JPH08180407A - テキスチャ化磁気記憶ディスクの製造方法 - Google Patents

テキスチャ化磁気記憶ディスクの製造方法

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JPH08180407A
JPH08180407A JP7247352A JP24735295A JPH08180407A JP H08180407 A JPH08180407 A JP H08180407A JP 7247352 A JP7247352 A JP 7247352A JP 24735295 A JP24735295 A JP 24735295A JP H08180407 A JPH08180407 A JP H08180407A
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sputtering
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texture
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 滑らかな基板に面粗度を設けて、スティクシ
ョンを減少させる。 【解決手段】 磁気ディスク記憶媒体(10)は、滑らかな
非磁性基板(11)上に、連続的な非磁性の凹凸を有する薄
膜（「テキスチャ膜」）(14)をスパッタ被着させること
により、凹凸を有する面にされる。テキスチャ膜(14)の
スパッタ条件および構成は、所望の粗度および凹凸の面
積密度を与えるために選択される。スパッタリングされ
た接着層(12)およびスパッタリングされたキャッピング
層(15)の双方またはいずれか一方が、テキスチャ膜の成
長を制御し、その機械的性質を改良するためにそれぞれ
含まれる。続いて、非磁性の下地層、磁性層および保護
層が、凹凸を有する基板上に連続してスパッタリングさ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜磁気ディスク
記録媒体に関する。具体的には、本発明は、記録媒体の
表面をテキスチャ化することに関する。
【０００２】
【発明の背景】一般に、磁気薄膜ディスクにおいては、
基板上に非磁性の下地層、磁性層および保護上部被膜が
真空被着により堆積させられ、これに、滑剤の薄い層が
施される。このようなディスクの一例は、米国特許第5,
180,640 号（参考文献として引用）に示されている。基
板として、電気化学的に被着されたニッケル・リン
（“NiP ”）でコートされたアルミニウム合金、セラミ
ック材、またはガラスを使用することが知られている。
【０００３】ディスクは、使用中に、モータによって高
速回転させられる。ディスクからのデータの読み出しお
よびディスクへのデータの書き込みを行うために、記録
ヘッドは、回転するディスクに非常に接近して「飛行」
する。ディスクが回転していないときに、記録ヘッド
は、一般にディスクに接触して静止している。ヘッドが
ディスクに接着（スティクション）して問題を起こすこ
とを防止するために、ディスクの表面は、故意に粗く、
すなわち「テキスチャ化」される。NiP でコートされた
金属基板を含む磁気ディスクに対して、テキスチャ化
は、通常、電気化学的に被着されたNiP 面を微粒子で研
磨し、円周の隆起部を形成することによって行われる。
他のテキスチャ化の方法も、この技術分野において知ら
れている。ガラスのような非金属の基板に対して、テキ
スチャ化は、基板を化学的にエッチングして、隆起部を
残すことにより行われてもよいし、微粒子で表面を覆う
ことにより行われてもよい。米国特許第4,833,001 号
（参考文献として引用）は、代表的なエッチング・プロ
セスを開示している。
【０００４】記録密度を最大にするために、記録ヘッド
は、できるだけディスク表面に接近して飛行する。した
がって、ディスク表面の粗度は、十分低いスティクショ
ンを維持しつつ最小化される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】研磨するテキスチャ化
方法は、代表的な非金属のディスク表面に対しては、そ
の硬さのために使用することができず、化学的もしくは
プラズマ・エッチングまたは基板を微粒子でコートする
ような方法が採用されてきた。しかしながら、研磨によ
るテキスチャ化のようなこれらのプロセスは、各基板に
施すべきプロセス処理が多く必要となるので、生産コス
トが高くなる。さらに、NiP をテキスチャ化する場合
に、通常のテキスチャ化された表面を上回る十分突き出
た不規則なものが、ヘッドが飛行している間に、ヘッド
に傷を付け、ヘッドをクラッシュさせることがある。ま
た、各テキスチャ化方法は、ある特定の基板材に特有で
あるので、基板材の構成またはタイプを変更すると、新
たなテキスチャ化方法を開発する必要がある。
【０００６】本発明は、スパッタ条件および物質を選択
することにより決定され制御される粗度で成長する一ま
たは複数のスパッタリングされた膜を堆積させることに
よって、最初滑らかな基板に面粗度を与えて、これによ
り、スティクションを減少させることに向けられてい
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】粗度は、連続的な低融点
物質の膜（「テキスチャ膜」）の成長により与えられ
る。このテキスチャ膜は、そのグレーンの成長に伴い面
粗度を形成する。５〜500 nmの膜厚の範囲の平均粗度Ｒ
ａが、膜厚とともに（通常は線形に）増加することが発
