JPH08147684A - 磁気記録媒体及び基板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 非磁性基板上に、少なくとも下地層、磁性層
を有する磁気記録媒体において、非磁性基板又は下地層
の磁性層側表面に、高さが１〜６０ｎｍであり、且つ、
底部断面の長軸と短軸の比が２以上である突起を有する
磁気記録媒体及び基板。 【効果】 ＣＳＳ時の摩擦を小さくすることができ、ま
た、磁気ヘッドの媒体表面へのスティッキングが発生し
なくなり、且つ磁気ヘッドのヘッドクラッシュや空間で
の不安定化が起こらず、さらにフライングハイトを小さ
くすることができるため、高密度の磁気記録媒体の製造
が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気記録媒体及び基板
に関し、詳しくは磁気ディスク装置に使用されるハード
ディスク等の磁気記録媒体及びそのための基板に関する
ものである。特に、良好なＣＳＳ（コンタクトスタート
アンドストップ）特性、及び磁気ヘッドの媒体表面への
スティッキング特性向上と磁気ヘッドの低浮上化を同時
に可能にする薄膜型の磁気記録媒体及びその基板に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】通常、ハードディスクへの情報の書き込
み／読み出し等は磁気ヘッドを介して行っており、その
際に、ハードディスクは高速で回転して磁気ヘッドを浮
上させている。ハードディスクは、磁気特性向上のため
に、ディスクの基板面上あるいは基板面上に設けられた
ＮｉＰメッキ等の非磁性体からなる下地層上に、磁気デ
ィスクの円周方向にほぼ同心円状に機械的研磨を行って
加工痕を残す加工（以下、機械的テキスチャという）が
行われている。

【０００３】近年の情報量の増大と装置の小型軽量化の
要求により、線記録密度及びトラック密度が高くなり、
１ビット当りの面積が小さくなってくると、従来のよう
な機械的テキスチャによるスクラッチ傷は情報読み出し
の際にエラーとなる確率が高くなる。そのため、磁気デ
ィスク内周部にあるＣＳＳ領域のみに機械的テキスチャ
を施し、データ記録領域はそのままにする方法が提案さ
れているが、この場合は、データ記録領域の面がＣＳＳ
領域の面の高さよりも高くなってしまい、該段差を滑ら
かな傾斜にすることが難しく、磁気ヘッドがシークする
時にクラッシュするという問題があった。

【０００４】また、こうした機械的テキスチャに代え
て、レーザでテキスチャパターンを作る方法も提案され
ている。レーザによるテキスチャの例は、米国特許第
５，０６２，０２１号、同５，１０８，７８１号等に開
示されており、Ｎｄ−ＹＡＧの強パルスレーザ光により
ＮｉＰ層を局所的に溶融することにより、図４に示すよ
うに、溶融して形成された凹状の穴部６と、その周囲の
溶融したＮｉＰが表面張力で盛り上がって固化して形成
された直径が２．５〜１００μｍのリム部７からなるク
レータ状の凹凸を多数作り、円環状の凸状リムによって
磁気ヘッドとのＣＳＳ特性を改善する試みが提案されて
いる。しかし、この方法では磁気ヘッド下面との接触面
積が飛躍的には下がらず、磁気ヘッドとディスク間のス
ティッキングの問題は、機械的テキスチャに較べて改善
されているとは言い難い。

【０００５】また、突起をフォトリソグラフィを使って
作る方法も提案されている。フォトリソグラフィによる
方法の例は、日本潤滑学会トライボロジー予稿集（１９
９１−５，Ａ−１１），（１９９２−１０，Ｂ−６）に
開示されており、面積比が０．１〜５％の同心円状の突
起をフォトリソグラフィによってＮｉＰ下地層付きＡｌ
合金基板上に作成した後、Ｃｒ膜、Ｃｏ合金磁性膜、Ｃ
保護層を順次形成してディスクを作成し、ＣＳＳテスト
を行った結果が記載されている。しかし、この方法は突
起部の頂部が平滑なため、磁気ヘッドの摺動回数と共に
摩擦が増加するという欠点があり、また工業化も容易で
ないという問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように、磁気記録
媒体のＣＳＳ領域では、突起の先端の面積を小さくして
磁気ヘッドとのスティッキングをなくし、しかも平均的
な面の高さをデータ記録領域とほぼ同じ高さにして、磁
気ヘッドをデータ記録領域とＣＳＳ領域との間でシーク
した時に磁気ヘッドの安定浮上高さの変動が少なく、ヘ
ッドクラッシュや磁気ヘッドの空間での不安定化が起こ
らない磁気記録媒体が望まれている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、こうした高密
度磁気記録用の媒体に対してなされたもので、その要旨
は、非磁性基板上に、少なくとも下地層、磁性層を有す
る磁気記録媒体において、非磁性基板又は下地層の磁性
層側表面に、高さが１〜６０ｎｍであり、且つ、底部断
面の長軸と短軸の比が２以上である突起を有することを
特徴とする磁気記録媒体、及び、非磁性基板上に、少な
くとも下地層、磁性層を有する磁気記録媒体において、
非磁性基板又は下地層の磁性層側表面に、高さが１〜６
０ｎｍであり、且つ、底部断面の長軸と短軸の比が２以
上である突起を有することを特徴とする磁気記録媒体用
基板、に存する。

