JP2006018996A - 磁気記録媒体用基板、磁気記録媒体、および磁気記録再生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 シリコン基板に適切な粗さをつけて、良好な浮上特性を示す表面形状を備えたシリコン基板を使用した磁気記録媒体用基板を提供する。
【解決手段】 シリコン基板をアルカリ水溶液と界面活性剤とを含んだエッチング液を用いて化学エッチングをすることにより、表面に凹凸を形成する。アルカリ水溶液は、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムを含み、エッチング液中のアルカリ成分の濃度が１質量％〜６０質量％の範囲内とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ハードディスク装置などに用いられる磁気記録媒体用基板、磁気記録媒体用基板の製造方法、磁気記録媒体および磁気記録再生装置に関するものである。特にランプロード方式に適した良好な浮上特性を示す表面形状を備えた、小径のシリコン基板を使用した磁気記録媒体用基板、および、磁気記録媒体用基板の製造方法を提供することにある。

一般に、磁気記録再生装置（磁気ディスク装置）は、ケース内に配設された磁気記録媒体（磁気ディスク）と、磁気ディスクを支持および駆動するスピンドルモータと、磁気ディスクに対して情報をリード／ライトを行う磁気ヘッドを含んだヘッドサスペンションアッセンブリーと、を備えている。

ヘッドサスペンションアッセンブリーは、磁気ヘッドが形成されたスライダーと、このスライダーを支持したサスペンションと、このサスペンションを支持したアームと、を有している。ヘッドサスペンションはアッセンブリーは軸受け組み立てによって回転自在に支持され、ボイスコイルモータによってヘッドサスペンションアッセンブリーを回転させることにより、磁気ヘッドは磁気ディスク上の任意の位置を移動することができる。

このような磁気ディスク装置においては、磁気ヘッドは磁気ディスクが回転しているときには、一定の浮上量で飛行するように設計されている。すなわち、磁気ヘッドはリード／ライト時には、磁気ディスク上を一定の浮上量で飛行しており、このために、磁気ヘッドと磁気ディスクは直接接触することが無く、磁気ディスク装置の信頼性を向上させている。

このような磁気ディスク装置では、磁気ヘッドと磁気ディスクとが不慮に接触した際のスライダー挙動変化を低減させるために、磁気ディスク表面の粗さを多少大きくし、磁気ディスクに対するスライダーの吸着性低減を図ることが必要である。

さらに近年、記録密度の上昇と共に浮上量は低下してきており、現状では浮上量が１０ｎｍ程度まで下がってきている。一般には、磁気ディスク表面が鏡面であるほど、低浮上には適しているように考えられるが、実際には、鏡面であるほど磁気ヘッドの共振が発生してしまい適さない。低浮上で磁気ヘッドの共振を発生させないためにも、磁気ディスク表面の粗さを多少大きくする必要性がある。

従来から表面粗さの指標として用いられている算術平均粗さＲａ（日本工業規格（ＪＩＳＢ ０６０１）記載）は表面高さの中心線からの凹部、凸部までの深さ又は高さを積分平均したものである。しかし、磁気ヘッドと磁気ディスクとが接触した時の摩擦力は、凸部が占める接触面積の寄与が大きく、凹部とは相関性が低い。そのために、Ｒａは、磁気ヘッドの浮上安定性との関連を示す表面粗さ指標として不十分である。

他の指標としては、磁気ディスク（メディア）表面の高さ中心線と凸部最大高さとの差を示すＲｐが知られてりるが、これは、平均的な凸部の高さを示すものではない。従って、たとえＲｐが大きくとも、高い凸部が少なければ接触時の摩擦力を低減できないこともある。そのため、この指標Ｒｐと浮上安定性との相関は低い。

また、近年、表面粗さの指標として、負荷曲線における接触比率が０．０１％となる高さＢＨ[0.01%]と接触比率が５０％となる高さＢＨ[50%]との差
ΔＢＨ[0.01, 50]（＝｜ＢＨ[0.01%]−ＢＨ[0.01％] ｜）を用い、この差が３．０ｎｍ以上６．０ｎｍ以下とした磁気ディスクが提案されている。（例えば、特許文献１参照。）
また、表面凹凸の接触比率が５０％の場合を基準高さとしたとき、その表面凹凸の接触比率が０．４％における高さが２．０〜７．０ｎｍである磁気記録媒体用基板が提案されている。（例えば、特許文献２参照。）
磁気ディスク装置に用いられる磁気ディスクとしては、磁気記録媒体用基板（磁気ディスク用の基板）にスパッタリング法により金属膜を積層した構造が主流となっている。磁気記録媒体に用いられる基板としては、アルミニウム基板とガラス基板が広く用いられている。アルミニウム基板とは鏡面研磨したＡｌ−Ｍｇ合金の基体上にＮｉ−Ｐ系合金膜を無電解メッキで１０μｍ程度の厚さに形成し、その表面を更に鏡面仕上げしたものである。ガラス基板にはアモルファスガラスと結晶化ガラスの２種類がある。どちらのガラス基板も鏡面仕上げしたものが用いられる。

