JPH0594619A - 磁気デイスク用アモルフアスカーボン基板のテクスチヤー処理方法 - Google Patents

磁気デイスク用アモルフアスカーボン基板のテクスチヤー処理方法

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JPH0594619A
JPH0594619A JP28052591A JP28052591A JPH0594619A JP H0594619 A JPH0594619 A JP H0594619A JP 28052591 A JP28052591 A JP 28052591A JP 28052591 A JP28052591 A JP 28052591A JP H0594619 A JPH0594619 A JP H0594619A
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carbon substrate
substrate
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magnetic disk
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Yukihiro Oota
進博 太田
Shunsuke Takada
俊助 高田
Kazuo Muramatsu
一生 村松
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気ディスク用アモルファスカーボン基板の
表面に、スクラッチ及びピットがないテクスチャー面を
均一に形成することができるテクスチャー処理方法を提
供することを目的とする。 【構成】 アモルファスカーボン基板の表面を所定範囲
の粗さに、また円周方向と半径方向の表面粗さの比を所
定範囲のものに研磨した後、硝酸等の酸化性溶液中で湿
式酸化処理することにより、テクスチャー面を形成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は磁気ヘッド浮揚面と磁気
ディスク表面との間に吸着現象が発生することを防止す
るためにテクスチャー処理する磁気ディスク用アモルフ
ァスカーボン基板のテクスチャー(Texture )処理方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、磁気ディスクはNi−Pメッキ材
等が被覆されたAl基板上に磁性膜を形成して構成され
ている。そして、磁気ディスク再生装置においては、磁
気ディスク上に浮揚型磁気ヘッドを配置し、磁気ディス
クを回転させることにより前記磁気ヘッドを浮揚させた
状態で、この磁気ヘッドにより磁気ディスクへの書込み
又は再生を行う。しかしながら、磁気ディスクへの書込
み又は再生を行う際、ディスク静止時において磁気ヘッ
ド浮揚面と磁気ディスク表面との間に吸着が生じる場合
がある。この吸着現象は磁気ヘッド浮揚面及び磁気ディ
スク表面が極めて平滑であって双方が微小間隔で対面し
ているときに、その間隙がO2 、N2 又はH2 O等の分
子により埋め尽くされて界面張力により大きな吸着力が
発生することに起因する。このような吸着現象が発生す
ると、磁気ディスクを駆動するモータが起動するときに
多大の電力を消費するという不都合を招来する。
【0003】そこで、上述の吸着現象を防止するため、
磁気ディスク用Al基板においては、磁性膜を被着する
に先立ち、基板表面を一旦鏡面仕上げした後、テクスチ
ャー処理を施すことによりその表面粗さを調整してい
る。このテクスチャー処理方法としては、以下に示すも
のがある。即ち、Al基板(Ni−Pメッキ材)を回転
させた状態で、このAl基板に研磨テープをローラで押
し付けて接触させつつ、前記研磨テープをAl基板の半
径方向に移動させる。研磨テープとしては炭化ケイ素、
アルミナ又はダイヤモンド等の砥粒を付着させたものを
使用する。このように機械的なテクスチャー処理を施す
ことにより、磁気ディスク用Al基板の表面に同心円状
