JPH10293921A

JPH10293921A - 磁気記録媒体及び磁気記憶装置

Info

Publication number: JPH10293921A
Application number: JP11761997A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Honda; 好範本田; Toshinori Ono; 俊典大野; Hiroyuki Kataoka; 宏之片岡; Yuichi Kokado; 雄一小角
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1997-04-21
Filing date: 1997-04-21
Publication date: 1998-11-04

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｔ．Ａ対策を主眼とした磁気記録媒体の表面
形状の最適化を図ることにある。【解決手段】図は、Ｔ．Ａ発生のない磁気記録媒体の
表面形状を示しており、基本的な形状としては六角形を
基本形状とした繰り返しパターンであり、パターンピッ
チＡとパターン半値Ｂの値を任意に決定することで、六
角形の基本形状を固定できる。図２において、６はパタ
ーン凹部、７はパターン凸部、８は保護膜層、９は磁性
層、１０は下地層、１１は非磁性基体である。上記パタ
ーンにおいて、丘比率を０．０５〜５％にすることが望
ましく、また、上記凹部と凸部の高低差を３〜２０ナノ
メートルにすることが望ましい。上記丘比率とは、全パ
ターンの面積に対する丘部分の面積の割合のことであ
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、磁気記録媒体及び
磁気記憶装置に係り、特に、サーマルアスピリティ
（Ｔ．Ａ）の発生を防止する磁気記録媒体及び磁気記憶
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、情報量の増加、伝達速度の高速化
に伴いコンピューターの外部記憶装置として使用される
磁気記憶装置の高密度化、高速化の重要度は益々高まり
を見せている。磁気記憶装置は磁気ディスク装置を例に
取ると、図１に示すように、磁気記録媒体1と、磁気ヘ
ッド2を主要構成とし、磁気ディスク1を回転させる回転
機構3と、磁気ヘッド2を位置決めするヘッド位置決め機
構(サーボ機構)4と、磁気ディスクと磁気ヘッドの読書
きを行うためのR/W信号回路5から構成される。

【０００３】この中で磁気記録媒体1と磁気ヘッド2の浮
上間隙は高記録密度化に伴い０．１μｍ以下となってき
ており、この小さい間隙を確保したまま、ヘッドと媒体
の接触時の摺動信頼性を保証する事が望まれている。従
来より磁気記録媒体の表面をある一定の表面粗さにする
事により、磁気ヘッドの接触時に接触面積が小さくし、
これにより耐摺動性、耐粘着性などを改善する目的で基
板のテクスチャーリング加工、レーザーによるドット加
工、粒子塗布マスクを用いたエッチング加工によるもの
等による表面加工が行われてきた。これらの例としては
特開昭６０−１１９６３５、６１−２０２３２４、５８
−５３０２６等がある。また、特開平4-324109では磁気
ヘッドのスライダー面に同様の凹凸を設ける方法が上げ
れている。特に谷、小川によるコンタクト記録用ヘッド
ABSテクスチャの検討:日本トライボロジー学会(北九州1
996-10)ではスライダー面にある一定の形状を持った凹
凸を設けており、これにより摩擦係数が低下し、ヘッド
の保護膜の摩耗の進行も減少する事を示している。これ
により、耐摺動性の高い磁気ディスク装置を提供する事
になるとされている。

