JPH097167A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁気記録媒体の基板と磁気ヘッドとの摺動耐
久性を向上させた磁気記録媒体の製造方法を提案する。 【構成】 ガラス基板を用いた磁気記録媒体の製造にお
いて、磁性層等の成膜に先立って、基板に対する光透過
率が１０％以下である波長のレーザビームを照射するこ
とにより、テクスチャ加工を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置等の
磁気記録媒体の製造方法に関し、さらに詳しくは磁気デ
ィスク（以下、ＨＤという）と磁気ヘッドとの間の摺動
耐久性を向上させた磁気記録媒体の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】磁気記録の高密度化の進歩はまさに日進
月歩の勢いであり、かつて１０年で１０倍といわれたハ
ードディスク・ドライブ（ＨＤＤ）の記録密度向上速度
が最近では１０年で１００倍という声も聞かれている。
ＨＤＤは俗にウィンチェスター様式と呼ばれる、ＨＤ／
磁気ヘッド間の接触摺動−ヘッド浮上−接触摺動を基本
動作とするＣＳＳ（接触起動停止）方式が主流である。
この方式はＨＤＤの高記録密度化を一気に加速した画期
的なものではあるが、一方で深刻なトライボロジー上の
課題を持ち込む端緒にもなった。近年の記録密度の向上
は、ディスクの回転速度の増加と磁気ヘッドの浮上高さ
の低減を伴い、ＣＳＳ方式における摺動耐久性／安定性
やＨＤ表面の平滑性への要求はますます強まっている現
状である。磁気ヘッド／ＨＤ間の摺動耐久性を向上させ
る鍵は、材料強度向上と潤滑性も含めた摩擦係数低下に
あるが、ＨＤの側で言えば、従来トップコート技術の検
討〔ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）保護膜、各
種塗布潤滑剤等〕と並んでＨＤ表面の粗面化によって摩
擦係数を低減させる努力が払われてきた。これはテクス
チャ処理と呼ばれ、接触面積の実効的低減によって摩擦
係数を下げてＣＳＳ耐久性／安定性を高めることを目的
としたものである。粗面化は基本的にはＨＤ表面に所定
範囲の高低差を有する凹凸を形成することである。この
テクスチャ処理はＨＤ製造技術の重要な要素技術となっ
ている。

【０００３】上記テクスチャ技術は、当然のことながら
基板材質と不可分の関係にあり、従来のＮｉ−Ｐ被覆Ａ
ｌ基板の場合には、研磨粉等を用いた機械的研磨によっ
て凹凸を形成する手法が主流であった。また、ガラス基
板等ではリソグラフィー、或いはそれと印刷技法を組み
合わせたエッチング技術等が提案され、一部では実用化
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】テクスチャ技術全般に
言えることとして、精密な凹凸制御と並んで工程上の効
率性も必要要件であるが、両者はしばしば拮抗する関係
にあり、特に前述のようなＨＤＤの高記録密度化が驚く
べき速さで進行している現今の状勢下では、従来技術は
所定仕様を満足しきれないだけではなく、もはや工夫や
改良の蓄積ではカバーし得ない様々な問題点を露呈しつ
つある。例えば、機械研磨法では既に微細加工制御の限
界付近にあり、凹凸の高低のみならず、ゾーンテクスチ
ャリング等で重要になるテクスチャ領域の精密制御でも
根本的な困難に遭遇している。具体的には一定の割合で
発生する所定範囲外の高低差を示す凹凸（過研磨、バリ
等）の発生や、テクスチャ境界のぼやけ等である。ま
た、リソグラフィ的手法は、精密制御の点では問題ない
ものの、工程の複雑さが避けられず、それが効率面での
アキレス腱になっている。他方、ＨＤＤの高記録容量
化、高品質化は必然的にＨＤ製造環境の高いクリーン度
達成を包含するものであり、各種汚染物、塵埃の高いレ
ベルでの除去／排除が各工程に対する至上目標となって
いる現状である。この観点からすれば各工程が乾式であ
ることが望ましく、この乾式テクスチャリングに対して
大きな期待が持たれている。レーザ光を物質加工や測定
に応用する試みはレーザの発明当初から始まったと言え
るが、昨今のレーザ光源の発達／開発は基本特性やハン
ドリング性の目覚ましい向上をもたらし、高エネルギー
加工から超微細加工、精密測定まで利用技術の広い裾野
を形成している。レーザビームによって物質を成膜し、
或いは物質表面を加工するレーザアブレーション（爆
蝕）ないしレーザエッチングは８０年代から盛んに検討
されている技術であるが、これによってテクスチャを施
す、所謂レーザテクスチャ技術が最近関心を集めている
（例えばＵＳＰ５０６２０２１、特開昭６２−２０９７
８８号公報）。これはレーザビームの特徴を生かして形
成する個々の表面凹凸の精密制御が可能である上、基本
的に乾式過程であるという利点がある。さらに基板材質
に合わせたレーザ種ないし波長、エネルギー密度を選択
できる自由度／汎用性も具備しているといえる。しかし
ながら、ガラス、珪素等の所謂代替基板の場合、レーザ
種ないし波長、エネルギー密度を限定しない単純なレー
ザビームの照射／アブレーションでは、飛散微粒子の再
付着や過蝕による凹凸形状の不整等が起り、クラック発
生やＣＳＳ特性を却って悪化させる等の問題を発生する
確率が高い。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記に鑑み提
案されたもので、ガラス基板を用いた磁気記録媒体の製
造方法に関し、基板に対する光透過率が１０％以下であ
る波長のレーザビームを照射することにより、テクスチ
ャ加工を施すことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法
に関するものである。

