DE19723209A1

DE19723209A1 - Verfahren zur Herstellung eines Substrats für eine Magnet-Disk

Info

Publication number: DE19723209A1
Application number: DE19723209A
Authority: DE
Inventors: Caroline A Dr Ross; Martin Philip Dr Rosenblum
Original assignee: Komag Inc
Current assignee: WD Media LLC
Priority date: 1996-06-03
Filing date: 1997-06-03
Publication date: 1997-12-04
Also published as: US5980997A; SG52985A1; US5741560A; JPH1074318A

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf Substrate für Magnet-Disks (Platten) sowie auf Verfahren zur Beschichtung und Strukturierung (d. h. Aufrauhung) solcher Substrate.

Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, Glas-Substrate für Magnet-Disks zu verwenden, da Glas eine geeignete Schlagfestigkeit aufweist. Mit anderen Worten wird ein Glas-Substrat nicht verformt, wenn ein Lese/Schreib-Kopf auf die Platte (Disk) trifft. Indessen ist Glas hart und spröde, es ist schwierig, Glas-Substrate mechanisch zu strukturieren (texturieren) und daher werden sie typischerweise mit einem chemischen HF-Ätzvorgang strukturiert, bevor sie mit einer Unterschicht und einem Magnetfilm bedeckt werden. Als Beispiel wird auf die US-A-5,087,481 des Erfinders Chen et al. und die US- A-4,833,001 mit den Erfindern Kÿima et al. verwiesen, auf die ausdrücklich Bezug genommen wird. Der Grund, daß Magnet-Disksubstrate strukturiert (texturiert) werden, liegt darin, die Haftreibung zwischen der Magnet-Disk und einem Schreib/Lese-Kopf während des Betriebs zu verringern. Leider ist auch eine chemische Strukturierung von Glas-Substraten schwierig und teuer, und es ist insbesondere schwierig, gleichmäßige Ergebnisse bei einer chemischen Strukturierung zu erhalten.

Aus dem Stand der Technik ist es weiterhin bekannt, Aluminium-Substrate zu verwenden, die mit plattiertem NiP bedeckt werden, um Magnet-Disks herzustellen. Dabei ist von Bedeutung, daß Aluminiums ein leichtgewichtiges Material ist und NiP poliert und mechanisch strukturiert werden kann. Weiterhin ist NiP hart und verhindert eine Verbeulung des Aluminium-Substrats, wenn der Lese/Schreib-Kopf auf die Platte trifft. Im Gegensatz dazu ist es nicht notwendige Glas-Substrate mit plattiertem NiP zu bedecken, da Glas einen höheren Auftreff-Widerstand (Schlagfestigkeit) als NiP aufweist, und gemäß der Kenntnis des vorliegenden Erfinders wird NiP nicht auf Glas-Substrate bei der Herstellung von Magnet-Disks plattiert. Weiterhin ist von Bedeutung, daß NiP die Neigung hat, sich selbst mechanisch zu strukturieren.

NiP-beschichtete Aluminium-Substrate werden typischerweise durch einen Verzink(Zinkat)-Vorgang eines Aluminium-Substrats ausgeführt, währenddem sie in einem alkalischen Zink-Tauchbad eingetaucht sind. Solch ein Vorgang ist auf Seiten 593 bis 595 von "Modern Electroplating", Lowenheim, John Wiley & Sons, Inc., 1974, offenbart, worauf im folgenden ausdrücklich Bezug genommen wird. Der Verzinnungs-Vorgang ergibt eine Bildung einer dünnen Zn-Schicht auf dem Aluminium-Substrat. Das Substrat wird dann durch ein stromloses Plattieren mit NiP plattiert. Dies ist beispielsweise in F. Pearlstein, "Electroless Plating", Seiten 710 bis 725 von "Modern Electrolatin" offenbart, worauf auch ausdrücklich Bezug genommen wird. Während dieses Vorgangs verbraucht sich die Zn-Schicht und wird durch eine NiP-Schicht ersetzt. Die NiP-Schicht wird dann poliert und mechanisch strukturiert.

In den letzten Jahren hat die Industrie mit Experimenten zur Laser-Strukturierung begonnen. Während der Laser-Strukturierung (Texturierung) wird ein Laserstrahl verwendet, um Krater in der NiP-Schicht zu bilden. Es wird beispielsweise auf die US-A- 5,062,021 und US-A-5,108,781 der Erfinder Ranjan et al. verwiesen, auf die auch ausdrücklich Bezug genommen wird. Weiterhin wird auf Baumgart et al. "Safe Landings: Laser Texturing of High-Density Magnetic Disks", Data Storage, März 1996 verwiesen. Wenn dieser Vorgang verwendet wird, muß das Substrat vor der Laser-Strukturierung glatt sein.

Ein Vorteil der Laser-Strukturierung ist es, daß sie zur Texturierung eines kleinen Abschnitts der Platten-Oberfläche verwendet werden kann, um eine "Abhebe- und Landezone" (auch "Kontakt-Start-Stop-Zone" oder "CSS-Zone" genannt) verwendet werden kann, wo der Lese/Schreib-Kopf abhebt und landet, wenn die Platten-Ansteuerung ein- oder ausgeschaltet wird. Der Rest der Disk (die "Datenzone") wird zur Speicherung von Daten verwendet. Dagegen ist es schwierig, mit dem oben beschriebenen HF-Ätzvorgang die Strukturierung auf die Abhebe- und Landezone zu beschränken.

Die Verwendung eines Lasers zur Strukturierung einer Magnet-Disk mit einem Glas- Substrat war bisher schwierig, da Laserlicht mit Wellenlängen, die normalerweise zur Strukturierung von Platten verwendet werden, durch ein Glas-Substrat nicht so gut absorbiert wird. Es muß ein verhaltnismäßig leistungsfähiger Laser, der größere Wellenlängen erzeugt, wie z. B. ein CO₂-Laser, zur Strukturierung von Glas verwendet werden. Es wird beispielsweise auf Teng et al. "Laser Zone Texture on Alternative Substrate Disks", 1996 Intermag Conference verwiesen.

Die Erfindung hat zur Aufgabe, eine Strukturierung eines Glas-Substrats mit Laser zu ermöglichen, anstelle die oben genannten chemischen Ätztechniken zu verwenden.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren weist auf den Schritt der Aufbringung einer ebenen metallischen Schicht auf einem Glas-Substrat und der Texturierung (Strukturierung) der metallischen Schicht mit einem Laserstrahl. Die metallische Schicht ist vorzugsweise schlagfest, hart und weist einen hohen Schmelzpunkt (bspw. mehr als 1000°C) oder im Falle einer amorphen metallischen Schicht, eine hohe Glas-Übergangstemperatur (beispielsweise mehr als 500°C) auf.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel wird eine metallische Ausgangsschicht auf dem Glas-Substrat aufgebracht, worauf ein stromloses Plattieren von NiP auf die Ausgangs schicht folgt. Die Ausgangsschicht ist ein Material, das das stromlose Plattieren von NiP erleichtert, wie es beispielsweise der Fall ist für Zn, Pd, Co, Fe, Ph, Be, NiP, Ni oder daraus bestehende Legierungen. Die Ausgangsschicht wird gebildet, da es unmöglich ist, NiP direkt stromlos auf Glas zu plattieren. Nach dem stromlosen Plattieren wird die NiP-Schicht dann poliert und mit Laser strukturiert.