の条痕を付し、条痕が円周方向に配向した粗面を得るこ
とができる。
【0004】なお、従来の他の磁気ディスク用基板とし
て、アモルファスカーボン基板(神戸製鋼技報、vol.3
9、No.4、35乃至38頁、1989年発行)が提案されてい
る。このアモルファスカーボン基板は軽量且つ高強度で
あると共に、耐熱性及び表面精度が優れていて、Al基
板に比して磁気ディスクの記録密度を向上させることが
できるものである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
磁気ディスク用Al基板のテクスチャー処理方法におい
ては、表面粗さを適切なものに調整することが極めて困
難であり、必要以上に粗くなりやすい。磁気ディスクは
記録密度を高めるために、磁気ヘッドの浮上高さ(スペ
ーシング)をより一層小さくすることが好ましいが、上
述の如く、磁気ディスク用Al基板の表面粗さが必要以
上に粗くなると、磁気ヘッドの浮上高さが大きくなり、
磁気ディスクの記録密度を向上させることができない。
更に、従来のアモルファスカーボン基板は磁気ヘッドの
吸着防止及び磁気記録特性の向上の面から表面粗さを検
討すること自体、なされていないという問題点がある。
【0006】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、磁気ディスクのヘッド吸着を防止できると
共に、磁性膜の特性を改善することができ、磁気ヘッド
の浮上高さを従来より小さくすることができるテクスチ
ャー面を得ることができる磁気ディスク用アモルファス
カーボン基板のテクスチャー処理方法を提供することを
目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明に係る磁気ディス
ク用アモルファスカーボン基板のテクスチャー処理方法
は、アモルファスカーボン基板の表面を研磨することに
よりその表面粗さRaを 5乃至40Åにすると共に円周方
向の表面粗さRa1 と半径方向の表面粗さRa2 との比
Ra2 /Ra1 を0.85乃至1.15の範囲内又は1.50以上に
する研磨工程と、表面研磨したアモルファスカーボン基
板を酸化性溶液中に浸漬する湿式酸化工程とを有するこ
とを特徴とする。
【0008】
【作用】本願発明者等はアモルファスカーボン基板がも
つ性質に着目してそのテクスチャー処理方法について種
々研究を重ねた。その結果、アモルファスカーボン基板
を所定の表面粗さに研磨した後に、酸化性雰囲気中にて
所定の温度で加熱処理することにより、アモルファスカ
ーボン基板を磁気ディスク用として適切な表面粗さに処
理することができるということを見い出し、この原理の
下に完成した発明を特願昭2-410434,2-410436として既
に出願した。
【0009】即ち、所定の表面粗さに研磨されたアモル
ファスカーボン基板を300乃至1000℃、好ましくは 400
乃至 700℃に加熱すると、C+O2 →CO2 の酸化反応
が起こり、カーボンがガス化されてその研磨面に微細な
凹凸が形成される。従って、処理温度及び時間等の加熱
処理の条件をコントロールすることによりアモルファス
カーボン基板を適切な表面粗さに容易に処理することが
でき、その表面が必要以上に粗くなることはない。これ
により、磁気ディスクのヘッド吸着を防止することがで
きると共に、アモルファスカーボン基板上に形成される
磁性膜の特性を改善することができ、磁気ヘッドの浮上
高さを従来より小さくすることができる。
【0010】このように、前記先行出願に係る発明によ
り、従来のテクスチャー処理では得られない効果が得ら
れ、その所期の目的は達成されたものの、その後、以下
に示す不十分な点も見られるようになった。
【0011】即ち、前記先行出願に係る発明は、カーボ
ンと酸素とのケミカル反応を利用したものであり、この
ケミカルテクスチャーは、結晶粒、結晶粒の集合体及び
研磨痕から表面の凹凸を構成している。このため、テク
スチャーの粗さが粗くなるにつれて、研磨痕の影響が大
きくなり、これにより深いスクラッチが発生する場合が
