JP3904158B2

JP3904158B2 - テクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法

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Publication number: JP3904158B2
Application number: JP31582596A
Authority: JP
Inventors: 靖尚黒田; 聡古澤
Original assignee: Hoya Corp
Current assignee: Hoya Corp
Priority date: 1996-11-27
Filing date: 1996-11-27
Publication date: 2007-04-11
Anticipated expiration: 2016-11-27
Also published as: JPH10158038A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製法に関するものである。より具体的には、エネルギー線を照射することによりガラスを局所的に膨張させ、その膨らみをテクスチャーとして応用する技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
固定磁気ディスク装置においては、ディスクが静止しているときに磁気ヘッドがディスク表面に接触し、ディスクが起動および停止時には磁気ヘッドがディスク表面を接触しながら摺動するＣＳＳ（Contact Start Stop）方式と呼ばれる機構が多く使用されている。
【０００３】
このＣＳＳ方式においては、ディスクの起動および停止時に生ずるスティクションの防止や摩擦力の軽減のために、「テクスチャー」と呼ばれる適切に微細に粗れた表面凹凸（凸部のみでもよい）が、ディスク上に形成されている。このテクスチャーは、ディスクの磁気層が形成された主表面の全面あるいは一部分に形成される。テクスチャーが一部分（ＣＳＳゾーン）にのみ形成されている場合、磁気ヘッドはＣＳＳ動作時の適切な時期に、テクスチャーが形成されたＣＳＳゾーンまで移動する。また、ディスクが回転中に、電源が切れたような場合にも、ＣＳＳゾーンに移動するようになっている。
【０００４】
特に、一部分にのみテクスチャーが形成されている場合には、残りの部分は鏡面状の平滑さを保つことができるため、磁気ヘッドの低浮上化が可能となる。このため、磁気ディスク装置の高記録密度化に適している。
【０００５】
ところで、従来のテクスチャーの形成方法としては、アルミディスク基板上に研磨テープを用いて同心円状に表面を傷つける方法（メカニカルテクスチャー）が広く用いられている。さらには、ガラスディスク基板やアルミディスク基板上に、低融点金属をスパッタ法等により成膜することで、金属が島状に形成される現象を利用する方法（例えば、特開平３−７３４１９号や特開平８−１８０４０７号）も使われている。ところが近年の磁気ディスクの高密度化に伴い、磁気ヘッドと磁気ディスクとの距離をより狭くする方向に進み、上記技術による対応が難しくなりつつある。
【０００６】
そこで最近、レーザを利用したテクスチャー技術の開発が盛んになっている。例えば、米国特許第５０６２０２１号および第５１０８７８１号は、アルミ基板の金属表面に、凹部とその周囲に形成されるリング状の突起からなるピットを形成するプロセスを開示している（図３参照）。前記２つの特許は、ＮｄをドープしたＹＡＧレーザを使用して必要な表面粗さを作り出す方法を開示している。また、ガラス基板上へのＣＯ₂ レーザによるテクスチャー形成する方法もある。
【０００７】
これらの技術は、アルミ基板やその上にＮｉＰを成膜した基板に対しレーザを照射したものであり、その形成されるテクスチャー形状は、すべて凹部のもの、凹部とその周囲にリング状の突起を伴うもの、あるいは中心部が突起でその周囲は窪んでいるというタイプのものである。
【０００８】
これは、テクスチャーの形成メカニズムが金属溶融による物質移動に基づいているためであるが、このような形状では、磁気ヘッドとテクスチャーとの接触面積が増えるのと同時に、基板最表面に塗布されている潤滑剤がテクスチャーの窪みに溜り、それが原因で磁気ヘッドが吸着してしまうことになる。その結果、凹部を持たず凸部だけのドーム型のテクスチャーに比べて、初期摩擦係数が大きくなってしまうという不具合点がある（図１参照）。
【０００９】
一方、ガラス基板を直接加工して形成されたテクスチャーの多くは、ドーム型のものが多い。これは、後述するようにガラス基板の持つ特異な性質による。ガラス基板上へのレーザテクスチャーの事例は、特開平７−１８２６５５号（ＥＰ公開公報０６５２５５４Ａ１）に開示されている。これらの特許の特徴としては、ガラス基板へ直接レーザを当てていることであり、そのテクスチャー形成メカニズムにはガラスのレーザ光吸収という現象が含まれている。そのため、レーザの波長域とガラス中に含まれている着色剤の選択が重要な要素として挙げられる。