Während eines Verfahrens gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel ist die Ausgangs schicht eine dünne Zn-Schicht, und wird durch einen Verzink-Vorgang gebildet. Während diesen Vorgangs wird Al auf das Glas-Substrat beispielsweise durch Sputtern, Aufdampfen oder andere Verfahren aufgebracht. Danach wird das Substrat dem Verzinkungs-Vorgang zur Bildung der Zn-Schicht auf der Al-Schicht unterzogen (die Al-Schicht wird typischer weise während des Verzinkungs-Vorgangs entweder teilweise oder vollständig aufgebraucht). Dann wird eine NiP-Schicht auf die dünne Zn-Schicht beispielsweise durch stromloses Plattieren plattiert. Die NiP-Schicht wird dann poliert und mit Laser strukturiert. Es ist von Bedeutung, daß die dünne Zn-Schicht das stromlose Plattieren von NiP erleichtert, und daß die Al-Schicht die Bildung der Zn-Schicht durch den Verzinkungs-Vorgang erleichtert. Der Verzinkungsvorgang ist auf reinem Glas nicht möglich. Anstelle von Al können andere Materialien verwendet werden, die einem Verzinkungs-Vorgang unterzogen werden können, wie es beispielsweise für Mg der Fall ist.

Gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispiels wird eine Haftschicht beispielsweise durch Sputtern auf dem Glas-Substrat vor der Aufbringung der Al-Schicht aufgebracht. Die Haftschicht ermöglicht eine festere Anhaftung der Al-Schicht auf dem Substrat. Die Haftschicht ist typischerweise Cr, Ta, Mo, W, V, Nb oder eine daraus bestehende Legierung.

Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel wird anstelle der Verwendung der Zn-Schicht, die durch den Verzinkungs-Vorgang als Ausgangsschicht gebildet wird, die Ausgangs schicht auf dem Substrat (oder der Haftschicht) durch einen anderen Vorgang, wie beispielsweise Sputtern oder Aufdampfen aufgebracht. Die NiP-Schicht wird dann auf dem Substrat durch stromloses Plattieren gebildet. Die NiP-Schicht wird dann poliert und mit Laser strukturiert. Der Vorteil der Bildung der Ausgangsschicht in dieser Weise ist es, daß die Notwendigkeit für einen Verzinkungs- und einen Vorbehandlungsschritt entfällt. (Bei der herkömmlichen Erzeugung von NiP-plattierten Aluminium-Substraten wird vor dem NiP-Plattieren das Aluminium-Substrat geätzt, einem ersten Verzinkungsschritt zur Bildung einer Zn-Schicht unterzogen, die Zn-Schicht wird entfernt, das Substrat wird einem zweiten Verzinkungsschritt unterzogen und die sich ergebende Zn-Schicht wird entfernt. Das Substrat wird dann einem dritten Verzinkungsschritt unterzogen. Das Ätzen, der erste und der zweite Verzinkungsschritt und das Entfernen werden im folgenden als "Vorbehandlung" bezeichnet).

Das Plattieren von NiP auf einem Glas-Substrat und darauffolgende Laser-Strukturierung des NiP weist mehrere Vorteile auf. Zuerst ist es schwierig, ein Glas-Substrat mit Laser zu strukturieren, da Glas Laserlicht nicht sehr gut absorbiert, das Wellenlängen aufweist, die normalerweise zur Strukturierung von Magnet-Platten verwendet werden. Man benötigt einen sehr kräftigen Laser mit größeren Wellenlängen, beispielsweise einen CO₂-Laser, um unbeschichtetes Glas zu strukturieren. Dagegen ist es verhältnismäßig einfach, eine NiP-Schicht zu strukturieren, da NiP Laserlicht gut absorbiert, das mit üblichen Lasern, wie z. B. YLF- oder Vanadat-Lasern erzeugt wird.

Zweitens, wenn ein Substrat Laser-strukturiert wird, muß das Substrat glatt und poliert sein. Es ist schwierig und teuer, ein Glas-Substrat zu polieren, da Glas hart und spröde ist. Der Erfinder hat herausgefunden, daß der Vorgang gemäß dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel keine Polierung des Glas-Substrates erfordert. Dagegen kann ganz einfach NiP auf ein Glas-Substrat plattiert werden und dann die NiP-Schicht poliert werden, was einfacher und billiger auszuführen ist, als das Glas-Substrat zu polieren.

Drittens ist es sehr leicht, ein Substrat durch Laser-Strukturierung zonenmäßig zu strukturieren, wohingegen es schwierig oder unpraktikabel ist, ein Glas-Substrat durch chemisches Ätzen zonenmäßig zu strukturieren.

Viertens weist Glas, das zur Herstellung von magnetischen Disks verwendet wird, typischerweise korrosive Bestandteile wie beispielsweise Na auf. Das Na kann aus dem Substrat heraus diffundieren und die Korrosion der Magnetschicht beschleunigen. Während eines Vorgangs gemäß der vorliegenden Erfindung wird das Glas-Substrat im wesentlichen durch NiP umschlossen, und Na oder andere Verunreinigungen können die Magnetschicht nicht erreichen und somit nicht deren Korrosion fördern.

Fünftens weisen plattierte Glas-Substrate einen besseren Schlag-Widerstand als allgemein verwendete plattierte Aluminium-Substrate auf.

Es ist anzumerken, daß die meisten Disks unter Verwendung eines Aluminium-Substrates hergestellt werden, das dem Verzinkungs-Vorgang unterzogen wird und dann mit NiP plattiert wird. Ein Glas-Substrat mit einer dünnen Zn-Schicht kann zu einer vollständigen Magnet-Disk weiterverarbeitet werden, ohne von den Herstellungsvorgängen abzuweichen, die bereits für bestehende Aluminiumsubstrat-Magnet-Disks geschaffen wurden.

Gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird eine Schicht aus einem Material auf einem Glas-Substrat beispielsweise durch Sputtern, Aufdampfen oder anderen Techniken aufgebracht, und dann wird die Materialschicht durch einen Laser strukturiert (texturiert). Die der Laser-Strukturierung unterzogene Materialschicht kann Licht absorbieren, das die Wellenlänge des Laserstrahls aufweist, der während der Laser-Strukturierung verwendet wird. Zusätzlich weist die Materialschicht einen guten Schlag- Widerstand und eine gute Härte auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die der Laser- Strukturierung unterzogene Materialschicht amorph, beispielsweise eine Legierung bestehend aus wenigstens einem von Ni, Pd, Pt, Re und Fe und wenigstens einem von Nb, Ta, Zr, Ti, W und V. Die Materialschicht kann auch eine Legierung sein, die wenigstens eines von Ni, Co, Fe und Mo und wenigstens eines von P, B, Se und Sb aufweist. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Materialschicht ein kristallines Material mit einem hohen Schmelzpunkt, wie beispielsweise eine Co- oder Ni-basierte Legierung, oder ein Silizid von Ni, Nb und Pt.

Gemäß einer Abwandlung des dritten Ausführungsbeispiels wird eine Haftschicht, wie beispielsweise gesputtertes Cr zwischen dem Substrat und dem Laser-strukturierten Material gebildet.

Das dritte Ausführungsbeispiel weist viele der Vorteile des ersten und zweiten Ausführungsbeispiels mit der Ausnahme auf, daß bevorzugt wird, daß das Glas-Substrat poliert und zuerst geglättet wird, bevor die Schichten darauf aufgebracht werden.

Das dritte Ausführungsbeispiel weist den Vorteil auf, daß Sputtern ein billiger, sauberer und schneller Vorgang ist. Gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel wird ein Plattieren vermieden.

Das dritte Ausführungsbeispiel gestattet weiterhin die Schaffung eines breiteren Bereichs an Formen der Laserbuckel als in einer Schicht aus plattiertem NiP der Fall ist. Beispielsweise können "Sombrero"-Buckel über einen weiteren Bereich an Laser- Strukturierungsbedingungen als bei dem plattiertem NiP abhängig von dem verwendeten Material geschaffen werden.