ある。この深いスクラッチが基板の半径方向に発生する
と、ビットシフト等のメディアエラーを引き起こす。
【0012】また、ハードディスクにおいて、安定した
ヘッドの浮上を促進するため、均一なテクスチャー処理
が必要である。しかし、大気中の酸素ガスを使用したカ
ーボン基板のテクスチャー処理方法においては、処理温
度の変動による粗さの変化が比較的大きい。しかも、加
熱炉内の温度分布は、高温になるほど、その温度制御が
難しくなる。また、酸化反応が激しく起きるような温度
域では、大気の対流状態から基板位置によって酸化量が
異なるという難点がある。これらの要因から、テクスチ
ャー処理面の粗さが不均一になりやすい。
【0013】更に、基板に、有機物、金属又は金属イオ
ン等の異物が付着した場合には、その部分でカーボン基
板の酸化が促進されやすく、これによりピット状の欠陥
が発生しやすい。
【0014】そこで、本願発明者らが、種々検討を進め
た結果、硝酸、重クロム酸銀の濃硫酸溶液、重クロム酸
カリウムのりん酸溶液及び過沃素酸等の酸化性溶液中に
浸漬して、カーボン基板の表面を湿式酸化することによ
り、上述の難点を解消できることを見いだした。即ち、
本願発明は、研磨工程の後に、湿式酸化によりテクスチ
ャー処理を行うことを特徴とする。
【0015】本発明においては、研磨工程にて研磨した
アモルファスカーボン基板を酸化性溶液に浸漬するだけ
で基板表面に微少な凹凸からなるテクスチャー面を形成
することができる。この場合に、酸化性溶液は基板の表
面に均一に作用するから、湿式酸化により、基板表面の
全体を均一にエッチングして均一なテクスチャーを施す
ことができる。これにより、スクラッチの拡大が抑制さ
れる。また、カーボン基板は、本来、酸化性溶液により
酸化されにくい性質を有するので、酸化反応速度が遅
く、基板表面を均一に酸化して均一な粗さのテクスチャ
ー処理面を得ることができる。更に、ゴミなどが基板表
面に付着しにくいので、ピットの発生も抑制することが
できる。
【0016】次に、表面研磨工程におけるアモルファス
カーボン基板の表面粗さRa及び円周方向の表面粗さR
1 と半径方向の表面粗さRa2 との比Ra2 /Ra1
の限定理由について説明する。ランダム配向 基板面に対するテクスチャーの方向性をランダム配向に
すると、即ち、アモルファスカーボン基板の表面粗さR
aが円周方向又は半径方向に偏らないようにすると、磁
気ディスクとして実用する際の記録再生エラー及びノイ
ズ(S/N比)を低減することができ、その記録密度を
高めることができる。
【0017】このテクスチャーのランダム配向性は加熱
処理前の表面研磨により決定される。しかしながら、表
面研磨後におけるアモルファスカーボン基板の円周方向
の表面粗さRa1 と半径方向の表面粗さRa2 との比R
2 /Ra1 が0.85乃至1.15から外れると、磁気ディス
クの記録再生エラー及びノイズ(S/N比)が増加す
る。このため、表面研磨後におけるアモルファスカーボ
ン基板の円周方向の表面粗さRa1 と半径方向の表面粗
さRa2 との比Ra2 /Ra1 は0.85乃至1.15にする。
【0018】表面研磨後におけるアモルファスカーボン
基板の表面粗さ(平均面粗さ)Raが 5Åより小さい
と、磁気ディスクとして実用する際に磁気ヘッドの吸着
が生じやすい。一方、表面粗さRaが40Åを超えると、
磁気ヘッドの浮上高さを約 0.1μm以下にすることが困
難になる。このため、表面研磨後におけるアモルファス
カーボン基板の表面粗さRaは 5乃至40Åにする。
【0019】このように、本発明に係る磁気ディスク用
アモルファスカーボン基板は磁気ディスクの記録密度を
高めることができると共に、磁気ヘッドの浮上高さを小
さくすることができるので、特に高性能の磁気ディスク
に使用するのに好適である。なお、本発明におけるアモ
ルファスカーボン基板とは、ガラス質炭素に超高温HI
P(熱間静水圧加圧)処理を施すことにより、気孔を殆
ど消失させて密度を1.80g/cm3 以上と高くし、その特性
