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JP3347564B2 - Processing jig and ion beam processing apparatus using the same - Google Patents
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JP3347564B2 - Processing jig and ion beam processing apparatus using the same - Google Patents

Processing jig and ion beam processing apparatus using the same

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JP3347564B2
JP3347564B2 JP34224995A JP34224995A JP3347564B2 JP 3347564 B2 JP3347564 B2 JP 3347564B2 JP 34224995 A JP34224995 A JP 34224995A JP 34224995 A JP34224995 A JP 34224995A JP 3347564 B2 JP3347564 B2 JP 3347564B2
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processing
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jig
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、イオンビームを照
射して所定形状に加工を施す複数の薄膜磁気ヘッドを保
持する加工用治具と、これを用いて薄膜磁気ヘッドを載
置台上に配置し、イオンビーム照射により所定形状に加
工するためのイオンビーム加工装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a processing jig for holding a plurality of thin-film magnetic heads for processing into a predetermined shape by irradiating an ion beam, and using this to arrange a thin-film magnetic head on a mounting table. Further, the present invention relates to an ion beam processing apparatus for processing into a predetermined shape by ion beam irradiation.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、薄膜磁気ヘッドの加工工程におい
ては、イオンビームを照射して所定形状に加工を施すイ
オンビーム加工装置が使用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally , in a processing step of a thin-film magnetic head, an ion beam processing apparatus which performs processing into a predetermined shape by irradiating an ion beam has been used.

【0003】このイオンビーム加工装置の概略は図8に
示すように、チャッバー室21内において、上下に電極
12a、12bを、左右にマグネット13a、13bを
それぞれ配設してなるイオンビーム発生部14と、被加
工物30を固定する載置台16を内設してなる加工部1
5を備えてなり、上記チャンバー室21には室内を真空
状態とするための排気口22を備えたものがあった。な
お、加工部15の載置台16にはイオンビームの衝突に
より被加工物30が高温に加熱されることを防ぐために
冷却水を循環させるようになっている。
As shown in FIG. 8, this ion beam processing apparatus has an ion beam generating unit 14 in which electrodes 12a and 12b are arranged vertically and magnets 13a and 13b are arranged left and right in a chamber chamber 21. And a processing unit 1 internally provided with a mounting table 16 for fixing the workpiece 30
Some chamber chambers 21 were provided with an exhaust port 22 for evacuating the chamber. In addition, cooling water is circulated on the mounting table 16 of the processing unit 15 in order to prevent the workpiece 30 from being heated to a high temperature due to the collision of the ion beam.

【0004】また、上記イオンビーム加工装置25によ
り被加工物30に加工を施す場合、載置台16がイオン
ビームによって摩耗することを防ぐために、図7に示す
ようなステンレスからなる角板状の加工用治具101が
使用されていた。
When the workpiece 30 is processed by the ion beam processing apparatus 25, a rectangular plate made of stainless steel as shown in FIG. 7 is used to prevent the mounting table 16 from being worn by the ion beam. The jig 101 was used.

【0005】例えば、上記イオンビーム加工装置25を
用い、被加工物30として小基板が薄膜磁気ヘッドをな
す短冊状基板にパターン加工やスライダー面加工を施す
場合、加工用治具101の載置面101aにレジスト膜
(不図示)を被覆したAl23 −TiC系セラミック
スからなる短冊状基板をワックス(WAX)または接着
剤にて貼り付けたあと、上記被加工物30を保持した加
工治具101を試料室15の載置台16上に固定すると
ともに、載置台16に冷却水を循環させるようになって
いた。そして、チャンバー室21内を10-2〜10-4
orrの真空状態としたあと、イオンビーム発生部14
にArガスを供給し、マグネット13a、13bにより
磁界を、上下電極12a、12bにより電界をそれぞれ
形成してArイオンビームの軌道をコントロールすると
ともに、引き出し電極11と載置台16との間に電圧を
印加することにより上記Arイオンビームを載置台16
上の被加工物30に衝突させて加工するようになってい
た。
For example, when the ion beam processing apparatus 25 is used to perform pattern processing or slider surface processing on a strip-shaped substrate in which a small substrate as a workpiece 30 forms a thin film magnetic head, the mounting surface of the processing jig 101 is set. after a strip-shaped substrate made of the resist film Al 2 O 3 -TiC based ceramic coated (not shown) was attached at the wax (wAX) or adhesive 101a, machining jig holding the workpiece 30 101 was fixed on the mounting table 16 of the sample chamber 15, and cooling water was circulated through the mounting table 16. Then, the inside of the chamber 21 is 10 −2 to 10 −4 t.
orr vacuum, and then ion beam generator 14
Is supplied, and a magnetic field is formed by the magnets 13a and 13b, and an electric field is formed by the upper and lower electrodes 12a and 12b to control the trajectory of the Ar ion beam and to apply a voltage between the extraction electrode 11 and the mounting table 16. The Ar ion beam is applied to the mounting table 16
The processing is performed by colliding with the upper workpiece 30.