Gemäß einer Abänderung des dritten Ausführungsbeispieles weist die Materialschicht, die Laser-strukturiert wird, gesputtertes NiNb auf. Das NiNb kann zu 50 Mol-% aus Ni und zu 50 Mol-% aus Nb bestehen, aber andere Zusammensetzungen ggf. mit Beimischungen können ebenfalls verwendet werden. NiNb weist die folgenden Vorteile auf:

a. Es ist hart, so daß eine die Platte bei einem Aufschlag des Lese/Schreibkopfs normalerweise nicht verformt wird.
b. NiNb ist korrosionsfest.
c. NiNb ist amorph und bildet Laser-Buckel mit regelmäßiger Form.
d. NiNb splittert nicht, wenn es durch einen Laser-Impuls strukturiert wird.
e. NiNb zeigt keine Rißbildung oder Durchbrennen, wenn es durch einen Laser-Impuls strukturiert wird.
f. Die Eigenschaften und die Form der Laser-Struktur sind auch bei verhältnismäßig dünnem NiNb gut.
g. Die Höhe der NiNb-Struktur ist nicht sehr sensibel gegenüber Schwankungen der Laser-Leistung. (Dies erleichtert die Kontrolle der Struktur-Eigenschaften während der Herstellung).
h. NiNb haftet auch ohne separate Haftschicht gut an dem Glas-Substrat an.

Es ist wünschenswert, die Materialschicht, die Laser-strukturiert werden soll, so aufzubringen, daß sie eine ebene Oberseite aufweist. Indessen weist gemäß einem Ausführungsbeispiel diese Schicht einen geringen Rauhigkeitswert auf, um das Anhaften und die Reibung für den Fall zu verringern, daß der Schreibkopf ungewünscht auf die Datenzone auftrifft.

Ein Substrat, das bei einem erfindungsgemäßen Vorgang verwendet werden kann, ist typischerweise ein chemisch gehärtetes Glas-Substrat, wie beispielsweise Bor-Silikat-Glas. Weiterhin können die in den oben genannten Kÿima- und Chen-Patenten (US-A-4,833,001 bzw. US-A-5,087,481) genannten Glas-Substrate verwendet werden. Alternativ können weitere Substrat-Materialien wie beispielsweise Glaskeramiken, SiC, gesinterter Kohlenstoff oder Si verwendet werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung bezugnehmend auf die begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a und 1b einen Querschnitt einer Magnet-Disk mit einem Glas-Substrat während eines Herstellungsvorgangs gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 1c einen Querschnitt der Magnet-Disk von Fig. 1a und 1b nach Abschluß der Herstellung;

Fig. 2a und 2b Laser-Buckel, die erfindungsgemäß in einer plattierten NiP-Schicht gebildet werden;

Fig. 3 einen Querschnitt einer Magnetplatte mit einem Glas-Substrat während eines Herstellungsvorgangs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung;

Fig. 4 einen Querschnitt einer Magnetplatte mit einem Glas-Substrat, die gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung aufgebaut ist;

Fig. 5 Laser-Buckel in einer NiNb-Schicht, die auf einem Glas-Substrat gemäß der Erfindung gebildet ist;

Fig. 6 "Sombrero"-förmige Buckel, die durch einen Laser in einer gesputterten NiP-Schicht (15,5 Gew.-% P) gebildet sind;

Fig. 7 zeigt "Rippen"-förmige Buckel, die durch einen Laser in einer gesputterten NiP-Schicht (15,5 Gew.-% P) gebildet werden;

Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke einer NiNb-Schicht und der Energie, die zum Durchbrennen der NiNb-Schicht benötigt wird;

Fig. 9 die in Zusammenhang zwischen der Buckel-Höhe und der Laser-Impulsenergie für verschiedene Struktur-Materialien;

Fig. 10 vergleicht die Schlagfestigkeit der Platten mit Al-Substraten, die mit plattiertem NiP bedeckt sind, mit Platten, die Glas-Substrate aufweisen; und

Fig. 11 schematisch eine Magnetplatten-Ansteuerung mit einer erfindungsgemäßen Platte.

Es folgt eine Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispieles unter Verwendung eines Plattiervorgangs. Bezugnehmend auf Fig. 1a weist eine Platte (Disk) 110 ein Glas-Substrat 112, eine Cr-Haftschicht 114 und eine Al-Schicht 116 auf. Das Substrat 112 ist typischerweise chemisch gehärtetes Bor-Silikat-Glas oder Aluminium-silikat-Glas. Die Cr-Haftschicht 114 ist typischerweise 5 bis 50 nm dick (gemäß einem Ausführungsbeispiel ist sie 20 nm dick) und wird durch Sputtern mit einer Rate von 4 nm/s mit einer Leistung von 1 kW und einem Druck von 6,5 mTorr Argongas ausgeführt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird ein Intevac-250A-Sputtersystem (von dem Hersteller Intevac of Santa Clara, CA) verwendet, um Schichten 114 und 116 DC-Magnetron zu sputtern. Die Al-Schicht 116 ist typischerweise 50 bis 500 nm dick (gemäß einem Ausführungsbeispiel ist sie 200 nm dick) und wird ebenfalls durch Sputtern mit einer Rate von 6,3 nm pro Sekunde bei einer Leistung von 1 kW und einem Druck von 10 mTorr Argongas ausgeführt. Die Cr-Schicht 114 liegt optional vor und wird vorgesehen, um zu gewährleisten, daß die aufeinanderfolgenden aufgebrachten Schichten fest an dem Glas-Substrat 112 anhaften. Die Al-Schicht 116 erleichtert einen folgenden Verzink-Vorgang.

Bezugnehmend auf Fig. 1b wird die Scheibe 110 einem Verzink-Vorgang unterzogen, beispielsweise wie er in dem oben genannten Lowenheim-Dokument ("Modern Electroplating") genannt ist, um eine Zn-Ausgangsschicht 117 zu bilden. Die Zn-Ausgangsschicht 117 ist typischerweise 5 bis 10 nm dick. Während dieses Vorgangs verbraucht sich die Al-Schicht 116 teilweise oder vollständig abhängig von ihrer Dicke.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das Substrat einem ersten Verzinkungs-Vorgang unterzogen, die sich ergebende Zn-Schicht wird durch Auflösen in Salpeter- und Schwefelsäuren abgelöst und das Substrat wird einem zweiten Verzinkungs-Vorgang unterzogen, die sich ergebende Zn-Schicht wird abgelöst und dann wird das Substrat einem dritten Verzinkungs-Vorgang unterzogen. Diese Verarbeitungsschritte ergeben eine Bildung eines verbesserten NiP-Films (der in einem folgenden Plattierungs-Vorgang wie weiter unten beschrieben gebildet wird) mit einer feiner NiP-Knöllchenstruktur und einer ebeneren NiP-Oberfläche, wobei der Grund dafür noch nicht genau bekannt ist. Gemäß anderen Ausführungsbeispielen wird der Verzinkungs-Vorgang nur zweimal ausgeführt. Gemäß noch weiteren Ausführungsbeispielen wird der Verzinkungs-Vorgang nur einmal ausgeführt.

Bezugnehmend auf Fig. 1c wird eine NiP-Schicht 118 mit einer Dicke zwischen 5 und 10 µm und vorzugsweise ungefähr 8 µm durch stromloses Plattieren aufgebracht. Das NiP-Plattieren ist erläutert in Pearlstein, "Electroless Plating", Kapitel 31 der dritten Ausgabe von "Modern Electroplating", herausgegeben von Lowenheim, veröffentlicht von Wiley 1974, wobei auf diese Schrift ausdrücklich Bezug genommen wird. Während der NiP- Plattierung verbraucht sich die Zn-Schicht 117. Es ist anzumerken, daß das stromlose Plattieren von NiP ein autokatalytischer Vorgang ist. Die Zn-Schicht 117 startet diesen Vorgang.