【００１０】
上記のほか、エネルギー線やレーザを使用したテクスチャー形成技術については以下に挙げるものがある。
【００１１】
特開平８−１４７６８７号では、非磁性基板、磁性層または下地層の表面に、エネルギー線を照射し該表面を局所的に溶融し、溶融時の表面張力を利用して凸状突起を形成するという方法を開示している。
【００１２】
特開平８−１４７６９２号では、非磁性基板上に金属膜をつけ、その上にレーザを照射するという方法を開示している。この場合、レーザによって前記金属膜を溶融し加工している。
【００１３】
特開平８−２８７４５７号では、レーザ光吸収性元素または化合物をガラスまたは樹脂基板に添加し、それにレーザ光を照射して該表面を局所的に溶融または軟化させ突起を形成した後、磁性層を成膜する方法が開示されている。
【００１４】
特開平８−２８７４６０号では、ガラス基板をシアニン色素溶液に浸漬してレーザ光吸収膜として、それにレーザを照射してテクスチャーを形成し、その後前記膜を除去してから、下地膜、磁性膜、保護膜を成膜する方法が開示されている。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ガラスにレーザ光を吸収させテクスチャーを形成する場合には、使用するレーザ波長域に合わせてガラスが前記レーザー光に対して吸収能を有していないといけない。つまりガラスを着色する必要がでてくる。
なお、上記の特開平８−２８７４５７号に開示された技術は、このことに関連している。
【００１６】
ところでガラス板の製法は一般に、原料を窯にて高温に熱し、融けた素地を棒状にするか板状にする方法、あるいは素地を押しつぶして板状にしてから加工するプレス法や、フロート法と呼ばれる方法などが挙げられる。
【００１７】
この中でフロート法は、ガラス原料を窯で融解した後、溶融錫の浴槽に素地を浮かべることによって平坦な板状に成形する方法である。この方法は、建築や自動車等で広く大量に使用されているガラス板を作製する方法として確立されたものである。
【００１８】
このフロート法は製造コストが安価であり、この製法よるガラス板を磁気ディスク用ガラス基板として利用することは、コストの点で大きなメリットとなる。
またフロート法による基板は、ガラス内の残留応力がよく解放されており、ディスク基板に加工する際（切断工程や研磨工程）に割れなどを生じることが少ない。このため、磁気ディスク用ガラス基板の素板として最適である。
【００１９】
ところが、フロート法を用いて着色ガラスを製造する場合には、様々な困難が伴う。特に、ガラス原料を溶解する際にバーナー加熱による赤外線を利用するとき素地自体が赤外線を吸収する場合には、素地内部の温度が低下し、品質劣化を招いてしまう。このため、フロート法によって製造できる着色ガラスには制約が多い。
【００２０】
また、各種レーザ波長の吸収域に合わせたガラスを製造するには、Ｓｅ等の有毒な物質を導入する場合もある。その場合、環境問題上その分量は極力少なくしなくてはならないため、あまり吸収係数を大きくすることができない場合もある。
【００２１】
したがって、フロート法の特長を生かしつつガラス板を製造するには、ガラス中に着色剤を含ませることはあまり好ましくない。そこで、このガラス基板にレーザを照射してテクスチャーを形成する場合には、着色剤による光吸収を用いずにガラスを加熱する技術が必要となってくる。
【００２２】
以上、フロート法によるガラス板製造における着色剤の影響について述べたが、フロート法以外の上述した製法によるガラス基板においても、意図的に着色することによるガラス板製造時の困難性を有していることはいうまでもない。
例えば、バーナ加熱の使用する場合、赤外線吸収の問題を解決するために、電気抵抗加熱を併用するなど、着色剤を多く含んだガラス素地を均一に効率よく加熱するための工夫が必要となる。これらはコスト高につながってしまう。
【００２３】
特開平８−１４７６８７号で開示された技術では、非磁性基板、磁性層または下地層の表面に、エネルギー線を照射し該表面を局所的に溶融し、溶融時の表面張力を利用して凸状突起を形成することによって、テクスチャーを形成している。つまり非磁性基板、磁性層または下地層のいずれか、あるいはその組み合わせたものが、溶融するとしている。しかしながら、特に非磁性基板の表面の溶融による膨らみの形成については、具体的には何も述べられていない。ガラス上のＮｉＰ下地層の溶融による突起の形成について、実施例で述べられているだけである。
【００２４】
また、特開平８−１４７６９２号では、非磁性基板上に金属膜をつけ、その上にレーザを照射するという方法を開示している。この場合、レーザのエネルギーを熱に変換し、前記金属膜を溶融することによって加工している。なお、「基板の種類においては、非磁性基板も局所的に溶融、変形することもある。」と記載されているが、具体的な非磁性基板材料の特定やその形成メカニズムについては何も開示されていない。
