JP2007087533A - 磁気記録媒体用シリコン基板および磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】 高密度化のために小さい外周アバランチ・ポイントを得ることが可能な磁気記録媒体用シリコン基板、およびこの基板を用いた磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】 磁性層を含む膜を形成するためのデータ面（表面）１０と、外周端面（ストレート面）１２との間に、チャンファー（面取り）面１１を有する磁気記録媒体用シリコン基板であって、データ面の外周側のダブオフ値が１２０Å以下である、磁気記録媒体用シリコン基板とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、種々の電子機器（コンピュータ等）における記録媒体として広く使用可能な磁気記録媒体、および該磁気記録媒体を形成するための基板として好適に使用可能なシリコン基板に関する。

近年各種情報機器の進展にともない、磁気記録媒体の記憶容量は増大の一途をたどっている。特にコンピュータの外部メモリとして中心的な役割をはたしている磁気ディスクは年々記録容量、記録密度ともに増加しているが、更に高密度な記録を行なうための開発が必要とされている。例えば、ノート型パソコンなどの開発により、小型で衝撃に強い記録装置が望まれ、そのために、より高密度記録ができ、機械強度の強い小型の磁気記録媒体が望まれている。さらに最近ではナビゲーションシステムや携帯用音楽再生装置にも、超小型の磁気記録媒体を使用したものが採用されるようになってきた。

従来よりこの磁気記録媒体用の基板としては、アルミニウム合金およびその表面にＮｉＰメッキ処理をしたものやガラス基板が採用されている。しかしながら、アルミニウム合金の基板は耐摩耗性，加工性が悪く、この欠点を補うためにＮｉＰメッキ処理を施すが、このＮｉＰメッキ処理を施したものでは反りが生じ易く、かつ高温処理時に磁性を帯びる等の欠点を有する。また、ガラス基板は強化処理時に表面にひずみ層が発生し、圧縮応力が作用し、基板加熱時に反りが生じ易いという問題点がある。

磁気記録媒体用基板分野においては、軽量化に伴う薄型化や高速回転時のディスクの変形に耐えうる高い剛性などの機械的特性が要求されるとともに、高記録密度化への要求が非常に高まっている。高記録密度化を達成する目的で、磁気ヘッドの磁気記録媒体基板に対する浮上高さは非常に小さくなりつつあり、それを達成するために、磁気記録媒体基板は鏡面のような高い平坦性や小さい表面粗さが要求され、かつ表面の微小スクラッチ、微小ピットなどの欠陥が極力無いことが要求される。

超小型の磁気記録媒体の場合、磁気記録媒体の基板としては、より薄くて外力に対して変形し難く、表面が平滑で磁気記録層の形成し易い材質のものが望まれる。

そこで半導体素子基板として多用されているシリコン基板を磁気記録媒体の基板として使用することが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

単結晶シリコンは半導体の分野で鏡面のような平坦性や小さい表面粗さでかつ表面の微小スクラッチ、微小ピットなどの欠陥が極力無い清浄な表面が実現されている。それに加えてアルミニウムより比重が小さく、ヤング率が大きく、熱膨脹率が小さくて、高温特性が良く、導電性を有する等の多くの長所があるため、磁気記録媒体用の基板材として好ましいものである。また、基板の直径が小さくなるほど受ける衝撃力も小さくなり、シリコン基板を使用しても耐久性のある磁気記録装置とすることができる。

一般に、ディスク上をヘッドが飛行する際に、該ヘッドをディスクに出来る限り近接させて、かつヘッドを安定して飛行させる必要がある。このようにディスク−ヘッド間を近接させないと、高速記録／読み出し、および高密度記録に支障が生ずる。このように、ディスクに接触させずに、ヘッドを安定して飛行させるためのディスク−ヘッド間の距離は、「アバランチ・ポイント」と呼ばれている。これよりさらにヘッドの浮上量を下げると、急激に欠陥信号が増加する。

記録容量増大のためにできるだけ磁気ディスク外周までの広い領域を活用しているが、データ面に比較して特にディスク外周の平坦性は悪いためにディスク外端形状に様々な工夫が施されている。（特許文献２）。

近年、記録の高密度化の要請から、ヘッド浮上量は更に小さくすることが強く要請されている。しかしながら、従来のシリコン基板を用いた場合には、このような小さいアバランチ・ポイントを得ることが困難であった。