Die NiP-Schicht 118 wird dann unter Verwendung bekannter Techniken poliert und zur Bildung von Buckel B strukturiert. Die Laser-Strukturierung kann unter Verwendung eines Yttrium-Vanadium-Lasers ausgeführt werden, wie er von der Firma Spectra Physics Corporation hergestellt wird. Solch ein Laser erzeugt typischerweise Impulse mit einer Frequenz von 5 kHz und einer Zeitdauer von ungefähr 10 bis 70 ns, einer Spotgröße (Leuchtfleckgröße) von 6 bis 11 µm, er liefert 0,06 bis 3 Mikrojoules pro Impuls und eine Wellenlänge von 1,064 µm. Alternativ kann ein Yttrium-Luthetium-Fluorid-("YFL")-Laser von der Firma Schwartz Electro Optics Co. mit einer Wellenlänge von 1,047 µm, einer Energie von 0,3 bis 15 Mikrojoules pro Impuls, einer Strahlgröße von 6 bis 11 µm, einer Impulsrate von 70 kHz und einer Impuls-Zeitdauer von 200 bis 300 ns verwendet werden. Indessen können auch andere Lasertypen zur Strukturierung einer Platte gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet werden.

Während der Laser auf dem NiP-Film gestrahlt wird, wird das Substrat gedreht, so daß jeder Impuls einen Buckel an einer anderen Position der Platte bildet. Der während jeden Impulses gelieferte Energiewert, die Impuls-Zeitdauer und die Strahlgröße werden zur Schaffung von Buckel mit einer gewünschten Größe und einem gewünschten Profil ausgewählt. Fig. 2a zeigt eine Serie von Laser-Buckel, die auf einer plattierten NiP-Schicht auf einem Glas-Substrat gebildet sind. Das Substrat weist eine 20 nm dicke Cr-Schicht und eine 200 nm dicke Al-Schicht auf. Eine Opfer-Zn-Schicht wurde während eines Verzinkungs-Vorgangs gebildet, und das NiP wurde darauf plattiert. Die Laser-Buckel wurden in einer Serie gebildet, wobei jede Gruppe an Buckel in der Serie von 1 bis 19 in Fig. 2a numeriert ist. Die Laser-Impulse mit 2,68 Mikrojoule Energie wurden zur Bildung der Gruppe 1 verwendet. Die Strahlgröße war 11 µm und die Laser-Impulszeit dauer betrug 25 ns.

Die zur Bildung der Buckel in Gruppe 2 verwendete Leistung war 5% größer als die Leistung, die zur Bildung der Buckel in Gruppe 1 verwendet wurde, die Leistung zur Bildung der Buckel in Gruppe 3 betrug 5% mehr als die Leistung zur Bildung der Buckel in Gruppe 2, usw. Wie ersichtlich kann die Größe und das Profil der Laser-Buckel durch Einstellung der Leistung des Laserstrahls eingestellt werden, der zur Bildung der Buckel verwendet wird. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Energie, die zur Bildung der Laser-Buckel verwendet wird, zwischen 2 und 6 Mikrojoules, die Pulszeitdauer liegt zwischen 14 und 40 ns und die Strahlgröße zwischen 6 und 11 µm. Indessen ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese speziellen Parameter zur Bildung der Buckel beschränkt, und es ist für den Fachmann ersichtlich, daß er die Laser-Parameter zur Auswahl der Größen und der Profile der Buckel entsprechend seinen Bedürfnissen auswählen kann.

Die Buckelformen in Fig. 2a sind allgemein Sombrero-förmig. Laser-Impulse bilden typischerweise entweder eine Sombrero-Form (auch beispielsweise wie in Fig. 6 gezeigt) oder eine Rippenform (Fig. 7). In einer plattierten NiP-Schicht können sombreroförmige Buckel wie in Fig. 2a und 6 gezeigt oder rippenförmige Buckel wie in Fig. 2b und 7 gezeigt gebildet werden. Die Buckel von Fig. 6 und 7 wurden in Schichten aus gesputtertem NiP gebildet. Die Laser-Strukturierung gesputterter NiP-Schichten ist weiter unten erläutert. Sombreros können in plattiertem NiP unter Verwendung kurzer Impulse (beispielsweise weniger als 30 ns) zusammen mit einer großen Strahlgröße (beispielsweise mehr als ungefähr 10 µm) gebildet werden. In den übrigen Bedingungen liegen vor allem Rippenformen vor. Fig. 2b zeigt eine Gruppe an rippenförmigen Buckel, die in plattiertem NiP gebildet sind. Das NiP wurde auf einem Glas-Substrat gebildet, das mit einer 20 nm dicken Cr-Schicht und einer 200 nm dicken Al-Schicht bedeckt ist. Das Al wurde einem Verzinkungsschritt und einem stromlosen Plattieren mit NiP unterzogen. Die Buckel in Fig. 2b sind in Zeilen angeordnet, die mit 31 bis 49 numeriert sind. Die Buckel wurden unter Verwendung von 40-ns-Laserimpulsen und einer Brennpunktgröße von 8 µm gebildet. Die Punkte in Reihe 21 wurden mit Impulsen von 0,77 Mikrojoule Energie gebildet. Die Impulse in Zeile 22 wiesen 10% mehr Energie als die von Zeile 21 auf, die Impulse von Zeile 23 wiesen 10% mehr Energie als die von Zeile 22 auf, usw. Wie ersichtlich sind die Buckel in Fig. 2b rippenförmig.

Die Erfindung umschließt sowohl rippenförmige wie auch sombreroförmige Buckel. Bei jeder Buckelart nimmt die Buckelhöhe mit ansteigender Laserleistung zu. Bei jedem Buckeltyp muß die Laserleistung ausreichend sein, das NiP zu schmelzen. Die Laserleistung sollte nicht so groß sein, daß das NiP durchbohrt wird.

Nach der Strukturierung wird dann die Platte 110 durch einen herkömmlichen Vorgang, wie beispielsweise Sputtern einer nicht-ferromagnetischen Unterschicht wie beispielsweise NiP- oder Cr-Unterschichten 120, einer Magnetschicht 122 und einer Schutz-Oberschicht 124 vollendet. Es wird beispielsweise auf das US-Patent US-A-5,180,640 von Yamashita verwiesen.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Unterschicht 120 aus Cr und die magnetische Schicht 122 ist eine Legierung wie beispielsweise CoCrTa, die mit einer verhältnismäßig hohen Sputterrate (beispielsweise ungefähr 10 nm/s) aufgebracht wird. Das Substrat wird während dem Sputter-Vorgang auf ungefähr 200°C aufgeheizt. Die Cr-Unterschicht 120 wird zur Steuerung der Magnetisierungsrichtung der Magnetschicht 122 verwendet.

Die vorliegende Erfindung kann auch in einem Sputter-Vorgang verwendet werden, bei dem das Substrat nicht aufgeheizt wird. Gemäß einem Beispiel eines solchen Vorgangs weist eine Unterschicht 120 eine Mischung aus NiP und ungefähr 2% Al₂O₃ auf, und eine Magnetschicht 122 enthält CoNiPtTiTa und einen geringen Anteil an SiO₂, das mit einer verhältnismäßig geringen Rate (beispielsweise weniger als 0,5 nm/s) gesputtert wird. Als Beispiel wird auf die US-Patentanmeldung mit der Serial Number 08/286,653 des Erfinders Chen et al. und der Anmelderin Komag Inc. verwiesen. Indessen ist die vorliegende Erfindung nicht auf die speziellen Materialien beschränkt, die in der Unter schicht oder der magnetischen Schicht verwendet werden, noch ist die Erfindung auf die speziellen Aufbringungsverfahren oder Bedingungen beschränkt.

