JPH09180185A - ディスク基板上に放射ビームにより構造特徴部を形成する装置 - Google Patents

ディスク基板上に放射ビームにより構造特徴部を形成する装置

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JPH09180185A
JPH09180185A JP8289757A JP28975796A JPH09180185A JP H09180185 A JPH09180185 A JP H09180185A JP 8289757 A JP8289757 A JP 8289757A JP 28975796 A JP28975796 A JP 28975796A JP H09180185 A JPH09180185 A JP H09180185A
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laser
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axis
radiation
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トリーヴズ ディヴィッド
Fou Hong
フー ホン
Odell Thomas
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    • G11B5/8404—Processes or apparatus specially adapted for manufacturing record carriers manufacturing base layers
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 生成された放射ビーム（例えばレーザー）に
干渉するディスク基板からの反射を、放射による構造化
プロセスの間に取り除くことを目的とする。 【解決手段】 目的を達成するために、レーザービーム
のビーム経路が集束光学素子を通り、ビームを基板表面
上のスポットに集束し；ビーム経路が集束光学素子の中
心からオフセットされ、集束光学素子がビーム経路を曲
げ、ビームがディスクの表面に垂直な角度から例えば２
°から５°の間で曲げられ；ディスク表面により反射さ
れたビームが、放射ビーム源に入る前に適切な手段によ
りブロックされる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスクの製
造分野に関し、特に磁気記録ディスクの選択された領域
上に所望の表面構造を作る装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気記録ディスクの表面に、レーザーエ
ネルギを用いて構造特徴部を作る方法および装置が知ら
れている。例えば、ランジャン(Ranjan)等による米国特
許第 5,062,021号および 5,108,781号、また欧州特許出
願第94308034.1号を参照されたい。これらの文献から分
かるように、パルスを出すレーザーの出力ビームは、磁
気ディスクの１つの層の表面に十分な強度をもって合焦
され、その層及び／又は下層の一部を局所的に溶融す
る。レーザーの強度が十分に減衰されるとき、溶融され
た領域は再凝固し、幾何学的な変化（本明細書では「レ
ーザー構造特徴部」と呼ぶ）を、ターゲットにされた層
または下層の表面の輪郭に残す。レーザー構造特徴部の
物理的な特性は、レーザーパルス幅、スポットサイズお
よび形状、またスポットエネルギの関数である。
【０００３】一般に、これらのレーザー構造特徴部は、
アルミニウム基板上の平坦な鏡面の燐酸ニッケル（Ｎｉ
Ｐ）層に形成されるクレーター又は隆起（「ソンブレ
ロ」）である（上述の欧州特許出願の場合には、そのよ
うな特徴部は、ガラス基板の表面上に直接形成され
る）。クレーターのリム又は隆起の頂部は、それらが形
成される層表面の平面の上に出る。レーザー構造特徴部
を有する層の上に堆積される次の層は、そのレーザー構
造特徴部を受け継ぎ、完成した多層磁気ディスクの最外
層が、ほぼ同じレーザー構造特徴部（例えば、形状、深
さ／高さ、密度等）を有する。表面の輪郭に、レーザー
溶融および再凝固により形成された変化を有する磁気デ
ィスクは、本明細書ではレーザー構造化ディスクと呼ば
れる。よく知られるように、滑らかな鏡面をもつ磁気デ