特開平０６−７６２８２号公報 特開平５−１２９０３６５号公報

本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消することが可能な磁気記録媒体、および該媒体に好適に使用可能なシリコン基板を提供することにある。

本発明の他の目的は、高密度化のために小さいアバランチ・ポイントを得ることが可能な磁気記録媒体用シリコン基板、および該媒体を用いた磁気記録媒体を提供することにある。

本発明者は鋭意研究の結果、シリコン基板のデータ面の外周側のダブオフ値を特定の範囲にすることが、上記目的の達成のために極めて効果的であることを見出し、この知見に基づいて本発明に想到した。

本発明は例えば、以下の態様を含む：

（１）磁性層を含む膜を形成するためのデータ面（表面）と、外周端面（ストレート面）との間に、チャンファー（面取り）面を有する磁気記録媒体用シリコン基板であって、
上記データ面の外周側のダブオフ値が１２０Å以下であり、ここでこのダブオフ値が、上記基板の外周端面から半径方向内側に１ｍｍ内側に入った上記データ面上の点を第１の位置（Ａ）とし、上記第１の位置（Ａ）から更に半径方向内側に１．６ｍｍ入った上記データ面上の点を第２の位置（Ｂ）とし、上記第１の位置（Ａ）と第２の位置（Ｂ）とを結んだ直線（Ａ−Ｂ）に対する垂線を引き、この垂線と上記データ面とが交わる点を第３の位置（Ｃ）とし、上記垂線と上記直線（Ａ−Ｂ）との交点を第４の位置（Ｈ）としたときに、上記の第３の位置（Ｃ）と上記第４の位置（Ｈ）との間の距離（Ｃ−Ｈ）の最大値であることを特徴とする、磁気記録媒体用シリコン基板。

（２）上記データ面の外周側がロールオフ形状を有する、上記（１）項に記載の磁気記録媒体用シリコン基板。

（３）上記（１）又は（２）項に記載の磁気記録媒体用シリコン基板と、そのデータ面上に配置された磁気記録層とを含むことを特徴とする、磁気記録媒体。

上記構成を有する本発明の磁気記録媒体用シリコン基板または磁気記録媒体を用いると、小さい好適なアバランチ・ポイントが得られる。この理由は、本発明者の知見によれば、以下のように推定される：

すなわち、従来の磁気記録媒体用シリコン基板においては、ディスク外周において極めて微細なスロープ状の凸部（スキージャンプ）やダレ（ロールオフ）があったため、ヘッドの飛行が不安定になり、それによって小さい好適なアバランチ・ポイントが得られなかったものと推定される。

これに対して、本発明においては、上記したようにシリコン基板のデータ面の外周側に特定のダブオフを付与することにより、ディスク外周におけるスロープ状の凸部（スキージャンプ）やダレ（ロールオフ）を抑制ないし除去することができ、それによって小さい好適な外周アバランチ・ポイントが得られるものと推定される。

上述したように本発明によれば、記録の高密度化のために小さい好適なアバランチ・ポイントを与えることが可能な磁気記録媒体用シリコン基板、および該基板を用いた磁気記録媒体が提供される。

以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準とする。

（シリコン基板）
本発明のシリコン基板は、磁性層を含む膜を形成するためのデータ面（表面）と、外周端面（ストレート面）との間に、チャンファー（面取り）面を有するシリコン基板であって、かつデータ面の外周側におけるダブオフ値が１２０Å以下であるものである。

（基本的な一態様）
図１は、本発明のシリコン基板１の基本的な一態様を示す模式斜視図（ａ）および模式断面図（ｂ）である。図２および３は、このような本発明のシリコン基板１の最外端部の拡大断面図である。これら図１〜３では、磁性層を含む膜を形成するためのデータ面１０と、外周端面（ストレート面）１２との間に、チャンファー（面取り）面１１を有するシリコン基板１が示されている。尚、これら図１〜３で示されている基板の寸法は、実際の基板の寸法に比例しておらず、図２および３では特に縦方向について大きく拡大している。また、図２および３における半径「ｒ」の値は、基板の直径が６５ｍｍである場合についての値である。