ガラス基板は高ヤング率のために対衝撃性が大きく、かつ、基板の薄くすることが可能である。したがって、ノートパソコン、携帯型音楽プレーヤー、デジタルカメラ等のモバイル用途に使用されている。

アルミニウム基板は高ヤング率ではないが、基板に電気を通すこと、基板コストの安さから、デスクトップパソコン用途に用いられている。

量産で用いられている基板は、ガラス基板とアルミニウム基板の２種類だけであるが、この他にも、シリコン基板やカーボン基板などが知られている。

特にシリコン基板は高ヤング率であり、基板に電気を通すことができる、ガラス基板のようにアルカリ金属の析出を心配しなくて良いなど多くの利点を持っている。
特開２００１−１６０２１４公報 特開２００１−１４３２４６公報

しかしながら、今ままで、シリコン基板には適切な粗さをつける手法がなかったために実用化することはできなかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものである。本発明はシリコン基板に適切な粗さをつけて、良好な浮上特性を示す表面形状を備えたシリコン基板を使用した磁気記録媒体用基板、および、磁気記録媒体用基板の製造方法等を提供することである。

本発明者等は上記問題を解決するために、鋭意努力検討した結果、適切な濃度のアルカリ水溶液と適切な濃度の界面活性剤を含んだエッチング液を用いて適切な温度で化学エッチングを施すことにより、表面に適切な凹凸を形成できることを見出し本発明を完成した。即ち本発明は以下に関する。
（１）シリコン基板をアルカリ水溶液と界面活性剤とを含んだエッチング液を用いて化学エッチングをすることを特徴とする磁気記録媒体用基板の製造方法。
（２）化学エッチングにより、表面に凹凸を形成することを特徴とする（１）に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（３）アルカリ水溶液が、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムを含み、エッチング液中のアルカリ成分の濃度が１質量％〜６０質量％の範囲内であることを特徴とする（１）または（２）に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（４）界面活性剤がアニオン界面活性剤であり、エッチング液中のアニオン界面活性剤成分の濃度が０．１質量％〜５質量％の範囲内であることを特徴とする（１）〜（３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（５）アニオン界面活性剤が、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、アルキルリン酸カリウムからなる群から選ばれた何れか一種以上であることを特徴とする（４）に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（６）界面活性剤がカチオン界面活性剤であり、エッチング液中のカチオン界面活性剤成分の濃度が０．１質量％〜５質量％の範囲内であることを特徴とする（５）に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（７）カチオン界面活性剤が、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアルリトリメチルアンモニウムクロライド、ステアルリアミンアセテートからなる群から選ばれた何れか一種以上であることを特徴とする（６）に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（８）界面活性剤が両性界面活性剤であり、エッチング液中の両性界面活性剤成分の濃度が０．１質量％〜５質量％の範囲内であることを特徴とする（７）に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（９）両性界面活性剤が、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ラウリルジメチルアミンオキサイドからなる群から選ばれた何れか一種以上であることを特徴とする（８）に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（１０）エッチング液の液温が２０℃〜８０℃の範囲内であることを特徴とする（１）〜（９）の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（１１）表面の凹凸が、表面粗さ負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率値（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下であることを特徴とする（１）〜（１０）の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（１２）シリコン基板が、単結晶シリコンであることを特徴とする（１）〜（１１）の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（１３）シリコン基板が、多結晶シリコンであることを特徴とする（１）〜（１１）の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（１４）基板の直径が５０ｍｍ以下であること特徴とする（１）〜（１３）の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
（１５）シリコン基板表面の凹凸が、表面粗さ負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率値（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下であることを特徴とする磁気記録媒体用基板。
（１６）シリコン基板が、単結晶シリコンであることを特徴とする（１５）に記載の磁気記録媒体用基板。
（１７）シリコン基板が、多結晶シリコンであることを特徴とする（１５）に記載の磁気記録媒体用基板。
（１８）基板の直径が５０ｍｍ以下であること特徴とする（１５）〜（１７）の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板。
（１９）（１）〜（１４）の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法を用いて製造した磁気記録媒体用基板。
（２０）（１５）〜（１９）の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板上に磁性膜、保護膜、潤滑剤層を有する磁気記録媒体であって、磁気記録媒体表面の凹凸が、表面粗さ負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率値（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
（２１）シリコン基板を用いた磁気記録媒体用基板上に、磁性膜、保護膜、潤滑剤層を有する磁気記録媒体であって、磁気記録媒体表面の凹凸が、表面粗さ負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率値（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
（２２）（２０）または（２１）に記載の磁気記録媒体と、磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置。