【０００６】一般に、セラミックスや高分子材料等の物
質にレーザビームを照射する時、レーザビームのエネル
ギー密度が一定の閾値を越えると急激に加工深さが増大
する（図１に示すようなレーザダメージの非線形性）
が、その閾値以下の領域でパルスビーム照射を連続的に
施すと、コーン状構造体と呼ぶ円錐状突起物が形成され
ることが知られている（例えばジャーナル・オブ・アプ
ライド・フィジックス誌、４９巻、４５３頁、１９８６
年）。本発明者等は前述の問題に関して、レーザ照射条
件、照射雰囲気等について詳細に検討を加えた結果、課
題解決の要諦はレーザビームで形成される基板上の凹凸
の形状制御であり、レーザビームの波長、エネルギー密
度分布、基板の材質を工夫することにより図２（Ａ），
（Ｂ）で示される所期形状の構造物を適宜に形成し得る
ことを見いだして本発明に至った。

【０００７】即ち、本発明では、ガラス基板に対する光
透過率が１０％以下である波長のレーザビームを照射す
る、具体的にはＹＡＧレーザの高調波、エキシマレーザ
等の紫外線レーザを照射する、或いは選定したレーザの
波長領域での光透過率が１０％以下となるガラス基板へ
レーザビームを照射することにより、図２（Ａ）に示す
ような所期の形状を有する突起部を形成でき、磁気ヘッ
ド／ＨＤ間の起動−摺動−浮上−摺動−停止を繰り返す
所謂ＣＳＳ特性に優れたテクスチャ処理を基板に施すも
のである。本発明において照射するレーザとして紫外線
レーザを用いる場合、ＣＳＳ特性に優れた１〜５０μｍ
の外半径のテクスチャ形状を形成するためには照射する
レーザビーム径を容易に絞れるので好ましい。一般に、
ガラスは原料組成により光透過率がそれぞれ異なること
が知られている。図３には、代表例として本発明で用い
る石英ガラス、ソーダライムガラス、結晶化ガラスの光
透過率の波長依存性を示す。これらのガラスで光透過率
１０％以下となる波長は、それぞれ１８０ｎｍ、２９０
ｎｍ、４２０ｎｍである。本発明でＹＡＧレーザの高調
波の波長（２６６ｎｍ）を用いると、石英ガラスを完全
に透過し、ソーダライムガラス、結晶化ガラスではほぼ
完全に吸収される。ガラスに吸収されたレーザは格子振
動を励起し、熱に変換される。レーザアブレーション
（爆蝕）は、加工閾値を越えるエネルギー密度のレーザ
を照射したために瞬時に超高温が発生し、基板材質の爆
発的飛散或いは蒸発が生ずるものと説明できる。本発明
者等は、先願（特願平７−８９９９１号）において、ガ
ラス基板での凹凸形状（Ａ）、（Ｂ）の形成と照射する
レーザエネルギー密度の関係を示し、突起（Ａ）の形成
はレーザアブレーションによる飛散粒子の堆積として説
明した。その後の詳細な実験により、凹凸形状（Ａ）、
（Ｂ）の形成はガラスの持つ物理的性質により説明でき
ることを見いだした。ガラスは昇温と共に連続的に粘度
が低下し、自己の形状が保てなくなる軟化点等は定義さ
れるが、金属やセラミックスと同等の融点は定義されな
い。また、昇温と共に体積膨張するが、急冷した場合、