（ダブオフ値測定方法）
図２で示されているように、基板の外周端面１２から半径方向内側に１．０ｍｍ入ったデータ面１０上の点（Ａ）とこの点（Ａ）から更に半径方向内側に１．６ｍｍ（すなわち合計で２．６ｍｍ）入ったデータ面１０上の点（Ｂ）とを結んだ直線（Ａ−Ｂ）よりもデータ面１０が上にある場合、これをロールオフ形状と呼ぶ。また、図３で示されているように、この直線（Ａ−Ｂ）よりもデータ面１０が下にある場合、これをスキージャンプ形状と呼ぶ。尚、チャンファー面１１は一般に、基板の外周端面１２から内側に０．１〜０．２ｍｍ程度の幅で存在している。

本発明に関してダブオフ値は、基板がロールオフ形状又はスキージャンプ形状のいずれの形状を有する場合にも、図２および３で示されるように、直線（Ａ−Ｂ）から垂線を引いたときに、この垂線とデータ面とが交わる点（Ｃ）と、この垂線と直線（Ａ−Ｂ）との交点（Ｈ）との間の距離（Ｃ−Ｈ）の最大値として定義される。本発明では、このダブオフ値は１２０Å以下である。このダブオフ値が１２０Åを越えると、好適なアバランチ・ポイントを得ることが困難となる。

（シリコン材料）
磁気ディスク用シリコン基板は、高剛性で薄型化に対応できる上に、耐衝撃性が高いなどのメリットを生かした基板として注目されており、その基板のシリコン材料は、単結晶、多結晶およびアモルファス状のものが入手可能である。

（好適なシリコン材料）
本発明において好適に使用可能なシリコン材料は、上記した特定のダブオフを有するシリコン基板を形成することが可能である限り特に制限されない。

（シリコン基板の製造方法）
本発明において使用可能なシリコン基板の製造方法は、上記した特定のダブオフを有するシリコン基板を形成することが可能である限り特に制限されない。

（磁気記録媒体）
本発明の磁気記録媒体は、上記した本発明のシリコン基板のデータ面上に、磁気記録層を配置したものである。上記した特定のダブオフを有する本発明のシリコン基板の効果を実質的に阻害しない限り、該磁気記録層の形成方法は特に制限されない。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。

（ダブオフ値の測定条件）
測定装置（ＡＤＥ フェイズシフト社製、商品名：Ｍｉｃｒｏ−Ｘａｍ）を用いて、ダブオフを測定した。この際に用いた測定条件は、以下の通りであった：

１． ディスクサイズ：６５ｍｍ
２． 抜取り枚数：１枚（２面）／バッチ
３． 測定場所：各面についてランダムな１ヶ所とそこから１８０度回転させた箇所の計２ヶ所について測定
４． その他：

（ダブオフ値の読取り）
上記測定装置の図４に示すような表示部において、欄「Ｐ」に表示される値の絶対値と、欄「Ｓ」に表示される値の絶対値とを比較し、大きい方をその場所のダブオフ値として読取る。ここでこの図４に示す表示部において、欄「Ｐ」の数値は、図２に示すようなロールオフ形状の場合のＣ−Ｈ間の距離の最大値を示し、欄「Ｓ」の数値は、図３に示すようなスキージャンプ形状の場合のＣ−Ｈ間の距離の最大値を示す。尚、欄「Ｒ」および「Ｓ」の数値は、マイナスで表示されるが、本発明のダブオフ値に関しては絶対値で評価する。

図４に示す表示部において、「ｎ」が９６とされているのは、測定装置の表示部に表示される図５に示すようなレンズから取りこんだ測定対象エリア（約５．２ｍｍ×３．６ｍｍ）のうちの幅約４．７ｍｍを９６分割したラインについて測定を行っていることを意味する。この９６個のデータについての最大値および最小値が図４に示すような表示部に表示される。参考のために、測定された実際の画像の例を図６に示す。この図６において「％」はダブオフ値を示している。

実施例
通常、シリコン基板は次のような工程で製造する。すなわち、先ず円板状のシリコン素材に形状精度および寸法精度の向上を目的としてラッピング加工を施す。最近入手可能な円板状のシリコン基板は外径が２００ｍｍ程度のものが多い。ラッピング加工は、以下に示すようにラッピング装置を用いて２段階で行い、面精度を１μｍ以下、表面粗さをＲ_maxで６μｍ以下に仕上げる。