見された（本発明では、Ｒａ値は、原子間力顕微鏡（Ａ
ＦＭ）によって測定されたものである）。
【０００８】さらに、膜厚とともに変化する粗度のレー
トが、選択された物質の融点（より正確には、自己拡散
係数）にほぼ反比例する。例えば、Zn膜は、Al膜よりも
膜厚とともに粗くなるのが速く、Al膜は、Cu膜よりも粗
くなるのが速い。また、粗度は、スパッタ・モードにも
依存するし（高周波スパッタリングされた膜は、直流ス
パッタリングされた膜よりも容易に粗くなる) 、スパッ
タリング条件にも依存する（例えば、圧力を高め、基板
温度を上げると、粗くなることが高められる）。テキス
チャ膜は、連続的であり、すなわち、孔またはギャップ
を残さずに基板を覆う。凹凸の密度、すなわち粗度のピ
ークは、素材の選択および堆積パラメータの選択にも依
存する。
【０００９】したがって、低融点物質（例えば、Al、Z
n、Sn、Pbもしくはこれらの合金または他の低融点金属
もしくはその合金のような金属）、高周波スパッタリン
グ、高い基板温度（歪みまたはダメージを基板に与える
ほど高くはない）および高いスパッタ圧（例えば、20〜
30mTorr ）を使用するのが有利である。これは、比較的
薄くスパッタリングされた膜（例えば、20〜60nmの厚
さ）にとって必要な粗度（Ｒａ＝約２〜約５nm）を有す
るテキスチャ膜を与える。薄膜は、プロセス時間および
物質の使用を減少するのに望ましい。さらに、テキスチ
ャ膜を形成するために使用される低融点物質は、機械的
に柔らかいことが多く、膜が薄い場合には、それにダメ
ージを与えまたは変形させる可能性が多少ある。しかし
ながら、融解しにくいスパッタリングされたテキスチャ
膜（Cu、Cu−Zn、Ag、Auもしくは他の金属、合金または
セラミックス）は、厚い膜に要するコストが、膜の硬度
を改善することによって相殺されるので利点がある。
【００１０】上述したように、テキスチャ膜は連続的で
ある。したがって、テキスチャ膜は、酸素のような不純
物が、基板表面から上に拡散し、磁性層に悪影響を与え
ることを防止することができる。また、本発明では、基
板は、スパッタリングによって連続的なテキスチャ膜で
覆われるので、スパッタリングを行う前の基板表面の状
態は、他のディスク製造プロセスにおけるほど重要では
ない。
【００１１】本発明の一実施例においては、接着層が、
テキスチャ膜の接着性を高めるために、テキスチャ膜と
その下にある基板との間にスパッタリングされてもよ
い。この接着層に使用される物質の代表としては、Cr、
Ta、Ti、Ｗ、Nb、Ｖ、Zr、Moまたはこれらの合金が含ま
れる。このオプションの接着層は、表面の粗度に貢献す
る必要はない。別の層（キャッピング層）が、テキスチ
ャ膜の上にスパッタリングされてもよい。これにより、
テキスチャ膜は、磁気ディスクの使用中に記録ヘッドの
衝撃によって引き起こされる機械的ダメージから保護さ
れる。適切な物質として、Cr、Ta、Ti、Ｗ、Mo、Nb、Z
r、Ｖ、これらの合金、もしくはSiO2、Al2O3 、ZrB2、T
iC のような硬質セラミック部材、または他の硬質酸化
物、炭化物もしくは窒化物のような硬質層が含まれる。
キャッピング層は、面粗度には重大な影響を与えない
が、テキスチャ膜をダメージから保護するために、固い
上部被膜を提供する（接着層も、ディスクを機械的ダメ
ージから保護するのに役立つ）。
【００１２】続いて、磁性スタック（下地層、磁性層お
よび上部被膜層）が、キャッピング層の上（キャッピン
グ層がない場合には、テキスチャ膜の上）にスパッタリ
ングされる。
【００１３】本発明のテキスチャ方法は、スパッタ被着
条件および部材の選択によって制御される表面のテキス
チャ特性を有する、最初に滑らかな基板の上に制御され
た粗度のテキスチャの形成を可能にする。この方法は、
粗くスパッタリングされたテキスチャ膜ならびにオプシ
ョンの接着層およびキャッピング層を、ディスクの他の
スパッタリングされた層と同じ通過のスパッタ・システ
ムで被着することができるので、制御された表面テキス
チャを形成する経済的な方法である。これにより、別々
のテキスチャ化プロセスの必要がなくなる。
【００１４】別々のスパッタ・システムによってテキス
チャ膜を被着してもよいが、高スループットのスパッタ
・システムによりさらに経済的になる。ある範囲の部材
（金属基板、ガラス、セラミックス、焼結カーボン、カ
ナサイト（canasite）またはガラス・セラミックスを含
む）からなる滑らかな基板または研磨された基板にテキ
スチャ処理を施すことができる。
【００１５】
【実施例または発明の実施の形態】図１において、磁気
ディスク10は、ホウケイ酸ナトリウム、ソーダ石灰もし
くは他のガラスから作製された基板11、NiP によるコー
ト後に研磨されたアルミニウム合金、他の金属、セラミ
ックスまたは焼結カーボンを含んでいる。基板11は、典
型的には滑らかであり、一般に、約２nmより小さく、平
均約１nmの粗度（Roughness ）Ｒａを有する。本発明
は、例えば、粗度Ｒａが0.2 nmまたはそれ未満の非常に
滑らかな基板に使用されてもよい。基板11は、接着層12
でコートされ、次に被着される層の結合を改善および増
大する。接着層12は、Cr、Ta、Ti、Mo、Ｖ、Ｗ、Nb、S
c、ＹもしくはZrまたはこれらの合金のような周期表の
早期列の一つからの耐火金属または遷移金属が、高周波
マグネトロン・スパッタリング（ＲＦマグネトロン・ス
パッタリング）、高周波２極スパッタリング（ＲＦダイ
オード・スパッタリング）、直流マグネトロン・スパッ