膨張した体積は始めの体積に戻らない特徴がある。即
ち、加工閾値以下の低エネルギー密度のレーザをガラス
基板に照射すると、突起形状（Ａ）は、レーザ照射部の
温度が上昇して低粘度化すると共に局部的に膨張したガ
ラスが表面上に盛り上がり、照射直後の急冷により膨張
が凍結された結果形成されたものであると説明できる。
また、凹部形状（Ｂ）は、さらに温度が上昇して低粘度
化したガラスが表面上に噴出し、周囲に流動した結果形
成されたものと説明できる。本発明では用いるレーザと
用いるガラス（基板）とを適宜に設定することにより、
ガラスの表面近傍で選択的に光吸収／熱変換が発生し、
安定且つ効率的に凹凸形状（Ａ）（Ｂ）を形成できる。
したがって、使用するレーザ設備の制約上、波長が限定
される場合も、その波長での光透過率が１０％以下とな
るガラス基板を用いることにより、選択的且つ効率よく
凹凸形状（Ａ）、（Ｂ）を形成できる。本発明ではガラ
ス基板の光透過率が１０％以上の場合も、表面処理によ
って光透過率が１０％以下となるようにすることによ
り、選択的且つ効率よく凹凸形状（Ａ）（Ｂ）を形成で
きる。尚、表面処理方法として、金属、蒸着、スパッタ
等の薄膜形成、金属修飾、イオン置換等の化学処理等公
知の方法を用いることができる。実用上（磁気記録媒体
の基板表面のテクスチャとして）に適した突起部の大き
さは、外半径１〜５０μｍ、高さ１〜１００ｎｍが好ま
しく、この突起部の基板表面に対する占有面積の割合は
０．１〜９９．９％であることが望ましい。尚、本発明
はガラス基板を対象とするものであるが、このようなテ
クスチャ処理は磁性層或いは炭素保護層に対する粗面化
に応用することも可能である。また、従来のＮｉ−Ｐ被
覆Ａｌ基板にも適用することができる。一方、光透過率
１０％以上のガラスでも、照射するレーザエネルギー密
度を高くすることで熱変換を進め、同様の凹凸形状を形
成できるが、エネルギー効率は悪く、レーザエネルギー
吸収位置が基板表面から内部に分布し、一様でないため
凹凸の形成が不安定で、本発明で求める所期の突起形状
を選択的に形成することが困難である。

【０００８】上記のようにガラス基板への光透過率が１
０％以下となる波長のレーザビームを基板に照射してテ
クスチャを施した後、下地層、磁性層等を順次成膜して
形成した磁気記録媒体は、優れた摺動耐久性を有し、高
い耐久性を求められるその使用に際してもクラック等を
生ずることがないので、高い信頼性を有する磁気ディス
ク装置等の磁気記録装置の作製に貢献することができ
る。尚、ガラス基板の上に成膜する各層、下地膜、磁性
膜、保護膜、潤滑膜等は、特にその材質や組成、成膜方
法等を限定するものではなく、公知の材料、公知の方法
を適宜に選定、組み合わせて使用することができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を示す。尚、表面粗さ
の測定には触針式粗さ計を用い、スタイラス０．５μ
ｍ、カットオフ０．２５ｍｍにて行なった。