第１段のラッピング加工を行った後、通常得られるシリコン基板は磁気記録媒体用の基板に比較して大きいため、レーザースクライバーにより適当な内外径を有する基板を切り出す。その後、外周部および内周部に所定の面取り加工を施す。このときの基板の内外周端面の表面粗さは、Ｒ_maxで４μｍ程度とする。次いで、第２段のラッピング加工を行い、面精度を１μｍ以下、表面粗さをＲ_maxで６μｍ以下とする。

次いで、内外周面取り部をポリッシング加工して鏡面に仕上げる。最後に磁気記録層を設ける主表面をポリッシュ加工する。ポリッシング加工はそれまでの加工で発生した傷や歪みを除去するための１次ポリッシング加工と、鏡面に仕上げるための２次ポリッシング加工との２段階に分けて行う。

第１ポリッシング加工には通常用いられる両面研磨装置を使用し、研磨液として（コロイダルシリカ＋水）を使用する。次いで、第１ポリッシング加工を終えたシリコン基板に対して仕上げの第２ポリッシング加工を施す。フィニッシュポリッシングとなる第２ポリッシング加工の研磨条件は、研磨液として（コロイダルシリカ＋水）を使用する。研磨剤の粒度は１次加工に比較して小さいものを使用する。本実施例では研磨加工条件を数水準変化させてダブオフの異なるサンプルを作製した。

上記第２ポリッシング工程を終えたシリコン基板を、アンモニア過酸化水素水溶液、純水、純水＋ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、ＩＰＡ（蒸気乾燥）の各洗浄槽に順次浸漬して超音波洗浄する。

以上の加工工程を経て、ロールオフ形状を有する磁気記録媒体用シリコン基板が得られる。

上述のようにして得られた磁気記録媒体用のシリコン基板の両面に、従来公知の方法に従って例えばインライン型スパッタリング装置等を用いてＣｒＭｏ下地層、ＣｏＣｒＰｔＴａ磁性層、水素化カーボン保護層を順次成膜し、ディップ法によってパーフルオロポリエーテル液体潤滑層を成膜すると磁気記録媒体が得られる。

これらの磁気記録媒体の外周のアバランチ・ポイントを、メディア欠陥評価装置（グライド・テスター）を用いて評価した。結果を表２および図７に示す。

表２および図７から理解されるようにダブオフ値が１２０Å以下であるとアバランチ・ポイントは５ｎｍ以下の値を示すのに比較して、ダブオフ値が１２０Åを超えるとアバランチ・ポイントが急激に上昇することがわかった。

本発明のシリコン基板の基本的な態様を示す模式斜視図および模式断面図である。 ロールオフ形状を有する場合の図１のシリコン基板の拡大模式断面図である。 スキージャンプ形状を有する場合の図１のシリコン基板の拡大模式断面図である。 測定装置Ｍｉｃｒｏ ＸＡＭの、測定結果についての表示部を示す図である。 測定装置Ｍｉｃｒｏ ＸＡＭの、測定対象部分についての表示部を示す図である。 測定装置Ｍｉｃｒｏ ＸＡＭによるモニタ表示の例を示す図である。 アバランチ・ポイントとダブオフとの関係を示す図である。

Claims (3)

1. 磁性層を含む膜を形成するためのデータ面（表面）と、外周端面（ストレート面）との間に、チャンファー（面取り）面を有する磁気記録媒体用シリコン基板であって、
   前記データ面の外周側のダブオフ値が１２０Å以下であり、ここでこのダブオフ値が、前記基板の外周端面から半径方向内側に１ｍｍ内側に入った前記データ面上の点を第１の位置（Ａ）とし、前記第１の位置（Ａ）から更に半径方向内側に１．６ｍｍ入った前記データ面上の点を第２の位置（Ｂ）とし、前記第１の位置（Ａ）と第２の位置（Ｂ）とを結んだ直線（Ａ−Ｂ）に対する垂線を引き、この垂線と前記データ面とが交わる点を第３の位置（Ｃ）とし、前記垂線と前記直線（Ａ−Ｂ）との交点を第４の位置（Ｈ）としたときに、前記の第３の位置（Ｃ）と前記第４の位置（Ｈ）との間の距離（Ｃ−Ｈ）の最大値であることを特徴とする、磁気記録媒体用シリコン基板。
2. 前記データ面の外周側がロールオフ形状を有する、請求項１に記載の磁気記録媒体用シリコン基板。
3. 請求項１又は２に記載の磁気記録媒体用シリコン基板と、そのデータ面上に配置された磁気記録層とを含むことを特徴とする、磁気記録媒体。

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