をグラファイトに近付けた高密度アモルファスカーボン
からなるものである。
【0020】次に、アモルファスカーボン基板を上述の
表面粗さに研磨するための研磨方法について説明する。
【0021】砥粒としてはアモルファスカーボン基板と
同等以上の硬度を有し、工業的に安価なものを使用す
る。例えば、ダイヤモンド、アルミナ、SiC、ZrO
2 、酸化セリウム及びSiO2 からなる群から選択され
た少なくとも 1種の砥粒を使用することが好ましい。こ
の場合、その平均粒径が 1μmを超えると、研磨時にア
モルファスカーボン基板の表面にスクラッチが発生する
ため、表面粗さを所望の精度にすることが困難である。
更に、スクラッチが発生すると、次工程の加熱処理によ
りスクラッチ部分が局所的に酸化され、溝状に拡大して
基板欠陥となるため、磁気ディスクとしての実用上の耐
久性が低下する。また、上記以外の砥粒を使用すること
も可能であるが、砥粒としての切削力が不十分である
と、アモルファスカーボン基板の表面に所謂オレンジピ
ールという微小な窪みが発生する。
【0022】定盤としてはSn又はCu等からなる軟質
定盤を使用することが好ましい。アモルファスカーボン
基板はAl基板に比して脆いため、鋳鉄等からなる硬質
定盤を使用すると、砥粒が硬質定盤上を転がってアモル
ファスカーボン基板の表面にスクラッチ、オレンジピー
ル及びチッピング等の欠陥が頻繁に発生する。一方、軟
質定盤を使用した場合、砥粒が軟質定盤に若干埋没して
転がらないため、上述の不都合が生じることはない。
【0023】なお、上述の軟質定盤は所定期間使用した
後、粗れた表面をドレッシングする必要がある。そこ
で、軟質定盤又は硬質定盤の表面に硬度が60以上のポリ
ウレタン等からなる硬質パッドを被着したものを使用す
ることができる。この場合、軟質定盤と同様にしてアモ
ルファスカーボン基板の表面に欠陥が生じることがない
と共に、定盤の表面をドレッシングする替わりに硬質パ
ッドを交換するだけで良く、処理コストを低減できると
いう利点がある。
【0024】このように本発明においては、平均粒径が
1μm以下のダイヤモンド、アルミナ、SiC、ZrO
2 、酸化セリウム及びSiO2 からなる群から選択され
た少なくとも 1種の砥粒を使用して、軟質定盤又はその
表面に硬度が60以上の硬質パッドが被着された定盤によ
り、アモルファスカーボン基板をラップ研磨することが
好ましい。
【0025】テクスチャーの方向性は以下に示すように
してランダム配向にすることができる。即ち、上述の砥
粒のスラリーを滴下した軟質定盤(又は硬質パッド)上
において、アモルファスカーボン基板を加圧しながら、
このアモルファスカーボン基板を自転させると共に公転
させる。これにより、アモルファスカーボン基板の表面
が砥粒により不規則に切削されるため、表面研磨後のア
モルファスカーボン基板の円周方向の表面粗さRa1
半径方向の表面粗さRa2 との比Ra2 /Ra1 を0.85
乃至1.15にすることができる。円周方向配向 ランダム配向の場合と異なり、円周方向配向の場合に
は、この円周方向の磁気特性を向上させることができ
る。この場合に、表面研磨後におけるアモルファスカー
ボン基板の表面粗さ(平均面粗さ)Raが 5Åより小さ
いと、磁気ディスクとして実用する際に磁気ヘッドの吸
着が生じやすい。一方、表面粗さRaが50Åを超える
と、磁気ヘッドの浮上高さを従来より小さくすることが
困難になる。このため、表面研磨後におけるアモルファ
スカーボン基板の表面粗さRaは 5乃至50Åにする。
【0026】磁気ディスク用アモルファスカーボン基板
をテクスチャー処理する主目的は磁気ヘッドの吸着防止
であるが、基板面に対するテクスチャーの方向性を同心
円状の円周配向にすると、即ち、アモルファスカーボン
基板の表面粗さRaを円周方向に比して半径方向に大き
くすると、円周方向の保磁力及び角形比を半径方向のそ
れに比して 2乃至 3割向上させることができる。そし
て、記録再生時において磁気ヘッドは磁気ディスクに対
して相対的に円周方向に移動するので、上述の如くテク