本発明によれば、ランプロード方式に適した良好な浮上特性を示す表面形状を備えた、小径のシリコン基板を使用した磁気記録媒体用基板、および、磁気記録媒体用基板の製造方法を提供できる。

シリコン基板のアルカリエッチングは異方性エッチングであるために、（１００）面は（１１１）面に対して100倍程度のエッチング速度差が生じる。半導体用途では、この異方性エッチングのために、エッチング後の表面粗さに劣るとされているが、本発明においては、この特性を利用して凹凸を形成している。ただし、異方性比が１００倍もあるために、このままでは精密な表面凹凸制御はできない。特に均一性には問題があり、アルカリエッチングだけでは表面粗さのばらつきが大きくなってしまう。

このために、界面活性剤を添加して均一性を向上させ精密な表面凹凸制御を可能としている。アルカリエッチングだけではエッチングが進行するに連れて、表面粗さが大きくなりシリコン基板の表面電位が不均一になると推察される。しかし、界面活性剤を含んだアルカリ溶液でエッチングすると界面活性剤がマイナス電位のウェーハ表面に付着するために、ウェーハの表面電位が均一化する。このために表面粗さは均一に制御され良好な表面粗さを得ることができる。

エッチング液のアルカリ成分や界面活性剤の濃度、温度、時間を調整することによりシリコン基板の表面凹凸制御は広い範囲で可能であるが、低浮上に適した磁気記録媒体（磁気ディスク）表面は、表面粗さ負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率が（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下である必要性がある。本発明では磁気記録媒体用基板または磁気記録媒体の表面粗さを、負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率が（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下とする。

本発明で用いることのできるシリコン基板としては単結晶シリコン基板が好ましいが、本発明者らによる実験では、多結晶シリコン基板においても同様の効果が得られることが明らかになっている。

また本発明の磁気記録媒体用基板は特に、直径が５０ｍｍ以下、最も好ましくは直径２５ｍｍ以下のサイズを用いた場合において、その効果が著しい。なお基板直径の下限は実用的には１０ｍｍ程度である。

近年、電磁変換特性のＳＮＲを向上させるために、磁気記録媒体用基板（磁気ディスク基板）にテクスチャー加工を施し、その基板に磁性膜等を形成して得られた磁気記録媒体（磁気ディスク）に磁気異方性をつけることが実施されている。詳細を述べると、テクスチャー加工により磁性層であるＣｏ合金層の磁化容易軸が円周方向に配向し、円周方向の在留磁化や角型比が磁気ディスクの半径方向に対して相対的に高くなる。残留磁化にほぼ比例して再生出力が向上するため磁性層膜厚を低減することが可能になり、磁化遷移幅、ノイズやオーバーライト特性が改善する。すなわち、テクスチャー加工を施されたテクスチャー媒体（異方性が付与された磁気記録媒体）は、分解能や半値幅、ＳＮＲを向上させることが可能であり、高記録密度媒体として大きな利点を有する。したがって、テクスチャー媒体を実用化することが高記録密度化への有力な手段となる。

しかしながら、このテクスチャー加工は磁気ディスク基板表面の凸部（突起）も削り取るため、磁気ディスク基板の表面粗さが非常に小さくなる傾向にある。その結果、磁気ディスクに対する磁気ヘッドの吸着性が高くなる。従って、テクスチャー媒体で信頼を得るためには、表面粗さをさらに厳しく制御し最適化する必要性がある。

テクスチャー媒体では、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率（ＢＨ１．０ｎｍ）が、５％以上２０％以下、より好ましくは７％以上１５％以下とする。

テクスチャー媒体は、Ｃｏ合金層の磁化容易軸が円周方向に配向していることから分かるように、磁化容易軸は面内方向に配列している。このような媒体は「面内媒体」と呼ばれている。一方、Ｃｏ合金層の磁化容易軸が面直方向に配列させることもできる。このような媒体は「垂直媒体」と呼ばれている。

今までの磁気記録再生装置（磁気ディスク装置）では、面内媒体が用いられている。しかしながら、近年、垂直媒体の特性が向上してきており、垂直媒体が磁気ディスク装置内で用いられる可能性も出てきた。垂直媒体の場合、Ｃｏ合金層の磁化容易軸を円周方向に配向させる必要性は無いので、テクスチャーを施す必要性は無い。このようなテクスチャーを施さない垂直媒体においては、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下である必要性がある。

また、この発明の形態に係る磁気ディスク装置は、上記磁気ディスクと、この磁気ディスクを支持および駆動する駆動部と、上記磁気ディスクに対して情報の記録再生を行うとともに、上記磁気ディスクに対する浮上量が１０．０ｎｍ以下の磁気ヘッドと、上記磁気ヘッドを支持したヘッドサスペンションアッセンブリーと、を備えたことを特徴としている。

