JPH1153735A - 磁気ディスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表面、特にその所定の部分に限定して微小な凹
凸を有する磁気ディスクの制御性および生産性に優れた
製造方法。 【解決手段】ディスク１の保護膜表面上の凹凸を付与す
る部分に１滴中に微粒子を実質的に一個含む溶液３を所
定のピッチで滴下・塗布し、この微粒子をマスキング材
として保護膜全面に保護膜の厚さより少ない深さのエッ
チングを施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ディスクの製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータの普及に伴い外部記
憶装置の一つである固定型磁気ディスクの高記録密度化
への要求が非常に高まっているが、それに応える一つの
方法として磁気ヘッドの浮上量を低くすることが試みら
れている。

【０００３】ＣＳＳ方式の磁気ディスク（以下、ディス
クとも言う）では、ディスクの起動、停止に伴いヘッド
がＣＳＳゾーンにおいてディスク表面から離着陸を行う
が、ヘッドがディスク表面に吸着または衝突しないよう
に一般にディスク表面に微小な凹凸（テクスチャと言
う）が形成されている。前述したように、高記録密度化
のためには、ヘッドがディスク表面から低く浮上するこ
とが好ましいが、この表面の凹凸があまり激しいと、ヘ
ッドはディスク上を低く飛ぶことができず、特に大きな
突起等が存在すると、ヘッドが飛行中にディスク表面に
損傷を与えるなどして記録の高密度化には適さない。

【０００４】これらヘッドの低浮上化とヘッドの吸着防
止を同時に満足させる方法として、従来からヘッドの吸
着または損傷が生じない範囲で可能な限り表面の凹凸を
小さくすることが試みられてきたが、この方式ではヘッ
ドの低浮上化に限界があった。

【０００５】この問題を解決する方式として、ヘッドが
ディスク表面から離着陸を行うＣＳＳ領域にのみヘッド
−ディスク間の吸着、損傷が防止できるよう表面に微小
な凹凸を形成し、他のデータ領域はそれよりも凹凸を小
さくして、低浮上化を実現させる方式（ゾーンテクスチ
ャ方式と言う）が提案されている。このような凹凸を部
分的に形成する方法としては、非磁性基板の表面の研磨
加工の程度を部分的に変える方法（特開昭５７−１６７
１３５）、マスクを介して部分的に凹凸面を形成する方
法（特開昭６２−２５６２１４）、基板の表面にレーザ
ー光を照射することにより凹凸を形成する方法（特開平
８−１０６６３０）、マスク材を用いパターン印刷後エ
ッチングする方法（特開昭６３−８６１１６）などが公
知である。しかし、これらの方法は、微小な凹凸を所定
の部分に限定して形成するに当って、プロセスや装置の
簡易性、凹凸形成の制御性や生産性の点で満足できない
点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は表面、特にそ
の所定の部分に限定して微小な凹凸を有する磁気ディス
クの制御性および生産性に優れた製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を
解決すべくなされたものであり、表面の少なくとも一部
分に微小な凹凸を有する磁気ディスクの製造方法におい
て、非磁性基板上に下地膜、磁性膜、保護膜を順次形成
する工程と、マスキング材となる微粒子を分散させて含
有する溶液を準備する工程と、保護膜表面上の前記凹凸
を設ける部分の複数の箇所に前記溶液を１滴中に微粒子
を実質的に１個含む割合で滴下・塗布する工程と、この
微粒子をマスキング材として保護膜全表面に保護膜の厚
さより少ない深さのエッチングを施す工程と、マスキン
グ材とした微粒子を除去する工程と、前記微粒子が除去
された保護膜上に潤滑層を形成する工程とからなること
を特徴とする磁気ディスクの製造方法を提供する。また
本発明は、保護膜表面上のＣＳＳ領域にのみ微小な凹凸
を有する上記の磁気ディスクの製造方法を提供する。

【０００８】マスキング材として用いる微粒子としては
実質的に球形で、例えばシリカ、チタニア、アルミナ等
の硬質な無機質材料、またはポリテトラフルオロエチレ
ン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂やポリジビニルベンゼン
等の有機高分子材料からなる球形の微粒子を使用でき
る。微粒子のサイズとしては、直径が数ｎｍ〜数十ｎｍ
といったあまり細かいサイズでは１滴に粒子１個を含む
割合で溶液を滴下することは難しいため、塗布面の粒子
密度が不均一になりやすく、形成する凹凸の密度の制御
がしにくい。またあまり細かいとマスキング材の効果が
充分発揮できない。

【０００９】一方、数十μｍといったあまり大きいサイ
ズでは、溶液内での分散性が乏しく一定濃度での供給が
困難であること、また耐摺動特性であるＣＳＳ、スティ
クションにヘッドとの接触面積が大きすぎるが故に効果
を示さない。したがって球形の微粒子のサイズとしては
直径数百ｎｍ〜数μｍが適当であるが、より安定した分
散性と塗布性を得るためには直径が２００ｎｍ〜８μｍ
の範囲であることが好ましい。

【００１０】微粒子を滴下させるピッチはテクスチャを
構成する凹凸の密度を決める。ピッチは、前述した耐摺
動特性を大きく左右する接触面積との兼ね合いで決めら
れるが、前記の数百ｎｍ〜数μｍ、例えば２００ｎｍ〜
８μｍの微粒子を用いた場合で１〜５００μｍ、好まし
くは１０〜３００μｍ、さらに好ましくは２０〜１５０
μｍである。