タリング（ＤＣマグネトロン・スパッタリング）、直流
２極スパッタリング（ＤＣダイオード・スパッタリン
グ）によって与えられる被膜であることが好ましい。高
周波マグネトロン・スパッタリングにおいて、スパッタ
リングは、20mtorr の圧力のアルゴン・ガスおよび２Ｗ
/cm2の電力密度（出力密度）で行われる。直流マグネト
ロン・スパッタリングにおいては、アルゴン圧力は10mt
orr 、電力密度は15Ｗ/cm2であってもよい。しかしなが
ら、接着層のスパッタ条件は、重要ではない。
【００１６】続いて被着されるテキスチャ膜14は、典型
的には、基板11に被着された場合よりも、新たにスパッ
タされた接着層（例えば、Cr）に強く結合する。なぜな
らば、層12と膜14との間では強い化学結合を形成する良
好な機会があるからである。例えば、層12と膜14の双方
が金属の場合には、強い金属間結合が形成される。
【００１７】層12が、続いて形成される層の基板11への
接着を改善することができる限り、接着層12の厚さは重
要ではない。２〜50nmの厚さを使用することができる
が、２〜20nmの厚さが、薄い接着層を形成するのに容易
かつ経済的であることから好ましい。接着層12は有効で
はあるが、本発明の他の実施例（例えば、図３および図
４）は、層12を含んでいない。
【００１８】続いて、Al、Zn、Pb、Sn、Bi、In、Liもし
くはSeまたはこれらの合金のような低温融解金属（例え
ば、約1000℃より低く、好ましくは750 ℃より低い融
点）が、スパッタリングされ、接着層12の上に（また
は、基板11の表面上に直接）テキスチャ膜14が成膜され
る。スパッタリングが行われている間、基板11およびオ
プション層12の温度は、20℃と200 ℃の間にある。約10
〜約30mtorr のアルゴン・ガス圧および約１〜約６Ｗ/c
m2の電力密度を有する平板高周波マグネトロン・スパッ
タリング装置を、膜14のスパッタリングに使用するのが
好ましい。このスパッタリング装置は、ミネソタ州のパ
ーキン・エルマ社（Perkin Elmer Co.）から販売されて
いるモデルPE4400装置であってもよい。一方、本発明の
他の実施例においては、他のスパッタリング・システ
ム、圧力および電力密度が使用される。低融点金属膜14
は、成長するにしたがい、その上面に粗いミクロのテキ
スチャ（組織）を形成する。この成長層の表面上のグレ
ーン（grain ）またはクリスタルの形成は、表面テキス
チャを生成する。膜14は、磁性合金層が続いて被着され
るべき基板表面の全体に渡って基板をミクロにテキスチ
ャ化する第１の手段である。ピーク密度、および凹凸の
高さ、すなわち粗度Ｒａは、スパッタリング操作パラメ
ータによって制御される。約２〜10nmのＲａおよび約0.
1 〜１μｍのピーク・ピッチが満足な結果を与えること
が分かっている。ディスクで使用されるヘッドに依存し
て、２〜５nmのＲａが好ましい（参考文献として欧州特
許出願第0 583 989 A2号は、ヘッドおよびディスクの粗
度特性の選択について論じている）。代表的なピーク密
度は、１μm2あたり約１〜100 の間である。
【００１９】膜14の機械的強度を上げるために、Cr、T
a、Tiまたは任意の適切な硬い物質からなる硬質キャッ
ピング層15が、同様の圧力および電力密度で同じスパッ
タリング装置によってスパッタリングされてもよい。キ
ャッピング層15は、代表的には10〜100 nmの厚さであ
り、好ましくは10〜30nmの厚さである。層15が形成され
るスパッタリング条件は重要ではない。一般に、キャッ
ピング層15は、ディスクの粗度を高めないが、例えば、
後述するように、厚さおよび基板温度のようなスパッタ
リング条件に依存して、粗度を高めるように形成するこ
ともできる。キャッピング層15は有益であるが、本発明
の他の実施例（例えば、図２および図４）はこの層15を
含まない。
【００２０】キャッピング層15の形成後、NiP のような
下地層16、磁性層17（代表的にはCo合金）および上部被
膜18（代表的にはカーボン）が、続いて追加のスパッタ
リング処理によって被着される。続いて、カーボン層18
は、ペルフルオロポリエーテルまたは他の滑剤を用いた
通常の方法により適当に滑らかにされる。
【００２１】磁気ディスクにおけるNiP をスパッタリン
グした下地層は、参考文献として米国特許第5,153,044
号に示されている。NiP 層16は、磁性合金に便利な効果
を有するので、磁性層17の核生成層として働き、一般に
は形成される。一方、他の実施例においては、層16は形
成される必要はない。また、NiP 以外の物質（特にCrと
Cr合金）を含む下地層を使用することもできる。磁気デ
ィスクの保護上部被膜としてのカーボンは、参考文献と
して欧州特許出願第0 440 259 A2号に記載されている。
カーボン以外の保護物質（例えば、ZrO2）を、本発明に
よる磁気ディスクの保護上部被膜として使用することも
できる（例えば、参考文献として米国特許第4,929,500
号および第4,898,774 号を参照）。
【００２２】上述したように、物質の融点が高くなれば
なるほど、所与の粗度を達成するために、厚さの大きな
ものを使用しなければならない。約60nmより小さな厚さ
のテキスチャ膜で、２〜５nmの間の粗度Ｒａを達成でき
ることが望ましい。したがって、膜14を形成するため
に、約1000℃より低い融点を有する物質を使用すること
が望ましい。一方、より高い融点を有する物質は、その
機械的強度が高くなるので、膜14を形成するためにその