【００２５】
また、特開平８−２８７４６０号では、レーザ光吸収膜にレーザ光を照射してテクスチャーを形成後、前記レーザ光吸収膜を除去してから、下地膜、磁性膜、保護膜を成膜する技術が開示されている。この「レーザ光吸収膜」は具体的には、シアニン系、フタロシアニン系等のレーザ吸収性色素が例示されている。また、金属薄膜も用いることができる旨の記載がある。
この開示された技術ではテクスチャーを形成後、前記吸収膜を除去する必要があり、その工程が複雑となっている。さらに前記吸収膜の残渣や、その除去工程に起因する歩留りの低下も懸念される。
【００２６】
そこで本発明は、ガラス素地にエネルギー線吸収を目的とした着色剤を十分に加えることなしに、エネルギー線照射によりテクスチャーを形成できる磁気ディスク用ガラス基板の製造方法を提供することにある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、ガラス自体の光吸収を使わずとも、エネルギー線例えばレーザ光を基板表面に照射し、その際に発生する熱エネルギーによって、ガラス基板を局所的に加熱し効果的にテクスチャー形成に利用する技術である。
【００２８】
まず、エネルギー線を熱に変えるためには、基板表面に各種エネルギー線の波長に対する不透明なエネルギー線吸収膜を形成すればよい。この不透明膜に要求される機能は以下の通りである。
１）エネルギー線を吸収することによって熱を発生すること
２）発生した熱によって、膜が融解、昇華しないこと。または昇華してもその膜がエネルギー線照射時間内で残存する程度の膜厚を有すること。
３）発生した熱を伝導できること
【００２９】
本発明では、一般に磁気ディスク基板に下地膜や保護膜として形成されている膜が上記条件を満たすことを実験により明らかにした。
【００３０】
これら膜において、レーザ光などのエネルギー線をスポット照射され、そのエネルギーを吸収することによって発生した熱は、この膜を伝導してガラス基板最表面に伝えられる。このとき、局所的に加熱されたガラス基板は熱膨張をおこすが、その膨張のメカニズムはガラスの場合特有である。一般に、ガラスはガラス軟化点温度を超えると、粘性を持った流体としての特性を示す。温度がさらに上昇すると粘性は低下する。もちろん、温度に対応してガラス内の分子は運動を行い、温度が上昇すると共にその体積は増加する。その後ガラスが急冷されると、ガラス内部の分子運動の持つエントロピーに対してガラス粘性による抵抗が大きくなり、ある一定温度での熱分子運動の状態のまま固化してしまう。そのため、その部分のガラスはエネルギー線照射前に比べて体積が大きくなっている。これがガラス表面にエネルギー線を照射する際にドーム状の膨らみが形成される理由である。
【００３１】
さらにガラスには、Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉの分子ネットワークを支えるために、骨格の隙間にさまざまなイオンを含んでいる。ソーダライムの場合にはＮａ、Ｋ、Ｃａ、Ｍｇ、Ａｌの各イオンが包含されており、このうち基板最表面のイオンをより半径の大きなものと置換することによって、基板表面に圧縮応力を加えることができる。これを化学強化という。エネルギー線照射によってガラス基板表面が加熱されると、この化学強化によって導入された圧縮応力が解放されるために、先に述べた熱による体積膨張とあいまってさらに大きな膨らみを形成することができる。
【００３２】
ここで重要なことは、ガラスの最表面に圧縮応力を加えることと共に、高温域での粘性を低く保つことが重要となる。高温域における粘性が高いと、分子運動に対して十分な体積膨張を行うことが難しくなる。仮に無理に分子運動を高めようとすると、温度が上がりすぎてしまい、場合によってはガラスが蒸発したり、突沸を起して穴が形成されてしまう。したがって、基板材料としてガラス組成は重要である。
【００３３】
そこで請求項１に記載の発明は、
表面に微小突起が多数形成されたテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法において、
前記ガラス基板上に、エネルギー線を吸収しそのエネルギーを熱に変換しうる、炭素膜、ダイアモンド状炭素（ＤＬＣ）膜または炭素−珪素（ＣＳｉ）膜を形成し、前記膜表面にエネルギー線を照射集束することで膜表面のごく微小な領域を高温にし、その熱によって前記膜下の前記ガラス基板表面を加熱し膨張させ、その後急冷させることで基板表面に膨らみを形成しテクスチャーとすることを特徴としたテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
【００３４】
請求項２に記載の発明は、
炭素膜、ダイアモンド状炭素（ＤＬＣ）膜または炭素−珪素（ＣＳｉ）膜が、発生した前記熱により、融解、昇華しない、または昇華してもその膜がエネルギー線照射時間内で残存する程度の膜厚を有するものであり、かつ磁気ディスク用ガラス基板の保護膜として用いられる請求項１に記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