【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
磁気記録媒体及び基板は、非磁性基板又は下地層の磁性
層側表面に、高さが１〜６０ｎｍ、好ましくは１〜３０
ｎｍ、底部断面の長軸と短軸の比が２以上、特に望まし
くは１０以上である突起を有することを特徴とする。該
突起は、好ましくは、凹部で囲まれており、滑らかな曲
面状の頂部を有する形状である。

【０００９】突起の高さが、６０ｎｍを超えるとＣＳＳ
特性は良いが磁気ヘッドの安定浮上高さを下げることが
難しくなることがあり、１ｎｍ未満では基板が元来有す
る細かな凹凸に埋もれてしまうことがあり所望の効果を
得ることが難しくなることがある。本発明における突起
の高さは、ＪＩＳ表面粗さ（Ｂ０６０１）により規定さ
れる、粗さ曲線の中心線を基準とした場合の突起の高さ
を表す。

【００１０】また、突起の頂部から高さが１ｎｍ低い高
さにおける等高線で囲まれた断面部の短軸の幅は０．５
μｍ以下であることが好ましい。該短軸の幅が０．５μ
ｍより大きくなると磁気ヘッドと媒体のスティッキング
が起こりやすくなる。この等高線で囲まれた断面部の短
軸の幅は、レーザ干渉による表面形状測定装置、例え
ば、米国ザイゴ社製“ＺＹＧＯ”で測定することができ
る。

【００１１】突起は、それぞれその長軸が略平行である
ように配置されていることが好ましい。この場合、突起
は、突起底部断面の短軸方向の長さ１ｍｍ当たり１〜１
０³個存在することが好ましい。該長さ１ｍｍ当たり存
在する突起の数が、１個未満では基板のうねり等により
磁気ヘッド下面を突起のみで支えるのは難しくなること
があり、また１０³ 個を超えると突起先端の磁気ヘッド
との接触面積が大きくなりすぎ摩擦力が大きくなりすぎ
ることがある。したがって、より好ましくは該長さ１ｍ
ｍ当たり１０〜１０² 個、特に好ましくは該長さ１ｍｍ
当たり５〜５０個存在していることが好ましい。

【００１２】例えば、本発明の好ましい態様の一つであ
る、磁気記録媒体がディスク状媒体であり、突起がディ
スクの周方向にその長軸方向を向けて配向し、且つそれ
ぞれその長軸が略平行であるように配置されている場
合、突起は、突起の存在している部分でのディスク状媒
体の半径方向における長さ１ｍｍ当たり好ましくは１〜
１０³ 個、より好ましくは１０〜１０² 個、特に好まし
くは５〜５０個存在していることが好ましい。

【００１３】また、本発明の磁気記録媒体の好ましい態
様として、突起は磁気ヘッドがＣＳＳ（コンタクトスタ
ートアンドストップ）を行なう領域のみに存在し、デー
タ記録領域には存在しない磁気記録媒体が挙げられる。
このような構成にすることにより、データ記録領域にお
いては磁性層表面を平滑にすることができるため、従来
のようなスクラッチ傷によるエラーを減少させることが
できる。

【００１４】さらに好ましい態様として、突起が、磁気
ヘッドがＣＳＳを行なう領域のみに存在しデータ記録領
域には存在せず、かつその突起の高さがデータ記録領域
に向かって漸減している磁気記録媒体が挙げられる。突
起高さをデータ記録領域に向かって減少させることによ
り、データ記録領域からＣＳＳ領域あるいはその逆の方
向に磁気ヘッドを安定にシークすることができる。

