JPH076361A

JPH076361A - 記録ディスク基板及び磁気記録ディスク

Info

Publication number: JPH076361A
Application number: JP19926493A
Authority: JP
Inventors: Toshitomo Morisane; 敏倫森実; Yuko Yoshida; 祐幸吉田; Koichi Awazu; 浩一粟津
Original assignee: Itochu Corp
Current assignee: Itochu Corp
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】表面に均一かつ微細な凹凸形状が設けられてい
る記録ディスク基板及び磁気記録ディスク【構成】ガラス基板又はアルミニウム基板の表面を研磨
したのち、その表面に有機化合物又は無機化合物の微細
な結晶を均一分散させて、その微細結晶が表面に接触し
ている部分を形成させ、エッチング剤により気相又は液
相でエッチング処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は表面に均一で微細な凹凸
形状が設けられている記録ディスク基板及び磁気記録デ
ィスクに関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録の分野において高記録密度を有
するハード磁気ディスクは、平滑な表面を有する基板上
に高い飽和磁気密度の記録媒体、例えばＣo −Ｃr 、Ｃ
o −Ｎi 等の金属磁性薄膜を有している。しかし、表面
が極めて平滑であるため空気中の水分等の介在により磁
気ヘッドと記録媒体が吸着を起こし、その結果磁気ヘッ
ドクラッシュを惹起するという問題（マイクロトライポ
ロジー問題）がある。

【０００３】この問題を解決するために、従来は、表面
の摩擦係数を低下させる方法、例えばＣo −Ｃr 磁性薄
膜の表面をわずかに酸化させたり、基板表面に固体潤滑
材料（例えばカーボン膜）や液体潤滑剤を設ける等の方
法によって、表面の摩擦係数を低下させた磁気記録ディ
スク等が用いられていた。

【０００４】また、ディスク基板表面をテープラップあ
るいは研磨によってテクスチャリング処理（基板表面の
表面粗度を高める処理）をほどこし、いわゆるメカニカ
ルテクスチャリングにより基板表面の面粗度を悪くした
ディスク基板もある。

【０００５】あるいはまた、化学組成の限定された多成
分ガラスの表面に、化学的エッチング法または機械的研
磨法もしくは両者の併用によって凹凸を形成させたガラ
ス基板上に磁性膜を設けた磁気記録媒体（特開昭６４−
４２０２５号公報）、表面粗さが高さの最高値で０．０
３〜０．５μである結晶性高分子からなるしわ状突起を
有する支持体上に磁性薄膜層を形成させた磁気記録媒体
（特開昭５３−１１６１１５号公報）等が提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
メカニカルテクスチャリング処理はバリ等の発生、不規
則な凹凸などのため部分的な表面粗さ（Ｒa ）の差が大
きく摺動中にディスク基板にキズが入り易い欠点を有す
る。そして、そのため磁気ヘッドを磁気記録媒体に充分
に接近させることができず、高密度記録を実現するに必
要な磁気ヘッドの低浮上化を困難にしているばかりか耐
ＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）性でも問題
がある。

【０００７】また、上記特開昭６４−４２０２５号公報
に記載の磁気記録媒体は、多成分ガラス基板（即ちアモ
ルファス基板）の表面に従来の方法を用いて凹凸を設け
たもので、ガラスの化学的組成の限定のみでは、例えば
図３に示したような樹木状のエッチングパターンとな
り、均一な凹凸を形成させたガラス基板を得ることはな
かなか困難なことである。一方特開昭５３−１１６１１
５号公報記載のものは、結晶性高分子の塗布フィルムの
加熱乾燥による収縮変動を利用してしわ状突起が形成さ
れたもので、この基板及び磁気ディスクも前者と同様に
高密度記録を実現する効果を充分に発揮するものとは言
い難い。