【００３５】
請求項３に記載の発明は、
前記エネルギー線として、Ｎｄをドープした固体レーザの基本波、前記基本波と波長変換素子を用いて発生させた二次高調波、四次高調波、または炭酸ガスレーザを用いる請求項１から２のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
【００３６】
請求項４に記載の発明は、
前記ガラス基板は、アルミノシリケートガラス、またはソーダライムガラスである請求項１から３のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
【００３７】
請求項５に記載の発明は、
前記アルミノシリケートガラスの組成が重量％で、
５８ ≦ ＳｉＯ₂ ≦ ６６，
１３ ≦ Ａｌ₂Ｏ₃≦ １９，
３ ≦ Ｌｉ₂Ｏ ≦ ４．５，
６ ≦ Ｎａ₂Ｏ ≦ １３，
０ ≦ Ｋ₂Ｏ ≦ ５，
１０ ≦ Ｒ₂Ｏ ≦ １８，
（ただし、Ｒ₂Ｏ＝Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）
０ ≦ ＭｇＯ ≦ ３．５，
１ ≦ ＣａＯ ≦ ７，
０ ≦ ＳｒＯ ≦ ２，
０ ≦ ＢａＯ ≦ ２，
２ ≦ ＲＯ ≦ １０，
（ただし、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）
である請求項４に記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
【００３８】
請求項６に記載の発明は、
前記ソーダライムガラスの組成が重量％で、
７０ ≦ ＳｉＯ₂ ≦ ７４，
０ ≦ Ａｌ₂Ｏ₃≦ ２．５，
３．０≦ ＭｇＯ ≦ ４．５，
６．５≦ ＣａＯ ≦ ９．５，
１２ ≦ Ｎａ₂Ｏ ≦ １４，
０ ≦ Ｋ₂Ｏ ≦ １．２，
である請求項４に記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
【００３９】
請求項７に記載の発明は、
前記ガラス基板表面には、化学強化が施されている請求項１から６のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
【００４０】
請求項８に記載の発明は、
前記テクスチャーは、ＣＳＳゾーンにのみ形成する請求項１から７のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
【００４１】
請求項９に記載の発明は、
前記テクスチャーは、ＣＳＳゾーンとデータゾーンに形成する請求項１から７のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
【００４２】
請求項１０に記載の発明は、
前記テクスチャーは、データゾーンに形成する請求項１から７のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法である。
【００４３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
使用する基板は、熱によって膨張する物質であるり、かつ急冷により非可逆に体積膨張するガラス基板が最も適した材料である。ガラスには様々な種類のものがあるが、ここでは高温域での粘性特性に着目して、ソーダライムガラスやアルミノシリケートガラスが好適に選択される。
【００４４】
ガラスの組成範囲については以下に述べる。
まず、ソーダライムガラスでは、酸化珪素が７０重量％以下であるとガラスの強度、化学的耐久性が劣化してしまい、７４重量％以上であると溶融が困難となる。
酸化アルミニウムが２．５重量％以上であると溶融が困難となる。
酸化マグネシウムが３重量％以下であると溶融が困難になると同時に結晶化しやすくなり、一方４．５重量％以上であるとやはり結晶化しやすくなる。
酸化ナトリウムが１２重量％以下であると溶融が困難となり、一方１４重量％以上であると化学的耐久性が劣化する。
酸化カリウムが１．２重量％以上であると溶融しにくくなると同時にコストが高くなる。
【００４５】
なお、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＣｅＯ₂、ＭｎＯなど、ガラスの着色にかかわる成分が多く含まれると、赤外領域の吸収が大きくなりすぎ、溶融や成形時にガラスの温度分布を調節できなくなり、品質の悪化を招くことになる。したがって、製造コストが上昇しない範囲で、これらの成分はできるだけ少ない方が好ましい。
【００４６】
特に、天然原料を用いると通常不純物として酸化鉄が０．１％程度含まれている。このため、酸化鉄を０．１重量％以下にしようとするとコストが高くなってしまうので、フロート法によるガラス製造における品質の劣化を招かない範囲で、酸化鉄を含むことはかまわない。
【００４７】
