JPH10112022A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 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、波長４００〜６
００ｎｍのレーザビームを該レーザ光の基板に対する光
透過率が２０％以下であるガラス基板に照射することに
より、テクスチャ加工を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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
造方法において、磁性層等の成膜に先立って、波長４０
０〜６００ｎｍのレーザビームを該レーザ光の基板に対
する光透過率が２０％以下であるガラス基板に照射する
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】

【発明の実施の形態】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、１
９８６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、波長領域が４００〜６
００ｎｍのレーザビーム、具体的にはＹＡＧレーザの第
２次高調波（波長５３２ｎｍ）やＡｒレーザ（波長５１
５ｎｍ）等を該当するレーザ光の基板に対する光透過率
が２０％以下であるガラス基板に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。前記のように本発明では、
波長領域が４００〜６００ｎｍのレーザビームを用いる
ので、安定且つ必要量のレーザエネルギーを維持したま
まＣＳＳ特性に優れた０．５〜１０μｍの外半径のテク
スチャ形状を形成するために照射するレーザビーム径を
容易に絞れるので好ましい。尚、突起形成のために基板
に照射されるレーザエネルギーは１〜１０μＪ／Pulse
程度であって一般にレーザ加工で用いられるレーザエネ
ルギーと比較して極めて微弱であるため、使用するレー
ザ本体の出力安定度が突起高さのばらつきに影響を与え
る。例えばＹＡＧレーザ第４高調波、或いはエキシマレ
ーザ等の紫外線レーザ（４００ｎｍ以下）では、レーザ
出力安定度のばらつきが大きいため利用に適さない。ま
た、波長６００ｎｍを越えるレーザビームにおいては、
そのレーザビームの光透過率が２０％以下となるガラス
基板を作製することが不可能ではないが生産性を考慮す
ると困難である。本発明者等は、先願（特願平７−８９
９９１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。本発明ではガラス基板の光透過率
が２０％を越える場合も、表面処理によって光透過率が
２０％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０．５
〜１０μｍ、高さ１〜１００ｎｍが好ましく、さらに望
ましくは高さ１〜５０ｎｍ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２０％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】上記のように波長４００〜６００ｎｍのレ
ーザビームを該レーザビームの光透過率が２０％以下の
ガラス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。また、光透
過率の測定は、試料厚み１００μｍのガラス基板を用意
して日立製作所製spectro photometer U-3400 にて実施
した。

【００１０】〈実施例１〉ＹＡＧレーザの第２次高調波
（５３２ｎｍ）を結晶化ガラス基板（光透過率９．５
％）表面にエネルギー密度２．５μＪ／Pulse （３．０
Ｊ／ｃｍ² ，パルス幅３００ｎｓ，パルス数１０ｋＨ
ｚ）、ビーム径１０μｍにて照射した。この結果、Ｒｐ
（突起部高さ）２５ｎｍ、Ｒｖ（凹部深さ）≧−１ｎ
ｍ、Ｓｍ（突起部平均間隔）〜３５μｍ、外半径２μｍ
の表面突起が７５％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Ｃｒ１００ｎｍ，磁性層
としてＣｏ₁₇Ｃｒ₄ Ｔａ合金２０ｎｍ、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〉ＹＡＧレーザの第２次高調波
（５３２ｎｍ）を用い、基板を結晶化ガラス（光透過率
１８％）とし、レーザ光のエネルギー密度を３．５μＪ
／Pulse （４．２Ｊ／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、Ｒｐ４０ｎ
ｍ、Ｒｖ≧−１ｎｍ、Ｓｍ〜４０μｍ、外半径１．５μ
ｍ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２の磁気記録媒体を作製し
た。

【００１２】〈実施例３〉Ａｒレーザ（５１５ｎｍ）を
用い、基板を厚さ１００ｎｍのＣｒスパッタ膜を形成し
た石英ガラス基板（光透過率３％）とし、レーザ光のエ
ネルギー密度を１．５μＪ／Pulse （０．９Ｊ／ｃｍ
² ）とした以外は実施例１と同様にしてレーザ光照射を
行った結果、Ｒｐ１８ｎｍ、Ｒｖ≧−１ｎｍ、Ｓｍ〜４
０μｍ、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３の磁
気記録媒体を作製した。

【００１３】〈比較例１〉ＹＡＧレーザの第２次高調波
（５３２ｎｍ）を用い、基板を結晶化ガラス（光透過率
３０％）とし、レーザ光のエネルギー密度を５μＪ／Pu
lse （６．０Ｊ／ｃｍ² ）とした以外は実施例１と同様
にしてレーザ光照射を行った結果、Ｒｐ２００ｎｍ、Ｒ
ｖ≧−２ｎｍ、外半径６μｍ、Ｓｍ〜４０μｍの表面突
起を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。

【００１４】〈比較例２〉ＹＡＧレーザの第２次高調波
（５３２ｎｍ）を用い、基板を結晶化ガラス（光透過率
３０％）とし、レーザ光のエネルギー密度を２．５μＪ
／Pulse （３．０Ｊ／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、ガラス表面
は全く加工されなかった。

【００１５】〈比較例３〉ＹＡＧレーザの第２次高調波
（５３２ｎｍ）を用い、基板を石英ガラス（光透過率１
００％）とし、レーザ光のエネルギー密度を１０μＪ／
Pulse （１２．０Ｊ／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、ガラス表面
は全く加工されなかった。

【００１６】〈比較例４〉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４の磁気記録媒体を作製した。

【００１７】表１に前記実施例１，２，３及び比較例
１，４の各磁気ディスクのＣＳＳ特性としてのＣＳＳ１
００００回後のスティクション値を示す。尚、ＣＳＳ測
定機は市販のＣＳＳテスターを用い、磁気ヘッドにはＡ
ｌ₂ Ｏ₃−ＴｉＣスライダーヘッドを用いた。

【表１】

【００１８】表１より明らかなように本発明の実施例１
〜３の磁気記録媒体は比較例４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。また、比較例１〜３の結果より、光透過率
が２０％を越えると安定な突起高さ制御が困難になるこ
とがわかる。

【００１９】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。

【００２０】

【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。

Claims (3)

【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、波長４００
   〜６００ｎｍのレーザビームを該レーザ光の基板に対す
   る光透過率が２０％以下であるガラス基板に照射するこ
   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２０％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。
3. 【請求項３】 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０．５〜１０μｍ、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記載の磁気記録媒体の製造方法。