ような物質を使用することも望まれる。例えば、Cu、A
g、Auのような金属、Cu−Znのような合金、またはセラ
ミック材を、テキスチャ膜14に使用することができる。
一方、高融点の物質が使用される場合には、所望の粗度
を得るために、その物質は、ａ）厚さのより大きなスパ
ッタリング、およびｂ）より高い基板温度でのスパッタ
リングの双方またはいずれか一方でスパッタリングされ
なければならない。
【００２３】高圧（例えば、20〜30mtorr ）において高
周波スパッタリングすることにより、基板が室温にある
場合には、低融点を有する物質（例えば、Al、Zn、Sn、
Pbまたはこれらの合金）を用いて60nmまたはそれ未満の
膜厚により、２nmと５nmの間のＲａを達成することがで
きる。薄く凹凸を有するテキスチャ膜は、高圧の高周波
スパッタリングを用いて、より融解しにくい物質（例え
ば、Cu、Ag、Auのような周期表の後列にある遷移金属ま
たはCu−Znのような合金）により、基板温度を上げ（例
えば約200 ℃）、かつ、厚さを大きく（例えば100 〜20
0 nm）することでも得られる。直流スパッタリングを用
いることができるが、基板温度をより高くするか、膜厚
を大きくすることが、所与の粗度を得るために必要とな
る。
【００２４】図５は、テキスチャ膜を生成するために使
用される物質の融点に対するディスクの粗度のグラフで
ある。このディスクは、厚さ25nmのCr接着層と厚さ40nm
ののテキスチャ膜を有する。Sn、Zn、Al、Ag、Cu−Zn合
金（Cuが90％、Znが10％）、およびCuが、図５のテキス
チャ膜を生成するために使用された。図から分かるよう
に、粗度は、融点と密接な相関関係を有する。図５のテ
キスチャ膜はすべて、20mtorr のアルゴンおよび1.5 Ｗ
/cm2の電力密度において、高周波スパッタリングによっ
てスパッタリングされた。
【００２５】上述したように、テキスチャ膜の粗度は、
厚さとともに増大する。粗度と厚さの間の正確な関係
は、膜の物質に依存する。この関係は、所与の物質につ
いて経験的に決定することができるが、以下の方程式に
なることが認められている。
【００２６】
【数１】 粗度＝Ａ×ｔ×ｅ-BTm/T Ａ＝定数 ｔ＝膜厚 Ｔｍ＝膜物質の融点 Ｂ＝他の定数 Ｔ＝基板温度
【００２７】図６〜図９は、倍率100 倍のＳＥＭ顕微鏡
写真であり、厚さ45nmのAl層、厚さ55nmのZn層、厚さ22
0 nmのCu層および厚さ120 nmのCu−Zn層（Cuが90％でZn
が10％）を２分、30秒、４分および２分間それぞれ成長
させたものを示している。それぞれは、上記パーキン・
エルマのスパッタリング装置を使用して、20mtorr の圧
力のアルゴン・ガスおよび0.5 Ｗ/cm2の電力密度におい
て、95mmの厚さのガラス基板上の８インチ（20.3cm）の
ターゲットでスパッタリングされた。これらの図は、粗
い表面のテキスチャを備える凹凸（クリスタル）の粗度
が、異なるレートで成長することを示している。例え
ば、薄いAlは、共通の条件下でスパッタリングされた厚
いCuZnよりも粗くなり、大きなグレーン・サイズを有す
る。一方、図６〜図９の全ての物質について、グレーン
・サイズおよび粗度は、膜厚とともに増加する。
【００２８】図10〜図15は、ＡＦＭ顕微鏡写真を示して
いる。これらの写真は、21nm、45nmおよび110 nmの厚さ
のAlテキスチャ膜をそれぞれ有する滑らかな（Ｒａ＝約
１nm）ガラス基板を備えた磁気ディスクの平面図および
斜視図である。これらのディスクは、ガラス基板上に形
成され、スパッタリングされたNiP 層、Co-Ni-Cr-Pt層
およびカーボン層を有する。凹凸の高さおよびピッチ
は、斜視顕微鏡写真にそれぞれ示されている。約60nmを
超えるAlの成長が、図15に示されている（Alの厚さ＝11
0 nm）。30nmの成長は図13に見ることができ（Alの厚さ
＝45nm）、20nmの成長は図11に見ることができる（Alの
厚さ＝21nm）。このように、テキスチャ膜が厚くなるほ
ど、形成される成長は大きくなり、ディスクのテキスチ
ャは粗くなる。
【００２９】図16は、粗度対厚さのグラフである。滑ら
かなガラス基板上に直接形成されたAl膜（曲線20）、ガ
ラス基板上に形成された厚さ25nmのTi接着層の上に形成
されたAl（曲線22）、およびガラス基板上に形成された
25nmの厚さのCr接着層の上に形成されたAl（曲線24）が
示されている。３つの曲線全てに対して、粗度は、Al膜
の厚さとともに増大する。TiおよびCr接着層は、Al膜の
粗度に影響を与えるが、この影響はあまり大きくない。
【００３０】図17は、スパッタリングされたAlテキスチ
ャ膜を含むディスクの粗度と、室温（20℃）および250
℃（それぞれ、曲線25および28）でスパッタリングされ
たAlテキスチャ膜の膜厚との関係を示している。60nmよ
り薄い膜厚で約２〜５nmのＲａ値を確実にするために、
基板は、20℃〜200 ℃の温度の範囲内にあることが好ま
しい。
【００３１】約20〜60nmの範囲のAlの膜厚により、満足
なＲａ値を達成することができる。下段の曲線26（図17
では一部重なって示されている）は、追加された25nmの
Crキャッピング層（図１の層15）が、結果の粗度に影響
しないことを示している。上段の曲線28は、基板温度が
高い場合には、粗度が厚さの関数としてかなり高速に増
大することを示している。図から分かるように、５nmの
Ｒａを有するAlテキスチャ膜を形成する１セットのスパ
ッタ条件がある。このようなAl膜を形成する一つの方法