上記磁気ディスクおよびこれを備えた磁気ディスク装置によれば、磁気ディスクの表面粗さの指標として「ＢＨ１．０ｎｍ」を用いている。この「ＢＨ１．０ｎｍ」は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）より測定される表面粗さ負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の接触比率値を表してる。

この「ＢＨ１．０ｎｍ」は、低浮上領域での浮上量安定性と相関が高く、「ＢＨ１．０ｎｍ」が５％から２０％となるように磁気ディスクの表面粗さを制御することにより、磁気ヘッドの浮上量が１０．０ｎｍ以下という低浮上の場合でも、磁気ディスクの電磁変換特性の優位性を維持しつつ浮上安定性を確保することができる。

以下図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係わる磁気ディスクおよびこれを備えた磁気ディスク装置をハードディスクドライブ（以下、ＨＤＤと称する）に適用した実施の形態について詳細に説明する。

図１に示すように、ＨＤＤは、上面の開口した矩形箱状のケース１２と、複数のねじによりケースにねじ止めされたケースの上端開口を閉塞する図示しないトップカバーと、を備えている。

ケース１２内には、磁気記録媒体としての２枚の磁気ディスク１６（一方のみ図示する）、磁気ディスクを支持および回転させる駆動部としてのスピンドルモータ１８、磁気ディスクに対して情報の書き込み、読み出しを行う複数の磁気ヘッド、これらの磁気ヘッドを磁気ディスク１６に対して移動自在に支持したキャリッジアッセンブリー２２、キャリッジアッセンブリーを回転および位置決めするボイスコイルモータ（以下ＶＣＭと称する）２４、磁気ヘッドが磁気ディスクの最外周に移動した際、磁気ヘッドを磁気ディスクから離間した退避位置を保持するランプロード機構２５、および記録再生信号の処理回路であるリードライトアンプ等を有した基板ユニット２１等が収納されている
ケース１２の低壁外面には、基板ユニット２１を介してスピンドルモータ１８、ＶＣＭ２４、および磁気ヘッドの動作を制御する図示しないプリント回路基板がねじ止めされている。

各磁気ディスク１６は、上面および下面に磁気記録を有している。２枚の磁気ディスク１６は、スピンドルモータ１８の図示しないハブの外周に嵌合されているとともに、クランプばね１７によってハブ上に固定支持されている。これにより、２枚の磁気ディスク１６は所定の隙間を置いて互いに同軸的に積層配置されている。そして、スピンドルモータ１８を駆動することにより、２枚の磁気ディスク１６は一体的に所定の速度、例えば、４２００ｒｐｍで矢印Ｂ方向に回転される。

キャリッジアッセンブリー２２は、ケース１２の底壁上に固定された軸受部２６と、軸受部から延出した複数のアーム３２と、を備えている。これらのアーム３２は、磁気ディスク１６の表面と平行に、かつ、互いに所定の間隙を置いて位置しているとともに、軸受部２６から同一の方向へ延出している。また、キャリッジアッセンブリー２２は、弾性変形可能な細長い板状のサスペンション３８を備えている。サスペンション３８は、板ばねにより構成され、その基端がスポット溶接あるいは接着によりアーム３２の先端に固定され、アームから延出している。なお、各サスペンション３８は対応するアーム３２と一体に形成せれてもよい。アーム３２およびサスペンション３８によりヘッドサスペンションを構成し、このヘッドサスペンションと磁気ヘッドとによりヘッドサスペンションアッセンブリーを構成している。

図２に示すように、各磁気ヘッド４０は、ほぼ矩形状のスライダ４２とこのスライダの端面に形成された記録再生用のヘッド部４４とを有し、サスペンション３８の先端部に設けられたジンバルばね４１に固定されている。各磁気ヘッド４０は、サスペンション３８の弾性により、磁気ディスク１６の表面に向かうヘッド荷重Ｌが印加されている。作動時において、磁気ディスク１６に対する磁気ヘッド４０の浮上量は１０．０ｎｍ以下に設定されている。

図１に示すように、キャリッジアッセンブリー２２は、軸受部２６からアーム３２と反対の方向へ延出した支持枠４５を有し、この支持枠により、ＶＣＭ２４の一部を構成するボイスコイル４７が支持されている。支持枠４５は、合成樹脂によりボイスコイル４７の外周に一体的に成形されている。ボイスコイル４７は、ケース１２上に固定された一対のヨーク４９間に位置し、これらのヨーク、および、一方のヨークに固定された図示しない磁石とともにＶＣＭ２４を構成している。そして、ボイスコイル４７に通電することにより、軸受部２６の回りでキャリッジアッセンブリ２２が回動し、磁気ヘッド４０は磁気ディスク１６の所望のトラック上に移動および位置決めされる。

