JPH09295178A

JPH09295178A - レーザテキスチャ装置

Info

Publication number: JPH09295178A
Application number: JP8132688A
Authority: JP
Inventors: Mitsunori Mochida; 光範持田
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1996-04-30
Filing date: 1996-04-30
Publication date: 1997-11-18

Abstract

(57)【要約】【課題】簡単な装置構成で且つ大きな設置スペースを必
要とせずにオートフォーカス（ＡＦ）を行うことが出来
るレーザテキスチャ装置を提供する。【解決手段】基板回転機構（１）、レーザ光源、基板回
転機構にて回転支持された基板（３）上の突起形成面に
レーザ光を照射する集光機構（２２）及び当該集光機構
を保持する浮上スライダー機構が含まれたレーザ光照射
機構（５）、基板上の突起形成面にレーザ光を走査させ
るための、基板回転機構に回転支持された基板（３）と
レーザ光照射機構（５）との相対移動機構から成り、浮
上スライダー機構は、集光機構（２２）を水平に保持す
るヘッド（２２）と当該ヘッドを支持するジンバルバネ
構造のアーム（２４）から成る。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザテキスチャ
装置に関するものであり、詳しくは、磁気記録媒体（ハ
ードディスク）の製造工程で使用されるレーザテキスチ
ャ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】通常、ハードディスクには、ＣＳＳ（コ
ンタクトスタートストップ）時の摩擦係数の低減を目的
として、機械的テキスチャ加工が施される。ところで、
磁気記録密度向上のためにはヘッド浮上高さの低下が要
求され、ハードディスクの磁気記録領域においては平滑
性が求められている。この点を解決するためにＣＳＳ領
域のみにテキスチャを行うゾーンテキスチャ加工があ
り、高出力レーザの照射によって突起や窪みを形成する
方法（レーザテキスチャ）が知られている。

【０００３】ところで、レーザテキスチャを行う場合
は、必要なエネルギーを有するレーザ光を狭範囲に絞っ
て精度良く回転中の基盤上に照射する必要がある。その
ため、集光機構（集光レンズ）と共に当該集光機構と基
盤上の照射面との距離を一定に保持するためのオートフ
ォーカス（ＡＦ）機構が必要となる。実際にＡＦ機構が
必要となる場合は、回転中の基盤の面振れ振れ幅が集光
機構から照射されたレーザ光の集光点における焦点深度
内に収まらない場合である。

【０００４】ところで、通常、ＡＦを行うためには、レ
ーザ光路上で集光機構の位置を変更するための駆動機構
と、集光機構と基盤上の照射面との距離を検出する距離
検出機構と、検出された距離に基づき集光機構をその焦
点が合う正規の位置に移動させる信号を駆動機構に送信
する制御機構とが必要である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
様な、通常の光学系で使用されるＡＦ機構は、装置構成
が複雑で且つ大きな設置スペースを必要とし、ハードデ
ィスク製造現場のテキスチャー工程に利用する上で極め
て不都合である。本発明は、斯かる実情に鑑みなされた
ものであり、その目的は、簡単な装置構成で且つ大きな
設置スペースを必要とせずにＡＦを行うことが出来るレ
ーザテキスチャ装置を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、基板回転機構、レーザ光源、基板回転機構にて回転
支持された基板上の突起形成面にレーザ光を照射する集
光機構および当該集光機構を保持する浮上スライダー機
構が含まれたレーザ光照射機構、基板上の突起形成面に
レーザ光を走査させるための、基板回転機構に回転支持
された基板とレーザ光照射機構との相対移動機構から成
ることを特徴とするレーザテキスチャ装置に存する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づい
て詳細に説明する。図１は、レーザ光源として半導体レ
ーザ光源を使用した本発明のテキスチャ装置の一例の要
部説明図、図２は、図１に示すテキスチャ装置の全体説
明図である。

【０００８】本発明のレーザテキスチャ装置は、図１及
び図２に示す様に、主として、基板回転機構（１）、半
導体レーザ光源（２０）、基板回転機構にて回転支持さ
れた基板（３）上の突起形成面にレーザ光を照射する集
光機構（２２）及び当該集光機構を保持する後述の浮上
スライダー機構が含まれたレーザ光照射機構（５）、基
板（３）上の突起形成面にレーザ光を走査させるため
の、基板回転機構に回転支持された基板（３）とレーザ
光照射機構（５）との相対移動機構（４）から成る。