Beispielsweise können anstelle des gesputterten NiP andere gesputterte Unterschicht- Materialien verwendet werden, beispielsweise wie sie in der US-A-4,786,564 offenbart sind.

Anstelle des Cr als Haftschicht 114 können andere Materialien, wie beispielsweise Ta, Mo, W, V, Nb oder Legierungen davon verwendet werden. Alternativ kann die Haftschicht 114 weggelassen werden.

Anstelle der Al-Schicht 116 können andere Materialien verwendet werden, die einem Verzinkungs-Vorgang unterzogen werden können, wie es beispielsweise bei Mg oder Legierungen aus Al oder Mg der Fall ist.

Anstelle des plattierten NiP können andere Materialien auf das Substrat zur Laser- Strukturierung verwendet werden, wie beispielsweise CoP oder FeP.

Anstelle des Bor-Silikat-Glases oder Aluminium-Silikat-Glases können andere Glas-Zusammensetzungen oder Materialien, wie beispielsweise Silizium, SiC, Keramik, Glas- Keramik oder gesinterter Kohlenstoff als Substrat 112 verwendet werden.

Wie oben erläutert muß ein erfindungsgemäßes Substrat nicht sehr eben sein. Es kann ein unpoliertes Glas-Substrat verwendet werden, NiP aufplattiert werden und das NiP poliert werden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist das Glas-Substrat eine Rauhigkeit Ra von mehr als 50 Å gemessen mit einem Atomar-Kraftmikroskop auf. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist das Glas-Substrat eine Rauhigkeit Ra von mehr als 100 Å und gemäß einem noch weiteren Ausführungsbeispiel von mehr als 200 Å auf. Die Rauhigkeit Ra des Glas-Substrats beträgt typischerweise weniger als 10% des auf der Platte gebildeten NiP.

Es folgt eine Beschreibung eines zweiten Ausführungsbeispiels unter Verwendung eines Plattier-Vorgangs. Fig. 3 zeige eine Magnet-Disk 150 während eines Herstellungs-Vorgangs gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und weist wie oben erläutert ein Glas-Substrat 112 und optional eine Cr-Haftschicht 114 auf. Indessen ist in dem Ausführungsbeispiel von Fig. 3 eine Zn-Ausgangsschicht 115 durch einen Vakuum-Aufbringvorgang wie beispielsweise Sputtern gebildet. Wenn die Bildung durch Sputtern erfolgt, kann die Zn-Schicht 115 mit einer Rate von 24 nm/s bei einer Leistung von 1 kW und einem Druck von 10 mTorr Argongas gesputtert werden. Die Zn-Schicht 115 ist typischerweise 60 nm dick.

Danach wird die NiP-Schicht 118 stromlos auf eine Zn-Ausgangsschicht 115 plattiert, und wird dann poliert und Laser-strukturiert. Die Zn-Schicht 115 wird während des NiP-Plattiervorgangs entweder teilweise oder vollständig aufgebraucht. Die Herstellung der Platte (Disk) wird dann durch Aufbringung der Unterschicht 120, der Magnetschicht 122 und der Schutz-Oberschicht 124 wie oben bezugnehmend auf Fig. 1c erläutert beendet.

Anstelle des Zn können andere Materialien verwendet werden, die einem stromlosen Ausgangs-Plattiervorgang unterzogen werden können, wie beispielsweise Pd, Co, Fe, Ph, Be, NiP, Ni und Legierungen aus diesen Bestandteilen. Solche Materialien können entweder auf der Haftschicht 114 oder direkt auf dem Substrat 112 beispielsweise durch einen Sputter-Vorgang Vakuum-beschichtet werden.

Es folgt eine Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels unter Verwendung einer in einem Vakuum aufgebrachten Strukturschicht. Bezugnehmend auf Fig. 4 wird gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung anstelle der Verwendung des stromlos plattierten NiP eine NiNb-Schicht 119 (beispielsweise 50 Mol-% Ni, 50 Mol-% Nb) auf der Haftschicht 114 beispielsweise in einer Dicke von 50 bis 500 nm Vakuum aufgebracht. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird das NiNb durch Sputtern aufgebraucht. NiNb ist amorph und neigt nicht zur Kristallisierung. Es wurde herausge funden, daß Struktur-Buckel in NiNb mit einer Höhe von 20 bis 30 nm gebildet werden können. Selbst für NiNb-Filme mit einer Dicke von 100 nm wurde herausgefunden, daß strukturierte Buckel von 20 bis 25 nm Höhe gebildet werden können.

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Laser-Strukturierung unter Verwendung eines Vanadium-Lasers mit einer Laser-Impulszeitdauer von 14 bis 260 ns, einer Impuls-Energie von 0,1 bis 10 Mikrojoules und einer Spot-Größe von 6 bis 11 µm erreicht.

Fig. 5 zeigt eine Serie an Laser-Buckel mit der Bezeichnung 41 bis 59, die in einem 500 nm dicken gesputterten NiNb-Film gemäß der Erfindung gebildet sind. Der Laser war der gleiche, wie der, der zur Bildung der Buckel in Fig. 2a und 2b verwendet wurde. Das Substrat enthält eine 25 nm dicke Cr-Schicht. Die Energie, die zur Bildung der Buckel in Gruppe 41 verwendet wurde, betrug 1,44 Mikrojoules, wobei jeweils eine folgende Gruppe an Buckel mit 10% mehr Energie gebildet wurde.

Es wurde herausgefunden, daß NiNb Sombrero-Buckel für Impuls-Zeitdauern von 14 bis 270 ns und Spot-Größen von 6 bis 11 µm bildet. Die Höhe der Sombrero-Buckel nimmt mit der Laser-Leistung zu. Die Sombrero-Buckel in NiNb unterscheiden sich von Sombrero-Buckeln in anderen Materialien in folgenden Punkten. Die Sombrero-Buckel weisen allgemein eine Vertiefung um eine Hügel herum auf. Die Sombrero-Buckel in NiNb weisen eine wesentlich weniger stark ausgeprägte Vertiefung als andere Sombrero-Buckel auf. Zweitens ist die Sombrero-Struktur "Volumen-bewahrend", d. h. die Materialmenge, die den Hügel bildet, ist normalerweise im wesentlichen gleich der Materialmenge, die der Vertiefung entnommen wird. Sombrero-Buckel in NiNb sind dagegen typischerweise nicht "Volumen-bewahrend".

Wiederum ist ersichtlich, daß die Größe und das Profil der Laser-Buckel durch Wahl der Laser-Impulsparameter, wie beispielsweise der Leistung, gewählt werden können. Der Fachmann kann anhand der vorliegenden Beschreibung die Parameter auswählen, die die Struktur-Buckel nach seinen Wünschen erzeugen. Indessen sollte die Laser-Leistung nicht so groß sein, daß die NiNb-Schicht durchbrannt wird. Fig. 8 zeigt die Beziehung zwischen der Dicke der NiNb-Schicht (X-Achse von Fig. 10) und dem Energiewert pro Impuls, der zum Durchbrennen einer NiNb-Schicht benötigt wird (Y-Achse von Fig. 10).

In Fig. 8 wurde die NiNb-Schicht auf eine 25 nm dicke Cr-Schicht gesputtert, die auf einem Glas-Substrat gebildet ist. Die Spot-Größe und die Impuls-Zeitdauer der Laser-Impulse für die Aufnahme der Daten von Fig. 8 waren wie folgt:

Wie ersichtlich, je größer die zu strukturierende Schicht ist, desto größer ist die Energie, die zum Durchbrennen von ihr benötigt wird.

Nach der Strukturierung wird die Platte durch Bildung einer Unterschicht 120, einer Magnetschicht 122 und einer Schutz-Oberschicht 124 wie oben erläutert vollendet.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wird das NiNb direkt auf das Substrat 112 gesputtert.