スチャーの方向性を円周配向にすると、磁性膜の円周方
向の磁気特性を著しく向上させることができる。従っ
て、磁性膜(メディア層)にPt又はTa等の高価な元
素を添加することにより磁性膜の磁気特性を向上させる
必要がない。このテクスチャーの円周配向性は加熱処理
前の表面研磨により決定される。しかしながら、表面研
磨後におけるアモルファスカーボン基板の円周方向の表
面粗さRa1 と半径方向の表面粗さRa2 との比Ra2
/Ra1 が1.50未満であると、テクスチャーの円周配向
が不十分であって円周方向のメディア層の磁気特性の向
上が不十分になる。このため、表面研磨後におけるアモ
ルファスカーボン基板の円周方向の表面粗さRa1 と半
径方向の表面粗さRa2 との比Ra2 /Ra1は1.50以
上にする。
【0027】このように、本発明に係る磁気ディスク用
アモルファスカーボン基板は、磁気ヘッドの浮上高さを
小さくすることができると共に、Pt又はTa等の高価
な元素を添加しなくてもメディア層の磁気特性を向上さ
せることができるので、特に低コストの磁気ディスクに
使用するのに好適である。
【0028】なお、本発明におけるアモルファスカーボ
ン基板とは、ガラス質炭素に超高温HIP(熱間静水圧
加圧)処理を施すことにより、気孔を殆ど消失させて密
度を1.80g/cm3 以上と高くし、その特性をグラファイト
に近付けた高密度アモルファスカーボンからなるもので
ある。
【0029】次に、アモルファスカーボン基板を円周方
向配向で上述の表面粗さに研磨するための研磨方法につ
いて説明する。
【0030】研磨工程においては、従来の磁気ディスク
用Al基板を機械的にテクスチャー処理する場合に使用
するテープポリッシャー等の研磨材が有効である。即
ち、アモルファスカーボン基板を回転させた状態で研磨
材を前記アモルファスカーボン基板に接触させつつ、こ
の研磨材を前記アモルファスカーボン基板の半径方向
に、例えば基板の外周部から内周部に向けて移動させ
る。前記研磨材には微粉状の砥粒を付着させた研磨テー
プを使用することができる。砥粒としてはアモルファス
カーボン基板と同等以上の硬度を有し、工業的に安価な
もの、例えば、ダイヤモンド、アルミナ、SiC、Zr
2 、酸化セリウム及びSiO2 等を使用する。これに
より、アモルファスカーボン基板の表面はその回転に伴
って前記砥粒により切削される。従って、基板の回転
数、使用する研磨テープの番手及び研磨テープの移動速
度等を適宜選択することにより、表面研磨後におけるア
モルファスカーボン基板の表面粗さRaを 5乃至50Åに
すると共に円周方向の表面粗さRa1 と半径方向の表面
粗さRa2 との比Ra2 /Ra1 を1.50以上にすること
ができ、前記アモルファスカーボン基板の表面に同心円
状の条痕を形成することができる。
【0031】
【実施例】以下、本発明の実施例及び本願特許請求の範
囲から外れる比較例に係る磁気ディスク用アモルファス
カーボン基板のテクスチャー処理方法について説明す
る。研磨工程により、アモルファスカーボン基板の表面
を表面粗さRaが14Åになるように研磨した。
【0032】そして、10体積%の硝酸溶液を85℃に
加熱し、カーボン基板をこの硝酸溶液中に一定時間浸漬
した後、取り出し、水系リンス、アルカリ洗剤を用いた
スクラブ洗浄等を行ない、その表面粗さを測定した。
【0033】なお、表面粗さは、ランクレーラーホブソ
ン社製のタリステップ(商品名)を使用した。また、そ
の測定条件は以下のとおりである。
【0034】スタイラス;直径0.2μm 測定長さ;1mm カットオフ;0.08mm 倍率; 縦 1,000,000倍。
【0035】その結果、浸漬時間(酸化時間)と対応さ
せて得られたテクスチャー面の表面粗さ及びスクラッチ
の有無を下記表1に示す。
【0036】
【表1】
【0037】この表1に示すように、本実施例において
は、30分乃至2時間程度浸漬処理することにより適切
な表面粗さを得ることができた。また、基板の表面に
は、テクスチャー処理による欠陥の発生及び研磨痕によ