【０００４】これらの技術はいずれに於いても耐摺動性
確保と磁気ヘッドの粘着防止方法として考案されたもの
である。従って、近い将来に予測される極低浮上、ニヤ
コンタクト方式のドライブに対応するためには必ず問題
となるＭＲ磁気ヘッドと磁気ディスク表面の接触による
サーマルアスピリティいわゆるＴ．Ａの発生は免れな
い。つまり、従来技術においては、いずれも磁気ヘッド
が磁気ディスクと接触した際に生じる急激な発熱による
エラー信号発生から起こるサーマルアスピリティ（Ｔ．
Ａ）については考慮されていない。本発明はの目的は、
Ｔ．Ａ対策を主眼とした磁気記録媒体の表面形状の最適
化を図ることにある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明では先に述べ
た、谷、小川によるコンタクト記録用ヘッドABSテクス
チャの検討:日本トライボロジー学会(北九州1996-10)の
様に摺動信頼性を確保するためだけの提案ではなくＴ．
Ａ発生対策に大きく寄与するための表面形状を提案する
ものである。本発明で解決しようとしているＴ．Ａ（サ
ーマルアスピリティ）とは図２、３に示すように、ＭＲ
磁気ヘッド２が磁気ディスク１と接触状態になったとき
に発生するものであり、詳細には磁気ディスク表面７、
若しくは突起部分が磁気ヘッド２のＲ／Ｗ素子部１２と
ある一定以上の距離を接触した場合に生じる現象であ
り、このとき接触により発生する摩擦熱により、磁気ヘ
ッド２の素子部１２がＲ／Ｗ時の信号に異常をきたす現
象である。したがって、特に磁気ヘッド２と磁気ディス
ク２表面がある一定以上の距離で連続的に接触した場合
に生じる現象である事から、前述した谷、小川によるコ
ンタクト記録用ヘッドABSテクスチャの検討:日本トライ
ボロジー学会(北九州1996-10)の様に、磁気ヘッドに凹
凸を設けても磁気ディスクに接触する距離は変化しない
ため、Ｔ．Ａに対しては何の効果も得られない。

【０００６】また、磁気ディスクに凹凸を設ける方法と
して、マスク粒子を塗布しエッチングによる形成方法が
あるが、この方式では実際問題としてマスク粒子の２次
凝集が必ず生じるため、エッチングで形成された凸部の
形状、大きさについてはばらつきが大きく且つ、かなり
大きな凸部が形成される等、Ｔ．Ａに対しては不利な要
因が多々内在する。更にマスク粒子とエッチングを用い
た場合、凸部は全て孤立したものとなるため後工程での
テープなどによるクリーニングでは凸部の高さを一定に
揃える事はできず、異常な高さの突起があれば、これも
Ｔ．Ａ発生要因になるため、この方法ではＴ．Ａについ
て考慮はされていない。以上述べたようにＴ．Ａ発生の
メカニズムからすれば凸部の高さが揃っており且つ凸部
の大きさがＴ．Ａ発生のない大きさで揃っている事が重
要である事が判る。この事は磁気ヘッドの浮上性にも大
きく影響する内容である。本発明の目的は、上記の課題
を解決することにあり、Ｔ．Ａ対策を主眼とした磁気記
録媒体の表面形状の最適化の方策を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、非磁性基体上に下地層、磁性層、保護膜
層、潤滑層を少なくとも有する磁気記録媒体において、
前記非磁性基体上もしくは保護膜層の表面に正六角形を
基本とした連続繰り返しパターンからなる凹凸を設ける
ようにしている。また、前記非磁性基体上若しくは保護
膜層の表面に設けた凹凸の凸部分の面積が全体の面積の
０・０５〜５％の範疇となるようにしている。また、前
記非磁性基体上若しくは保護膜層の表面に設けた凹凸の
高低差が３〜２０ナノメートルであるようにしている。
また、記録面を有する回転可能な円板と、前記記録面上
へデータを書き込みまたはデータを読み出す信号変換器
と、この信号変換器が取り付けられて前記円板の前記記
録面上を移動するスライダとを備えた磁気記憶装置にお
いて、前記記録面を有する回転可能な円板を前記記載の
いずれかの磁気記録媒体とするようにしている。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を示し、詳
細に説明する。図２は、Ｔ．Ａ発生のない磁気記録媒体
の表面形状を示しており、基本的な形状としては六角形
を基本形状とした繰り返しパターンであり、パターンピ
ッチＡとパターン半値Ｂの値を任意に決定することで、
六角形の基本形状を固定できる。図２において、６はパ
ターン凹部、７はパターン凸部、８は保護膜層、９は磁
性層、１０は下地層、１１は非磁性基体であり、１２は
Ｒ／Ｗ素子部である。図３は、六角形を基本形状とした
パターンを有する磁気記録媒体と磁気ヘッド２との接触
時の状態を示すものであり、六角形を基本形状とするこ
とにより、磁気ヘッド２との接触時に磁気ヘッド２が媒
体表面７を連続的に擦る長さは常に一定以下となる。