【0006】[0006]

【発明が解決使用しようとする課題】ところが、上記ス
テンレス製の加工用治具101は、被加工物30である
Al2 3 −TiC系セラミック製の短冊状基板に比べ
大きく摩耗してしまうことから再使用することができな
かった。しかも、ステンレスは熱伝導率が16W/mk
程度と低いために、載置台16に循環させてある冷却水
の冷気を速やかに伝達し、被加工物30の加工面を十分
に冷却することができなかった。その為、Arイオンビ
ームが衝突することに伴って発生する熱により被加工物
30に被覆したレジスト膜が剥離してしまうために所定
形状に加工することができないといった課題があった。
However, the stainless steel processing jig 101 is significantly worn as compared with the Al 2 O 3 —TiC ceramic strip substrate as the workpiece 30. Could not be reused from. Moreover, stainless steel has a thermal conductivity of 16 W / mk.
Due to the low degree, the cooling air circulated through the mounting table 16 was quickly transmitted, and the processed surface of the workpiece 30 could not be sufficiently cooled. For this reason, there has been a problem that the resist film coated on the workpiece 30 is peeled off by the heat generated due to the collision of the Ar ion beam, so that it cannot be processed into a predetermined shape.

【0007】また、冷気の伝達効率を高めるために加工
用治具101の肉厚を薄くしようとするとステンレスは
硬度が小さいために加工用治具101の平坦度が低下し
てしまい、薄膜磁気ヘッドの加工に要求されているサブ
ミクロンオーダーの高精度に加工することができなかっ
た。
When the thickness of the processing jig 101 is reduced in order to increase the transmission efficiency of cold air, the flatness of the processing jig 101 is reduced due to the low hardness of stainless steel. It was not possible to machine with high precision on the order of submicron required for machining.

【0008】また、近年、加工速度を向上させるために
F、Cl、Iなどのハロゲン系腐食性ガスを使用したR
IE装置も提案されているが、上記加工用治具101を
なすステンレスは、上記腐食性ガスによっても大きく腐
食を受けて摩耗することから加工精度を悪化させる恐れ
もあった。
Further, in recent years, in order to improve the processing speed, R using a halogen-based corrosive gas such as F, Cl or I has been developed.
Although an IE apparatus has been proposed, the stainless steel forming the processing jig 101 is greatly corroded even by the corrosive gas and is worn away, so that the processing accuracy may be deteriorated.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題に鑑
み、イオンビームを照射して所定形状に加工を施す複数
の薄膜磁気ヘッドを位置決めして保持するための加工用
治具を、熱伝導率が20W/mk以上で、かつArイオ
ンビームによるエッチング速度が1.2μm/hr以下
であるアルミナセラミックス、サファイヤ、窒化アルミ
ニウム質セラミックス、炭化珪素質セラミックス、Al
2 3 −TiC系セラミックスのいずれかにより形成した
ものである。
Means for Solving the Problems The present invention has been made in view of the above problems, a plurality of performing machining by irradiating a predetermined shape an ion beam
For processing for positioning and holding the thin film magnetic head
Alumina ceramics, sapphire, aluminum nitride having a thermal conductivity of not less than 20 W / mk and an etching rate by an Ar ion beam of not more than 1.2 μm / hr.
Ammonium ceramics, silicon carbide ceramics, Al
It is a more formed on either 2 O 3 -TiC based ceramic.

【0010】また、本発明は、載置台に複数の薄膜磁気
ヘッドを配置し、該薄膜磁気ヘッドにイオンビームを照
射して所定形状に加工を施すイオンビーム加工装置にお
いて、上記薄膜磁気ヘッドを位置決めして保持すべく熱
伝導率が20W/mk以上で、かつArイオンビームに
よるエッチング速度が1.2μm/hr以下であるアル
ミナセラミックス、サファイヤ、窒化アルミニウム質セ
ラミックス、炭化珪素質セラミックス、Al 2 3 −Ti
C系セラミックスから選ばれるセラミック製の加工用治
具を具備してなるイオンビーム加工装置を提供するもの
である。
[0010] Further, the present invention provides a method for mounting a plurality of thin film magnetic
A head is arranged, and the thin-film magnetic head is irradiated with an ion beam.
Ion beam processing equipment
Heat to position and hold the thin-film magnetic head.
Conductivity of 20 W / mk or more and Ar ion beam
Whose etching rate is 1.2 μm / hr or less
Mina ceramics, sapphire, aluminum nitride
La mix, siliceous carbide ceramics, Al 2 O 3 -Ti
Ceramic processing treatment selected from C-based ceramics
For providing an ion beam processing apparatus comprising tools
It is.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、本発明について説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below.

【0012】図1(a)は本発明に係る加工用治具1を
示す斜視図で、図1(b)は上記加工用治具1のA部を
拡大した斜視図である。
FIG. 1A is a perspective view showing a processing jig 1 according to the present invention, and FIG. 1B is an enlarged perspective view of a portion A of the processing jig 1.

【0013】図1(a),(b)に示すように、本発明
に係る加工用治具1は、80mm×80mm×2mm程
度の寸法に形成した角板状体2をしたもので、載置面2
aには凸壁部3を等間隔で複数個突設してあり、上記角
板状体2を熱伝導率が20W/mk以上で、かつArイ
オンビームによるエッチング速度が1.2μm/hr以
下であるセラミックスにより形成してある。
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), a processing jig 1 according to the present invention has a rectangular plate-like body 2 formed to a size of about 80 mm × 80 mm × 2 mm. Surface 2
In a, a plurality of convex wall portions 3 are protruded at equal intervals, and the rectangular plate-shaped body 2 has a thermal conductivity of 20 W / mk or more and an etching rate by an Ar ion beam of 1.2 μm / hr or less. It is formed of ceramics.