【０００９】上記の浮上スライダー機構は、集光機構
（２２）を保持するヘッド（２３）と当該ヘッドを支持
するアーム（２４）から構成されている。そして、図示
したレーザテキスチャ装置において、レーザ光照射機構
（５）は、全反射ミラー（２）を含んでおり、半導体レ
ーザ光源（２０）から発光される球面波は、コリメータ
レンズ（２１）にて平行光線束に変換された後、全反射
ミラー（２）にて光路を変更されて集光機構（２２）に
導かれる。なお、図２中、符合（６）は半導体レーザ光
源駆動用電気回路を表す。

【００１０】図２に例示した装置において、基板回転機
構（１）は２基例示されているが、その数は任意であ
る。また、相対移動機構（４）は、レーザ光照射機構
（５）の水平移動機構によって構成されているが、基板
回転機構（１）の水平移動動機構（図示せず）によって
構成してもよい。

【００１１】基板回転機構（１）は、通常、スピンドル
モータにて構成され、基板（３）は、スピンドルモータ
の回転軸に支持され、一定の回転数または線速度で移動
させられる。移動機構（４）としては、例えば、リニア
スライダーが好適に使用される。レーザ光照射機構
（５）は、移動機構（４）に搭載され、複数の基板回転
機構（１）、（１）…に一定速度で水平方向に往復移動
させられる。

【００１２】移動機構（４）は、通常、生産性を考慮
し、一つの基板（３）から他の基板（３）に移動させる
際には速められた速度で移動させられる。そして、斯か
る速度制御は、移動機構（４）に他の移動機構を搭載し
て、その一方によって基板の間の移動を行わせ、他の一
方によって突起形成のための移動を行うことも出来る。

【００１３】上記の装置には、通常、同一又は異なった
間隔の一定パターンで突起を形成する手段として、レー
ザ光の変調タイミングを制御するタイミング制御部（図
示せず）が備えられる。すなわち、例えば、通常採用さ
れる同一間隔で突起を形成する際、基板回転機構（１）
及び移動機構（４）の定速運転により、一定回転数一定
速度で基板（３）を移動させた場合、基板表面に形成さ
れる１本のトラック内の突起の間隔は外周に向かうに従
って広くなる。そこで、タイミング制御部により、基板
の位置を確認し、その信号によってレーザ光の変調タイ
ミング（照射時間）を制御し、基板表面に形成される突
起の間隔を一定にする。

【００１４】タイミング制御部は、コンピュータ、位置
検出機構、必要なインターフェイス等によって構成され
る。位置検出機構としては、例えば、レーザ変位計、エ
ンコーダ等を利用することが出来る。なお、レーザ光の
変調タイミングを制御せずに、基板回転機構（１）及び
移動機構（４）の速度制御を行ってもよい。

【００１５】半導体レーザ光源（チップ又はＣａｎ）
（５）としては、ＡｌＧａＡｓレーザ、ＩｎＧａＡｓレ
ーザ、ＩｎＧａＡｓＰレーザ、ＡｌＧａＩｎＰレーザ等
の半導体素子（レーザダイオード）が使用されるが、こ
れらの中では、ＡｌＧａＡｓレーザ又はＩｎＧａＡｓレ
ーザが高出力という点で好適である。半導体レーザ光源
（２０）は、通常、その駆動用電気回路（６）をＯＮ／
ＯＦＦ制御してパルス状レーザ光を発振する。そして、
その変調タイミング（照射時間）は、前述のタイミング
制御部によって適宜制御される。

【００１６】コリメータレンズ（２１）は、０．１〜
０．５の範囲のＮ．Ａ．を有するコリメータレンズにて
構成するのが好ましい。コリメータレンズ及びその他の
レンズには、レーザ光のパワーを有効に取り出すため、
使用するレーザ光の波長に合わせた反射防止膜（ＡＲコ
ート）を施しておくのが好ましい。