【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであって、フォトレジストの基本的な考え方に基ずく
テクスチャリング技術により基板表面上に均一かつ、規
則的な凹凸を形成させて上記問題点を解消した記録ディ
スク基板及び磁気記録ディスクを提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、ディスク基板
の表面上に微細結晶を均一分散させてエッチング処理さ
れた基板であって表面に微細な凹凸形状が設けられてい
ることを特徴とする記録ディスク基板である。さらに詳
しく言うと、本発明の記録ディスク基板表面の微細な凹
凸形状は、ガラス基板又はアルミニウム基板の表面を研
磨した後、その表面に微細結晶を均一に分散して、表面
上に該微細結晶が接触している部分を形成させ、エッチ
ング剤により気相又は液相でエッチング処理することに
よって基板表面上に均一で微細な凹凸形状が形成されて
いるものである。

【００１０】本発明のディスク基板はガラス基板・アル
ミニウム基板のいずれであってもよく、特に、ガラス系
基板は硬度が高く、耐薬品性・機械的強度・耐摩耗性を
必要とするディスク基板には好ましい結果となる。

【００１１】ディスク基板表面に分散させる微細結晶
は、有機化合物又は無機化合物の微細結晶が用いられ
る。有機化合物としては、例えばステアリン酸の微結晶
等、また無機化合物としては、例えば金、ホウ素、スズ
等の酸化物及びシリカ等の微結晶が好適に用いられる。

【００１２】微細結晶を基板表面（表面研磨Ｒa １０〜
５０オングストローム）に均一分散させた状態において
は、基板表面上には微細結晶が基板に接触している部分
と、微細結晶が基板に接触していない部分とが均一に配
分されているので、隣接する微細結晶間において局所的
空間が形成されている。この状態において基板表面をエ
ッチング処理すると、上記非接触部分は上記の接触部分
よりエッチング速度が速く、エッチング処理後は基板表
面に凹凸が形成されることになる。エッチング処理中に
エッチングによって消滅していない微細結晶は除去処理
をほどこす。

【００１３】エッチング処理はエッチング液中に浸漬す
る方法、又はエッチング剤の蒸気中で行う気相法のいず
れかを適宜選択してすることができる。

【００１４】基板表面上に形成される微小な凹凸の深さ
・間隔は、基板の組成・微細結晶の分散状態、エッチン
グ剤の種類・濃度等によって制御することが可能であ
る。

【００１５】ディスク基板はその硬度が大きいため、ガ
ラス基板表面を硬度化する必要がなく凹凸間隔が大きい
場合は、間隔を調整するため硬質材料（例えばＣu 、Ｓ
n 、Ｎi 、Ｚn 、Ｎi Ｏ、Ｎi −Ｓn など）をコーティ
ング処理（電界メッキ又はスパッタリング）するとよ
い。この場合硬質材料は表面の凹凸形状にならって膜生
成するので、二次元的な凹凸の微細構造はそのまま維持
される。

【００１６】高密度の記録媒体例えばＣo −Ｃr 、Ｃo
−Ｎi 等の磁気記録媒体はディスク基板表面上にスパッ
タリング又はメッキにより施膜され、その上に保護膜を
コーティングすることにより磁気記録体すなわち磁気デ
ィスクが完成される。必要に応じて表面の凹凸部分に液
体潤滑剤を保持させるとよい。

【００１７】本発明の磁気記録ディスクの製造方法とし
ては、ディスク基板上に先ず上記の記録媒体を施膜し、
その膜の表面に、上記記録ディスク基板の場合と同様
に、微細結晶を均一に分散して表面上にその微細結晶が
接触している部分を形成させ、それからエッチング剤に
より気相又は液相でエッチング処理して、記録媒体の表
面に均一で微細な凹凸形状を形成させることも有用であ
る。

【００１８】

【作用】上記の構成により、本発明による記録ディスク
基板及び磁気記録ディスクの表面は均一で微細な凹凸構
造を有しているので、ディスクの回転によってディスク
表面に空気の乱流（あらゆる方向からの空気の流入）が
生じ、それが磁気ヘッドに対し浮力抵抗となる。それに
よって磁気ヘッドは磁気ヘッドクラッシュを起こすこと
なく基板表面との間隔を極めて小さく保つことが可能と
なる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明による記録ディスク基板及び磁
気記録ディスクを、実施例に基づいて具体的に説明す
る。ディスク基板の材料は次のＡ基板・Ｂ基板の２種類
を用いた。