【0014】また、載置面2aに保持する被加工物の加
工精度は加工用治具1の寸法精度に大きく影響を受ける
ため、載置面2aの平坦度は1μm以下とし、かつ上下
面の平行度は5μm以下としてある。
Further, since the processing accuracy of the workpiece held on the mounting surface 2a is greatly affected by the dimensional accuracy of the processing jig 1, the flatness of the mounting surface 2a is 1 μm or less, and The parallelism is 5 μm or less.

【0015】また、図2に被加工物30として小基板が
薄膜磁気ヘッドをなす短冊状基板を保持した状態を示す
ように、加工面にレジスト膜(不図示)を被覆したAl
2 3 −TiC系セラミックスからなる短冊状基板を載
置面2aの凸壁部3間に配置して位置決めし、ワックス
(WAX)でもって載置面2aに直接貼り付けて固定し
てある。
FIG. 2 shows a state in which a small substrate as a workpiece 30 holds a strip-shaped substrate forming a thin-film magnetic head, and the processed surface is coated with a resist film (not shown).
A strip-shaped substrate made of 2 O 3 —TiC-based ceramics is arranged and positioned between the convex wall portions 3 of the mounting surface 2 a, and is directly adhered and fixed to the mounting surface 2 a with wax (WAX).

【0016】なお、図1(a),(b)には角板状をし
た加工用治具1を示したが、円板状などどのような形状
をした板状体であっても構わない。また、図1(a),
(b)に示す加工用治具1には凸壁部3を突設したもの
を示したが、他の構造として図3に示すような角板状体
2の表面に被加工物30を保持するための凹溝4を複数
個並列に刻設し、該凹溝4の底面を載置面2aとしたも
のでも良く、さらに、図示していないが被加工物30は
基本的にワックス(WAX)または接着剤でもって張り
付けて保持するため、載置面2aを平坦面としたもので
あっても構わない。
Although FIGS. 1A and 1B show the processing jig 1 having a square plate shape, a plate-like body having any shape such as a disk shape may be used. . In addition, FIG.
Although the processing jig 1 shown in (b) has a projection wall portion 3 protruding therefrom, as another structure, a workpiece 30 is held on the surface of a square plate-like body 2 as shown in FIG. A plurality of grooves 4 may be formed in parallel, and the bottom surface of the grooves 4 may be the mounting surface 2a. Further, although not shown, the workpiece 30 is basically made of wax (WAX). ) Or the mounting surface 2a may be a flat surface in order to stick and hold it with an adhesive.

【0017】次に、図2に示す被加工物30を保持した
加工用治具1を載置台16に配置してなる本発明に係る
イオンビーム加工装置20を図4に示す。なお、従来例
と同一部分については同一符号で示す。
Next, FIG. 4 shows an ion beam processing apparatus 20 according to the present invention in which the processing jig 1 holding the workpiece 30 shown in FIG. The same parts as those in the conventional example are denoted by the same reference numerals.

【0018】本発明に係るイオンビーム加工装置20
は、チャンバー室21内に上下に電界を形成するための
電極12a、12bと、左右に磁界を形成するためのマ
グネット13a、13bとそれぞれ配設してなるイオン
ビーム発生部14と、被加工物30を固定するための載
置台16を内設してなる加工部15とを備えてなり、チ
ャンバー室21内を真空ポンプ(不図示)によって真空
状態とするための排気口22を各々設けてある。そし
て、上記載置台16上には被加工物30であるAl2
3 −TiC系セラミック製の短冊状基板を保持した加工
用治具1を配置してある。なお、加工部15の載置台1
6にはイオンビームの衝突により被加工物30が高温に
加熱されることを防ぐために冷却水を循環させてある。
An ion beam processing apparatus 20 according to the present invention
An ion beam generating unit 14 provided with electrodes 12a and 12b for forming an electric field vertically in a chamber 21 and magnets 13a and 13b for forming a magnetic field on the left and right; A processing unit 15 having a mounting table 16 for fixing the base 30 therein, and an exhaust port 22 for evacuating the inside of the chamber 21 by a vacuum pump (not shown). . The work piece 30 of Al 2 O is placed on the mounting table 16.
A processing jig 1 holding a strip substrate made of 3- TiC-based ceramic is arranged. The mounting table 1 of the processing unit 15
In FIG. 6, cooling water is circulated to prevent the workpiece 30 from being heated to a high temperature due to the collision of the ion beam.

【0019】このイオンビーム加工装置20を用いて被
加工物30に加工を施すには、載置台16に冷却水を循
環させるとともに、チャンバー室21内を真空ポンプで
もって吸引して10-2〜10-4torrの真空状態とす
る。次に、イオンビーム発生部14にイオンビーム源と
してArガスを供給し、マグネット13a、13b間で
磁界を、電極12a、12b間で電界をそれぞれ形成し
てArイオンビームの軌道をコントロールするととも
に、引き出し電極11と載置台16との間に電圧を印加
することで上記Arイオンビームを載置台16上の被加
工物30と衝突させ、所定形状に加工するようにしてあ
る。
In order to process the workpiece 30 using the ion beam processing apparatus 20, cooling water is circulated through the mounting table 16 and the inside of the chamber 21 is sucked by a vacuum pump to 10 −2 to 10 −2 . A vacuum state of 10 -4 torr is set. Next, an Ar gas is supplied to the ion beam generator 14 as an ion beam source, a magnetic field is formed between the magnets 13a and 13b, and an electric field is formed between the electrodes 12a and 12b to control the trajectory of the Ar ion beam. By applying a voltage between the extraction electrode 11 and the mounting table 16, the Ar ion beam collides with the workpiece 30 on the mounting table 16 and is processed into a predetermined shape.