【００１７】レーザ光照射機構（５）における集光機構
（２２）としては、０．５〜０．８の範囲のＮ．Ａ．を
有する集光用対物レンズが好適である。集光機構（集光
用対物レンズ）（２２）は、照射する際にレーザ光を絞
って面積当たりの出力を強める機能を有する。

【００１８】本発明のレーザテキスチャ装置の最大の特
徴は、レーザ光照射機構（５）に集光機構（２２）を保
持する浮上スライダー機構を搭載し、これにより集光機
構（２２）のＡＦを行う点にある。図１及び図２に示す
浮上スライダー機構は、集光機構（２２）を水平に保持
するヘッド（２３）と当該ヘッドを支持し且つレーザ光
照射機構（５）に一体的に設置されたジンバルバネ機構
のアーム（２４）から構成されいる。アーム（２４）
は、ヘッド（２３）を支持すると共に浮上スライダー機
構の荷重調節の機能を有する。斯かる構造の浮上スライ
ダー機構は、磁気記録媒体の磁気ヘッドに利用されて周
知である。

【００１９】本発明のレーザテキスチャ装置において
は、通常の磁気ヘッド付き浮上スライダーがハードディ
スクドライブ内で当該ディスクの回転中に一定高さで浮
上するのと同様に、レーザテキスチャを行なう際の基板
（３）の回転により、集光機構（２２）を保持した浮上
スライダー機構が一定高さで浮上する。その結果、基板
（３）表面と集光機構（２２）との距離、すなわち、レ
ーザ光の焦点が合う距離が一定に保持されてＡＦが行な
われる。

【００２０】浮上スライダー機構のヘッド（２３）の浮
上高さは、基板（３）の回転数、アーム（２４）による
荷重、ヘッド（２３）の質量に依存するため、所定の浮
上高さが得られる様に上記の回転数、荷重、質量を調整
する必要がある。なお、所定の浮上高さの設定許容範囲
誤差は、おおよそ、集光機構（２２）として使用する対
物レンズのＮ．Ａ．と使用している光源の波長λから決
まる焦点深度の範囲内に相当する。

【００２１】本発明のレーザテキスチャ装置において、
レーザ光源としては、図示した半導体レーザ光源（２
０）の他に、Ａｒレーザに代表されるガスレーザ、ＹＡ
Ｇレーザに代表される固体レーザ等を使用することが出
来る。レーザ光源として、半導体レーザ光源以外のガス
レーザ光源や固体レーザ光源などを使用した場合は、パ
ルス状レーザ光への変換は、レーザ光源と集光機構の間
の光路上に配置されたＡＯＭやＥＯＭで代表される変調
器または物理的なシャッターで行われる。

【００２２】また、本発明のレーザテキスチャ装置にお
いては、図示したジンバルバネ機構を利用した浮上スラ
イダー機構の他に、ハードディスクドライブ内で当該デ
ィスクの回転中に磁気ヘッドを一定高さで浮上させるた
めに使用されている全ての構造の浮上スライダーを使用
することが可能である。

【００２３】また、図示したレーザテキスチャ装置にお
いて、光路変更のための全反射ミラー（２）は、集光機
構（２２）の真上の位置に半導体レーザ光源（２０）を
配置することにより、省略することも出来る。この場
合、必要により、レーザ光の光路の引回しに光ファイバ
ーを利用することも出来る。

【００２４】次に、本発明のレーザテキスチャ装置を使
用したハードディスクの製造方法について説明する。本
発明のレーザテキスチャ装置は、非磁性基板上に、必要
に応じて下地層を介し、少なくとも磁性層を有し、場合
により磁性層上に保護層および潤滑層を設けた磁気記録
媒体のテキスチャ加工に使用される。なお、以下の説明
において、非磁性基板を単に基板と略記することがあ
る。

【００２５】基板としては、アルミニウム合金基板、ガ
ラス基板またはケイ素基板が好適に使用されるが、銅、
チタン等のその他の金属基板、カーボン基板、セラミッ
ク基板または樹脂基板を使用することも出来る。上記の
ケイ素基板は、純ケイ素基板の他、ケイ素に強度増加の
ための微量元素を添加したケイ素合金基板を使用するこ
とが出来る。基板は、通常、円盤状に形成されるが、そ
の他の形状、例えば、カード状であってもよい。