【００２０】Ａ基板；成分組成は、特開昭６４−２０１
０４３号、特願昭６３−６２９７０号にそれぞれ示され
ているガラス基板を使用することが可能であるが本実施
例においては次の重量％成分組成のガラス基板を用い
た。Ｓi Ｏ₂６２．４、Ｒ₂Ｏ１８．１、Ｃa Ｏ０．
１、Ｚn Ｏ１１．５、Ｔi Ｏ₂０．６、Ａl₂Ｏ₃２．
９、ＲＯ２．９、Ｂ₂Ｏ₃１．１、Ｓb₂Ｏ₃０．３、
Ａs₂Ｏ₃０．２（ＲＯ：アルカリ土類金属酸化物、Ｒ₂
Ｏ：アルカリ金属酸化物）上記Ａ基板の表面を研磨し（Ｒa ２０）、洗浄乾燥を
行なった。

【００２１】Ｂ基板；Ｎi −Ｐメッキが下地処理され、
その表面が研磨処理（Ｒa ２０）されたアルミ基板

【００２２】１、実施例１ステアリン酸〔ＣＨ₂（ＣＨ₂）₁₆ＣＯＯＨ〕の微結晶
を分散させてテクスチャリング加工を行ったディスク基
板を作った。基板はＡ基板及びＢ基板を用いた。製造方
法は図１に模式的に示す。

【００２３】ａエタノール中にステアリン酸を過飽和
にならぬように溶解飽和させる。

【００２４】ｂ基板をスピナーに取付け、回転させな
がら上記溶液を基板上に塗布する。これに替えて、溶液
中にディピング及び引上げ（引き上げ速度は２０cm/mi
n）する方法も有用である。上記飽和溶液からエタノー
ルが蒸発する過程において、ステアリン酸が結晶析出す
る。エタノールの蒸発速度は速いのでステアリン酸の結
晶成長は進まず微結晶状態で基板上に残留する。液の濃
度は飽和溶液ほど残留結晶が緻密なステアリン酸の結晶
（１００〜５００オングストローム）が残る。

【００２５】ｃステアリン酸の結晶粒子は、図１
（ｃ）に示すように、基板の表面上に分散された状態で
付着している。

【００２６】ｄエッチング処理を行う。エッチングの
方式はＨＦ水又は酸の溶液に浸漬する方式とＨＦ又は酸
の蒸気中で行う方式とがあるが、本実施例は前者の方式
を用いた。なお、後者の方式は基板上に付着した結晶の
基板からの剥離が無く操作上比較的容易なエッチングが
可能である。Ａ基板に対してはエッチング液として、Ｃ
onc.ＨＦ：Ｈ₂Ｏ＝１：４０を用いたが、Ｃonc.ＨＦ：
Ｃonc.Ｈ₂Ｏ₂：Ｈ₂Ｏ＝１：８：３２を用いてもよ
い。Ｂ基板に対しては、Ｃonc.ＨＣｌ：Ｈ₂Ｏ＝１：５
０のエッチング液を用いた。上記のそれぞれのエッチン
グ溶液中（容器はテフロン）に常温にて、Ａ基板・Ｂ基
板を浸漬した。

【００２７】ｅエッチング処理後、煮沸・超音波洗浄
を行い、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）またはフロ
ン蒸気にて乾燥する。基板上の表面構造の断面は同図
（ｅ）に示すとおり、ステアリン酸の結晶が付着してい
る部分と付着していない部分において凹凸が形成されて
いる。