ィスクが、トランスデューサを可能な限りディスク表面
に近づけて浮動させるために、該分野において好まし
い。そのために、例えば杉山により日本特許出願第4-13
9621号で教示されるように、ディスクの特別なランディ
ングすなわちＣＳＳゾーンにレーザー構造特徴部を形成
するプロセスに特別の注意が払われてきた。
【０００４】レーザー構造化ディスクに対する１つの重
要な規準は、レーザー構造特徴部の高さ変動が非常に小
さいことである（すなわち、磁気ディスク表面からの特
徴部が、可能な限り同一の高さを有することである）。
ある特徴部の高さが別の特徴部よりも高い場合には、そ
れらの高い特徴部は、必然的にトランスデューサが動作
中に衝突する隆起部分となり、その結果として性能が劣
化する。該分野で知られる代表的なレーザー構造化装置
において、レーザー構造特徴部を作るレーザービーム
が、ディスク表面に、表面に対して直角に入射する。さ
らに以下に説明すると、これは、ディスク表面からレー
ザーのキャビティにコヒーレントレーザー光の反射を生
じ、（ａ）レーザーの出力エネルギを変動させ（高さお
よび形状のようなレーザー構造特徴部の特性の均一性に
悪影響を与える）、（ｂ）レーザーモードを不安定にし
（ディスク表面上のレーザースポットの焦点を歪め
る）、（ｃ）光学的な焦点長を不安定にする（ディスク
表面上のスポットの出力に悪影響を与える）ことを出願
人は発見した。さらに、制御されない状態では、この反
射は、ビームの平均的パラメータを変更する。この最終
的な結果は、そのような装置により作られるレーザー構
造特徴部の高さおよび形状が不均一になることである。
【０００５】本発明の目的は、ディスク表面からレーザ
ーキャビティへのコヒーレントレーザー光の反射を除去
することにより、レーザー構造特徴部の均一性および再
生産性を改良することである。
【０００６】
【発明の概要】本発明は、磁気記録ディスクにレーザー
構造特徴部を作る装置であり、特徴部を形成するコヒー
レントなレーザー光のレーザーキャビティへの反射およ
びフィードバックの問題を打ち消すように設計する。コ
ヒーレントなレーザー光のフィードバックを取り除くこ
とは、レーザーのフィードバックにより生じるパワーの
変化を無くすることである。このパワーの変化を無くす
ると、特徴部の高さおよび形状の均一性の改良が向上す
る。本発明に従うと、レーザー光のレーザーキャビティ
へのフィードバックを取り除くことが、以下のように行
われる：レーザービームのビーム経路が、集束光学素子
を通り、ビームをディスク表面上のスポットに合焦さ
せ；ビーム経路が集束光学素子の半径の中心から半径方
向にオフセットされ、集束光学素子がビーム経路を曲
げ、ビームが例えば２°から５°の間でディスク表面に
対して垂直な角度から曲げられ、ディスク表面により反
射された部分が、レーザーキャビティに入る前に適切な
手段によりブロックされる。
【０００７】磁気ディスクは代表的には、数多くの層が
形成されるアルミニウム基板を含む。第１の層が、基板
上にめっきされる燐酸ニッケルからなる。本発明の１つ
の実施例に従うと、レーザーエネルギが、めっきされた
燐酸ニッケル層の表面に合焦され、レーザー構造特徴部
が、めっき燐酸ニッケル層に形成される。別の実施例に
おいては、レーザーエネルギが、アルミニウム基板その
ものの表面上に集束され、レーザー構造特徴部がアルミ
ニウム基板に形成される。レーザー構造特徴部の形成に
続いて、磁気材料の層、およびハードな耐食保護材料の
層がさらに基板上に形成される。レーザー構造特徴部を
有する層の上部に堆積されるこれらの層は、レーザー構
造特徴部の形状を保ち、完成した多層磁気ディスクが、
その最外層で（例えば形状、深さ／高さ、密度等の）ほ
ぼ同一のレーザー構造特徴部を有する。
【０００８】
【発明の実施の形態】説明のために、本発明が、選択さ
れた実施例により以下に示される。当業者に明らかなよ
うに、本実施例、および本実施例が発現される環境は、
本発明の機能および特徴を例証するものである。また、
本明細書で特に詳しく説明されていないが、本実施例に
対するある一定の変更、付加、削除および修正等は、予
期されるものであり、当業者に与えられた本開示の範囲
内にあることも明らかであろう。そのために、実施例の
詳細な説明は、本明細書の特許請求の範囲を限定するも
のではなく、またそのように読み取るべきではない。図
１は、磁気記録ディスクの層にレーザー構造特徴部を作
