄後には図５（ｂ）に示すような所望の溝形状が得られる。
【００２１】
図６は、フッ素イオン注入工程を組み込んだスライダ加工手順の一例を示したものである。コスト上昇を抑えつつ、所望の部分へのイオン注入を実現するには、従来のスライダ加工手順にイオン注入工程を組み込むのが良いと考えられる。浮上面形状の加工法自体は、先に図４を用いて述べたとおりであるが、図６に示すように、レール形状のイオンミリングもしくは反応性エッチングによる溝加工後、レジスト洗浄除去前にフッ素イオンを注入する。図７は、イオン注入の様子を示す模式図である。図7（ａ）に示すレジストパターニング後のイオンミリングもしくは反応性エッチングによる溝加工後、図７（ｂ）に示すように、パターニングされたレジスト１７をスライダレール面２０上に残したまま、フッ素イオン等を注入する。レジストにより保護されたスライダレール面２０は保護されたまま、ミリング溝１９の底面および側壁に、フッ素を含有し、コンタミネーション付着を抑制する機能を有する層２２が形成される。（ｃ）（ｄ）はパターニングされたレジストを除去した加工面の状態を示した図であり、上記工程を経ることにより、レール面以外の箇所へのイオン注入が可能となる。
【００２２】
以上の説明のとおり、本実施例によれば、磁気ヘッドスライダ浮上面のうち、センタレール面の面粗さを増大することなく、磁気ヘッドスライダ浮上面へのコンタミネーション付着を抑制することができる。
【００２３】
本発明の実施例２による磁気ヘッドスライダの構成を、図面を参照して以下に説明する。図８は磁気ヘッドスライダ１の浮上面を示す鳥瞰図である。基本的な構成は実施例１と同じであるが、フロントレール面４にもイオン注入している点が実施例１とは異なる。通常のスライダ浮上時はその迎え角（ピッチ角）が付いている浮上姿勢のためフロントレール面がディスク面に接触することは無く、フロントレール面粗さが影響することは無い。そのため、イオン注入によるフロントレール面粗さの増大は許容される可能性があるため、本実施例２のようなイオン注入範囲も考えられる。
【００２４】
図６で示した製造工程において、イオン注入の前にフロントレール面のみレジストを除去する、或いはイオン注入の前にレジスト洗浄除去とレジスト塗布及びセンタレール面のマスク転写を行うことにより、実施例２の磁気ヘッドスライダを製造することが出来る。
【００２５】
なお、本実施例はフロントパッド２つとセンタパッド１つを有する３パッドの浮上面で説明しているが、浮上面はより多数のパッドを備えていてもよい。また、軸受け面、深溝面の２段加工によって形成されている浮上面で説明しているが、浮上面はより多段の加工によって形成されていても構わない。
【００２６】
例えば、フロントレールに段差を設けた場合、実施例１と同様に正圧を発生する面、つまり段差のある部分を含めたフロントレール全面にイオン注入をしなくてもよいし、フロントレール内の最も媒体側に突出している部分のみイオン注入せず、段差がついている斜面及び２番目に媒体に近いレール面にはイオン注入をしても良い。
【００２７】
本発明の実施例３による磁気ヘッドスライダの構成を、図面を参照して以下に説明する。図９は磁気ヘッドスライダ１の浮上面を示す鳥瞰図である。基本的な構成は実施例１、実施例２と同じであるが、フロントレール面４にイオン注入しており、さらにセンタレール面１０のうちスライダ流出端付近の一部、例えば薄膜磁気ヘッド部３を除いたセンタレール面やサイドステップ軸受け面６の流出端位置より流出端側等を除いた部分にイオン注入している点が実施例１、実施例２とは異なる。通常のスライダ浮上時はその迎え角が付いている浮上姿勢のためフロントレール面がディスク面に接触することは無く、フロントレール面粗さが影響することは無い。また、センタレールにおいても、ディスクに接触する可能性が大きいのはスライダ流出端付近であるため、イオン注入によるフロントレール面４、センタレール面１０のうちスライダ流出端付近の一部を除いた部分の粗さの増大は許容される可能性があるため、本実施例３のようなイオン注入範囲も考えられる。なお、本実施例のヘッドスライダは実施例２と同様の方法で製造することが出来る。また本実施例はフロントパッド２つとセンタパッド１つを有する３パッドの浮上面で説明しているが、浮上面はより多数のパッドを備えていてもよい。また、軸受け面、深溝面の２段加工によって形成されている浮上面で説明しているが、浮上面はより多段の加工によって形成されていても構わない。