Wie oben erläutert wurde erstmals herausgefunden, daß NiNb eine einzigartige Kombination von Eigenschaften aufweist, die es anderen Materialien überlegen macht. Es ist hart, während der Laser-Strukturierung rißfest und Durchbrenn-fest, es ist korrosionsbeständig und haftet gut an Glas an. Selbst mit sehr dünnem NiNb (bspw. 100 bis 150 nm dick) können ausgezeichnete Strukturen gebildet werden. Die Buckel-Höhe ändert sich bei Schwankungen der Laser-Leistung nicht so sehr, so daß die Platten-Kontrolle während der Herstellung bei Verwendung von NiNb einfach ist. Weiterhin erzeugt NiNb sehr gute, reproduzierbare Struktur-Eigenschaften ohne Fehler ("splats").

Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der Nb-Gehalt des NiNb-Films zwischen 16 und 60 at. %. Der Ni-Gehalt ist zwischen 84 und 40%. Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist der Nb-Gehalt zwischen 45 und 55 at%. (Wenn der Nb-Gehalt zu hoch ist, werden die Buckel zu niedrig. Wenn der Nb-Gehalt zu gering ist, werden die Buckel-Höhen in dem NiNb-Film zu empfindlich für Schwankungen der Laser-Leistung.)

Anstelle des NiNb können auch andere Materialien, wie beispielsweise Legierung mit einem ersten Bestandteil bestehend aus einem von Ni, Pd, Pt, Re und Fe und einem zweiten Bestandteil bestehend aus einem von Nb, Ta, Zr, Ti, W und V verwendet werden. Solch ein Material ist normalerweise hart und weist eine gute Schlagfestigkeit auf. Beim Sputtern neigen diese Materialien zu einer Ablagerung im amorphen Zustand.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann eine Legierung mit einem ersten Bestandteil bestehend aus einem von Ni, Co, Fe und Mo und einem zweiten Bestandteil bestehend aus einem von P, B, Se und Sb verwendet werden. Solche Legierungen werden ebenfalls in amorpher Form durch Sputtern aufgebracht.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel kann ein kristalliner Film mit einem hohen Schmelzpunkt verwendet werden, wie es beispielsweise bei Legierungen auf Co- und Ni-Basis der Fall ist. Siliziumverbindungen, wie beispielsweise Siliziumverbindungen mit Ni, Nb und Pt können verwendet werden.

Vorzugsweise weist eine strukturierte Schicht (wie beispielsweise aus NiNb oder den oben genannten Materialien) gemäß diesem Ausführungsbeispiel eine Dicke zwischen 10 und 1000 nm auf. Aus wirtschaftlichen Gründen sind dünnere Schichten zu bevorzugen. Das Sputtern kann durch ein DC-Magnetron, HF- oder HF-Magnetron-Sputtern mit hohen Raten (beispielsweise 2 bis 20 nm/s) und niedrigen Drücken (1 bis 20 mTorr) ausgeführt werden. Die Strukturschicht sollte vor der Laser-Strukturierung glatt sein. Dies ist wichtig, da die Strukturierung typischerweise nur in der CSS-Zone ausgeführt wird, und die Datenzone der Platte sollte glatt bleiben.

Es folgt eine Erläuterung von weiteren Beispielen.

Beispiel 1

Die Substrate wurden durch Aufbringen einer 20 nm dicken Cr-Schicht auf einem Bor-Silikat-Glas-Substrat vorbereitet. Eine amorphe NiP-Schicht mit einer Dicke von 1 µm wurde auf die Cr-Schicht aufgesputtert und laserstrukturiert. Die Laserenergie betrug zwischen 0, 1 und 2,6 Mikrojoules pro Impuls, wobei jeder Impuls 14 ns dauerte. Die Spot-Größe betrug 11 µm.

Fig. 6 zeigt einen Sombrero-Buckel in einer 1 µm dicken Schicht aus NiP (15,5 Gew.-% P), die auf einer 80 nm dicken Cr-Schicht aufgesputtert wurde, die auf einem Glas- Substrat aufgesputtert war. Die Impuls-Zeitdauer betrug 14 ns und die Spot-Größe betrug 11 µm. Die Impuls-Energie betrug 0,59 Mikrojoules.

Fig. 7 zeigt einen Rippenbuckel, der ebenfalls in einer Schicht aus einem 1 µm dicken NiP (15,5 Gew.-% P) gebildet wurde, das auf eine 80 nm dicke Cr-Schicht gesputtert wurde, die wiederum auf ein Glas-Substrat gesputtert war. Die Impuls-Zeitdauer betrug 14 ns und die Spot-Größe betrug 11 µm. Die Impuls-Energie betrug 0,94 Mikrojoules. Es ist somit ersichtlich, daß für den Fall einer Impuls-Zeitdauer von 14 und einer Spot-Größe von 11 µm man abhängig von der Laser-Impulsenergie entweder rippenförmige oder sombrero förmige Buckel in gesputtertem NiP bilden kann.

Beispiel 2

Ein Substrat wurde durch Aufbringen einer 20 nm dicken Cr-Schicht auf einem Bor-Silikat-Glas-Substrat gebildet. Amorphe NiNb-Schichten mit Dicken von 100 nm, 500 nm und 1 µm wurden auf die Cr-Schicht aufgesputtert und laserstrukturiert. Das NiNb enthielt 50 Mol-% Ni. Laserimpulse mit 0,5 bis 13 Mikrojoules, 25 bis 264 ns Zeitdauer und Spot-Größen von 6 bis 11 µm wurden verwendet. Unter allen Bedingungen wurden sombreroförmige Buckel gebildet, aber die Größe und die Höhe stieg mit der Leistung an.

Durch Verringerung der Filmdicke können geringere Leistungen zur Bildung von Buckel einer gewissen Größe verwendet werden. Wenn die Laserleistung zu groß wird, durchbohrt der Laser den NiNb-Film. Je dünner der Film ist, desto weniger Energie wurde zum Durchbrennen der NiNb-Schicht benötigt. Weiterhin gilt, daß, je geringer die Spot-Größe ist, desto weniger Energie zum Durchbrennen des NiNb-Films benötigt wird. Indessen ist dies kein Problem, da die Strukturbuckel mit Höhen zwischen 0 und 100 nm unter Verwendung einer Laserleistung gebildet werden können, die nicht so groß war, daß das NiNb durchbohrt werden würde.

Beispiel 3

Ein Substrat wurde durch Aufbringen einer 20 nm dicken Cr-Schicht auf einem Bor-Silikat-Substrat vorbereitet. Kristalline NiAl-Schichten mit einer Dicke von 100 nm, 500 nm und 1 µm wurden auf die Cr-Schichten aufgesputtert und laserstrukturiert. Das NiAl enthielt 50 Gew.-% Ni. Die Laser-Impulsenergie betrug 0,93 bis 6,3 Mikrojoule, die Impuls-Zeitdauer betrug 25 ns und die Spot-Größe betrug 10 µm. In NiAl-Filmen mit Dicken von 100 nm und 500 nm wurden vor allem Sombrero-Buckel gebildet. In dem 1 µm dicken NiAl-Film wurden vorzugsweise rippenförmige Buckel gebildet.

Die NiAl-Filme zeigten Rißbildung bei Laserleistungen oberhalb 1,0, 3,6 und 4,0 Mikrojoule für eine NiAl-Dicke von 100, 500 bzw. 1000 nm. (Für Impulse mit einer Zeitdauer von 25 ns und einer Spot-Größe von 10 µm). Die Rißbildung ist nicht erwünscht, und der Grund dafür sind offensichtlich Spannungen im Film. Weiterhin ist anzunehmen, daß Film-Spannungen (und daher Rißbildung) durch Einstellung der Sputter-Bedingungen des NiAl vermieden werden können.