は、20℃の基板温度を用いて、45nmの厚さにスパッタリ
ングすることである。もう一つの方法は、250 ℃の基板
温度を用いて15nmの厚さのAl膜をスパッタリングするこ
とである。上述したように、高温の基板温度を用いる欠
点として、250 ℃を超えるとAl/NiPの反りが発生する可
能性があることであるが、これは、他の典型的な基板材
にとっては問題ではない。一方、この技術分野の専門家
（当業者）ならば、この開示に鑑み、最も便利な温度と
厚さの組み合わせを選択することができる。
【００３２】より融解しにくい金属（例えば、Cuまたは
Ag）を用いると、動作点がシフトする（例えば、５nmの
Ｒａを達成するために、より高い基板温度およびより大
きな厚さの双方またはいずれか一方が必要となる）が、
同じ原理が適用される（例えば、より高温にすると、粗
度対厚さの曲線の傾きは、より大きくなる）。
【００３３】図18は、高周波および直流マグネトロン・
スパッタリングによって滑らかなガラス基板上に直接ス
パッタリングされたAlの粗度と厚さの関係を示してい
る。図から分かるように、所与の膜厚および同じスパッ
タ・システムに対して、高周波マグネトロン・スパッタ
リング（曲線36）は、直流マグネトロン・スパッタリン
グ（曲線38）よりもはるかに粗い膜を生成する。曲線40
は、低圧および高電力において、異なるスパッタ・シス
テム（日本のUlvac 社によって製造されたモデルSCD-12
Z11 ）で直流マグネトロン・スパッタリングされた膜の
粗度と厚さの関係を示している。表１は、曲線36、38お
よび40の膜が形成された条件のリストを示している。
【００３４】
【表１】 ─────────────────────────────────── 曲線 スパッタリング 圧力 電力密度 スパッタリング タイプ レート ─────────────────────────────────── 36 高周波マグネトロン 20mTorr 1.5 Ｗ/cm2 0.5nm/秒 38 直流マグネトロン 20mTorr 3 Ｗ/cm2 0.7nm/秒 40 直流マグネトロン 1.5mTorr 35 Ｗ/cm2 25 nm/秒 ───────────────────────────────────
【００３５】曲線36、38および40は、室温の基板を用い
て生成された。曲線40の条件下で達成される粗度が、曲
線36および38の粗度より小さいので、ある特定の所望の
粗度を達成するために、厚膜を形成するか、より高温の
基板を使用するかの双方またはいずれか一方が必要とな
ることがある。一方、図26（後述する）から分かるよう
に、所望の粗度は、指定された圧力および電力密度にお
いて曲線40のシステムを用いて達成することができる。
【００３６】本発明は、約10〜30mtorr の圧力および比
較的低い電力密度（約１〜６Ｗ/cm2）で高周波スパッタ
リングを用いるインライン・スパッタリング・システム
において使用できる。このスパッタリング・システム
は、前記欧州特許出願第'259号に示された装置と同様で
あり、接着層12、テキスチャ膜14、キャッピング層15お
よび磁性スタックが、１回の通過で被着される。テキス
チャ膜14は、上記Ulvacシステムのような分離型高スル
ープット・マシン（例えば、約500 ディスク／時）で経
済的に被着することもできる。他のスパッタリング・シ
ステムも、本発明での使用に適している。
【００３７】図19は、高スループットを達成するため
に、比較的高い電力密度（50Ｗ/cm2）および低圧におい
て直流マグネトロン・スパッタリングされた200 nmの厚
さのAl膜の粗度と圧力の関係を示している。図から分か
るように、粗度は圧力の増加に伴い増大する。また、粗
度は、温度とともに増大する。図19を作成するために使
用されたタイプのシステム（曲線40を生成するために使
用されたものと同じシステム）において、所望の粗度を
得るために、テキスチャ膜は、厚くされるか、高くされ
た基板温度を用いてスパッタリングされるか、またはそ
の双方で形成されなければならない。
【００３８】実験において、島形成（island formatio
n）が非常に薄い膜（例えば、約10nm）で高くされた基
板温度（250 ℃およびそれ以上）において観測された。
本発明は、明らかに、膜14（図１）の金属材料の選択と
スパッタ条件に依存して、低温の基板温度（例えば、20
℃およびそれ以上）において約60nmの厚さより薄い膜を
有する満足なテキスチャを達成する。
【００３９】図20、21および22は、本発明によりテキス
チャ化された完成ディスクのＣＳＳ（スティクション）
テストの結果を示している。これらの図面は、本発明
が、従来技術（図23）の通常の円周状にテキスチャ化さ
れたディスクよりも優れた性能を発揮すること示してい
る。従来技術におけるディスクは、約７nmのＲａを有し
ていた。
【００４０】図20〜図23に示すＣＳＳテストは、70％記
録ヘッドを使用し、７グラムの力をディスクに対向した
ヘッドに加えて行われた（「70％」という用語は、この
分野において周知の用語であり、ヘッド・サイズをい
う。70％ヘッドは、2.3 ×3.3mmである）。図20〜図23
のテスト中に、ディスクは、3600rpm で回転し、続い
て、15000 回停止させられた。ヘッドとディスクの間の
スティクション力が測定された。
【００４１】以下の表２は、図20〜図27に使用されるデ
ィスクを示している。
【００４２】