次に、アルミノシリケートガラスの場合について述べる。酸化珪素はガラスの主要成分であり、必須の構成成分である。その含有量が５８重量％未満の場合、イオン交換後の耐水性が悪化し、６６重量％を越える場合、ガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難になるとともに、膨張係数が小さくなりすぎる。
【００４８】
酸化アルミニウムはイオン交換速度を速くし、イオン交換後の耐水性を向上させるために必要な成分である。その含有量が１３重量％未満の場合、そのような効果が不十分であり、１９重量％を越える場合、ガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難になるとともに、膨張係数が小さくなりすぎる。
【００４９】
酸化リチウムはイオン交換を行うための必須の構成成分であるとともに、溶解性を高める成分である。その含有量が３重量％未満の場合、イオン交換後の表面圧縮応力が十分得られず、また溶解性も悪く、４. ５重量％を越える場合、イオン交換後の耐水性が悪化するとともに、液相温度が上がり、成形が困難となる。
【００５０】
酸化ナトリウムは溶解性を高める成分である。その含有量が６重量％未満の場合、その効果が不十分であり、１３重量％を越える場合、イオン交換後の耐水性が悪化する。
【００５１】
酸化カリウムは溶解性を高める成分であるが、イオン交換後の表面圧縮応力が低下するため必須成分ではない。このため、その含有量は５重量％以下が好ましい。
【００５２】
さらに、酸化リチウム＋酸化ナトリウム＋酸化カリウムの合計Ｒ₂Ｏが、９重量％未満の場合、ガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難となるとともに、膨張係数が小さくなりすぎ、１８重量％を越える場合、イオン交換後の耐水性が悪化する。
【００５３】
酸化マグネシウムは溶解性を高める成分であり、３. ５重量％を越える場合、液相温度が上がり、成形が困難になる。
【００５４】
酸化カルシウムは溶解性を高める成分であるとともに、イオン交換速度を調整するための必須成分である。その含有量が１重量％未満の場合、その効果が十分ではなく、７重量％を越える場合、液相温度が上がり、成形が困難になる。
【００５５】
ＳｒＯやＢａＯは、溶解性を高める成分であるとともに、液相温度を下げるのに有効な成分である。それらの含有量は２重量％を越える場合、ガラスの密度が大きくなるとともに、製造コストが上昇する。
【００５６】
さらに、ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯの合計ＲＯが、２重量％未満の場合、ガラス融液の粘性が高くなりすぎ、溶融や成形が困難となり、１０重量％を越える場合、液相温度が上がり、成形が困難となる。
【００５７】
なお、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＴｉＯ₂、ＣｅＯ₂、ＭｎＯなど、ガラスの着色にかかわる成分が多く含まれると、赤外領域の吸収が大きくなりすぎ、溶融や成形時にガラスの温度分布を調節できなくなり、品質の悪化を招くことになる。したがって、製造コストが上昇しない範囲で、これらの成分はできるだけ少ない方が好ましい。
【００５８】
特に、天然原料を用いると通常不純物として酸化鉄が０．１％程度含まれている。このため、酸化鉄を０．１重量％以下にしようとするとコストが高くなってしまうので、フロート法によるガラス製造における品質の劣化を招かない範囲で、酸化鉄を含むことはかまわない。
【００５９】
以上のような組成を有する２種類のガラスにおいては、５０〜３５０℃の温度範囲における平均線熱膨張係数が８０×１０^-7／Ｋ以上であり、さらに８４×１０^-7／Ｋ以上であることが好ましい。
【００６０】
なお、上述した２種類のガラス組成物は特に酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）を含有しておらず、したがって、ガラス組成物の溶融温度（１０²ポイズの粘性を有する温度）を１５５０℃以下で、作業温度（１０⁴ポイズの粘性を有する温度）を１１００℃以下に設定することができ、しかも液相温度を作業温度以下にすることができる。さらに、ガラス組成物の溶融温度（１０²ポイズの粘性を有する温度）が１５４０℃以下で、作業温度（１０⁴ポイズの粘性を有する温度）が１０５５℃以下であり、しかも液相温度が作業温度以下であることが好ましい。このような条件下では、ガラス基板をフロート法により容易に製造でき、高平坦性を有する高品質のガラス基板を得ることができる。
【００６１】
次に、化学強化について述べる。ソーダライムガラスやアルミノシリケートガラスの場合には、基本組成に含まれているナトリウムイオンを、よりイオン半径の大きなカリウムイオンと交換することによって実現する。具体的には、硝酸カリウムの溶融塩（温度４００℃前後）の中にガラスを浸すことにより実現する。もちろん、浸漬時間と温度によって強化応力の入り方に違いが現れるが、エネルギー線照射によってテクスチャーを形成する場合には、その形成メカニズムから強化温度が高く、強化時間が長い方がよいといえる。