るための装置１０を図式的に示す。装置１０は、例えば
Ｑスイッチ（パルス）ＹＡＧレーザーであるパルスを出
すレーザー１２を含み、よく知られるようにこのレーザ
ーは、遠位鏡１６と半鍍銀近位鏡１８を境界とするレー
ザーキャビティ１４からなる。レーザー１２は、集束光
学素子（レンズ又はレンズの組合せ）２２に向かうコヒ
ーレントなレーザービーム２０を作る。レーザービーム
が、該分野でよく知られるように、例えばニュートラル
フィルタ２３により減衰されてもよい。
【０００９】レーザービーム２０は、集束光学素子２２
により、ディスク受け取り領域２９に保持される磁気デ
ィスク２５の選択された層の表面（ターゲット表面２４
と呼ぶ）上のスポットに集束される。ターゲット表面２
４は、磁気ディスク２５の基板の表面であってよく、ま
ためっきＮｉＰ層のような基板上に形成された複数の層
のうちの１つであってよい。ビーム２０は、前記表面の
平面にほぼ垂直すなわち直角（例えば、９０°から２〜
３°の範囲内）に、ターゲット表面２４に入射する。モ
ータ２６は、磁気ディスク２５を回転させ、レーザー１
２がパルスを出すとき、ビーム２０の各パルスが、ター
ゲット表面２４の別の円周の領域上に入射させられる。
回転に加えて、磁気ディスク２５は、例えばモータ２８
によってビーム２０の経路にほぼ垂直になるように移さ
れ、レーザービーム２０の入射のターゲット表面上の半
径方向の位置は変化される。
【００１０】ターゲット表面２４上にレーザービーム２
０を入射することは、レーザーと、ターゲット表面２４
を含む材料のパラメータにより決定されるように、レー
ザー構造特徴部の２種類のうちの１つを形成する。これ
らの代表的な特徴部の第１は、「クレーター」と呼ば
れ、図２（Ａ）に斜視図および（Ｂ）に断面図が示され
ている。クレーター３０は、高いリム３２を有し、リム
はターゲット表面２４の平面の上まで高くなる。クレー
ター型レーザー構造特徴部の高さは、ターゲット表面２
４の平面より上のリム３２の高さｈである。クレーター
型レーザー構造特徴部３０の幅は、ほぼ円形リム３２の
径ｄである。第２の代表的な特徴部は、「ソンブレロ」
（断面図から、このタイプの帽子に似ているからであ
る）と呼ばれ、図３（Ａ）に斜視図および（Ｂ）に断面
図が示される。ソンブレロ３６は、中心の頂き４０と高
くなったリム３８を有し、両方とも全体的にターゲット
表面２４の平面よりも高くなっている。ソンブレロ型レ
ーザー構造特徴部の高さは、ターゲット表面２４の平面
より上のリム３８の高さｈ1 、又は頂き４０の高さｈ2
のいずれか大きい方である。ソンブレロ型レーザー構造
特徴部３６の幅は、ほぼ円形のリム３８の径ｄである。
【００１１】図１で説明され示される従来の装置は、上
述の不利益を有し、すなわち、反射角が入射角と等しい
ために、ビーム２０の一部であるビーム２１が、ターゲ
ット表面２４により反射され、（減衰器２３を含む）集
束光学素子２２と近位鏡１８を通り、ビームの経路に沿
って直接レーザーキャビティ１４に戻る。反射されたコ
ヒーレントなレーザー光は、レーザー１２のレージング
およびＱスイッチングプロセスを干渉し、続くレーザー
パルスに、ピークおよび平均の出力変動およびレーザー
モードの変化が生じ、システムの光学的な焦点長が変化
する。最終的な結果は、レーザー構造特徴部の形状およ
び高さにおける不均一性をもたらす。図４は、レーザー
キャビティ１４へのレーザー光のフィードバックを無く
すように設計された本発明の１つの実施例５０を詳細に
示す。この実施例のコンポーネントは、図１に示された
従来技術の装置と必然的に同一のものである。しかしな
がら、この実施例において、レーザービーム２０の経路
が、集束レンズの中心線Ｃに関して、距離Δ、例えば
1.5 mm だけオフセットされる。このオフセットは、お
よそ２°から５°の間の僅かな角度でターゲット表面２
４に当たるレーザービーム２０をつくり出す。
【００１２】上述した従来の装置では、レーザービーム
２０のいくつかがターゲット表面２４により反射され
た。本発明においては、反射角が入射角と等しいため、
反射ビームはビーム２０の経路に沿うのではなく、ビー
ム２０から離れる角度で分散する。集束光学素子２２
は、ビーム２１の経路を曲げ、その結果、並行ではある
が、ビーム２０の経路からΔ値の２倍に等しい距離Ｓ、
例えば 3 mm だけ離れることになる。図４に示される具
体例５０に従うと、ブロッキング装置すなわちプレート