【０００９】図１０（ａ）に本発明の実施例の内容を示
す。また図７に本発明を含めた凹凸パターンの形状を示
す。No.１から５までは比較例であり、No.６、７、８が
本発明の実施例である。サンプルの作成方法について以
下に示す。まず、基板は鏡面研磨を施したNiーPメッキ/A
l基板を用い、続いてスパッタリング法により下地膜と
してＣｒ、磁性膜としてＣｏＣｒ１４Ｐｔ６をそれぞれ
３０ｎｍ成膜し、続いてＣ（カーボン）保護膜を３０ｎ
ｍ成膜したものを用意した。また、基板のみを鏡面研磨
し、Ｒａ０．８ｎｍ、Ｒｐ１．５ｎｍとした基板を用意
した。Ｒａは平均中心線粗さ、Ｒｐは凹凸の平均中心線
からの最大高さの値である。これらを用い以下に示す内
容で各サンプルを作成し評価した。ちなみに基板サイズ
は全て３．５インチである。

【００１０】次に、N0.１からN0.５の比較例１から５に
ついて説明する。比較例１では、基板テクスチャー法に
よりＲａ８ｎｍ、Ｒｐ１５ｎｍ品を作成し、これに下地
膜、磁性膜、保護膜を先に述べた層構成でスパッタリン
グにより形成した。比較例２では、あらかじめＣ保護膜
まで成膜した基板を用い、Ｃ保護膜表面に平均粒径３μ
ｍの粒子マスクを用い、ドライエッチングにより丘高さ
１５ｎｍのパターンを形成した。なお、丘とは、パター
ンの上部の面をいい、丘高さとは、溝の面から丘までの
高さをいう。比較例３では、平均粒径１μｍの粒子マス
クを用いて、比較例２と同様にパターンの形成を行っ
た。比較例４では、予め保護膜まで成膜した基板を用
い、ホトリソグラフィにより円形パターンを作成し、丘
高さを１５ｎｍとした連続くり返しパターンを形成し
た。この時の円形間の線幅は１μｍとし、円の直径は１
００μｍである。比較例５では、比較例４と同様の手法
により、予め保護膜まで成膜した基板上に四角形のくり
返しパターンを作成し、丘高さ１５ｎｍの連続くり返し
パターンを形成した。四角形の一辺の長さは２００μ
ｍ、四角形間の線幅は１μｍとした。

【００１１】次に、N0.６，７とN0.８の実施例１，２と
実施例３について説明する。実施例１では、先に用意し
た保護膜まで成膜済みの基板上にホトリソグラフィを用
いて六角形を基本パターンとしたくり返しパターンを作
成し、丘の高さを１，３，５，１０，２０，３０ｎｍと
変化させたサンプルを作成した。六角形の対角長は２５
０μｍ、パターン間の線幅は１μｍ一定とし、この時の
丘比率は約１．０％である。実施例２では、実施例１と
同様の手法により、丘の高さを１５ｎｍ一定とし、線幅
を１μｍ固定で六角形の対角長を変化させ、丘の比率を
０．０５、０．１、０．３、０．５、１．０、３．０、
５．０、７．５、１０．０％と変動させたサンプルを作
成した。実施例３では、鏡面研磨したＮｉーＰ基板上に
直接ホトリソグラフィを用いて六角形のくり返しパター
ンを形成し、その後洗浄を行ってから、下地膜、磁性
膜、保護膜を先に述べた層構成と同様の膜厚でスパッタ
により形成しサンプルとした。この時の丘の高さは１５
ｎｍ、丘比率は１．０％である。