【００６２】
ちなみにアルミノシリケートガラスはソーダライムガラスに比べて強化しやすいガラスなので、エネルギー線照射によるテクスチャー形成用ガラスとして適していると言える。これは、アルミノシリケートガラスの場合には、リチウムイオンがナトリウムイオンに交換することでも化学強化されるからである。
【００６３】
次に、エネルギー線吸収膜について述べる。ソーダライムガラスやアルミノシリケートガラスの軟化点温度が５００〜６００℃であり、その後粘性が低くなる温度域が１０００℃前後であることから、前記吸収膜の融点が１０００℃以上であることが望ましい。
【００６４】
保護膜として用いられる炭素膜（炭素化合物膜）をエネルギー線吸収膜として使用することができる。具体的には、スパッタ法によるＣ膜、ダイアモンド状炭素膜（ＤＬＣ膜）、Ｃ−Ｓｉ膜、ＣＮ膜等を挙げることができる。
【００６５】
次に、エネルギー線について述べる。本発明に使用されるエネルギー線としては、レーザ、電子線、Ｘ線等が挙げられる。このなかでも、レーザ、特にパルスレーザが好適に使用される。
【００６６】
次に、エネルギー線について述べる。これまでテクスチャー形成用に使用されているエネルギー線はＮｄドープの固体レーザで、特にＹＡＧ系のレーザが使われている。さらに、このＮｄ：ＹＡＧレーザにＫＴＰ等の非線形光学結晶を用いて二次高調波を発生させているところもある。ただし、今後高密度化に対応するためには、テクスチャー形状はより小さなものが望ましい。その場合には、ＢＢＯ等の非線形光学結晶を用いて四次高調波を用いる。これは、短い波長のレーザ光を用いることで集光スポット径を小さくすることができるからである。またもちろん、炭酸ガスレーザを用いることもできる。
【００６７】
なお、四次高調波を用いるとレーザ出力が激減するが、基板表面のエネルギー吸収体の効用により小さなレーザ出力でも十分テクスチャーを形成できる。さらに、現時点での四次高調波のエネルギーばらつきは±０．３％のものが得られており（ＬｉｇｈｔＷａｖｅ社ＳＨＧレーザ＋ＢＢＯ結晶）、テクスチャーばらつきへの影響は十分小さい。
【００６８】
なお、本発明によって作製したテクスチャーは主にＣＳＳゾーン用のテクスチャーに用いられるが、データゾーン上に形成することも可能である。この場合にはＣＳＳゾーンとデータゾーンのそれぞれで、テクスチャーの粗さをその目的に応じて変化させることが望ましい。さらに、その境界でヘッドのフライングハイトが大きく変化することのないように、テクスチャーの粗さが連続的に変化していることが望ましい。
【００６９】
また本発明により、データゾーンにテクスチャーを形成すれば、磁性膜を溶融することがないので、磁気特性の劣化を極力防ぐことができる。また何らかの原因で、ヘッドが瞬間的にデータゾーンに墜落することがあっても、ヘッドの吸着等の不具合を防ぐことができる。
【００７０】
【実施例】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明はそれら実施例に限定されるものではない。
【００７１】
（実施例１）
アルミノシリケートガラス基板は、フロート法で製造された基板を使用して、内径２０ｍｍ、外径６５ｍｍ、板厚０．６３５ｍｍのドーナッツ状円板に加工し、その表面を精密研磨した後、硝酸カリウム溶融塩中に浸漬して化学強化を施して、ガラスディスク基板が作製された。
【００７２】
【表１】
−−−−−−−−−
成分重量％
−−−−−−−−−
ＳｉＯ₂ ６３．３
Ａｌ₂Ｏ₃ １６．３
Ｌｉ₂Ｏ３．７
Ｎａ₂Ｏ１０．６
ＭｇＯ１．９
ＣａＯ３．８
−−−−−−−−−
【００７３】
つぎに、磁気ディスク媒体の保護膜として用いられるＣＳｉ膜を、上記基板上にスパッタ法で直接成膜した。その際、スパッタガス圧は２．５ｍｍＴｏｒｒ、印加電力１．５ｋＷ、ＣＳｉの膜厚は１００ｎｍとした。その上にレーザを照射し、テクスチャーの形成を試みた（図２参照）。
【００７４】
上記基板に対し、Ｎｄ：ＹＡＧを基本波とし、ＫＴＰ結晶、ＢＢＯ結晶を通して四次高調波（２６６ｎｍ）を照射した。使用レーザはＬｉｇｈｔＷａｖｅ社の２１０Ｇで、二次高調波を出力する。最大出力は２Ｗ／１０ｋＨｚである。その後、ＢＢＯ結晶に通し四次高調波を得た。レーザ出力は繰り返し周波数によって可変し、出力はＮｅｗｐｏｒｔ社製のＭｏｄｅｌ１８２５Ｃ＋８３３ＵＶディテクターを用いて測定した。テクスチャー高さの測定には、米国Ｚｙｇｏ社のフィゾー干渉計（対物４０倍）を用い、断面によるピーク位置を手動により測定した。測定ポイントは２０点でその平均を示している。
レーザ出力に対するテクスチャー高さの関係を表２に示す。
【００７５】
【表２】
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
レーザ出力(mW) 12.4 12.7 12.9 13.2 13.4 13.7