【００２６】上記の製造方法においては、基板の表面に
直接に磁性層を形成して磁気記録媒体を構成することも
出来るが、通常、基板の表面に下地層を形成し、当該下
地層を介して磁性層を形成する。下地層としては、Ｎｉ
−Ｐ合金から成る非磁性下地層が好適であり、斯かる下
地層は、通常、無電解メッキ法またはスパッタ法により
形成される。下地層の厚さは、通常５０〜２０，０００
ｎｍ、好ましくは１００〜１５，０００ｎｍである。

【００２７】基板または下地層と磁性層との間には、Ｃ
ｒ層、Ｃｕ層などの中間層を設けるのが好ましい。中間
層の厚さは、通常２０〜２００ｎｍ、好ましくは５０〜
１００ｎｍである。磁性層（磁気記録層）は、Ｃｏ−
Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−
Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃ
ｒ−Ｔａ−Ｐｔ系合金等の強磁性合金薄膜によって構成
され、無電解メッキ、電気メッキ、スパッタ、蒸着など
の方法によって形成される。磁気記録層の厚さは、通常
３０〜７０ｎｍ程度である。

【００２８】通常、上記の磁気記録層の表面には保護層
が設けられる。保護層は、炭素膜、水素化カーボン膜、
ＴｉＣ、ＳｉＣ等の炭化物膜、ＳｉＮ、ＴｉＮ等の窒化
膜、ＳｉＯ、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ等の酸化物膜などで構
成され、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形成される。保護層
としては、炭素膜または水素化カーボン膜が特に好まし
い。

【００２９】また、通常、上記の保護層の表面には潤滑
剤層が設けられる。ただし、スライダー面にダイヤモン
ド状カーボンの層を有する磁気ヘッドを使用する場合
は、当該磁気ヘッドと磁気記録媒体とのトライボロジ的
な性質が改善されるため、必ずしも保護層を設ける必要
はない。潤滑剤としては、例えば、フッ素系液体潤滑剤
が好適に使用され、潤滑剤層は、通常、浸漬法などによ
り保護層の表面に形成される。

【００３０】本発明の装置は、上記の様な磁気記録媒体
の製造法において、非磁性基板、下地層、磁性層、保護
層または潤滑層の表面にレーザ光を照射してテキスチャ
加工を施すために使用される。テキスチャ加工により突
起が形成される上記の表面とは、磁気ヘッドとの接触側
を意味する。

【００３１】レーザテキスチャ加工は、基板上の下地層
（Ｎｉ−Ｐ層）に施すのが好ましいが、略同一の条件で
保護層までの任意の各層の表面に施しても所望の突起を
形成することが出来る。勿論、最終段階の磁気記録媒体
の表面にテキスチャ加工を施すことも出来る。また、レ
ーザ光としては、連続レーザ光またはパルス状レーザ光
の何れでもよいが、通常は前述の通りパルス状レーザ光
が使用される。

【００３２】基板は、通常、鏡面加工（ポリッシュ加
工）を施して使用される。そして、下地層（例えばＮｉ
−Ｐ下地層）を施した基板を使用する場合は、下地層の
表面に鏡面加工が施される。また、これらの基板を使用
する場合、レーザ光の照射による突起の形成に先立ち、
予め、基板全面に軽度の機械的テキスチャを施して高さ
の低い突起を形成することも出来る。斯かる機械的テキ
スチャは、次の様な効果を発揮する。

【００３３】すなわち、レーザ光の照射により形成する
突起の高さや密度が小さい場合、換言すれば、磁気記録
媒体と磁気ヘッドが部分的に接触するような状況におい
ても、単純に鏡面加工基板を使用する場合と比較して、
スティッキングが起こり難く、また、摩擦係数も小さく
なる。また、後述する突起形成条件も広範にすることが
出来るため、特に大量生産に好ましい。