【表２】 ─────────────────────────────────── 図面 ディスクの構造 ─────────────────────────────────── 図20 ガラス／厚さ60nmのAl／NiP ／CoCrNiPt合金／カーボン／滑材 図21 ガラス／厚さ25nmのTi／厚さ60nmのAl／NiP ／CoCrNiPt合金／ カーボン／滑材 図22 研磨メッキのNiP を有するAl／厚さ25nmのCr／厚さ25nmのZn／NiP ／CoCrNiPt合金／カーボン／滑材 図23 円周状にテキスチャ化されたNiP メッキのAL基板／NiP ／CoCrNiPt合金／カーボン／滑材 図24 ガラス／厚さ45nmのAl／NiP ／CoCrNiPt合金／カーボン／滑材 図25 ガラス／厚さ60nmのAl／NiP ／CoCrNiPt合金／カーボン／滑材 図26 ガラス／厚さ200 nmのAl（直流マグネトロン・スパッタリング） ／NiP ／CoCrNiPt合金／カーボン／滑材 図27 円周状にテキスチャ化されたNiP メッキのAL／NiP ／CoCrNiPt合金／カーボン／滑材 ─────────────────────────────────── 表２の全層は、特に明示していないものについては、高
周波スパッタリングされた。
【００４３】図23において、従来のディスクでは、ステ
ィクションは、13ないし14グラムになるが、図20〜図22
のディスクでは、スティクションは約５グラム以下であ
った。上述したように、スティクションの減少は、磁気
ディスクには非常に望ましいものである。
【００４４】図24〜図27のテストは、３グラムの負荷力
と50％のスライダの使用を除いて、図20〜図23のテスト
と同じ条件下で行われた（用語「50％のスライダ」と
は、1.7 ×2.4 mmの寸法を有するスライダをいう）。図
24〜図27のテストは、図20〜図23のテストよりも厳密で
はなかった。各場合において、スティクションは、４グ
ラム以下であった。図26のディスク（Alの厚さは200 nm
に等しい）は、図27の従来のディスクよりも優れた振る
舞いを示した。図25〜図27のディスクは、匹敵する性能
を示した。この匹敵する性能は、図27のディスクを製造
するのに必要とされる余分な研磨処理を行うことなく達
成された。
【００４５】図22は、本発明の方法が、ガラス基板およ
びNiP でコートされたアルミニウム合金を有する基板上
で働くことを示している。重要なことは、本発明のテキ
スチャを施す技術が、続いて被着される磁性膜の磁気特
性に負の影響を与えないことである。以下の表３は、本
発明により構成されたディスクの飽和保持力と、研磨に
より形成された従来の円周状のテキスチャによりテキス
チャ化されたディスクの飽和保持力とを比較したもので
ある。この表から分かるように、飽和保持力に大きな相
違はない。
【００４６】
【表３】
【００４７】図28は、本発明のスパッタ・テキスチャ化
ディスクが1.5 μインチ（38nm）のグライド高を支持す
ることができる。グライド高は、ディスクの粗度の尺度
である。
【００４８】図28のテスト中に、読み書きヘッドは、磁
気ディスク上を一定の低い高さで飛行する。ヘッドが、
突起に衝突すると、ヘッド・サスペンションに固定され
た圧電トランスデューサが、ヘッドとディスクの相互作
用の強度に比例した電圧を発生する。ほとんどの場合
に、この電圧は、突起の高さにほぼ比例する。
【００４９】図28は、各ディスク・トラック対半径（デ
ィスクの中心とトラックとの間の距離）の最大圧電トラ
ンスデューサ接触電圧を示している。換言すると、図28
は、各トラックにおける最も高い突起の尺度を与える。
出力電圧が、テストの基準（例えば、２μインチ（51n
m）の突起）に対応するものを超えると、ディスクは、
グライド・テストのリジェクトとみなされる。図28の結
果を得るために使用されたディスクは、NiP でコートさ
れたアルミニウム合金、25nmのCr接着層、66nmのAlテキ
スチャ膜、NiP 下地層、CoNiCrPt磁性合金およびカーボ
ン上部被膜を備えた研磨された基板を有するものであっ
た（最初のNiP コーティングを除いてアルミニウム合金
上に被着された全ての層は、スパッタリングされた）。
【００５０】図28に現れるいくつかのスパイク電圧は、
おそらく塵または埃の粒子によるものであった。再テス
トでは、このスパイク電圧は、異なる位置に現れた。図
28の水平ラインは、1.5 μインチの高さの突起が生成す
る電圧に対応する。突起以外の原因で発生すると考えら
れる幾つかのスパイク電圧を除くと、図28のディスク
は、1.5 μインチのグライド高テストを容易に通過す
る。
【００５１】図29は、従来のディスクのグライド・テス
トの結果を示している。図29のグライド信号は、図28の
ディスクと比較すると従来のディスクには多数の突起が
あったことを示している。
【００５２】本発明の実施例についての上記説明は、例
示であり、制限するものではない。本発明の他の実施例
は、上記開示からこの技術分野の専門家（当業者）には
自明である。例えば、２〜５nmのＲａ値を達成するには
本発明の方法を使用することが好ましいが、他のＲａ値
を達成することもできる。例えば、一実施例において
は、約10nmの高さのＲａ値が達成される。また、テキス
チャ膜にとって60nmまたはそれ以下の厚さを用いること
が望ましいが、これより厚いもの（100 nmまたはそれ以
上）を使用することもできる。本発明は、典型的には、
最初に滑らかにされた基板（例えば、約0.2 と２nmとの
間のＲａを有する基板）を使用して実行される。しか
し、最初の基板が0.2 以下の粗度の基板を使用すること