Ｔｅｘ高さ(nm) 18.2 20.7 22.6 28.7 32.6 33.3
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
レーザ出力(mW) 14.0 14.2 14.6 14.9 15.1
Ｔｅｘ高さ(nm) 32.7 27.1 37.0 46.6 49.6
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
【００７６】
ＣＳｉ膜を直接アルミノシリケートガラス上に成膜した場合、レーザ照射によってテクスチャーが形成されることが分かった。すなわちＣＳｉ膜は、レーザエネルギーを熱に変換する機能を有していることが明らかになった。
【００７７】
上述のようにテクスチャーが形成されたガラス基板に、通常のスパッタ法で、Ｃｒ系下地膜、Ｃｏ系磁性膜、Ｃ保護膜を順次形成し、さらに潤滑膜を形成して、磁気ディスク媒体を得た。
【００７８】
（実施例２）
実施例１のアルミノシリケートガラス基板の代わりに、フロート法で製造されたソーダライム基板を使用して、同様の円板加工し化学強化を施しガラスディスク基板が作製された。
【００７９】
【表３】
−−−−−−−−−
成分重量％
−−−−−−−−−
ＳｉＯ₂ ７１．３
Ａｌ₂Ｏ₃１．５
ＭｇＯ３．７
ＣａＯ９．０
Ｎａ₂Ｏ１３．５
Ｋ₂Ｏ１．０
−−−−−−−−−
【００８０】
上記ガラス基板の上に、実施例１と同様にＣＳｉ膜を直接成膜し、実施例１と同様の条件でレーザ照射を行った。
ＣＳｉ膜を直接ソーダライムシリケートガラス上に成膜した場合、実施例１と同様にレーザ照射によってテクスチャーが形成されることが分かった。すなわちアルミノシリケートガラス、ソーダライムシリケートガラスのどちらの場合でも、ＣＳｉ膜はレーザエネルギーを熱に変換する機能を発揮することが明らかになった。
【００８１】
上述のようにテクスチャーが形成されたガラス基板に、通常のスパッタ法で、Ｃｒ系下地膜、Ｃｏ系磁性膜、Ｃ保護膜を順次形成し、さらに潤滑膜を形成して、磁気ディスク媒体を得た。
【００８２】
（参照例１）
参照例１は、実施例１のアルミノシリケートガラス基板に、下地膜として用いるＣｒ膜を成膜し、エネルギー吸収膜とした場合である。これに実施例１と同様の条件でレーザー照射を行った。その結果を表４に示す。
なお、このテクスチャーの高さばらつきは標準偏差／高さ平均で６％である。
【００８３】
【表４】
−−−−−−−−−−−−−−−−−
レーザ出力(mW) 21.7 22.2 22.8
Ｔｅｘ高さ(nm) 10.1 15.2 22.2
−−−−−−−−−−−−−−−−−
【００８４】
上述のようにテクスチャーが形成されたガラス基板に、また新たに通常のスパッタ法で、Ｃｒ系下地膜、Ｃｏ系磁性膜、Ｃ保護膜を順次形成し、さらに潤滑膜を形成して、磁気ディスク媒体を得た。
【００８５】
さらに、ＴｉＳｉ膜をエネルギー線吸収膜とした場合も同様に、レーザ光照射によりテクスチャーを形成することができた。
【００８６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば次のような効果が奏せられる。
請求項１に記載の発明によれば、ガラス基板にエネルギー線の吸収能を基板自体に求めることなく膨らみを形成することができテクスチャーとすることが可能となる。
したがって、ガラス自体にエネルギー線の吸収能を持たせる必要がないので、ガラス中に着色剤を意識的に含ませる必要がなく、ソーダライムシリケートガラスやアルミノシリケートガラスを、フロート法で容易に製造することができる。
【００８７】
また、ガラス中に着色剤によるエネルギー線の吸収に比して、エネルギー吸収能が高いので、エネルギー線源には出力の小さいものも適用可能となる。ひいては、装置コストを低減することや、加工の時間を短縮することも可能である。
【００８８】
請求項２に記載の発明によれば、磁気ディスク媒体に一般によく用いられる膜を、エネルギー線吸収膜とすることができるため、従来の磁気ディスク製造工程の資源を活用してテクスチャー付きガラスディスク基板を製造することができる。
【００８９】
請求項３に記載の発明によれば、一般に広く用いられているレーザ装置を利用してテクスチャーを形成することができる。さらに、波長変換素子を併用することで、さらに微小なテクスチャーを形成することができる。
【００９０】
請求項４に記載の発明によれば、広く用いられているガラスを用いてディスク基板とすることができる。
【００９１】
請求項５に記載の発明によれば、技術的に確立されているフロート法によりアルミノシリケートガラスを製造することができ、そのガラス板を用いてディスク基板とすることができる。
【００９２】
請求項６に記載の発明によれば、技術的に確立されているフロート法によりソーダライムシリケートガラスを製造することができ、そのガラス板を用いてディスク基板とすることができる。
【００９３】