ランプロード機構２５は、ケース１２の底壁に設けられているとともに磁気ディスク１６の外側に配置されたランプ５１と、各サスペンション３８の先端から延出したタブ５３と、を備えている。キャリッジアッセンブリー２２が、磁気ディスク１６の外側の退避位置まで回動する際、各タブ５３は、ランプ５１に形成されたランプ面と係合し、その後、ランプ面の傾斜によって引き上げられ、磁気ヘッドのアンロードを行う。

次に、ＨＤＤにおける磁気ディスク１６について詳細を説明する。

図３に示すように、磁気ディスク１６は、基板５０として，厚さ０．３８ｍｍ、外径１．０インチ（２５．４ｍｍ）のシリコン基板を備えている。基板５０の表面は、アルカリ水溶液と界面活性剤を含んだエッチング液を用いて化学エッチングを施されている。面内媒体の場合には、基板５０の表面にはさらにテクスチャー加工を施されてることが、電磁変換特性上好ましい。テクスチャー加工を施す順番は、化学エッチング、テクスチャー加工の順番でも、テクスチャー加工、化学エッチングの順番でも、どちらでも構わない。

エッチング液に含まれるアルカリ水溶液には、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムが用いられる。前記エッチング液中にアルカリ成分の濃度が１〜６０質量％の範囲である。アルカリ成分の濃度が１質量％未満では、エッチング効果が十分に得られず、シリコン表面を粗すことができない。一方、アルカリ成分の濃度が６０質量％を超えると、エッチング効果が強すぎて、シリコン表面を制御性良く粗すことができない。

エッチング液に含まれる界面活性剤には、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤のいづれかが用いられる。

アニオン界面活性剤には、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム又はアルキルリン酸カリウムが用いられる。前記エッチング液中にアニオン界面活性剤成分の濃度が０．１〜５質量％の範囲である。アニオン界面活性剤成分の濃度が０．１質量％未満では、ウェハーの表面電位を均一化できず、均一にシリコン表面を粗すことができない。一方、アニオン界面活性剤成分の濃度が５質量％を超えると、後工程でアニオン界面活性剤を洗浄除去することが困難になる。

カチオン界面活性剤には、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアルリトリメチルアンモニウムクロライド又はステアルリアミンアセテートが用いられる。前記エッチング液中にカチオン界面活性剤成分の濃度が０．１〜５質量％の範囲である。カチオン界面活性剤成分の濃度が０．１質量％未満では、ウェハーの表面電位を均一化できず、均一にシリコン表面を粗すことができない。一方、カチオン界面活性剤性剤成分の濃度が５質量％を超えると、後工程でカチオン界面活性剤を洗浄除去することが困難になる。

両性界面活性剤には、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン又はラウリルジメチルアミンオキサイドが用いられる。前記エッチング液中に両性界面活性剤成分の濃度が０．１〜５質量％の範囲である。両性界面活性剤の濃度が０．１質量％未満では、ウェハーの表面電位を均一化できず、均一にシリコン表面を粗すことができない。一方、両性界面活性剤成分の濃度が５質量％を超えると、後工程で両性界面活性剤を洗浄除去することが困難になる。

前記エッチング液は、液温２０〜８０℃の範囲で実施される。２０℃未満では、エッチング速度が極めて遅く生産性に適さない、一方、８０℃を超えるとエッチング速度が極めて速くはるために粗さが増大してしまい適さない。

基板５０の各表面上には、スパッタリングにより多層膜が形成されている。すなわち、基板５０の各表面上には、ＣｏＷ合金からなる厚さ１０ｎｍの配向調整膜５２、Ｃｒ系合金からなる厚さ１０ｎｍの下地膜５４、ＣｏＣｒＺｒ合金からなる厚さ２ｎｍ安定化層５６、Ｒｕからなる厚さ１ｎｍの結合層５８、ＣｏＣｒＰｔＢ合金からなる厚さ１５ｎｍの磁性層６０、およびカーボンからなる厚さ３ｎｍの保護膜６２が順に形成されている。更に、保護膜６２上には、例えば、パーフルオロポリエーテルを主成分とする潤滑剤が塗布され、厚さ２ｎｍの潤滑膜６４が形成せれている。

磁気ディスク用基板または磁気ディスク１６において、各表面の粗さは新たな指標として、所定の範囲に形成されている。すなわち、各表面の粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）により測定される表面粗さ負荷曲線において、接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域の接触比率値（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下の範囲となるように形成されている。図４に示すように、磁気ディスク１６の各表面は、磁気ディスク１６の表面と平行な断面において、ディスク表面凹凸の断面積が磁気ディスク全体の５０％となる断面の高さ位置を中心線として、この中心線からの高さが１．０ｎｍ以上の位置における断面の面積が測定範囲（１０μｍ×１０μｍ）の面積の５％から２０％となるように形成されている。