るスクラッチの発生が存在せず、極めて良好なテクスチ
ャー面が得られた。また、溶液中においては、異物が基
板に付着するためのエネルギが水溶液によって緩和され
るため、異物は大気中よりも基板に付着しにくい。この
ため、ピットも発生しなかった。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、磁
気ディスク用アモルファスカーボン基板の表面を研磨す
ることにより、その表面粗さRaを 5乃至40Åにすると
共に円周方向の表面粗さRa1 と半径方向の表面粗さR
2 との比Ra2 /Ra1 を0.85乃至1.15以上にする
か、又は表面粗さRaを5乃至50Åにすると共に、円周
方向の表面粗さRa1と半径方向の表面粗さRa2との比
Ra2/Ra1を1.50以上にした後、この基板を酸化性溶
液中に浸漬して湿式酸化するから、テクスチャーをラン
ダム配向又は円周方向配向にしてその表面粗さを適切な
ものにすることができる。このため、磁気ディスクに対
する磁気ヘッドの吸着を防止することができると共に、
磁気ヘッドの浮上高さを従来より小さくしてアモルファ
スカーボン基板上に形成される磁性膜の記録再生特性を
向上させることができる。
【0039】また、テクスチャーの形成は、湿式酸化に
より行うから、表面粗さを均一にすることができる。そ
して、本発明によれば、スクラッチが拡大せず、ピット
の発生も抑制される。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アモルファスカーボン基板の表面を研磨
    することによりその面粗さRaを 5乃至40Åにすると
    共に円周方向の表面粗さRa1 と半径方向の表面粗さR
    2 との比Ra2 /Ra1 を0.85乃至1.15にする研磨工
    程と、表面研磨したアモルファスカーボン基板を酸化性
    溶液中に浸漬する湿式酸化工程とを有することを特徴と
    する磁気ディスク用アモルファスカーボン基板のテクス
    チャー処理方法。
  2. 【請求項2】 前記研磨工程は、平均粒径が 1μm以下
    のダイヤモンド、アルミナ、SiC、ZrO2 、酸化セ
    リウム及びSiO2 からなる群から選択された少なくと
    も 1種の砥粒を使用して軟質定盤によりアモルファスカ
    ーボン基板をラップ研磨することを特徴とする請求項1
    に記載の磁気ディスク用アモルファスカーボン基板のテ
    クスチャー処理方法。
  3. 【請求項3】 前記研磨工程は平均粒径が 1μm以下の
    ダイヤモンド、アルミナ、SiC、ZrO2 、酸化セリ
    ウム及びSiO2 からなる群から選択された少なくとも
    1種の砥粒を使用してその表面に硬度が60以上の硬質パ
    ッドが被着された定盤によりアモルファスカーボン基板
    をラップ研磨することを特徴とする請求項1に記載の磁
    気ディスク用アモルファスカーボン基板のテクスチャー
    処理方法。
  4. 【請求項4】 アモルファスカーボン基板の表面を研磨
    することによりその表面粗さRaを 5乃至50Åにすると
    共に円周方向の表面粗さRa1 と半径方向の表面粗さR
    2 との比Ra2 /Ra1 を1.50以上にする研磨工程
    と、表面研磨したアモルファスカーボン基板を酸化性溶
    液中に浸漬する湿式酸化工程とを有することを特徴とす
    る磁気ディスク用アモルファスカーボン基板のテクスチ
    ャー処理方法。
  5. 【請求項5】 前記研磨工程は、アモルファスカーボン
    基板を回転させた状態で研磨材を前記アモルファスカー
    ボン基板に接触させつつその半径方向に移動させること
    により前記アモルファスカーボン基板の表面に同心円状
    の条痕を形成することを特徴とする請求項4に記載の磁
    気ディスク用アモルファスカーボン基板のテクスチャー
    処理方法。
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