【００２８】
本発明の実施例４による磁気ヘッドスライダの構成を、図面を参照して以下に説明する。図１０は磁気ヘッドスライダ１の浮上面を示す鳥瞰図である。基本的な構成は実施例１と同様であるが、イオン注入する面を負圧溝面９およびフロントステップ軸受け面５、サイドステップ軸受け面６、センタステップ軸受け面８から負圧溝面９への傾斜面とした点が異なる。負圧溝９は磁気ヘッドスライダ浮上時に空気負圧が発生するため、図２でも説明した通り負圧溝９とこの負圧溝９からステップ軸受け面への傾斜面とがコンタミネーションが付着しやすい箇所である。そのため、本実施例４のようなイオン注入範囲も考えられる。
【００２９】
図６で示した製造工程において、イオン注入の前にレジスト洗浄除去とレジスト塗布及び各レール面と各ステップ面のマスク転写を行うことにより、実施例４の磁気ヘッドスライダを製造することが出来る。
【００３０】
なお、本実施例のヘッドスライダは、本実施例はフロントパッド２つとセンタパッド１つを有する３パッドの浮上面で説明しているが、浮上面はより多数のパッドを備えていてもよい。また、軸受け面、深溝面の２段加工によって形成されている浮上面で説明しているが、浮上面はより多段の加工によって形成されていても構わない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例１による磁気ヘッドスライダの浮上面形状およびイオンを注入する箇所を示す鳥瞰図である。
【図２】磁気ヘッドスライダがディスク上で長時間浮上した後の磁気ヘッドスライダの浮上面の流出端付近の光学顕微鏡画像で、（ａ）はフッ素処理を施していない通常の磁気ヘッドスライダのもの、（ｂ）はフッ素処理を施した磁気ヘッドスライダのものである。
【図３】イオン注入による浮上面のレールの表面粗さ増大を説明するための分子間力顕微鏡像（ＡＦＭ像）であり、（ａ）はフッ素イオン注入後のフロントレール面のＡＦＭ像、（ｂ）はフッ素イオン注入後のセンタレール面のＡＦＭ像である。
【図４】磁気ヘッドスライダ浮上面加工手順の一例を示した図である。
【図５】磁気ヘッドスライダ浮上面加工手法の一例を説明するための図であり、（ａ）はイオンミリングによる溝加工の模式図、（ｂ）はレジスト除去後の加工溝の模式図である。
【図６】フッ素イオン注入工程を含む、磁気ヘッドスライダ浮上面加工手順の一例を示した図である。
【図７】磁気ヘッドスライダ浮上面のうち、レール面以外の面にフッ素イオンを注入する手法の一例を説明するための図であり、（ａ）はイオンミリングによる溝加工、（ｂ）は加工した溝面へのイオン注入、（ｃ）はイオン注入後の面、（ｄ）は浮上面上のレジストを除去した面をそれぞれ示す模式図である。
【図８】本発明の実施例２による磁気ヘッドスライダの浮上面形状およびイオンを注入する箇所を示す鳥瞰図である。
【図９】本発明の実施例３による磁気ヘッドスライダの浮上面形状およびイオンを注入する箇所を示す鳥瞰図である。
【図１０】本発明の実施例４による磁気ヘッドスライダの浮上面形状およびイオンを注入する箇所を示す鳥瞰図である。
【符号の説明】
【００３２】
１…磁気ヘッドスライダ、２…スライダ、３…薄膜磁気ヘッド部、４…フロントレール面、５…フロントステップ軸受け面、６…サイドステップ軸受け面、７…センタレール面、８…センタステップ軸受け面、９…負圧溝、１０…記録・再生素子、１１…磁気ヘッドスライダ浮上面の模式図、１２…フッ素コーティングを施していない磁気ヘッドスライダ浮上面、１３…フッ素コーティングを施した磁気ヘッドスライダ浮上面、１４…イオン注入後のフロントレール面ＡＦＭ測定結果、１５…イオン注入後のセンタレール面ＡＦＭ測定結果、１６…チタンカーバイト粒、１７…レジスト、１８…アルゴンイオン、１９…ミリング溝、２０…スライダレール面、２１…表面エネルギ低減効果を発現するイオン、２２…注入イオンを含有し、コンタミネーション付着を抑制する機能を有する層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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