【００１０】〈実施例１〉ＹＡＧレーザの第四高調波
（２６６ｎｍ）をソーダライムガラス基板（光透過率
０．５％）表面にエネルギー密度０．１５Ｊ／ｃｍ² 、
ビーム径１０μｍ、パルス幅２０ｎｓにて５０パルス照
射した。この結果、Ｒｐ（突起部高さ）２５ｎｍ、Ｒｖ
（凹部深さ）≧−１ｎｍ、Ｓｍ（突起部平均間隔）〜３
５μｍ、外半径７μｍの表面突起が６０％の割合で得ら
れた。引き続き、基板温度２００℃にて下地層としてＣ
ｒ１００ｎｍ，磁性層としてＣｏ₁₇Ｃｒ₄ Ｔａ合金２０
ｎｍ、保護層としてカーボン２０ｎｍを逐次スパッタ成
膜し、さらにＰＦＰＥ（パーフルオロポリエーテル）系
潤滑剤を塗布成膜して実施例１の磁気記録媒体を作製し
た。

【００１１】〈実施例２〉ＫｒＦエキシマレーザ（２４
８ｎｍ）とマスクとを用い、ソーダライムガラス基板
（光透過率０．１％）表面にエネルギー密度０．０５Ｊ
／ｃｍ² 、ビーム径１０μｍ、パルス幅１５ｎｓにて８
０回照射した結果、Ｒｐ２３ｎｍ、Ｒｖ≧−１ｎｍ、Ｓ
ｍ〜３５μｍ、外半径６μｍの表面突起を６０％の割合
で得た。引き続き、前記実施例１と同様にして実施例２
の磁気記録媒体を作製した。

【００１２】〈実施例３〉ＹＡＧレーザの第四高調波
（２６６ｎｍ）を用い、基板を結晶化ガラス（光透過率
０％）としてレーザ光のエネルギー密度を０．０２Ｊ／
ｃｍ² とした以外は前記実施例１と同様にしてレーザ光
照射を行った結果、Ｒｐ２２ｎｍ、Ｒｖ≧−１ｎｍ、Ｓ
ｍ〜４０μｍ、外半径６μｍの表面突起を７０％の割合
で得た。引き続き、前記実施例１と同様にして実施例３
の磁気記録媒体を作製した。

【００１３】〈実施例４〉ＫｒＦエキシマレーザ（２４
８ｎｍ）とマスクとを用い、基板を結晶化ガラス（光透
過率０％）としてレーザ光のエネルギー密度を０．０１
Ｊ／ｃｍ² とした以外は前記実施例２と同様にしてレー
ザ光照射を行った結果、Ｒｐ２０ｎｍ、Ｒｖ≧−１ｎ
ｍ、Ｓｍ〜４０μｍ、外半径６μｍの表面突起を６０％
の割合で得た。引き続き、前記実施例１と同様にして実
施例４の磁気記録媒体を作製した。

【００１４】〈実施例５〉ＹＡＧレーザの第四高調波
（２６６ｎｍ）を用い、厚さ５ｎｍのクロムスパッタ膜
を形成した石英ガラス基板（光透過率８％）表面にエネ
ルギー密度０．１Ｊ／ｃｍ² とした以外は実施例１と同
様のレーザ光照射を行った結果、Ｒｐ１５ｎｍ、Ｒｖ≧
−１ｎｍ、Ｓｍ〜４０μｍ、外半径６μｍの表面突起を
４０％の割合で得た。引き続き、前記実施例１と同様に
して実施例４の磁気記録媒体を作製した。

【００１５】〈比較例１〉ＸｅＣｌエキシマレーザ（３
０８ｎｍ）とマスクとを用い、基板をソーダライムガラ
ス（光透過率３５％）としてレーザ光のエネルギー密度
を０．５Ｊ／ｃｍ² とした以外は実施例２と同様のレー
ザ光照射を行った結果、Ｒｐ１５ｎｍ、Ｒｖ≧−２ｎ
ｍ、外半径６μｍ、Ｓｍ〜４０μｍの表面突起は３０％
の割合で得た。引き続き、前記実施例１と同様にして比
較例１の磁気記録媒体を作製した。

【００１６】〈比較例２〉ＫｒＦエキシマレーザ（２４
８ｎｍ）とマスクとを用い、基板を石英ガラス（光透過
率１００％）としてレーザ光のエネルギー密度を０．５
Ｊ／ｃｍ² とした以外は前記実施例２と同様にしてレー
ザ光照射を行った結果、ガラス表面は全く加工されなか
った。