磁気ディスク表面の突起は、３．０ｎｍ程度では低く、磁気ヘッドとの接触時、突起は数ｎｍ押し込まれる。そのため、上記指標は、実質的には、磁気ヘッドのスライダと磁気ディスクとの吸着性を左右するのは突起の高さが１．０ｎｍ程度まで押し込まれたときのスライダと磁気ディスク表面との接触面積であるという考えに基づいて生み出されたものである。

外径２５．４ｍｍ、内径７．０ｍｍ、板厚０．３８ｍｍのＳｉ基板を用いた。Ｓｉ基板は単結晶であり、その表面の結晶方位は（１１１）であるものを用意した。Ｓｉ基板はＲａが２．３Åまで鏡面仕上げをしたものを用意した。各サンプルはエッチング処理後、アンモニア過水と塩酸過水を主成分とする洗浄液で洗浄した後、乾燥した。図７、および、図８にエッチング液中に含まれる、アルカリ成分、界面活性剤成分、およびそれらの濃度、エッチング温度、時間を示した。図８は、エッチング処理、乾燥後、テクスチャー加工を施したサンプルである。テクスチャー加工の条件は以下の通りである。スラリーに含まれる砥粒はＤ９０が０．１５μｍのダイアモンド砥粒を使用した。スラリーは５０ｍｌ／分で加工が開始される前に２秒間滴下した。研磨テープにはポリエステル製の織物布を使用した。研磨テープの送りは７５ｍｍ／分とした。ディスクの回転数は６００ｒｐｍとした。ディスクの揺動は１２０回／分とした。テープの押し付け力は２．０ｋｇｆ（１９．６Ｎ）とした。加工時間は１０秒とした。

磁気ディスクの表面形状の測定（Ｒａ，ＢＨ１．０ｎｍ）には原子間力顕微鏡を用い、測定範囲は１０μｍ×１０μｍ、スキャンライン数は２５６本とした。測定データは負荷曲線の演算を行う前に、フィルター処理プレーンフィット（オーダー＝１、Ｘ、Ｙ両方）、フラットン（オーダー＝０）を行った。

磁気ディスクの吸着性を評価するため、各サンプルのＴＤ−ＴＯ試験を行った。図５に示すように、ＴＤ−ＴＯ試験に用いる試験装置はチャンバ７０を備えている。チャンバ７０には排気ポンプ７２が接続され、チャンバ内部を０．３ａｔｍ程度まで減圧することができる。チャンバ７０内にはステージ７４が配設され、このステージ上にはスピンドルモータ７５、および支持ポスト７６が設けられている。サンプルとしての磁気ディスク８０はスピンドルモータ７５に支持され、例えば、４２００ｒｐｍで回転されている。支持ポスト７６には、アーム７７およびサスペンション７８が取り付けられ、サスペンションの先端に試験用の磁気ヘッド８２が支持されている。アーム７７には、磁気ヘッド８２と磁気ディスク８０との接触の程度を検出するアコースティックエミッション（ＡＥ）センサー８４が設けられ、ＡＥセンサーはオシロスコープ８５に接続されている。

ＴＤ−ＴＯ試験では、磁気ディスク８０をスピンドルモータ７５に装着し４２００ｒｐｍで回転する。この状態で、チャンバ７０内を徐々に減圧し、磁気ディスク表面に対する磁気ヘッド８２の浮上量を下げていく。この間、ＡＥセンサー８４の出力をオシロスコープ８５によりモニターする。図６に示すように、チャンバ７０内がある圧力に達した時点でＡＥセンサーの出力が急激に増加する。これは磁気ヘッドが磁気ディスク表面と接触市とことを示している。この時の圧力をタッチダウン（ＴＤ）圧力Ａとする。

その後、逆にチャンバ７０内の圧力を上げていくと、ＡＥ出力は大きい値のまましばらく変化せず、ある圧力で突然ノイズレベルが低下する。これは、磁気ヘッドが再び磁気ディスク表面から浮上したことを示し、この時の圧力をテイクオフ（ＴＯ）圧力Ｂとする。また、ＴＯ圧力ＢとＴＤ圧力Ａとの差（Ｂ−Ａ）をΔ圧力Ｃとする。このようなＴＤ圧力Ａ、ＴＯ圧力Ｂ、Δ圧力Ｃを測定する試験をＴＯ−ＴＤ試験と称している。