【0020】この時、被加工物30を保持する加工用治
具1は熱伝導率が20W/mk以上で、かつArイオン
ビームによるエッチング速度が1.2μm/hr以下で
あるセラミックスにより形成してあることから、載置台
16に循環させてある冷却水の冷気を被加工物30に効
率良く伝達し、Arイオンビームが衝突することにより
被加工物30の加工面が高温に加熱されることを防ぎ、
レジスト膜の剥離を防止することができる。しかも、A
rイオンビームに対するエッチング速度が1.2μm/
hr以下と被加工物30を構成するAl2 3 −TiC
系セラミックスと同程度であるために摩耗され難く繰り
返し使用することができる。その為、この加工用治具1
を使用したイオンビーム加工装置を用いれば、被加工物
30をサブミクロンオーダーの高精度に加工することが
できる。
At this time, the processing jig 1 for holding the workpiece 30 is formed of ceramics having a thermal conductivity of 20 W / mk or more and an etching rate by an Ar ion beam of 1.2 μm / hr or less. Therefore, the cooling air circulated through the mounting table 16 is efficiently transmitted to the workpiece 30, and the processing surface of the workpiece 30 is heated to a high temperature by the collision of the Ar ion beam. Prevent,
Peeling of the resist film can be prevented. Moreover, A
The etching rate for the r ion beam is 1.2 μm /
hr or less and Al 2 O 3 —TiC constituting the workpiece 30
Since it is almost the same as the ceramics, it is hard to be worn and can be used repeatedly. Therefore, this processing jig 1
By using an ion beam processing apparatus using a laser beam, the workpiece 30 can be processed with high precision on the order of submicrons.

【0021】ところで、上記加工用治具1を構成するセ
ラミックスの特性として、熱伝導率を20W/mk以上
で、かつArイオンビームによるエッチング速度が1.
2μm/hr以下としたのは、熱伝導率が20W/mk
未満であると、載置台16からの冷気を効率良く被加工
物30に伝達することができないために、被加工物30
の加工面を十分に冷却することができず、その結果、加
工面に被覆するレジスト膜が剥離してしまうからであ
る。
Incidentally, as the characteristics of the ceramics constituting the processing jig 1, the thermal conductivity is 20 W / mk or more, and the etching rate by the Ar ion beam is 1.
The reason why the heat conductivity is set to 2 μm / hr or less is that the thermal conductivity is 20 W / mk.
If the temperature is less than the predetermined value, the cool air from the mounting table 16 cannot be efficiently transmitted to the workpiece 30.
This is because the processed surface cannot be sufficiently cooled, and as a result, the resist film covering the processed surface is peeled off.

【0022】また、Arイオンビームによるエッチング
速度が1.2μm/hrより大きいと、被加工物30を
構成するAl2 3 −TiC系セラミックスよりも先に
大きく摩耗してしまうために寿命が短く、1回の加工に
より使用不可となってしまうからである。
On the other hand, if the etching rate by the Ar ion beam is higher than 1.2 μm / hr, the life of the workpiece 30 is shortened because the workpiece 30 is worn before the Al 2 O 3 —TiC ceramics. This is because it becomes unusable by one processing.

【0023】なお、本発明におけるエッチング速度は真
空雰囲気の状態において1keVのArイオンビームを
照射した時の値を基準としてある。また、この種のイオ
ンビーム加工装置20のイオンビーム源としてAr以外
の元素イオンビームを照射することもあるが、他の元素
イオンビームを用いた場合においても摩耗度合が大きく
変化することはないために上記基準を適用してある。
The etching rate in the present invention is based on the value when a 1 keV Ar ion beam is irradiated in a vacuum atmosphere. Further, an element ion beam other than Ar may be irradiated as an ion beam source of the ion beam processing apparatus 20 of this type. However, even when another element ion beam is used, the degree of wear does not significantly change. Apply the above criteria.

【0024】従って、照射する元素イオンビームの異な
るイオンビーム加工装置20においても上記加工用治具
1を好適に使用することができ、被加工物30をサブミ
クロンオーダーの高い精度に加工することができるとと
もに、繰り返し使用することが可能である。
Accordingly, the above-mentioned processing jig 1 can be suitably used in the ion beam processing apparatus 20 having different element ion beams to be irradiated, and the workpiece 30 can be processed with high accuracy on the order of submicrons. It is possible and can be used repeatedly.

【0025】さらに、セラミックスは非常に高い寸法精
度に加工することができるとともに剛性が高いため、加
工用治具1の肉厚を薄くしても載置面2aの平坦度や上
下面の平行度が大きく損なわれることがない。その為、
被加工物30の冷却効率をより一層高めることが可能と
なる。
Further, since the ceramics can be processed with extremely high dimensional accuracy and have high rigidity, even if the thickness of the processing jig 1 is reduced, the flatness of the mounting surface 2a and the parallelism of the upper and lower surfaces are obtained. Is not greatly impaired. For that reason,
The cooling efficiency of the workpiece 30 can be further improved.