５２が、ビーム２１の経路に置かれ、反射ビームをブロ
ックして吸収し、反射ビームがレーザーキャビティに入
り込まないようにするが、そうでない場合には、システ
ムに悪影響を与える。この実施例によると、ブロッキン
グ装置５２は、集束光学素子２２に対してレーザー１２
と同じ側に配置される単なる金属プレートである。この
実施例を変更すると、ブロッキング装置５２は、図６に
示されるように集束光学素子２２に対して磁気ディスク
と同じ側に置かれる金属プレートである。
【００１３】代わりに、図５に示される具体例５４によ
ると、ビーム２０は、絞りプレート５６のアパーチャを
通り、絞りプレート５６は、集束光学素子２２に対して
レーザー１２と同じ側に置かれている。アパーチャの半
径は、ビーム２０が悪影響を受けずにその中を通過する
ために十分大きく、レーザー１２に向かうその戻り路で
ビーム２１をブロックするために十分小さい。この実施
例を変化させると、絞りプレート５６が、図７に示され
るように、集束光学素子２２に対して磁気ディスク２５
と同じ側に置かれる。これらの実施例の各々において、
ビーム２０の経路Ｐの軸が、ターゲット表面２４の平面
Ｔに対してほぼ９０°の角度αを有した。この角度は、
本発明の特定の応用の要求に従って、変更することがで
きる。
【００１４】出願人は、本発明の利点を検証するために
多くの実験を行った。これらの実験で、カリフォルニア
州マウンテンビューのスペクトラ−フィジックスレーザ
ー社(Spectra-Physics Lasers, Inc) のＱスイッチＹＬ
Ｆレーザー、モデル7960-L4-E(2000mW, Nd:YLF) が、6.
8 μジュールのパルスエネルギで作動した。（ＹＡＧレ
ーザーのような別のレーザー源も、同様に有用であ
る。）２mmレーザービームが、ニュートラルフィルタ
（減衰器）と、焦点長30mmの 7mm集束レンズを通った。
レーザーは10KHz でパルスを出した。第１の実験では、
レーザービームが、集束レンズのほぼ中央にくるように
され、アルミニウム基板上のめっきＮｉＰ層の平坦な面
上にほぼ垂直に入射された。多くの表面上は同一のレー
ザー構造特徴部が形成され、それらの特徴部の統計的な
測定がなされた（およそ１００のランダムに選ばれたレ
ーザー構造特徴部が測定された）。
【００１５】第２の実験では、レーザービームが、集束
レンズの中心から 1.5 mm だけオフセットされた。レー
ザービームは絞りを通り、およそ２°から５°の間の角
度でＮｉＰ層の平面に入射された。レーザー光は、ほぼ
入射角で基板表面から反射され、集束レンズを通り、反
射ビームの経路が、存在するレーザービームの経路と、
およそ 3 mm のオフセットを伴ってほぼ並行にされた。
絞りの開口がセットされ、その開口がこの点で反射ビー
ムをブロックした。また、多くのレーザー構造特徴部が
形成され、それらの特徴部の統計的な測定がなされた
（およそ１００のランダムに選ばれたレーザー構造特徴
部が測定された）。テーブル１は、これら２つの実験の
統計的な測定の結果を要約したものである。両方の実験
で、ソンブレロ型レーザー構造特徴部が形成された。
【００１６】 テーブル１ テーブル１から分かるように、レーザーが実験１で集束
レンズ上で中心に合わされたとき、レーザー構造特徴部
は、17.2nmから27.3nmの間で高さを変え、標準偏差は
1.8nmとなった。集束レンズに対するレーザーのオフセ
ットのみを変え、反射されたレーザービームをブロック
したことによって、実験２ではレーザー構造特徴部の高
さの変化が、21.7nmから26.8nmの間に狭まり、標準偏差
は 0.9nmとなった。これらの２つの実験の平均値で割っ
た標準偏差を比較すると、標準偏差が小さくなった相対
的な効果が示され、特徴部の高さ均一性を相対的に５０
％改善した。
【００１７】図８（Ａ）および８（Ｂ）は、これらの実
験をさらに実行した結果を示す。図８（Ａ）は、図１で
示されるタイプの従来の装置で形成した特徴部の特徴高
さ（中心隆起高さ）に対してプロットされたレーザー構
造特徴部の数（頻度）を示す。図８（Ｂ）は、図４に示
されるタイプの本発明の装置により形成された特徴部に
対する同様のプロットである。グラフ的にみると、本発
明に従う装置により形成された特徴部の高さの分布の方
が、かなり狭い。特徴高さの分布が狭くなることは（よ
り均一な特徴高さは）、トランスデューサとレーザー構
造特徴部の間の衝突を減らし、磨耗による屑の発生、ト