図９から分かるように、テクスチャー加工が無い場合には、データのバラツキも含めてＴＯ圧力が０．７ａｔｍ以下になるようにするために、「ＢＨ１．０ｎｍ」が５％以上である必要性がある。「ＢＨ１．０ｎｍ」が５％よりも小さいと、磁気ディスクの表面粗さが低くなってもＴＤ圧力が下がらない。また、図１０から分かるように、Δ圧力Ｃが急増し、すなわち吸着性が増大する。その結果、０．７ａｔｍでも磁気ヘッドが磁気ディスク表面から浮上しないという現象が発生する。このように、「ＢＨ１．０ｎｍ」が５％より小さいと、磁気ディスク表面が過度に平坦となって吸着性が増大し、磁気ヘッドとの接触の際に生じる摩擦力が急増する。そのために、磁気ヘッドが振動し、記録再生が不安定となり、若しくは、磁気ヘッド、磁気ディスクの破壊に至る場合もある。

図１１は、テクスチャー加工がある場合のＴＤ−ＴＯ試験のデータである。この場合、テクスチャー加工が無い場合よりも、さらに厳しく、データのバラツキも含めてＴＯ圧力が０．７ａｔｍ以下になるようにするために、「ＢＨ１．０ｎｍ」が７％以上である必要性がある。また、図１２から分かるように、Δ圧力Ｃが急増し、すなわち吸着性が増大する。

以上のことから、磁気ディスクの表面粗さとして「ＢＨ１．０ｎｍ」を５％以上にすることにより、とりわけ、テクスチャー加工がある場合には「ＢＨ１．０ｎｍ」を７％以上にすることにより、磁気ヘッドの浮上量１０．０ｎｍ以下の低浮上においても、０．７ａｔｍの減圧環境下で磁気ヘッドの浮上安定性を確保することができる。

次に、磁気ディスクの表面粗さが大きい場合に懸念される磁気ヘッドによる潤滑材の拾い上げ（潤滑材のピックアップ）の有無を調査するために、以下のロード、アンロード試験を実施した。前述した試験同様に、サンプルとして「ＢＨ１．０ｎｍ」の値が異なる１．０インチサイズ（２５．４ｍｍサイズ）の磁気ディスクを複数枚作成した。各磁気ディスクを１００００ｒｐｍで回転する磁気ディスク装置に組み込み、磁気ヘッドを磁気ディスク面内、面外にロード、アンロードさせる動作を繰り返し行った。試験環境は温度７０℃、湿度８０％ＲＨとし、ロードアンロードサイクルを５０万回行った。その後、磁気ディスク装置を分解して、磁気ヘッドへの潤滑材の付着の有無を調査した。

ロード、アンロード試験結果を図７，８に示す。この図から分かるように、テクスチャー無しの場合には、「ＢＨ１．０ｎｍ」が２０％よりも大きいと潤滑剤ピックアップが観察された。潤滑剤ピックアップ現象は磁気ヘッドと磁気ディスクとの接触頻度が多いほど発生しやすいと考えられ、潤滑剤ピックアップが発生することは、同時にサーマルアスペリティや静電破壊による磁気ヘッドの破壊が生じやすいと言える。また、「ＢＨ１．０ｎｍ」が２０％よりも大きいと、磁気ディスクが粗くなるために、磁気ヘッドと磁気ディスクとのスペーシングを短縮することが困難になる。したがって、高記録密度化が困難になるとともに、磁気ディスクおよび磁気ディスク装置の信頼性を確保することができない。

以上のことから、「ＢＨ１．０ｎｍ」が５％から２０％となるように磁気ディスクの粗さを制御することにより、磁気ヘッドの浮上量が１０．０ｎｍ以下という低浮上の場合でも、磁気ディスクの電磁変換特性を維持しつつ、高記録密度化および磁気ヘッドの浮上安定性を確保することができる。とりわけ、磁気ディスク基板にテクスチャー加工が施されている場合は、「ＢＨ１．０ｎｍ」が７％から１５％となるように磁気ディスクの粗さを制御することが好ましい。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してよい、さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

例えば、磁気ディスクにおいて、下地膜、記録膜、中間膜、潤滑剤等の材質、膜厚等は上述した実施の形態に限定されることはなく、必要に応じて種々選択可能である。また、磁気ディスク装置において、磁気ディスクの枚数は、必要に応じて増減可能である。

この発明の実施形態に係わるＨＤＤを示す平面図。 上記ＨＤＤにおける磁気ヘッド部分を拡大して示す側面図 この発明の実施形態に係わる磁気ディスクの断面図 上記ディスクの表面粗さの指標を説明するための図 磁気ディスクのＴＤ−ＴＯ試験装置を概略的に示す断面図 ＴＤ−ＴＯ試験における圧力とＡＥ圧力との関係を示す図 磁気ディスクのエッチング条件、表面粗さ、ＴＤ−ＴＯ試験結果、潤滑剤ピックアップの有無を示す図（テクスチャー加工の無い場合） 磁気ディスクのエッチング条件、表面粗さ、ＴＤ−ＴＯ試験結果、潤滑剤ピックアップの有無を示す図（テクスチャー加工の有る場合） 磁気ディスクの表面粗さと、ＴＤ圧力およびＴＯ圧力との関係を示す図（テクスチャー加工の無い場合） 磁気ディスクの表面粗さと、Δ圧力との関係を示す図（テクスチャー加工の無い場合） 磁気ディスクの表面粗さと、ＴＤ圧力およびＴＯ圧力との関係を示す図（テクスチャー加工の有る場合） 磁気ディスクの表面粗さと、Δ圧力との関係を示す図（テクスチャー加工の有る場合）