【0026】このようなセラミックスとしては、アルミ
ナセラミックス、サファイア(Al2 3 )、窒化アル
ニミウム質セラミックス(AlN)、炭化珪素質セラミ
ックス(SiC)、Al2 3 −TiC系セラミックス
を使用することができる。
As such ceramics, alumina ceramics, sapphire (Al 2 O 3 ), aluminum nitride ceramics (AlN), silicon carbide ceramics (SiC), and Al 2 O 3 —TiC ceramics can be used. it can.

【0027】図5に上記セラミックスとステンレスのA
rイオンビームによるエッチング速度を示すように、従
来の加工用治具101を構成するステンレスは、Arイ
オンビーム対するエッチング速度が1.9μm/hrと
大きく摩耗し易いのに対し、窒化アルニミウム質セラミ
ックス(AlN)や炭化珪素質セラミックス(SiC)
のエッチング速度は1.0μm/hr程度とステンレス
の1/2程度の摩耗で済み、さらにアルミナセラミック
ス、サファイア(Al2 3 )、Al2 3 −TiC系
セラミックスについては、エッチング速度が0.8μm
/hr程度と大幅に摩耗速度を低減できることが判る。
また、図6には各々の熱伝導率を示すように、ステンレ
スの熱伝導率は16W/mk程度と小さいのに対し、ア
ルミナセラミックス、サファイア(Al2 3 )、Al
2 3 −TiC系セラミックスは25〜42W/mkと
大きく、さらに炭化珪素質セラミックス(SiC)では
63W/mk、窒化アルニミウム質セラミックス(Al
N)にあっては80〜170W/mkと非常に優れた熱
伝導率を有しており、載置台16に備える冷却手段から
の冷気を効率良く伝え、被加工物30の加工面を充分に
冷却することができる。
FIG. 5 shows A of the above ceramics and stainless steel.
As shown in the etching rate by the r ion beam, the stainless steel constituting the conventional processing jig 101 has a large etching rate with respect to the Ar ion beam of 1.9 μm / hr and is easily worn, whereas the aluminum nitride ceramics ( AlN) and silicon carbide ceramics (SiC)
Is about 1.0 μm / hr, which is about 1/2 of abrasion of stainless steel, and alumina ceramics, sapphire (Al 2 O 3 ), and Al 2 O 3 —TiC ceramics have an etching rate of about 0.1. 8 μm
It can be seen that the wear rate can be greatly reduced to about / hr.
As shown in FIG. 6, the thermal conductivity of stainless steel is as small as about 16 W / mk, whereas that of stainless steel is alumina ceramic, sapphire (Al 2 O 3 ), and Al.
2 O 3 —TiC ceramics are as large as 25 to 42 W / mk, and silicon carbide ceramics (SiC) are 63 W / mk, and aluminum nitride ceramics (Al
N) has a very excellent thermal conductivity of 80 to 170 W / mk, and efficiently transmits cool air from the cooling means provided on the mounting table 16 to sufficiently process the processing surface of the workpiece 30. Can be cooled.

【0028】また、上記セラミックスは、F、Cl、I
などのハロゲン系腐食性ガスに対しても腐食され難いた
め、加工速度を向上させるために上記ハロゲン系腐食性
ガスを用いたRIE装置に用いたとしても再使用が可能
である。
Further, the above ceramics include F, Cl, I
Since it is hardly corroded by halogen-based corrosive gases, it can be reused even if it is used in an RIE apparatus using the halogen-based corrosive gas in order to improve the processing speed.

【0029】一方、これらのセラミックスを得るには、
アルミナセラミックスの場合、主原料として90重量%
以上、好ましくは99.5重量%以上のAl2 3 に対
し、焼結助剤としてMgO、CaO、SiO2 を合計で
10重量%以下の範囲で添加し、大気雰囲気中にて焼成
したものを使用すれば良い。ただし、SiO2 はイオン
ビームにより摩耗され易いために添加しない方が良い
が、入れても5重量%以下の範囲で含有させたものを使
用することが望ましい。
On the other hand, to obtain these ceramics,
90% by weight as main raw material for alumina ceramics
As described above, preferably, MgO, CaO, and SiO 2 are added as sintering aids in a total range of 10% by weight or less to Al 2 O 3 of 99.5% by weight or more and fired in an air atmosphere. Should be used. However, it is preferable not to add SiO 2 because it is easily worn by an ion beam, but it is desirable to use one containing SiO 2 in a range of 5% by weight or less.

【0030】炭化珪素質セラミックスにあっては主原料
として90〜98重量%のSiCに対し、焼結助剤とし
てAl2 3 を1〜7重量%とY2 3 、CeO2 を合
計で1〜5重量%の範囲でそれぞれ添加し、真空中また
は不活性ガス雰囲気中で焼成したものを用いれば良い。
このように、上記範囲で焼結助剤をそれぞれ添加するこ
とにより焼結性を高め靱性を向上させることができる。
In the case of silicon carbide ceramics, 90 to 98% by weight of SiC as a main raw material, 1 to 7% by weight of Al 2 O 3 as a sintering aid, and Y 2 O 3 and CeO 2 in total. Whatever is added in the range of 1 to 5% by weight and fired in a vacuum or an inert gas atmosphere may be used.
Thus, sinterability can be increased and toughness can be improved by adding a sintering aid within the above range.