もできる。
【００５３】本発明によるディスクは、スパッタリング
以外に真空被着技術（例えば、化学蒸着、すなわち蒸
着）を使用して製造することもできる。上述した部材の
融点、厚さおよび粗度の間の関係のような同じ一般原理
が、他の真空被着技術にも当てはまる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例によるテキスチャ化された磁気
ディスクの拡大概略断面図である。
【図２】本発明の実施例によるテキスチャ化された磁気
ディスクの拡大概略断面図である。
【図３】本発明の実施例によるテキスチャ化された磁気
ディスクの拡大概略断面図である。
【図４】本発明の実施例によるテキスチャ化された磁気
ディスクの拡大概略断面図である。
【図５】厚さ40nmのテキスチャ膜で作られたディスクの
粗度と、テキスチャ膜部材の融点との関係を示す。
【図６】ガラス基板上にスパッタリングされた厚さ45nm
のAl膜の組織を示す走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真であ
る。
【図７】ガラス基板上にスパッタリングされた厚さ55nm
のZn膜のＳＥＭ写真である。
【図８】ガラス基板上にスパッタリングされた厚さ220
nmのCu膜のＳＥＭ写真である。
【図９】ガラス基板上にスパッタリングされた厚さ12nm
の90%Cu/10%Zn 合金膜のＳＥＭ写真である。
【図１０】21nm厚のAlテキスチャ膜を上面にスパッタリ
ングされ、スパッタリングされたNiP 、磁性Co-Ni-Cr-P
t 合金およびカーボン保護上部被膜によって覆われた滑
らかなガラス基板を備えたディスクの上面の３μｍ×３
μｍの部分の原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）写真である。
【図１１】図10の構造の斜視ＡＦＭ写真である。
【図１２】45nm厚のAlテキスチャ膜を上面にスパッタリ
ングされ、スパッタリングされたNiP 、磁性Co-Ni-Cr-P
t 合金およびカーボン保護上部被膜によって覆われた滑
らかなガラス基板を備えたディスクの上面のＡＦＭ写真
である。
【図１３】図12の構造の斜視ＡＦＭ写真である。
【図１４】110 nm厚のAlテキスチャ膜を上面にスパッタ
リングされ、スパッタリングされたNiP 、磁性Co-Ni-Cr
-Pt 合金およびカーボン保護上部被膜によって覆われた
滑らかなガラス基板を備えたディスクの上面のＡＦＭ写
真である。
【図１５】図14の構造の斜視ＡＦＭ写真である。
【図１６】Alテキスチャ膜の厚さと、ガラス基板上にス
パッタリングされたAl膜の粗度との関係、ガラス基板上
に形成された25nm厚のTi層の上にスパッタリングされた
Al膜の粗度との関係、およびガラス基板上に形成された
25nm厚のCr層の上にスパッタリングされたAl膜の粗度と
の関係を示す。
【図１７】Alテキスチャ膜の厚さと、20℃および250 ℃
で滑らかなガラス上にスパッタリングされたAlテキスチ
ャ膜を備えたディスクの結果の粗度Ｒａとの関係、なら
びに20℃でスパッタリングされ、Crキャッピング層によ
って覆われたAlテキスチャ膜を備えたディスクの結果の
粗度Ｒａとの関係を示す。
【図１８】高周波マグネトロン・スパッタリングおよび
直流マグネトロン・スパッタリングによって滑らかなガ
ラス基板上に直接スパッタリングされたAlの粗度と厚さ
との関係を示す。
【図１９】電力密度50Ｗ/cm2で直流マグネトロン・スパ
ッタリングされた200 nm厚のAl膜の粗度とスパッタリン
グ圧との関係を示す。
【図２０】Alテキスチャ膜を含むディスクのコンタクト
・スタート・ストップ（ＣＳＳ：Contact-Start-Stop）
・テストの結果を示す。
【図２１】Alテキスチャ膜を含むディスクのＣＳＳテス
トの結果を示す。
【図２２】Alテキスチャ膜を含むディスクのＣＳＳテス
トの結果を示す。
【図２３】従来の円周状にテキスチャ化された磁気ディ
スクのＣＳＳテストの結果を示す。
【図２４】Alテキスチャ膜を含むディスクのＣＳＳテス
トの結果を示す。
【図２５】Alテキスチャ膜を含むディスクのＣＳＳテス
トの結果を示す。
【図２６】Alテキスチャ膜を含むディスクのＣＳＳテス
トの結果を示す。
【図２７】従来の円周状にテキスチャ化された磁気ディ
スクのＣＳＳテストの結果を示す。
【図２８】メッキされたNiP で覆われ、スパッタリング
された25nm厚のCr、66nm厚のAl、NiP 下地層、Co-Ni-Cr
-Pt 磁性合金およびカーボンで覆われた研磨基板を備え
たディスクのグライド信号対ディスク半径（インチ）の
グラフである。
【図２９】従来の円周状にテキスチャ化されたディスク
のグライド信号対ディスク半径のグラフである。
【符号の説明】
10 磁気ディスク 11 基板 12 接着層 14 テキスチャ膜 16 下地層 17 磁性層 18 上部被膜

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気ディスクを形成するための方法であ
    って、 約２nmより大きなテキスチャ粗度Ｒａを有する連続的な
    テキスチャ膜を基板上に堆積させ、前記テキスチャ粗度
    は、前記堆積中に形成され、および前記テキスチャ膜上
    に磁性層を堆積させる、 ステップを備えている方法。
  2. 【請求項２】 前記堆積させるステップが、前記テキス
    チャ膜のスパッタリングを含んでいる、請求項１に記載
    の方法。
  3. 【請求項３】 前記テキスチャ膜が、約10nmより小さな