符号の説明

１２ ケース
１６ 磁気ディスク
１７ クランプばね
１８ スピンドルモータ
２１ 基板ユニット
２２ キャリッジアセンブリ
２４ ボイスコイルモータ
２５ ランプロード機構
２６ 軸受部
３２ アーム
３８ サスペンション
４０ 磁気ヘッド
４１ ジンバルばね
４２ スライダ
４３ ヘッド
４４ ヘッド部
４５ 支持枠
４７ ボイスコイル
４９ ヨーク
５０ 基板
５１ ランプ
５２ 第１下地膜
５３ タブ
５４ 第２下地膜
５６ 安定化層
５８ 結合層
６０ 磁性記録膜
６２ 保護膜
６４ 潤滑膜
７０ チャンバ
７２ 排気ポンプ
７４ ステージ
７５ スピンドルモータ
７６ 支持ポスト
７７ アーム
７８ サスペンション
８０ 磁気ディスク
８２ 磁気ヘッド
８４ センサ
８５ オシロスコープ

Claims (22)

1. シリコン基板をアルカリ水溶液と界面活性剤とを含んだエッチング液を用いて化学エッチングをすることを特徴とする磁気記録媒体用基板の製造方法。
2. 化学エッチングにより、表面に凹凸を形成することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
3. アルカリ水溶液が、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウムを含み、エッチング液中のアルカリ成分の濃度が１質量％〜６０質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
4. 界面活性剤がアニオン界面活性剤であり、エッチング液中のアニオン界面活性剤成分の濃度が０．１質量％〜５質量％の範囲内であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
5. アニオン界面活性剤が、アルキルナフタレンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、アルキルリン酸カリウムからなる群から選ばれた何れか一種以上であることを特徴とする請求項４に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
6. 界面活性剤がカチオン界面活性剤であり、エッチング液中のカチオン界面活性剤成分の濃度が０．１質量％〜５質量％の範囲内であることを特徴とする請求項５に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
7. カチオン界面活性剤が、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド、ステアルリトリメチルアンモニウムクロライド、ステアルリアミンアセテートからなる群から選ばれた何れか一種以上であることを特徴とする請求項６に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
8. 界面活性剤が両性界面活性剤であり、エッチング液中の両性界面活性剤成分の濃度が０．１質量％〜５質量％の範囲内であることを特徴とする請求項７に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
9. 両性界面活性剤が、ラウリルベタイン、ステアリルベタイン、ラウリルジメチルアミンオキサイドからなる群から選ばれた何れか一種以上であることを特徴とする請求項８に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
10. エッチング液の液温が２０℃〜８０℃の範囲内であることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
11. 表面の凹凸が、表面粗さ負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率値（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下であることを特徴とする請求項１〜１０の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
12. シリコン基板が、単結晶シリコンであることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
13. シリコン基板が、多結晶シリコンであることを特徴とする請求項１〜１１の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
14. 基板の直径が５０ｍｍ以下であること特徴とする請求項１〜１３の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
15. シリコン基板表面の凹凸が、表面粗さ負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率値（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下であることを特徴とする磁気記録媒体用基板。
16. シリコン基板が、単結晶シリコンであることを特徴とする請求項１５に記載の磁気記録媒体用基板。
17. シリコン基板が、多結晶シリコンであることを特徴とする請求項１５に記載の磁気記録媒体用基板。
18. 基板の直径が５０ｍｍ以下であること特徴とする請求項１５〜１７の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板。
19. 請求項１〜１４の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法を用いて製造した磁気記録媒体用基板。
20. 請求項１５〜１９の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板上に磁性膜、保護膜、潤滑剤層を有する磁気記録媒体であって、磁気記録媒体表面の凹凸が、表面粗さ負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率値（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
21. シリコン基板を用いた磁気記録媒体用基板上に、磁性膜、保護膜、潤滑剤層を有する磁気記録媒体であって、磁気記録媒体表面の凹凸が、表面粗さ負荷曲線において接触比率が５０％となる高さを基準として、高さが１．０ｎｍ以上の領域における接触比率値（ＢＨ１．０ｎｍ）が５％以上２０％以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
22. 請求項２０または２１に記載の磁気記録媒体と、磁気記録媒体に情報を記録再生する磁気ヘッドとを備えた磁気記録再生装置。

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