【００１５】通常、ＣＳＳ領域は媒体の最内周部分を使
用するが、サーボデータを書く時に使用するクロック信
号を書くためのクロック用磁気ヘッドのＣＳＳを最外周
部に設ける場合があり、この最外周部分においても突起
を設けることが有効である。本発明の磁気記録媒体を製
造するための好ましい方法としては、非磁性基板に直
接、あるいはこの上にＮｉＰ等の非磁性体からなる下地
層を設けた磁気記録媒体用基板を回転させながら、その
表面に円周方向に沿って、出力を精度良く制御したエネ
ルギービーム等を照射して表面に突起を形成する方法等
が挙げられる。エネルギービームとしては、レーザ、電
子線、Ｘ線等が挙げられ、中でもレーザを用いることが
好ましい。また、基板を回転する代わりに、基板上にエ
ネルギービームを走査してもよい。次に、これに、必要
により中間層を設けた後、磁性層を設けた後、通常、保
護層を製膜することにより本発明に用いる磁気ディスク
が製造される。

【００１６】突起の生成機構は未だ十分解明されていな
いが、次のように考えられる。エネルギービーム光が照
射された部分は加熱されて膨張あるいは一部溶融する
が、その回りは冷えていて変形しにくいため、過熱され
て膨張した部分は上部に飛び出す形となるが、その部分
は外気ですぐに冷やされるため、レーザの走査方向に図
３に示すごとく，突起として、その形はそのまま残る。
そして、完全に冷えた状態では、突起の周辺には熱収縮
による凹みができる。そのため、本発明の磁気記録媒体
或いはその基板が有する突起は、好ましくは、突起が凹
部で囲まれた形状である。本発明において、エネルギー
ビームの走査方向とは、静止したディスク上でエネルギ
ービームが走査する方向のみならず、エネルギービーム
は静止させておき、ディスクを回転させた状態で照射す
る場合のディスクの回転方向をも示すこととする。

【００１７】また、突起高さはレーザの強度とその平均
照射時間、及びディスクの線速度を調節することによっ
て自由に制御され、突起の長さは、パルスレーザの照射
時間で制御される。また、連続でレーザを照射した場合
には連続した突起となり、更に、これと同時に半径方向
にビームを走査した場合には渦巻状の突起ができる。半
径方向の突起の間隔はビームの半径方向の走査速度によ
って調節することにより自由に制御される。通常、レー
ザの強度は５０〜５００ｍＷ、平均照射時間は１ｍｓｅ
ｃ程度のやや長いパルスから連続的な照射を行う。レー
ザーのスポット径は０．２〜４μｍ、基板の線速度は
０．８〜１５ｍ／ｓｅｃが好ましい。ここで、レーザの
平均照射時間とは、１つの突起を形成させるのにレーザ
ーを下地層又は基板の表面に照射した時間を示す。

【００１８】レーザビームの照射面積を変えるには、通
常、対物レンズの開口率を変えればよく、開口率の値が
０．１〜０．９５の対物レンズを用いることにより、ビ
ームの照射径は、６〜０．７μｍ程度まで制御できる。
本発明において、非磁性基板としては、通常、アルミニ
ウム合金板が用いられるが、銅、チタン等の金属基板、
ガラス基板、セラミック基板、Ｓｉ基板、又は樹脂基板
等を用いることもできる。非磁性基板の材質は、レーザ
照射による発熱と熱伝導による放熱の関係から、表面の
反射率が小さく、また、熱拡散率の小さなものが望まし
い。

【００１９】下地層は、通常、非磁性体からなり、好ま
しくはＮｉＰ合金層であり、通常、無電解メッキ法又は
スパッタ法により形成される。また、その厚みはレーザ
照射による発熱と熱伝導による放熱の関係から重要であ
り、好ましくは５０〜２０，０００ｎｍ、特に好ましく
は１００〜１５，０００ｎｍである。下地層の上にはＣ
ｒ層、あるいはＣｕ層等の中間層を磁性層との間に設け
るのが好ましく、その膜厚は通常２０〜２００ｎｍ、好
ましくは５０〜１００ｎｍである。

【００２０】下地層上又は中間層上に設ける磁性層は、
通常、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、
Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐ
ｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ系合金等の強磁性合金薄膜
が、無電解メッキ、電気メッキ、スパッタ、蒸着等の方
法によって形成され、その膜厚は、通常、２０〜７０ｎ
ｍ程度である。