【００３４】上記のレーザテキスチャにおいては、照射
面における出力が通常７０ｍＷ以上、好ましくは１００
〜５００ｍＷ、集光スポット径が通常３μｍ以下、好ま
しくは０．０５〜２μｍとなる様に光学設計されたレー
ザ光照射機構からのレーザ光を突起形成面に照射するが
好ましい。上記の出力は、好ましくは２００ｍＷ以上、
更に好ましくは２５０〜５００ｍＷである。スポット径
の大きさは、通常、使用するレンズのＮ．Ａ．（開口
数）と使用するレーザ光の波長λから、以下の式で概算
される。なお、本発明におけるスポット径とは、光中央
部の最高強度の「ｅの２乗分の１」に強度が低下する円
の直径を意味する。

【００３５】（スポット径）＝Ｋ×λ／（対物レンズの
Ｎ．Ａ．）（但し、光量分布がガウシアンのときＫ＝
１．３４）

【００３６】また、上記のレーザテキスチャにおいて
は、集光機構から出射されるパルス状レーザ光を使用
し、繰り返し周波数１０ｋＨｚ〜４ＭＨｚで且つｄｕｔ
ｙ１〜５０％の条件下に照射を行うのが好ましい。繰り
返し周波数の好ましい範囲は２０ｋＨｚ〜２ＭＨｚ、ｄ
ｕｔｙの好ましい範囲は２〜３０％である。特に、レー
ザ光源として、半導体レーザを使用する場合、繰り返し
周波数およびｄｕｔｙを広範囲に制御出来ることからテ
キスチャ加工条件を精細に制御できる点で工業的に極め
て有利である。

【００３７】基板の回転速度は、通常１００〜１０００
０ｒｐｍ、好ましくは１００〜７２００ｒｐｍ、更に好
ましくは１２０〜３６００ｒｐｍとされる。また、突起
の形成パターンは、任意に選択することが出来るが、そ
の一例としては、トラック間隔：約５μｍ、突起のピッ
チ間隔：約１０μｍが挙げられる。

【００３８】レーザテキスチャにおいて、レーザ光が照
射された部分およびその周辺は、物理的に変形して突起
（凹凸）を形成する。そして、磁気記録媒体のＣＳＳゾ
ーンにレーザ光を照射してテキスチャ加工を施すことに
よりゾーンテキスチャが可能である。

【００３９】テキスチャ加工して得られる突起の形状
は、３次元表面構造解析顕微鏡（装置名「ＺＹＧＯ」）
によって観察される。通常、突起高さは５〜１００ｎｍ
程度、突起幅は０．５〜５μｍ程度である。なお、上記
の突起の高さは、ＪＩＳ表面粗さ（Ｂ０６０１−１９８
２）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。

【００４０】

【発明の効果】本発明のレーザテキスチャ装置のＡＦ機
構は、磁気記録媒体の磁気ヘッドに利用されている浮上
スライダー機構を利用して構成され、通常の光学系で使
用されるＡＦ機構の様に、駆動部、検出部、制御部を設
ける必要がなく、更には、一般にＡＦ機構の検出系にお
いて使用される光学系も不要である。従って、本発明の
レーザテキスチャ装置は、光源周辺の構成が簡略化さ
れ、セッティングやスペースの点で有利である。

【図面の簡単な説明】

【図１】レーザ光源として半導体レーザ光源を使用した
本発明のテキスチャ装置の一例の要部説明図

【図２】図１に示すテキスチャ装置の全体説明図

【符号の説明】

１：基盤回転機構２：全反射ミラー３：基盤４：基盤とレーザ光照射機構との相対移動機構５：レーザ光照射機構６：半導体レーザ光源駆動様電気回路２０：半導体レーザ光源２１：コリメータレンズ２２：集光機構２３：浮上スライダー機構のヘッド２４：浮上スライダー機構のアーム

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板回転機構、レーザ光源、基板回転機
構にて回転支持された基板上の突起形成面にレーザ光を
照射する集光機構および当該集光機構を保持する浮上ス
ライダー機構が含まれたレーザ光照射機構、基板上の突
起形成面にレーザ光を走査させるための、基板回転機構
に回転支持された基板とレーザ光照射機構との相対移動
機構から成ることを特徴とするレーザテキスチャ装置。