【００１７】〈比較例３〉アルミ基板に従来の機械的テ
スクスチャを施し、Ｒｐ２５ｎｍ、Ｒｖ−３０ｎｍ以
上、Ｓｍ２．２μｍとなるようにし、引き続き実施例１
と同様にして比較例２の磁気記録媒体を作製した。

【００１８】表１に前記実施例１，２，３，４，５及び
比較例１，３の各磁気ディスクのＣＳＳ特性としてのＣ
ＳＳ１００００回後のスティクション値を示す。尚、Ｃ
ＳＳ測定機は市販のＣＳＳテスターを用い、磁気ヘッド
にはＡｌ₂ Ｏ₃−ＴｉＣスライダーヘッドを用いた。

【００１９】

【表１】

【００２０】表１より明らかなように本発明の実施例１
〜５の磁気記録媒体は比較例１，３の磁気記録媒体と比
較してスティクション値が格段に低下し、従来技術によ
り作製されたディスクより優れたＣＳＳ特性を有してい
ることがわかる。

【００２１】以上本発明を実施例に基づいて説明した
が、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、特
許請求の範囲に記載の構成を変更しない限りどのように
でも実施することができる。

【００２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、ガラス
基板の上に下地層、磁性層、保護層、潤滑層等を逐次成
膜してなる磁気記録媒体（ＨＤ）の製造方法に関し、レ
ーザ光を用いて基板に所要形状の凹凸粗面を形成するレ
ーザテクスチャ技術を提供するものである。本発明で
は、従来の機械テクスチャで問題となっていた凹凸形状
や深さの非制御性、バリの発生を完全に防止できる。ま
た、リソグラフィ技術のような多数の工程とレジスト、
洗浄液といった廃棄物の発生を伴わないため、設備コス
トの低減につながる。他方、光透過率とガラス基板材質
の関係を特定しない従来のレーザ加工法では、最適のエ
ネルギー密度のレーザ照射を行えないために、所期の突
起形状を選択的に形成することが困難であり、また、過
度のエネルギー集中起因の過大なアブレーションによる
穿孔が発生して薄肉で高い耐久性が求められる基板にク
ラックを生じさせる原因ともなったが、光透過率とガラ
ス基板材質の関係を特定した本発明では、ガラス基板へ
の最適のエネルギー密度のレーザ照射を行えるため、形
状むらの少ない突起形状の卓越したテクスチャ加工が低
エネルギーコストで容易となる。この発明により、高記
録密度／高耐久性を要求される次世代ＨＤにおける、高
効率で制御性に優れたテクスチャ処理技術が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】基板加工におけるレーザエネルギー密度と加工
深さとの関係を示す相関図である。

【図２】本発明において基板に形成される凹凸形状の拡
大側面図であり、（Ａ）突起部の形状、（Ｂ）凹部の形
状である。

【図３】本発明の実施例で使用される石英ガラス、ソー
ダライムガラス、結晶化ガラスの光透過率の波長依存性
を示す相関図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガラス基板を用いた磁気記録媒体の製造
   方法において、磁性層等の成膜に先立って、基板に対す
   る光透過率が１０％以下である波長のレーザビームを照
   射することにより、テクスチャ加工を施すことを特徴と
   する磁気記録媒体の製造方法。
2. 【請求項２】 照射するレーザの光透過率が１０％以下
   となるガラスを基板として用いることを特徴とする請求
   項１記載の磁気記録媒体の製造方法。
3. 【請求項３】 照射するレーザの光透過率が１０％以下
   となる様に表面処理したガラスを基板として用いること
   を特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体の製造方法。
4. 【請求項４】 照射するレーザの波長が紫外線領域にあ
   ることを特徴とする請求項１又は２又は３記載の磁気記
   録媒体の製造方法。
5. 【請求項５】 レーザビームによって基板表面に形成さ
   れる突起部の大きさが、外半径１〜５０μｍ、高さ１〜
   １００ｎｍであり、上記突起部の基板表面に対する占有
   面積の割合が０．１〜９９．９％であることを特徴とす
   る請求項１又は２又は３又は４記載の磁気記録媒体の製
   造方法。