Weitere Beispiele

Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird 100 bis 500 nm dickes auf eine 25 nm dicke Cr-Haftschicht gesputtert, die wiederum auf ein Glas-Substrat gesputtert ist. Die CoNiPtTaTiSiO₂-Schicht wird dann Laser-strukturiert.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wurde eine 100 bis 500 nm dicke Cu-Schicht auf eine Ta-Haftschicht aufgebracht, die wiederum auf ein Glas-Substrat gesputtert war. Die Cu-Schicht wurde dann Laser-strukturiert.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel wurde 130 nm NiSi (81 at% Ni, 19 at% Si) auf ein Glas-Substrat gesputtert und dann Laser-strukturiert.

Gemäß einem weiteren Beispiel wurde 100 bis 500 nm dickes Cr auf ein Glas-Substrat gesputtert und dann strukturiert. (Man kann auch Buckel auf Cr bilden, aber sie sind sehr klein. Bei höherer Laser-Leistung neigt Cr zum Reißen oder Durchbrennen.)

Gemäß einem weiteren Beispiel wurde 125 bis 600 nm dickes Ta auf ein Glassubstrat gesputtert und dann strukturiert.

Gemäß einem weiteren Beispiel wurde 100 bis 500 nm dickes Al auf eine Ta-Haftschicht aufgesputtert. Das Al wurde dann Laser-strukturiert. (Auch wenn Strukturen in al gebildet werden können, so ist Al doch verhältnismäßig weich und daher sind härtere Materialien bevorzugt.)

Auch wenn unterschiedliche Metalle bei der Erfindung verwendet werden können, wurde ermittelt, daß die Kombination an Vorzügen von NiNb überlegen ist. Bspw. ist NiNb härter als Al, korrosionsfester als Cu brennt nicht so schnell durch wie Cr und bildet bessere Struktur-Formen als Ta.

Buckelhöhen-Veränderung abhängig von der Laser-Energie

Wie oben erläutert steigt die Buckelhöhe mit ansteigender Laser-Leistung an. Es ist allgemein wünschenswert, daß bei dem verwendeten Material und der Laserparametern die Buckelhöhe nicht um mehr als 1 nm pro 1% Schwankung der Laserleistung variiert. Der Grund dafür ist, daß die Laserleistung für typische Laser während des Betriebes schwankt, und es ist wünschenswert, die sich ergebende Veränderung der Buckelhöhe zu minimieren.

Fig. 9 zeigt die Beziehung zwischen der Buckelhöhe und Laser-Impulsenergien für NiP-plattiertes Al (Kurve 80), 100 nm dickes NiNb, das auf 25 nm dickes Cr gesputtert wurde, das wiederum auf Glas gesputtert wurde (Kurve 81), und 100 nm dickes CoNiPtTaTiSiO₂, das auf 25 nm dickes Cr gesputtert wurde, das wiederum auf Glas gesputtert wurde (Kurve 82). (CoNiPtTaTiSiO₂ ist eine magnetische Legierung, und ist daher aus diesem Grund allgemein für eine Strukturschicht nicht so günstig). Die Daten gemäß Fig. 9 wurden mit einer Impulslänge von 14 ns und einer Spotgröße von 11 µm gewonnen. Die Y-Achse von Fig. 9 ist in nm skaliert, während die X-Achse die Laser-Impulsenergie in Mikrojoule angibt. In Kurve 81 ist die Steigung allgemein weniger als 1 nm pro 1% Änderung der Impuls-Energie. In Kurve 82 ist die Steigung für Impulse von weniger als 1 Mikrojoule ebenfalls weniger als 1 nm pro 1% Änderung der Impuls-Energie für die Kurve 80, ein Betrieb in der Nahe der Spitze der Kurve 80 hat den Vorteil, daß die Laser- Impulsenergieschwankungen in diesem Bereich nahezu insensitiv sind. Ein Betrieb in der Nähe der Spitze der Kurve 80 verhindert weiterhin eine freie Wahl der Höhen der Buckel, wie es in Kurven 81 und 82 der Fall ist. Die Buckel in Fig. 9 wiesen die folgenden Formen auf:
80 Sombreros
81 Rippen
82 Sombreros.

Schlagfestigkeit

Wie oben genannt kann ein Laser zur Strukturierung eines metallischen Films auf einem Glas-Substrat verwendet werden. Ein Vorteil dieses Verfahrens ist es, das Glas-Substrat einer größeren Schlagfestigkeit als NiP-plattiertes Aluminium aufweist. Fig. 10 zeigt die Kraft, die zur Verbeulung der Substrate mit den folgenden Aufbauten benötigt wurde:

1. Ein Aluminium-Substrat, das mit 8 µm dickem NiP plattiert wurde (mit "NiP/Al" in Fig. 10 bezeichnet),
2. Glas, das mit 20 nm dickem Cr bedeckt wurde (mit "G/Cr" in Fig. 10 bezeichnet),
3. Glas, das mit 1 µm dickem NiAl bedeckt wurde (mit "G/NiAl" in Fig. 10 bezeichnet), und
4. Glas, das mit 20 nm dickem Cr, 200 nm dickem Al (einem Verdickungsvorgang unterzogen), und 8 nm dickem NiP bedeckt wurde (mit "G/Cr/Al/NiP" in Fig. 10 bezeichnet).

Während des Tests entsprechend Fig. 10 wurde eine Platte mit einem 50%-Gleitelement darauf beschleunigt und dann abrupt angehalten (der Ausdruck "50%-Gleitelement" ist aus dem Stand der Technik gut bekannt und bezieht sich auf die Größe des Gleitelements). Da die Platte plötzlich abgebremst wurde, wird das Gleitelement auf der Platte durch die Kraft plötzlich abgebremst, die von der Plattenoberfläche gegenüber dem Gleitelement ausgeübt wird. Diese Kraft wurde in "G" gemessen und ist in der Y-Achse von Fig. 10 zu sehen. 1 G ist die Beschleunigung durch eine Kraft, die ein Objekt mit 9,8 m/s² abbremst, d. h. die Schwerkraft. Dieser Test kann zur Simulierung der Kraft verwendet werden, die auf einer Platte und einem Gleitelement ausgeübt wird, wenn ein Platten-Antrieb ungewünscht auf den Boden fällt. Die X-Markierungen in Fig. 10 zeigen die Testversuche an, die unakzeptable Beulen in der Platten-Oberfläche ergaben. Die diamantförmigen Markierungen zeigen die Testversuche an, die keine unakzeptierbaren Beulen in der Platten-Oberfläche ergaben.

Wie ersichtlich, wurden 180 G zur Verbeulung des NiP-plattierten Aluminium-Substrats benötigt, und ungefähr 250 G zur Verbeulung des Glas-Substrats. So sind Glas-Substrate schlagfester als NiP-plattiertes Al.

Industrielle Anwendung

Fig. 11 zeigt einen Magnetplatten-Antrieb 100 mit einer erfindungsgemäß aufgebauten Magnet-Platte 102. Die Platte 102 ist zu ihrer Drehung wirkungsmäßig mit einem Motor 104 verbunden. Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird die Platte 102 mit 5000 bis 10000 U/min gedreht. Ein Paar von Lese-/Schreibköpfen 106a, 106b sind an Armen 108a, 108b angebracht, die wiederum durch nicht gezeigte Aktuatoren bewegt werden, um die Köpfe 106a, 106b auf gewünschten Datenspuren auf der Platte 102 zu positionieren.

Die Köpfe 106a, 106b schweben im Betrieb über der Platte 102. Die Köpfe 106a, 106b könne induktive oder magneto-resistive Lese-/Schreibköpfe sein.