【００２１】この磁性層上には保護層が設けられるが、
保護層としては蒸着、スパッタ、プラズマＣＶＤ、イオ
ンプレーティング、湿式法等の方法により、炭素膜、水
素化カーボン膜、ＴｉＣ、ＳｉＣ等の炭化物膜、Ｓｉ
Ｎ、ＴｉＮ等の窒化膜等、ＳｉＯ、ＡｌＯ、ＺｒＯ等の
酸化物膜等が成膜される。これらのうち、特に好ましく
は、炭素膜、水素化カーボン膜である。又、保護層上に
は通常、潤滑剤層が設けられる。

【００２２】

【実施例】次に、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施
例によって限定されるものではない。 実施例１〜３、比較例１〜４ 直径９５ｍｍのディスク状Ａｌ合金基板上に膜厚１０〜
２０μｍのＮｉＰメッキを施した後、表面粗さＲａが２
ｎｍ以下になるように機械的テキスチャ又は表面研磨を
行った。次に、表−１に記載した強度に精度良く制御さ
れたパルス状、又は連続的に発信するアルゴンレーザー
を、表−１に記載した条件で回転させながら磁気記録媒
体用基板上に照射して突起を形成させて磁気記録媒体用
基板を得た。

【００２３】図１は、実施例１と同様の方法により得ら
れた磁気記録媒体用基板の表面形状を、レーザ干渉によ
る表面形状測定装置（米国ザイゴ社製“ＺＹＧＯ”）で
観察した結果を表す図である。図２は、突起の長軸に平
行で且つ突起の頂部を通る垂直断面図であり、１は突
起、２はその周囲の凹部をしめす。本発明の突起は図１
及び図２に示すような形状を示し、その突起の頂部は滑
らかな曲面をもち、平坦ではなく、稜線に直角な方向に
おいて、適度な曲率を有している。

【００２４】次いで，スパッタ法により，上記磁気記録
媒体用基板上に、順次、Ｃｒ中間層（１００ｎｍ）、Ｃ
ｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金磁性膜（５０ｎｍ）及びカーボン保
護膜を（２０ｎｍ）を形成し、その後、浸漬法によりフ
ッ素系液体潤滑剤（モンテエジソン社製「ＤＯＬ−２０
００」）を２ｎｍ塗布して、磁気記録媒体を作製した。

【００２５】また、比較例４は、直径９５ｍｍのディス
ク状Ａｌ合金基板上に膜厚１０〜２０μｍのＮｉＰメッ
キを施した後、従来の機械的テキスチャ法により表面粗
さＲａが約２ｎｍの粗さのテキスチャを施した基板を用
いたこと以外は、実施例１と同様のプロセスで磁気ディ
スクを作製した。表−１に、実施例１〜３及び比較例１
〜３において、突起を形成したときの条件（基板の線速
度、照射したレーザーの強度、レーザーの平均照射時
間、レーザの集光に用いた対物レンズの開口率ＮＡ）を
示す。エネルギーの８４％が集中するスポット径は、
１．２２×λ／ＮＡで表される。また、形成した突起の
底部断面の長軸と短軸の比（長軸／短軸）、突起の存在
している部分での磁気ディスクの半径方向における長さ
１ｍｍ当たりに存在する突起の数（平均突起密度）、平
均突起高さ、突起の頂部から高さが１ｎｍ低い高さにお
ける等高線で囲まれた断面部の短軸の幅（断面距離）を
示す。

【００２６】

【表１】 表−１ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 基板 レーザー 長軸 平均 平均 断面 対物レンズ 線速度 強度 ／短軸 突起密度 突起高さ 距離 開口率 (mm/sec) (mW) (個/mm) (nm) (μm) (NA) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例１ 1714 98 8 10 28 0.15 0.6 実施例２ 1714 62 23 25 7 0.5 0.6 実施例３ 1714 98 − 10 28 0.15 0.6 比較例１ レーザー照射無し 比較例２ 1714 62 23 0.5 7 0.5 0.6 比較例３ 1714 420 9 25 72 0.11 0.3 比較例４ 機械的テキスチャー −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 表−２にこれらのディスクのＣＳＳテスト前の静止摩擦
係数（初期スティクション）及びＣＳＳ２万回後の摩擦
力を示した。ＣＳＳテストは磁気ヘッド浮上量２．２μ
インチ、ロードグラム６ｇｆの薄膜ヘッド（スライダ材
質Ａｌ₂Ｏ₃ＴｉＣ）を用いた。また、磁気ヘッドの浮上
安定高さは、データ記録領域とＣＳＳ領域間のシーク時
の磁気ヘッドの浮上安定性をグライドテスターを用いて
評価した。ＣＳＳ領域の安定浮上高さは、実施例１は約
１．３μインチ、実施例２は１．１μインチ以下、実施
例３は約１．３μインチ、比較例１は約１．３μイン
チ、比較例２は、１．１μインチ以下、比較例３は２．
４μインチ以上、比較例４は１．３〜１．５μインチで
あった。