【００２８】ｆ基板表面上に付着しているステアリン
酸の結晶は、エタノールで洗浄除去する。同図（ｆ）に
示すとおり、基板表面には凹凸が形成れている。前記エ
ッチング処理における、エッチング時間と表面粗さＲa
との関係をＡ基板につき図４に、Ｂ基板につき図５に示
す（エッチング時間が５分までの間においては、Ｒａは
エッチング時間と比例関係にあった）。Ｒa は５０００
オングストロームまで実用性があるが、テクスチャリン
グディスク基板としてはＲa ５０〜５００オングストロ
ームまでが適切な表面粗さである。図８は、エッチング
時間６０秒処理したＡ基板の表面の粒子構造を示す図で
ある。

【００２９】なお、Ａ基板につき、上記（ａ）〜（ｃ）
の処理を加えずエッチング処理を行った場合は、Ａ基板
の表面は、図３に示すようなパターン（光学顕微鏡観
察）を示した。本実施例に示すような均一な凹凸構造は
見られない。

【００３０】２、実施例２ディスク基板上に記録媒体を施膜し、その後その記録媒
体の施膜面をテクスチャリング加工を行った磁気記録デ
ィスクの例を示す。

【００３１】基板材料はＡ基板を用い、その表面をＲa
２０オングストロームに研磨した後、記録媒体としてＣ
r 及びＣo Ｎi Ｃr の各磁性膜を順次施膜した。膜厚は
Ｃr３０００オングストローム、Ｃo Ｎi Ｃr ６００オ
ングストロームである。磁性膜のＲa は２５オングスト
ロームである。

【００３２】この基板上に実施例１と同様にステアリン
酸の微結晶を分散させてテクスチャリング加工を行った
結果（エッチング時間４５秒）、磁性膜の表面にＲa ８
０〜９０オングストロームの凹凸形状が得られた。エッ
チング時間が３０秒の場合はＲa ６０オングストローム
なのでエッチング時間とＲa は比例関係にある。

【００３３】３、実施例３以下ゾルーゲル法によって液相から固体シリカを作りこ
れをディスク基板Ａ・Ｂ上に分散した例を示す。ゾルー
ゲル法は金属アルコキシドの加水分解−脱水縮合重合に
よって液相から固体のシリカを製造する技術であり、こ
の技術を応用し、ディスク基板平滑面に微細な凹凸構造
又は空間構造を形成することを利用したテクスチャリン
グ法である。

【００３４】シリコンアルコキシドの加水分解−脱水縮
合反応は次式によって示される。 Si(OC₂H₅)₄+4H₂0 → Si(OH)₄+4C₂H₅OH （加水分解反
応） Si(OH)₄→ SiO₂+2H₂0 （脱水縮合反
応）シリコンアルコキシドは水に不溶性であるため、この場
合は共通溶媒としてエタノールを加え、直接混合して反
応させた。

【００３５】この反応は系のｐＨを制御することで異な
る生成形態をとる。系のｐＨが酸性ではシリカの結晶構
造は平面構造になる。一方系内のｐＨがアルカリ性では
シリカの結晶は平面構造にならず、微細な粒状結晶とし
て沈澱する。テクスチャー形成には後者のアルカリ状態
下でのシリカの結晶形成が有効であり、ｐＨコントロー
ルによって生成するシリカ結晶粒子の粒径コントロール
が可能である。本実施例ではテトラエトキシシランＳi
(ＯＣ₂Ｈ₅）₄（ＴＥＯＳ）を用い、共通溶媒として
はエタノールを用いた。反応させる水はヒドラジンを微
量添加（ｐＨ８〜９）してアルカリ性とした後反応に使
用した。

【００３６】モル比としてＴＥＯＳ：エタノール：Ｈ₂
Ｏ＝１：１．５：１を加えよく混合する。この状態で放
置すると粒状シリカが発生し、溶液が白濁する。基板上
で均一に且つ薄くシリカの膜（シリカが分散している溶
液膜）を形成するためには密着性の悪いＴＥＯＳをいか
に基板上に塗布するかが重要な課題であり、検討の結果
エタノール中にニトロセルローズを５％溶かし均一塗布
に成功した。均一分散の方法は実施例１と同様に行う。
塗布液を常温でスピンオンし、上記溶液膜を形成すると
エタノール溶媒は直ちに蒸発する。バインダー分解のた
め５分間２００〜２２０℃に加熱分解し、粒状シリカを
残す。Ｓi Ｏ₂の粒径は１００〜２００オングストロー
ムである。本実施例においてディッピングを行う場合は
引上げ速度２０cm/minにより１００〜３００オングスト
ロームの層厚にてコーティングでき、上記同様加熱分解
後粒状シリカを残す。上記処理後のエッチング処理は実
施例１に準ずる。Ｒa ：５０〜５００オングストローム
であった。エッチング時間とＲa の関係は実施例１とほ
ぼ同じであった。