【0031】窒化アルミニウム質セラミックスにあって
は、主原料としてAlNを91〜99重量%に対し、焼
結助剤としてEr2 3 、Y2 3 などの希土類酸化物
を合計で1〜9重量%の範囲で添加し、真空中または不
活性ガス雰囲気中で1700〜1900℃程度の焼成温
度で焼成したもの、あるいは純度99.9%以上のAl
Nのみを真空中または不活性ガス雰囲気中で2000℃
程度の焼成温度で焼成したものを使用すれば良い。
In the case of aluminum nitride ceramics, 91 to 99% by weight of AlN is used as a main raw material, and rare earth oxides such as Er 2 O 3 and Y 2 O 3 are used as a sintering aid in a total amount of 1 to 9%. Weight percent and fired in a vacuum or an inert gas atmosphere at a firing temperature of about 1700 to 1900 ° C., or Al having a purity of 99.9% or more.
2000 ° C only in vacuum or in an inert gas atmosphere
What is fired at a firing temperature of the order may be used.

【0032】Al2 3 −TiC系セラミックスにあっ
ては、Al2 3 を50〜80重量%と、TiCを20
〜50重量%の範囲で添加混合して所定形状に成形した
あとホットプレスにより焼成し、さらにHIP処理を施
したものを用いれば良い。なお、焼結性を高めるために
Al2 3 とTiCの合計100重量%に対し、焼結助
剤としてTiO2 、MgO、SiO2 、CaO、ZrO
2 、Yb2 3 のうち1種以上を10重量%以下の範囲
で含有してもよく、さらには上記成分以外に希土類酸化
物や不可避不純物を合計5重量%以下の範囲で含有して
も良い。
In the case of Al 2 O 3 —TiC ceramics, 50 to 80% by weight of Al 2 O 3 and 20
What is necessary is to add and mix in a range of about 50% by weight, form into a predetermined shape, fire by hot pressing, and further perform HIP processing. In order to enhance sinterability, TiO 2 , MgO, SiO 2 , CaO, ZrO are used as sintering aids with respect to a total of 100% by weight of Al 2 O 3 and TiC.
2 , one or more of Yb 2 O 3 may be contained in a range of 10% by weight or less, and in addition to the above components, rare earth oxides and unavoidable impurities may be contained in a range of a total of 5% by weight or less. good.

【0033】なお、サファイアについてはEFG法、C
Z法、ベルヌイ法などにより製造すれば良く、例えば、
EFG法により形成する場合、高純度アルミナを不活性
雰囲気中で溶融し、このアルミナ溶液に単結晶育成モリ
ブデンダイを接触させ、上記モリブデンダイを引き上げ
ることによりサファイアを製造することができる。
For sapphire, the EFG method, C
What is necessary is just to manufacture by the Z method, the Bernoulli method, etc., for example,
When formed by the EFG method, sapphire can be produced by melting high-purity alumina in an inert atmosphere, bringing a single crystal growing molybdenum die into contact with this alumina solution, and pulling up the molybdenum die.

【0034】また、上記加工用治具1を構成するセラミ
ックスとして、半導電性または導電性を有するセラミッ
クスを使用しても良い。
As the ceramic constituting the processing jig 1, a semiconductive or conductive ceramic may be used.

【0035】即ち、被加工物30はイオンビームが照射
されることにより帯電し易く、その結果、イオンビーム
の軌道が乱されて加工精度が悪化する恐れがあるととも
に、被加工物30が薄膜磁気ヘッドや半導体装置などで
ある場合、微細な回路パターンの絶縁破壊等を生じる恐
れがあるからで、加工用治具1を体積固有抵抗値が10
7 Ω・cm以下の半導電性または導電性を有するセラミ
ックスにより形成することで被加工物30に帯電する静
電気を速やかに逃がしてイオンビームの軌道の乱れおよ
び微細な回路パターンの絶縁破壊を防止することができ
る。
That is, the workpiece 30 is easily charged by the irradiation of the ion beam, and as a result, the trajectory of the ion beam may be disturbed and the processing accuracy may be deteriorated. In the case of a head, a semiconductor device, or the like, a dielectric breakdown of a fine circuit pattern may occur.
By being formed of a ceramic having a semi-conductivity or conductivity of 7 Ω · cm or less, static electricity charged on the workpiece 30 is quickly released to prevent disturbance of the trajectory of the ion beam and dielectric breakdown of a fine circuit pattern. be able to.

【0036】前記セラミックスにおいてAl2 3 −T
iC系セラミックスは体積固有抵抗値が2〜5×10-2
Ω・cmとそれ自体が導電性を有しており、炭化珪素質
セラミックスにおいても103 〜8×104 Ω・cmの
体積固有抵抗値を有し半導電性を有しているため、被加
工物30に帯電する静電気を効率良く逃がすことができ
る。
In the above ceramics, Al 2 O 3 -T
iC ceramics have a volume resistivity of 2 to 5 × 10 -2.
Ω · cm itself has conductivity, and silicon carbide ceramics have a volume resistivity of 10 3 to 8 × 10 4 Ω · cm and have semiconductivity. The static electricity charged on the workpiece 30 can be efficiently released.