【００２７】

【表２】 表−２ −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 初期スティクション ＣＳＳ２万回後の （摩擦係数） 摩擦力 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 実施例１ 0.28 11gf 実施例２ 0.79 19gf 実施例３ 0.55 18gf 比較例１ 測定不能（吸着によりヘッドクラッシュ） 比較例２ 4.30より大 吸着ドライブ停止（ 200回） 比較例３ 0.33 ヘッドクラッシュ（ 300回） 比較例４ 0.89 34gf −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−

【００２８】

【発明の効果】本発明によれば、ＣＳＳ時の摩擦が小さ
くなり、また、磁気ヘッドの媒体表面へのスティキング
も発生しなくなる。また、磁気ヘッドをデータ記録領域
とＣＳＳ領域との間のシークを極めて滑らかに行なうこ
とができ、シークした時に磁気ヘッドの安定浮上高さの
変動が少なく、ヘッドクラッシュや磁気ヘッドの空間で
の不安定化が起こらない。さらに、磁気ヘッドのフライ
ングハイトを小さくでき、また、従来の機械的テキスチ
ャによる傷に基づくデータエラーも減少するため高密度
の磁気記録媒体の製造が可能となり、工業的な意義は極
めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】表面形状測定装置により観察した本発明の磁気
記録媒体用基板の表面表面の突起の形状を示す図であ
る。

【図２】図１の突起の長軸方向の頂部に平行で且つ該頂
部を通る垂直断面図である。

【図３】本発明の突起の予想される生成機構を示す概念
図である。

【図４】従来の方法による磁気記録媒体表面の形状を示
す斜視図である。

【符号の説明】

１：突起 ２：突起を囲む凹部 ３：パルスレーザ ４：磁気記録媒体用基板 ５：スポット部 ６：凹状の穴部 ７：リム部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神津 順一 神奈川県横浜市青葉区鴨志田町1000番地 三菱化学株式会社横浜総合研究所内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 非磁性基板上に、少なくとも下地層、磁
   性層を有する磁気記録媒体において、非磁性基板又は下
   地層の磁性層側表面に、高さが１〜６０ｎｍであり、且
   つ、底部断面の長軸と短軸の比が２以上である突起を有
   することを特徴とする磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 突起の頂部から高さが１ｎｍ低い高さに
   おける等高線で囲まれた断面の短軸の幅が０．５μｍ以
   下である請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 突起の長軸に平行で且つ突起の頂部を通
   る垂直断面の形状が、突起の底部の少なくとも一方の端
   部に凹部を有するものである請求項１又は２に記載の磁
   気記録媒体。
4. 【請求項４】 突起が、その周囲に凹部を有することを
   特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁
   気記録媒体。
5. 【請求項５】 磁気記録媒体がディスク状媒体であり、
   突起がディスクの周方向にその長軸方向を向けて配向し
   ている請求項１ないし４のいずれか１項に記載の磁気記
   録媒体。
6. 【請求項６】 突起が、渦巻状になるように設けられて
   いる請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気記録
   媒体。
7. 【請求項７】 突起が、磁気ヘッドがＣＳＳ（コンタク
   トスタートアンドストップ）を行なう領域のみに存在す
   ることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に
   記載の磁気記録媒体。
8. 【請求項８】 突起の高さがデータ記録領域に向かって
   漸減している請求項６に記載の磁気記録媒体。
9. 【請求項９】 突起が、非磁性基板又は下地層の磁性層
   側表面へのエネルギービームの照射によって得られたも
   のである請求項１ないし８のいずれか１項に記載の磁気
   記録媒体。
10. 【請求項１０】 非磁性基板上に、少なくとも下地層、
    磁性層を有する磁気記録媒体において、非磁性基板又は
    下地層の磁性層側表面に、高さが１〜６０ｎｍであり、
    且つ、底部断面の長軸と短軸の比が２以上である突起を
    有することを特徴とする磁気記録媒体用基板。