請求項７に記載の発明によれば、ガラス基板において、レーザエネルギーにより発生した熱によって、ガラス基板表面に付与された圧縮応力を解放させることができ、体積膨張をさらに効果的に起すことが可能になる。
【００９４】
請求項８に記載の発明によれば、ＣＳＳゾーンにのみテクスチャーを形成するので、データゾーンにおけるヘッドの浮上高をより低くすることができる。
【００９５】
請求項９に記載の発明によれば、データゾーンにテクスチャーを形成する場合に、磁性膜の磁気特性の劣化を防ぐことができる。また、ヘッドが瞬間的にデータゾーンに墜落しても、ヘッドの吸着等の不具合を防ぐことができる。
【００９６】
請求項１０に記載の発明によれば、データゾーンにテクスチャーを形成する場合に、磁性膜の磁気特性の劣化を防ぐことができる。また、ヘッドのスライダー面がパッド付などヘッド側でもＣＳＳ対策が施されている場合など、ヘッド浮上高をあまり高くすることなく、軽微なテクスチャーを設計通りに形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるドーム型のテクスチャーの断面プロファイルの一例を示す図である。
【図２】本発明に用いるレーザ照射装置の構成概念図。
【図３】米国特許第５０６２０２１号に示されたテクスチャー形状の説明図。
【符号の説明】
１１…レーザ加工用光源（ＹＡＧパルスレーザ装置）、１２…ＳＨＧ素子、１３…固定ミラー、１４…ＦＨＧ素子、１５…ガルバノミラー、１６…集光レンズ、１７…ガラス基板、６０…凹部、６２…リング状突起部（リム部）

Claims

表面に微小突起が多数形成されたテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法において、
前記ガラス基板上に、エネルギー線を吸収しそのエネルギーを熱に変換しうる、炭素膜、ダイアモンド状炭素（ＤＬＣ）膜または炭素−珪素（ＣＳｉ）膜を形成し、前記膜表面にエネルギー線を照射集束することで膜表面のごく微小な領域を高温にし、その熱によって前記膜下の前記ガラス基板表面を加熱し膨張させ、その後急冷させることで基板表面に膨らみを形成しテクスチャーとすることを特徴としたテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
炭素膜、ダイアモンド状炭素（ＤＬＣ）膜または炭素−珪素（ＣＳｉ）膜が、
前記熱によって、融解、昇華しない、または昇華してもその膜がエネルギー線照射時間内で残存する程度の膜厚を有するものであり、かつ磁気ディスク用ガラス基板の保護膜として用いられる請求項１に記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
前記エネルギー線として、Ｎｄをドープした固体レーザの基本波、前記基本波と波長変換素子を用いて発生させた二次高調波、四次高調波、または炭酸ガスレーザを用いる請求項１から２のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
前記ガラス基板は、アルミノシリケートガラス、またはソーダライムガラスである請求項１から３のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
前記アルミノシリケートガラスの組成が重量％で、
５８ ≦ ＳｉＯ₂ ≦ ６６，
１３ ≦ Ａｌ₂Ｏ₃ ≦ １９，
３ ≦ Ｌｉ₂Ｏ ≦ ４．５，
６ ≦ Ｎａ₂Ｏ ≦ １３，
０ ≦ Ｋ₂Ｏ ≦ ５，
１０ ≦ Ｒ₂Ｏ ≦ １８，
（ただし、Ｒ₂Ｏ＝Ｌｉ₂Ｏ＋Ｎａ₂Ｏ＋Ｋ₂Ｏ）
０ ≦ ＭｇＯ ≦ ３．５，
１ ≦ ＣａＯ ≦ ７，
０ ≦ ＳｒＯ ≦ ２，
０ ≦ ＢａＯ ≦ ２，
２ ≦ ＲＯ ≦ １０，
（ただし、ＲＯ＝ＭｇＯ＋ＣａＯ＋ＳｒＯ＋ＢａＯ）
である請求項４に記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
前記ソーダライムガラスの組成が重量％で、
７０ ≦ ＳｉＯ₂ ≦ ７４，
０ ≦ Ａｌ₂Ｏ₃ ≦ ２．５，
３．０≦ ＭｇＯ ≦ ４．５，
６．５≦ ＣａＯ ≦ ９．５，
１２ ≦ Ｎａ₂Ｏ ≦ １４，
０ ≦ Ｋ₂Ｏ ≦ １．２，
である請求項４に記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
前記ガラス基板表面には、化学強化が施されている請求項１から６のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
前記テクスチャーは、ＣＳＳゾーンにのみ形成する請求項１から７のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
前記テクスチャーは、ＣＳＳゾーンとデータゾーンに形成する請求項１から７のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。
前記テクスチャーは、データゾーンに形成する請求項１から７のいずれかに記載のテクスチャー付磁気ディスク用ガラス基板の製造方法。