【００３７】４、実施例４基板上に金を昇華によって蒸着させ、金酸化物の微細結
晶を分散した実施例を以下に説明する。結晶性の低い金
属材料で熱によって容易に昇華する材料の基板への分散
は、特にその金属材料が雰囲気中の酸素によって酸化さ
れて金属酸化物となる場合は、良い分散状態が得られる
ことが観察される。金属酸化物の蒸着法は一種のＣＶＤ
を示す。一般に、金属を蒸着する際には１０^-3ｔorr 以
下の真空を得なければならない。真空下でバスケット中
の金属を加熱するとバスケット内の金属が融解し、蒸発
してターゲットの基板上に薄膜を形成する。

【００３８】しかし、真空度が足りない場合、金属は酸
素と反応し、酸化物として基板上に堆積する。堆積する
酸化物の径は、真空度に依存すると考えられる。真空度
が低すぎると、図２（ａ）に示すように、金属酸化物２
の均一な分散状態は得られない。また真空度が高すぎる
と、同図（ｂ）に示すように、非常に緻密な金属薄膜３
になり、微細結晶の分散状態は得られない。真空度を適
宜調整することにより、同図（ｃ）に示すように、基板
１の表面上に粒径が均一の酸化物結晶粒４が均一分散し
た状態が得られる。基板１の上に堆積した金属酸化物２
と基板１との接触・結合の密接強度は全く無く、溶液に
よるエッチングには耐えられないので気相エッチングを
行った。

【００３９】本実施例においては、真空容器内を１０^-1
〜１０^-2ｔorr に減圧し、容器内に酸素が存在する条件
のもとに、金（Ａu)金属の蒸着（ＣＶＤ）を行った。基
板表面には酸化金Ａu₂Ｏの微細結晶が堆積した。この基
板をＨＦ蒸気中で気相エッチングを行ない王水で残余の
Ａu₂Ｏを除去した後洗浄乾燥を行った。基板表面のＲa
は１７０〜５００オングストロームであった。エッチン
グ時間とＲa の関係は実施例１とほぼ同じであった。

【００４０】５、実施例５以下、金属を高真空状態で基板上に蒸着した後、酸化処
理を行った例を示す。１例としてＳn 、Ｂi について説
明する（Ｍo 、Ｚr 、Ｃu 、Ａl 等も有効である）。ス
パッタリング又は蒸着により５０〜２００オングストロ
ームの施膜を基板上に施す。スパッタリングの場合は膜
は平坦であるが、蒸着の場合は、凹凸のある施膜状態を
示す。いずれも空気中で加熱（１００〜３００℃、１〜
４ｈr)するとＢi₂Ｏ₃、Ｓn Ｏ₂に変化する。酸化によ
って酸化物は粒状（１００〜４００オングストローム）
に形成される。粒形・密着性は酸化条件によって決定さ
れる。

【００４１】粒子の密着性は強固であり、この状態でも
すぐれたテクスチャーを形成するのでエッチング処理を
施さなくても記録ディスク基板として有用である。しか
し、粒子の密着強度の変化及び粒径変動（特に磁性膜の
高温度処理の際）が認められる場合があり、その粒子空
間に酸溶液又は酸蒸気によりディスク基板にダイレクト
エッチングによるテクスチャー加工を施すことが必要で
ある。処理方法は実施例１に準ずる。Ｒa は５００オン
グストローム以下であった。エッチング時間とＲa の関
係は実施例１とほぼ同じであった。