ランスデューサの損傷などを減少させる。一般に、本発
明に関係する当業者にとって、構造の大きな変更、また
本発明の幅広く変化する実施例および応用が、本発明の
精神および範囲を逸脱することなく示唆されている。例
えば、本発明は、金属層にレーザー構造特徴部を形成す
る観点から説明されてきた。しかしながら、ガラスのよ
うな非金属材料にレーザー構造特徴部を形成することに
関する技術についての開示は数多く存在し、それについ
ても本発明から教示の利益を受ける。
【００１８】さらに、本発明は、２つの一般的な断面で
あるクレーターとソンブレロのレーザー構造特徴部の点
から説明されてきた。しかしながら、これらの形状は単
なる例示であって、本発明は、特定の断面のレーザー構
造特徴部の形成に限定されるものではない。さらに、レ
ーザーは、構造特徴部の形成に使用される放射源を例示
したものである。別の放射源が、構造特徴部を形成する
ために利用されてもよく、そのような放射源は、干渉ま
たは反射の減衰の問題を持ち出し、本発明が利用され
る。主な別の源は、赤外線放射のような可視スペクトル
ではない放射を含む。本明細書の開示および説明は、例
示であって、いかなる意味においても制限することを意
図するものではなく、またそのように読むべきではな
い。
【図面の簡単な説明】
【図１】該分野で知られたタイプのハードな磁気ディス
ク基板にレーザー構造特徴部を生成する装置を図式的に
例示したのである。
【図２】（Ａ）は、クレーター型レーザー構造特徴部の
斜視図であり、（Ｂ）は、クレーター型レーザー構造特
徴部の断面図である。
【図３】（Ａ）は、ソンブレロ型レーザー構造特徴部の
斜視図であり、（Ｂ）は、ソンブレロ型レーザー構造特
徴部の断面図である。
【図４】ハードな磁気ディスク基板にレーザー構造特徴
部を生成する装置の実施例であり、レーザーキャビティ
へのレーザー光のフィードバックを除去するように設計
されたものである。
【図５】ハードな磁気ディスク基板にレーザー構造特徴
部を生成する装置の実施例であり、レーザーキャビティ
へのレーザー光のフィードバックを除去するように設計
されたものである。
【図６】ハードな磁気ディスク基板にレーザー構造特徴
部を生成する装置の実施例であり、レーザーキャビティ
へのレーザー光のフィードバックを除去するように設計
されたものである。
【図７】ハードな磁気ディスク基板にレーザー構造特徴
部を生成する装置の実施例であり、レーザーキャビティ
へのレーザー光のフィードバックを除去するように設計
されたものである。
【図８】（Ａ）は、従来の装置と本発明の装置により製
造されたディスク上のレーザー構造特徴部の高さを比較
する実験からのヒストグラムであり、（Ｂ）は、従来の
装置と本発明の装置により製造されたディスク上のレー
ザー構造特徴部の高さを比較する実験からのヒストグラ
ムである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ホン フー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95035 ミルピタス ヴァソーナ ストリ ート 715 (72)発明者 トーマス オデール アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95035 ミルピタス ファームクレスト ストリート 2302

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 磁気記録ディスクの全体として平坦なデ
    ィスク基板上に、放射ビームを入射することによって構
    造特徴部を形成する装置であって、 半径方向の中心軸を有する集束レンズと、 ディスク基板の平面が集束レンズの中心軸にほぼ垂直と
    なるように、全体として平坦なディスク基板を受け取
    り、保持する、集束レンズの第１の側に配置されたディ
    スク基板受取装置と、 前記集束レンズに向けられた放射ビームを生成する放射
    ビーム源であって、前記放射ビーム源は、集束レンズの
    第１の側に反対の第２の側に置かれ、集束レンズに入射
    する前に、生成された放射ビームが、集束レンズの中心
    軸にほぼ並行であって、且つ中心軸から半径方向にオフ
    セットされたビーム軸を通り、またその放射ビームが、
    ディスク基板受取装置に保持されたディスク基板上のス