    粗度Ｒａを有するものである、請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】 前記磁性層の下に直接下地層を形成する
    ステップをさらに備えている請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記テキスチャ膜は、約100 nmの厚さよ
    り薄いものである、請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記テキスチャ膜が、約20nmと60nmとの
    間の厚さを有するものである、請求項１に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記テキスチャ膜が、約1000℃より低い
    融点を有する金属である、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記基板が、20℃と200 ℃の間の温度を
    有する滑らかな非磁性基板であり、かつ、前記連続的な
    テキスチャ膜を堆積させる前記ステップが、約10mtorr
    と30mtorr の間のスパッタ圧で前記テキスチャ膜を高周
    波２極スパッタリングして、基板全体上に約20nmと60nm
    との間の厚さを有する連続的な層の形で、約２から５nm
    の表面粗度Ｒａを形成するステップを備え、かつ、 前記方法が、前記磁性層の下に下地層を形成し、かつ、
    前記磁性層の上に上部被膜層を形成するステップをさら
    に備えている、請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記テキスチャ膜をスパッタリングする
    前記ステップの前に、前記基板に接着層をスパッタリン
    グするステップをさらに備えている、請求項１から８に
    いずれか１項に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記接着層が、Cr、Ta、Ti、Ｗ、Ｖ、
    Mo、NbおよびZrからなるグループから選択された一また
    は二以上の金属を含む部材である、請求項９に記載の方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記磁性層を堆積させる前に、前記テ
    キスチャ膜の上にキャッピング層をスパッタリングする
    ステップを含む、請求項１から10のいずれか１項に記載
    の方法。
  12. 【請求項１２】 前記キャッピング層が、Cr、Ti、Ta、
    Ｗ、Ｖ、Mo、Nb、Zr、SiO2、Al2O3 、ZrB2およびTiC か
    らなるグループから選択された一または二以上の金属を
    含む部材である、請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記テキスチャ膜が、Al、Zn、Cu、A
    g、Sn、PbおよびAuからなるグループから選択された一
    または二以上の物質を含んでいる、請求項８に記載の方
    法。
  14. 【請求項１４】 前記基板が、金属を含んだ基板、ガラ
    ス基板、ガラス・セラミック基板、セラミック基板また
    は焼結カーボン基板である、請求項８に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記スパッタリングを行うステップ
    が、インライン高周波スパッタリング装置で行われるも
    のである、請求項８に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 前記基板が、滑らかな非磁性基板であ
    り、前記連続的なテキスチャ膜を堆積させる前記ステッ
    プが、約20℃と200 ℃の間の基板温度および約１mtorr
    と10mtorr の間の圧力で、直流マグネトロンまたは交流
    マグネトロン・スパッタリングを前記基板に行うことに
    よって前記連続的なテキスチャ膜をスパッタリングし
    て、約20nmと100 nmの間の厚さを有し、約２nmと５nmの
    間の面粗度Ｒａを有する凹凸のある層を基板全体上に形
    成するステップを備え、 前記方法が、前記磁性層の下に下地層を形成し、かつ、
    前記磁性層の上に上部被膜を形成するステップをさらに
    備えている、請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 基板、 前記基板上に形成され、約２nmと20nmの間のＲａを有す
    る真空被着された連続的なテキスチャ膜、および前記テ
    キスチャ膜上に形成された磁性膜、 を備えている磁気ディスク。
  18. 【請求項１８】 前記基板と前記テキスチャ膜との間に
    形成された接着層、および前記テキスチャ膜と前記磁性
    膜との間に形成されたキャッピング層、 をさらに備えている請求項17に記載のディスク。
  19. 【請求項１９】 前記テキスチャ膜が、約20nmと100 nm
    との間の厚さを有するものである、請求項17に記載のデ
    ィスク。
  20. 【請求項２０】 前記テキスチャ膜が、約1000℃より低
    い融点を有する金属から形成されるものである、請求項
    17に記載のディスク。
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