【００４２】６、実施例６フォトレジスト法及びゾルーゲル法の併用による例を示
す。半導体ＩＣ用ポジ型フォトレジスト及びＴＥＯＳを
使用し、レジスト中に脱水縮合反応によりＳiＯ₂粒子
を析出させ、プリベーク後、希ＨＦ水によりＳi Ｏ₂を
除去分解し、同時にガラス表面をエッチングすることに
よりテクスチャリングを行う方法がある。モル比とし
て、ポジ型フォトレジスト（４．５ｃp at ２５℃）：
ＴＥＯＳ：エタノール：Ｈ₂Ｏ（ヒドラジン又はＮＨ₄
ＯＨアルカリ性）＝２：１：１．５：１を混合脱水縮合
反応を完結させる（粘性３〜４ｃp ）。ディッピングの
場合引上げ速度２０cm/minにて膜厚１００〜５００オン
グストロームの施膜を行う。

【００４３】プリベークは８０〜８５℃、１０〜３０分
温風循環乾燥する。膜表面をわずかにアルカリエッチン
グ処理すると（Ｈ₂Ｏ：ＮＨ₄ＯＨ＝１：１０ vol
％）、レジスト膜がエッチングされてＳi Ｏ₂粒子の一
部が表面に露出する。その後、実施例１に準じてエッチ
ング処理を行う。残膜の剥離方法はメタノール、エタノ
ール等のアルコール、アセトン、ＤＭＦ、セルソルブ等
にて浸漬時間１〜２分処理するか又はプラズママシン
（酸素プラズマ）にて除去する。Ｒa は５０〜５００オ
ングストロームであった。エッチング時間とＲa の関係
をＡ基板につき図６に、Ｂ基板につき図７に示す。

【００４４】

【発明の効果】本発明による記録ディスク基板及び磁気
記録ディスクは上記の構成であるから、記録ディスク基
板及び磁気記録ディスクの表面に均質でかつ微細な粒子
状パターンが微細かつ均一に形成されているので、上記
従来の問題点を解消し、優れた磁気記録ディスクが提供
される。さらにその粒子径・粒子間距離・凹凸深さなど
は、基板組成・マスキング薄膜の種類・膜質とその施膜
条件及びエッチング条件を適宜設定することにより制御
することが容易であるので、工程管理・品質管理がし易
く、量産に最適である。

【００４５】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の製造方法を説明する説明図。

【図２】（ａ）・（ｂ）・（ｃ）は実施例４におけるデ
ィスク基板の表面の断面状態を示す図。

【図３】従来のディスク基板の表面の平面状態を示す
図。

【図４】実施例１のエッチング時間とＲａとの関係を示
す図（Ａ基板）。

【図５】同上（Ｂ基板）。

【図６】実施例６のエッチング時間とＲａとの関係を示
す図（Ａ基板）。

【図７】同上（Ｂ基板）。

【図８】実施例１における基板表面の粒子構造を示す顕
微鏡写真。

【符号の説明】

１基板２金属酸化物３金属薄膜４金属酸化物結晶粒

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスク基板の表面上に微細結晶を均一分
散させてエッチング処理された基板であって表面に微細
な凹凸形状が設けられていることを特徴とする記録ディ
スク基板。
【請求項２】ディスク基板がガラス基板又はアルミニウ
ム基板である請求項１記載の記録ディスク基板
【請求項３】凹凸形状の深さが５０〜５０００オングス
トロームである請求項１記載の記録ディスク基板。
【請求項４】磁気記録媒体が施膜されているディスク基
板の表面上に微細結晶を均一分散させてエッチング処理
された磁気記録ディスクであって表面に微細な凹凸形状
が設けられていることを特徴とする磁気記録ディスク。
【請求項５】ディスク基板がガラス基板又はアルミニウ
ム基板である請求項４記載の磁気記録ディスク。
【請求項６】凹凸形状の深さが５０〜５０００オングス
トロームである請求項４記載の磁気記録ディスク。