Bei alternativen Ausführungsbeispielen kann der Platten-Antrieb 100 mehrere Magnet- Platten aufweisen. Außer der Platte 102 sind alle Bestandteile des Platten-Antriebs 100 bekannt. Details hinsichtlich des Platten-Antriebs sind in der US-A-4 949 202, US-A-5 025 335 und US-A-5 027 241 enthalten.

Auch wenn die Erfindung bezugnehmend auf spezielle Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist es für den Fachmann ersichtlich, daß Änderungen im Rahmen des Umfangs der obeiliegenden Ansprüche ausgeführt werden können, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise kann die vorliegende Erfindung mit nicht-metallischen Substraten oder nicht-leitfähigen Substraten verwendet werden, die nicht Glas sein müssen. Es wird beispielsweise verwiesen auf Perettie "Alternative Substrates: The Critical Issues", IDEMA Insight, November/Dezember 1995. Weiterhin können die verschiedenen Schichten auf der Platte durch verschiedene Verfahren, wie beispielsweise Sputtern, Aufdampfen, etc. gebildet werden. Die Erfindung ist nicht auf die Aufbringungs- Parameter, wie beispielsweise Druck und Ablagerungsraten beschränkt. Die Erfindung kann zur Zonen-Strukturierung einer Magnet-Disk oder zur Strukturierung der gesamten Oberfläche der Magnet-Disk verwendet werden. Alternativ kann die Erfindung zur Bildung einer rauhen Struktur mit großen Buckel in der CSS-Zone und einer glatten Struktur mit kleinen Buckel in einer Datenzone verwendet werden. Auch wenn die Erfindung mit metallischen Struktur-Schichten mit einem hohen Schmelzpunkt ausgeführt werden kann, kann die vorliegende Erfindung auch mit anderen Laserstruktur- Schichtmaterialien wie beispielsweise Al oder Cu ausgeführt werden.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung einer Magnet-Platte (110), aufweisend die folgenden Schritte:
Aufbringen einer Strukturschicht (118) auf einem Glas- oder Glaskeramik-Substrat (112),
Laserstrukturierung der Strukturschicht (118), und
Aufbringen einer Unterschicht, einer magnetischen Schicht (122) und einer Schutz- Überschicht auf der Strukturschicht (118).

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Strukturschicht (118) metallisch ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die Strukturschicht (118) durch stromloses Plattieren gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, weiterhin aufweisend den Schritt der Aufbringung einer Ausgangs-Schicht (117) auf dem Substrat, wobei die Ausgangs-Schicht das stromlose Plattieren der Strukturschicht (118) auf dem Substrat initiiert.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Ausgangs-Schicht (117) ein Material bestehend aus einem von Zn, Pd, Co, Fe, Ph, Be, NiP und Ni aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Ausgangs-Schicht (117) eine Legierung mit wenigstens einem Material aus der Gruppe bestehend aus Zn, Pd, Co, Fe, Ph, Be, NiP und Ni ist.

7. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Ausgangs-Schicht (117) durch eine Vakuum-Aufbringung gebildet wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem die Ausgangs-Schicht (117) durch Sputtern gebildet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Ausgangs-Schicht (117) Zn aufweist, und der Schritt der Aufbringung der Ausgangs-Schicht (117) die folgenden Schritte aufweist:
Aufbringung einer metallischen Schicht (116) auf dem Substrat, und Verzinken des Substrats,
wobei die metallische Schicht (116) wenigstens teilweise verbraucht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem die metallische Schicht (116) ein Material aus der Gruppe bestehend aus Al, Mg, Al-Legierungen und Mg-Legierungen aufweist.

11. Verfahren nach Anspruch 1, weiterhin aufweisend den Schritt der Bildung einer Haftschicht (114) zwischen dem Substrat und der Strukturschicht.

12. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Strukturschicht (118) durch eine Vakuum-Ablagerung gebildet wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Strukturschicht (118) eine Legierung bestehend aus einem ersten Material aus der Gruppe von Ni, Pd, Pt, Re und Fe und einem zweiten Material aus der Gruppe bestehend aus Nb, Ta, Zr, Ti, W und V ist.

14. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Strukturschicht (118) eine Legierung bestehend aus einem ersten Material aus der Gruppe bestehend von Ni, Co, Fe und Mo und einem zweiten Material aus der Gruppe bestehend aus P, B, Se und Sb ist.

15. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Strukturschicht (118) eine Legierung auf Co- oder Ni-Basis ist.

16. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Strukturschicht (118) eine Siliziumverbindung eines Materials aus der Gruppe bestehend aus Ni, Nb und Pt ist.

17. Magnet-Platte, dadurch gekennzeichnet, daß sie durch das Verfahren von Anspruch 1 hergestellt ist.

18. Verfahren zur Herstellung einer Magnet-Platte (110), aufweisend die folgenden Schritte:
Aufbringung einer metallischen Ausgangs-Schicht (116) auf einem Glas- oder Glaskeramik-Substrat (112),
stromloses Plattieren einer NiP-Schicht (118) auf dem Substrat nach dem Schritt der Aufbringung der metallischen Ausgangs-Schicht (116), wobei die Ausgangs-Schicht (116) das stromlose Plattieren von NiP initiiert,
Laser-Strukturierung der NiP-Schicht (118), und
Aufbringen einer Unterschicht, einer magnetischen Schicht (122) und einer Schutz- Überschicht auf die NiP-Schicht (118) nach dem Schritt der Laser-Strukturierung.

19. Verfahren nach Anspruch 18, weiterhin aufweisend den Schritt der Bildung einer Haftschicht (114) zwischen dem Substrat (112) und der Ausgangs-Schicht (116), wobei die Haftschicht (114) ein Material aus der Gruppe bestehend aus Cr, Ta, Mo, W, V und Nb ist, wobei die Unterschicht (120) ein gesputtertes Material aus der Gruppe bestehend aus NiP und Cr aufweist.

20. Verfahren zur Herstellung einer Magnet-Platte (110), aufweisend die folgenden Schritte:
Aufbringen einer Ausgangsschicht auf einem Glas- oder Glaskeramik-Substrat, stromloses Plattieren einer Schicht auf die Ausgangsschicht, und
Aufbringen einer Unterschicht, einer Magnet-Schicht und einer Schutz-Überschicht auf der stromlos plattierten Schicht.

21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die stromlos plattierte Schicht NiP aufweist,
wobei das Verfahren weiterhin den Schritt der Laser-Strukturierung der NiP-Schicht, der Aufbringung der Unterschicht auf die NiP-Schicht und der Aufbringung der Magnetschicht auf die Unterschicht aufweist.

22. Verfahren zur Herstellung einer Magnet-Platte, aufweisen die Schritte der Bereitstellung eines Substrats, der Schaffung einer Schicht mit Ni und Nb auf dem Substrat, und der Laser-Strukturierung der Schicht mit Ni und Nb.

23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Substrat ein Material aufweist, das aus Glas, Glas-Keramik, SiC, Si oder gesputtertem Kohlenstoff gewählt ist.

24. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Ni und Nb enthaltende Schicht eine zwischen 50 und 500 nm dicke NiNb-Schicht ist.

25. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem die Ni und Nb enthaltende Schicht zwischen 16 und 60 at% Nb und zwischen 84 und 40 at% Ni enthält.

26. Platte, hergestellt durch das Verfahren gemäß Anspruch 22.

27. Platten-Antrieb, mit einer Platte, die nach einem der Ansprüche 1, 20 oder 22 hergestellt wurde, einem mit der Platte verbundenen Motor zum Drehen der Platte, und einen in der Nähe der Platte gehaltenen Lese-/Schreibkopf zum Lesen und Schreiben von bzw. auf die Platte.