【００１２】上記の丘比率とは、全パターンの面積に対
する丘部分の面積の割合のことであり、図２に示すよう
に、パターンピッチをＡとし、パターン半値をＢとした
ときに、峰が丘の場合丘比率Ｐ＝｛（Ａを高さとしたときの正三角形の面積） −（Ｂを一辺としたときの正三角形の面積）｝／（Ａを高さとしたときの正三角形の面積）＝（１−３Ｂ²／Ａ²）六角形が丘の場合丘比率Ｐ＝（Ｂを一辺としたときの正三角形の面積）／（Ａを高さとしたときの正三角形の面積）＝３Ｂ²／Ａ² となる。また、図４はプロセスフローを示し、タイプＡ
は、実施例１，２のプロセスフローを示し、タイプＢ
は、実施例３のプロセスフローを示す。

【００１３】プロセスフローにおける表面クリーニング
（テープ）は、パターン形成後のディスク表面の異物除
去、突起除去をする工程であり、図５、図６は表面クリ
ーニングの様子と効果を説明するための図である。比較
例No.１〜No.３のように、通常の表面粗さを稼いだだけ
のディスクまたは凸部が孤立して存在する表面形状のデ
ィスクでは、図５に示すように、クリーニングテープ１
３が、丘、溝ともに擦ることになり、この場合、加工の
基準面は溝の面となるため、丘の上に突起がある場合に
は確かに突起も削るが、同時に溝の面も加工するため、
ヘッドが浮上する際の基準面が下がり、突起の部分は突
起として認識される。したがって、出来上がった形状
は、磁気ヘッドが接触する際に均一な接触が行われず、
かつ接触する距離もまちまちになる。特に、マスク塗布
とエッチングの組み合わせによるパターン形成では粒子
の２次凝集などの問題もあり、丘部分の大きさもまちま
ちになるため、さらにこの傾向が強い。このため、Ｔ．
Ａの発生を免れることは出来ない。

【００１４】これに対して、実施例１〜３の場合には、
図６に示すように、クリーニングの際の基準面は丘の表
面となる。この丘の表面は、峰が全てつながっているた
め、クリーニングテープ１３は丘の表面のみを擦ること
になり、この丘の上に出ているものは効率よく除去され
ることになる。したがって、浮上基準面は変化せず、安
定なヘッド浮上が行われることになり、かつ接触する面
積、距離が一定なため、Ｔ．Ａの発生を防止することが
出来る。なお、図６において、１４で示される部分は、
向う側の丘の部分を示している。

【００１５】上述したサンプルを用いてＴ．Ａに対する
評価を行った。評価内容は、実ドライブにサンプルを組
込み、磁気ヘッドの浮上量を通常の浮上量が５０ｎｍで
あるところを２０ｎｍまで低下させ、Ｒ（半径）２０〜
Ｒ４５ｍｍの範囲で連続シークを行い、予めライト信号
で記憶させた信号をリードし、そのリード信号からＴ．
Ａ発生の頻度を評価した。また、同時に耐摺動性を確認
する意味で、コンタクトスタートストップテスト（以下
ＣＳＳと呼ぶ）を行い、凸部の磨耗量を３次元面粗さ計
にて測定した。

【００１６】以下に、その結果を一覧として図１０
（ｂ）に示した。次に、結果をみると、Ｔ．Ａの発生状
況は比較例ではＮｏ３を除いて必ず発生し、これはヘッ
ドの接触確率の多いほどＴ．Ａ発生の頻度が高いことを
示している。これに比較し、本発明の実施例では、いず
れに於いても比較例と比べＴ．Ａ発生頻度が明らかに少
なく、特に実施例３ではほとんどＴ．Ａの発生は見られ
ない。また、ＣＳＳの結果から、ＣＳＳ１０ｋ回後の凸
部の摩耗量は比較例の３、１、２が最も多く、その他は
良好であった。しかし摩耗量の少ない４、５に比べ、実
施例では、いずれも更に少なくなることがわかる。ちな
みにＮｏ２を除くいずれのサンプルに於いてもクラッシ
ュには至らなかった。