    ポットに集束レンズにより集束可能である位置に配置さ
    れた放射ビーム源と、 ディスク基板受取装置により保持されたディスク基板で
    反射された放射ビームからなる反射ビームを、放射ビー
    ム源に入り込まないようにブロックする位置に置かれる
    ブロッキング装置を含むことを特徴とする、構造特徴部
    を形成する装置。
  2. 【請求項２】 前記ブロッキング装置が、中心の半径軸
    を取り囲む中心アパーチャを含んで、放射ビームがアパ
    ーチャを通るように配置された絞りプレートであって、
    アパーチャの大きさが、放射ビームは通るが反射ビーム
    は絞りの表面に入射するように定められ、絞りが、反射
    ビームをブロックして吸収し、反射ビームが放射源に入
    り込まないようにすることを特徴とする請求項１に記載
    の装置。
  3. 【請求項３】 磁気記録ディスクの全体として平坦なデ
    ィスク基板上に、放射ビームを入射することによって構
    造特徴部を形成する装置であって、 半径方向の中心軸を有する集束レンズと、 ディスク基板の平面が集束レンズの中心軸にほぼ垂直と
    なるように、全体として平坦なディスク基板を受け取
    り、保持する、集束レンズの第１の側に配置されたディ
    スク基板受取装置と、 前記集束レンズに向けられた放射ビームを生成する放射
    ビーム源であって、前記放射ビーム源は、集束レンズの
    第１の側に反対の第２の側に置かれ、集束レンズに入射
    する前に、生成された放射ビームが、集束レンズの中心
    軸にほぼ並行であって、且つ中心軸から半径方向にオフ
    セットされたビーム軸を通り、またその放射ビームが、
    ディスク基板受取装置に保持されたディスク基板上のス
    ポットに集束レンズにより集束可能である位置に配置さ
    れた放射ビーム源と、 集束レンズの前記第２の側に配置され、ディスク基板受
    取装置により保持されたディスク基板で反射された放射
    ビームからなる反射ビームが、ビーム軸に並行であるが
    ビーム軸からオフセットされる反射ビーム軸に集束レン
    ズにより集束され、放射ビーム源に入り込まないように
    ブロックされるブロッキング装置を含むことを特徴とす
    る構造特徴部を形成する装置。
  4. 【請求項４】 前記ブロッキング装置が、中心の半径軸
    を取り囲む中心アパーチャを含んだ絞りプレートであっ
    て、前記中心の半径軸がビーム軸に同軸となるように絞
    りプレートは配置され、集束レンズに入射する前に放射
    ビームがアパーチャを通り、アパーチャの大きさが、放
    射ビームは通るが、中心半径軸に並行であるが中心半径
    軸から半径方向にオフセットされた軸を有する反射ビー
    ムが絞りの表面に入射するように定められ、絞りが、反
    射ビームをブロックして吸収し、反射ビームが放射源に
    入り込まないようにすることを特徴とする請求項３に記
    載の装置。
JP8289757A 1995-11-02 1996-10-31 ディスク基板上に放射ビームにより構造特徴部を形成する装置 Pending JPH09180185A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/552185 1995-11-02
US08/552,185 US5595768A (en) 1995-11-02 1995-11-02 Laser disk texturing apparatus

Publications (1)

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JPH09180185A true JPH09180185A (ja) 1997-07-11

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ID=24204279

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8289757A Pending JPH09180185A (ja) 1995-11-02 1996-10-31 ディスク基板上に放射ビームにより構造特徴部を形成する装置

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