【0037】また、絶縁性を有するアルミナセラミック
スや窒化アルミニウム質セラミックスにおいては、T
i、Cr、Mo、W、Co、Ni、Cuなどの金属やそ
の酸化物を0.1〜10重量%の範囲で添加することに
より半導電性または導電性を持たせることができる。
In the case of alumina ceramics or aluminum nitride ceramics having insulating properties, T
By adding a metal such as i, Cr, Mo, W, Co, Ni, Cu or an oxide thereof in a range of 0.1 to 10% by weight, semi-conductivity or conductivity can be imparted.

【0038】[0038]

【実施例】本発明に係る加工用治具1と従来の加工用治
具101を試作し、これらを用いて加工を行った時の加
工用治具1、101の寿命および被加工物30に被覆し
たレジスト膜の剥離の有無について測定を行った。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A processing jig 1 according to the present invention and a conventional processing jig 101 are experimentally manufactured, and the life of the processing jigs 1 and 101 when the processing is performed using the jigs 1 and 101 and the workpiece 30 are reduced. Measurements were made as to whether or not the coated resist film was peeled off.

【0039】被加工物30としては、小基板が薄膜磁気
ヘッドをなすAl2 3 −TiC系セラミック製の短冊
状基板を用い、この加工面にレジスト膜を被覆してスラ
イダー面加工を行った。
As the workpiece 30, a strip-shaped substrate made of an Al 2 O 3 —TiC-based ceramic whose small substrate forms a thin-film magnetic head was used, and a slider surface was processed by coating the processed surface with a resist film. .

【0040】加工用治具1、101の寿命については、
2μm以上摩耗した時を寿命とし、寿命となるまでの間
に10回以上使用することができたものを○、できなか
ったものを×とし、また、レジスト膜の剥離についても
剥離しなかったものを○、剥離したものを×とし、両者
を満足したものを優れたものとした。
Regarding the service life of the processing jigs 1 and 101,
The life was defined as the life when worn by 2 μm or more. The one that could be used 10 times or more before the life was evaluated as ○, the one that could not be used was evaluated as ×, and the resist film was not peeled. Was evaluated as ○, and what was peeled was evaluated as ×, and those satisfying both were evaluated as excellent.

【0041】加工用治具1、101を構成する材質およ
びその結果は表1に示す通りである。
The materials constituting the processing jigs 1 and 101 and the results thereof are as shown in Table 1.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】この結果、従来のステンレス製の加工用治
具101は図5に見られるようにArイオンビームに対
するエッチング速度が1.2μm/hrより大きいため
に短期間で摩耗し、その結果、10回以上使用すること
ができなかった。しかも、ステンレス製の加工用治具1
01は図6に見られるように熱伝導率が16W/mk程
度と小さいために表1に示すように一部のレジスト膜が
剥離した。
As a result, as shown in FIG. 5, the conventional processing jig 101 made of stainless steel wears out in a short time because the etching rate with respect to the Ar ion beam is greater than 1.2 μm / hr. Could not be used more than once. Moreover, a stainless steel processing jig 1
No. 01 has a small thermal conductivity of about 16 W / mk as shown in FIG.

【0044】これに対し、本発明に係るアルミナセラミ
ックス、炭化珪素質セラミックス、、Al2 3 −Ti
C系セラミックス、窒化アルミニウム質セラミックス、
およびサファイアからなる加工用治具1は、図5および
図6のようにArイオンビームに対するエッチング速度
が1.2μm/hr以下で、かつ20W/mk以上の熱
伝導率を有しているため、Arイオンビームによる摩耗
が少なく、その結果、表1に示すように10回以上繰り
返し使用が可能で、また、レジスト膜の剥離も全くなく
優れたものであった。
On the other hand, the alumina ceramics, silicon carbide ceramics, Al 2 O 3 —Ti
C-based ceramics, aluminum nitride ceramics,
5 and FIG. 6, the processing jig 1 made of sapphire has an etching rate with respect to an Ar ion beam of 1.2 μm / hr or less and a thermal conductivity of 20 W / mk or more. The wear by the Ar ion beam was small, and as a result, as shown in Table 1, it could be used repeatedly 10 times or more, and the resist film was excellent without any peeling of the resist film.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、加工用
治具を熱伝導率が20W/mk以上で、かつArイオン
ビームによるエッチング速度が1.2μm/hr以下で
あるセラミックスにより形成したことにより、高い寸法
精度を維持したまま肉厚を薄くすることができるととも
に、高い熱伝導率を有しているため、載置台を備えた冷
却手段からの冷気を効率良く被加工物に伝達し、イオン
ビームが照射されることに伴い加工面が高温に加熱させ
ることを防止してレジスト膜の剥離を防ぐことができる
とともに、Arイオンなどのイオンビームに対して摩耗
し難いため、繰り返し使用可能な加工用治具を提供する
ことができる。
As described above, according to the present invention, the processing jig is formed of ceramics having a thermal conductivity of 20 W / mk or more and an etching rate by an Ar ion beam of 1.2 μm / hr or less. By doing so, it is possible to reduce the wall thickness while maintaining high dimensional accuracy, and because of its high thermal conductivity, efficiently transmit cold air from the cooling means equipped with the mounting table to the workpiece However, it is possible to prevent the processing surface from being heated to a high temperature due to the irradiation of the ion beam, thereby preventing the resist film from being peeled off, and to prevent the ion beam such as Ar ions from being worn away. A possible processing jig can be provided.