【００１７】次ぎに図８、９に、それぞれ実施例１、２
でサンプリングしたＴ．Ａ発生頻度の丘高さ依存性、丘
比率依存性について示した。まず、図８より、丘高さが
大きくなるにつれ、Ｔ．Ａ発生頻度は多少増すように見
受けられるが、丘高さが３ｎｍ未満と３０ｎｍでは特に
大きくなることがわかる。従って、丘高さは３から２０
ｎｍの範疇が望ましいことが判る。また、図９より、丘
比率においては７．５％以上では明らかにＴ．Ａ発生頻
度が多くなり、５％以下では殆どＴ．Ａの発生は見受け
られない。従って０．０５から５％の丘比率が望ましい
ことが判る。以上の結果から判るように本発明によれば
耐摺動性を満足した上でＴ．Ａ発生頻度の極少ない磁気
記録媒体が得られる。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、従来の磁気記録媒体及
び磁気記憶装置に比べ数段優れた信頼性を確保した磁気
記録媒体及び磁気記憶装置を提供できる。特に、磁気ヘ
ッドと磁気ディスクの接触によるＴ．Ａ発生を極力低減
できることから、Ｒ／Ｗ時の信頼性確保が可能となり、
十分な耐摺動性を合わせ持った磁気記録媒体及び磁気記
憶装置の提供を可能とした。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気記憶装置概略構成を示す図である。

【図２】本発明の磁気記録媒体表面形状及び構成を示す
図である。

【図３】本発明の磁気ディスクと磁気ヘッドの動作時の
概略図を示す。

【図４】本発明のプロセスフローを示す図である。

【図５】従来方法によるパターン形成後のクリーニング
の様子と効果を説明するための図である。

【図６】本発明によるパターン形成後のクリーニングの
様子と効果を説明するための図である。

【図７】比較例Ｎｏ．１、２、３、４、５と実施例Ｎ
ｏ．６、７、８の概念を示す図である。

【図８】本実施例の丘高さ依存性を示す図である。

【図９】本実施例の丘比率依存性を示す図である。

【図１０】実施例の内容説明および実施例の評価結果を
示す図である。

【符号の説明】

１磁気ディスク２磁気ヘッド３回転機構４ヘッド位置決め機構（サーボ機構）５Ｒ／Ｗ信号回路６パターン凹部７パターン凸部８保護膜層９磁性層１０下地層１１非磁性基体１２Ｒ／Ｗ素子部１３クリーニングテープ

フロントページの続き (72)発明者小角雄一神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性基体上に下地層、磁性層、保護膜
層、潤滑層を少なくとも有する磁気記録媒体において、前記非磁性基体上もしくは保護膜層の表面に正六角形を
基本とした連続繰り返しパターンからなる凹凸を設けた
ことを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】請求項１記載の磁気記録媒体において、前記非磁性基体上若しくは保護膜層の表面に設けた凹凸
の凸部分の面積が全体の面積の０・０５〜５％の範疇で
あることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】請求項１記載の磁気記録媒体において、前記非磁性基体上若しくは保護膜層の表面に設けた凹凸
の高低差が３〜２０ナノメートルであることを特徴とす
る磁気記録媒体。
【請求項４】記録面を有する回転可能な円板と、前記
記録面上へデータを書き込みまたはデータを読み出す信
号変換器と、この信号変換器が取り付けられて前記円板
の前記記録面上を移動するスライダとを備えた磁気記憶
装置において、前記記録面を有する回転可能な円板を前記請求項１また
は請求項２または請求項３記載の磁気記録媒体とするこ
とを特徴とする磁気記憶装置。