【0046】さらに、上記加工用治具を構成するセラミ
ックスとして半導電性または導電性をもたせることによ
り、イオンビームが照射されることに伴い被加工物の加
工面に帯電する静電気を効率良く逃がすことができるた
め、この静電気の帯電によるイオンビームの軌道の乱れ
や微細な回路パターンの絶縁破壊等の不都合を防ぐこと
ができる。
Further, by making the ceramic constituting the processing jig semiconductive or conductive, static electricity charged on the processing surface of the workpiece due to the irradiation of the ion beam can be efficiently released. Therefore, it is possible to prevent inconveniences such as disturbance of the trajectory of the ion beam due to the electrostatic charge and dielectric breakdown of a fine circuit pattern.

【0047】また、本発明はイオンビーム加工装置の載
置台に上記加工用治具を介して被加工物を配置し、該被
加工物にイオンビームを照射して所定形状に加工するよ
うにしてあるため、被加工物の加工面上に被覆するレジ
スト膜の剥離を生じることがなく、サブミクロンオーダ
ーの高精度に加工を施すことができる。
Further, according to the present invention, a workpiece is arranged on a mounting table of an ion beam processing apparatus via the processing jig, and the workpiece is irradiated with an ion beam to be processed into a predetermined shape. Therefore, the resist film covering the processing surface of the workpiece does not peel off, and the processing can be performed with high precision on the order of submicrons.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明に係る加工用治具を示す斜視図
であり、(b)はそのA部を拡大した斜視図である。
FIG. 1A is a perspective view showing a processing jig according to the present invention, and FIG. 1B is an enlarged perspective view of a portion A thereof.

【図2】本発明に係る加工用治具を用いて被加工物を保
持した状態を示す斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view showing a state in which a workpiece is held using a processing jig according to the present invention.

【図3】本発明に係る他の加工用治具を示す斜視図であ
る。
FIG. 3 is a perspective view showing another processing jig according to the present invention.

【図4】本発明に係るイオンビーム加工装置を示す概略
図である。
FIG. 4 is a schematic view showing an ion beam processing apparatus according to the present invention.

【図5】本発明および従来の加工用治具を構成する材質
のArイオンビーム照射による摩耗度合いを示すグラフ
である。
FIG. 5 is a graph showing the degree of wear of a material constituting a processing jig of the present invention and a conventional processing jig by Ar ion beam irradiation.

【図6】本発明および従来の加工用治具を構成する材質
の熱伝導率を示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing the thermal conductivity of the material constituting the processing jig of the present invention and the conventional processing jig.

【図7】従来の加工用治具により被加工物を保持した状
態を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a state where a workpiece is held by a conventional processing jig.

【図8】従来のイオンビーム加工装置を示す概略図であ
る。
FIG. 8 is a schematic view showing a conventional ion beam processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:加工用治具、 2:角板状体、 3:凸壁部、 1
1:引き出し電極、12a,12b :電極、 13a,13b :
マグネット、 14:イオンビーム発生部15:加工部、
16:載置台、20:イオン加工装置、 21:チャンバー
1: Processing jig, 2: Square plate, 3: Convex wall, 1
1: Leader electrode, 12a, 12b: Electrode, 13a, 13b:
Magnet, 14: Ion beam generating part 15: Processing part,
16: mounting table, 20: ion processing equipment, 21: chamber

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 イオンビームを照射して所定形状に加工
を施す複数の薄膜磁気ヘッドを位置決めして保持するた
めの加工用治具であって、該治具を熱伝導率が20W/
mk以上で、かつArイオンビームによるエッチング速
度が1.2μm/hr以下であるアルミナセラミック
ス、サファイヤ、窒化アルミニウム質セラミックス、炭
化珪素質セラミックス、Al 2 3 −TiC系セラミック
スのいずれかにより形成してなる加工用治具。
1. A processing jig for positioning and holding a plurality of thin film magnetic heads for processing into a predetermined shape by irradiating an ion beam, the jig having a thermal conductivity of 20 W /
alumina ceramic having an etching rate of not less than mk and not more than 1.2 μm / hr by an Ar ion beam
Steel, sapphire, aluminum nitride ceramics, charcoal
Silicon ceramics of, Al 2 O 3 -TiC based ceramic
A processing jig formed by any of the following methods.
【請求項2】載置台に複数の薄膜磁気ヘッドを配置し、
薄膜磁気ヘッドにイオンビームを照射して所定形状に
加工を施すイオンビーム加工装置において、上記薄膜磁
気ヘッドを位置決めして保持すべく熱伝導率が20W/
mk以上で、かつArイオンビームによるエッチング速
度が1.2μm/hr以下であるアルミナセラミック
ス、サファイヤ、窒化アルミニウム質セラミックス、炭
化珪素質セラミックス、Al 2 3 −TiC系セラミック
スから選ばれるセラミック製の加工用治具を具備してな
るイオンビーム加工装置。
2. A plurality of thin-film magnetic heads are arranged on a mounting table,
In the ion beam processing apparatus for performing processing into a predetermined shape by irradiating the ion beam to the thin film magnetic head, the thin film magnetic
Thermal conductivity in order to hold the position the care head is 20W /
alumina ceramic having an etching rate of not less than mk and not more than 1.2 μm / hr by an Ar ion beam
Steel, sapphire, aluminum nitride ceramics, charcoal
Silicon ceramics of, Al 2 O 3 -TiC based ceramic
An ion beam processing apparatus comprising a ceramic processing jig selected from the group consisting of:
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