【００１１】粒子を分散させる溶媒としては、粒子を溶
解せず、かつ下地膜、磁性膜、保護膜の品質を損なわな
い材質でなければならない。また溶液はインクジェット
ヘッドから所定の周期、所定の間隔により滴下され、形
成する凹凸の密度の制御を容易にするため、微粒子は溶
液１滴中に実質的に１個の割合で存在する。ここで、溶
媒の蒸気圧があまり低いものでは、滴下後、溶媒が瞬時
に乾燥しないため溶媒の液滴同士が結合しようと作用
し、それに伴って粒子も凝集するため、均一に粒子を塗
布することが困難となる。したがって、溶媒としてはな
るべく蒸気圧の高いものが好ましい。このような種々の
条件を満足させるものとしては、揮発性の高いアルコー
ル系またはフッ素系の溶剤が好ましい。

【００１２】微粒子を溶液１滴中に実質的に１個の割合
で存在させるための溶液の濃度は、粒子のサイズ、溶媒
の粘度、吐出ノズルの大きさ等によって影響をうける
が、前記の数百ｎｍ〜数μｍの粒子を用いた場合で０．
０１〜１．０重量％の範囲内である。

【００１３】溶液中での微粒子の分散を均一にするため
に、必要に応じて溶液を撹拌する。複数の箇所のそれぞ
れに微粒子１個を含む溶液を１滴の割合で滴下・塗布す
る方法としては、インクジェットヘッド方式やディスペ
ンサ方式が利用できる。ただし、ディスペンサ方式の場
合、後述する数μｍ〜数百μｍのピッチに粒子を同時に
塗布することは装置の特性上難しく、ディスペンサノズ
ルを所望のピッチで移動させながら１滴ずつ滴下しなけ
ればならず、生産性が悪い。特定の領域に一定のピッチ
で同時に溶液を滴下・塗布できるインクジェット方式が
生産性の点で本発明に優れて使用できる。

【００１４】インクジェットヘッドとは、微細なインク
室内の液体に圧力を瞬間的にかけることによって、イン
ク室内の液体をノズルから吐出させる機構である。本発
明における溶液を滴下・塗布するインクジェットヘッド
の形状およびその構成としては、圧電素子または発熱に
よるバブル発生を駆動源としてインク室に圧力波を生じ
させることによって溶液をノズルから吐出させるしくみ
である。インクジェットヘッドとしては通常市販されて
いるパーソナルユースのプリンタのヘッドや、プロッタ
用その他工業用のものも使用できる。

【００１５】微粒子塗布後の保護膜のエッチングとして
は、ドライエッチングが一般的であるが、特にエッチン
グレートが早くかつ異方性をもった反応性イオンビーム
エッチングなどが好ましい。プラズマエッチングやウェ
ットエッチングでも凹凸は形成できるが、得られた凹凸
の形状がなだらかな山になり、連続摺動するＣＳＳテス
トにおいては、ヘッドとの接触により山が摩耗していっ
た場合に接触面積が増大するために摩擦係数の増加をひ
き起こす。このような状態では最悪の場合、ヘッドの完
全な停止または膜剥がれを誘発するため、これらのエッ
チング方法によって得られた凹凸はＣＳＳ特性が比較的
劣る。

【００１６】エッチングの深さを保護膜の厚さより少な
く施すことにより、保護膜表面に前記微粒子を頂部に載
せた凸部が形成される。次いで上記微粒子は純水による
超音波洗浄等の常法により除去される。

【００１７】

【実施例】以下に本発明を実施例に基づいて説明する
が、本発明はかかる実施例のみに限定されない。

【００１８】［例１］図１は例１で用いたインクジェッ
ト微粒子塗布システムの概要図である（以下、本発明に
おいて前述の溶液を滴下・塗布する動作を塗布または描
画と呼ぶ）。ヘッド移動用のＸステージ７およびそれに
直交する水平方向移動用のＹステージ９はボールネジタ
イプの直動系（シグマ光機社製）で構成されておりパソ
コンからは通信システムであるＧＰＩＢシステムを介し
て制御される。ステージの動作は、移動速度や移動距離
がパソコンから指令され、ＧＰＩＢシステムを介して制
御される。

【００１９】一方現在ステージが移動中か動作が終了し
て停止中かなどのステージステイタスの情報がステージ
からパソコンに送られることによってパソコンは動作タ
イミングを調整する。つまり１つの動作をＧＰＩＢを介
して命令した場合、その動作が終わるのを待って次の動
作を行うのがほとんどなのでその場合に上記のような通
信がやり取りされる。

【００２０】Ｙステージ９の上にはデイスク１を６０ｒ
ｐｍ以下で回転させる回転テーブル１１が設置されてい
る。デイスク１の回転方向の移動は回転テーブル１１
で、半径方向の移動はＹステージ９で行った。インクジ
ェットヘッド５はセイコーエプソン社製プリンタＭＪ５
００のヘッドを使用した。また、描画の際には径４０μ
ｍのノズルを２８０μｍピッチで１２ノズル１列を使用
した。

【００２１】インクジェットヘッド５からの微粒子吐出
パターンは、ヘッド圧電素子駆動用の電圧波形プログラ
ムによって制御される。電圧波形プログラムは、あらか
じめ波形発生器（横河電機社製）により作製されてい
る。このプログラムはＧＰＩＢを介したパソコンからの
命令で動作するが、微粒子を吐出する前にはＲＵＮ状態
にする。ヘッドからの微粒子吐出タイミングは、トリガ
信号を受けた波形発生器が駆動電圧をヘッド側に印加す
ることによって行われる。トリガ信号は回転テーブル１
１に取り付けられた光遮断板１３が光センサ１２を通過
するときに発生する。ディスク９が一周し光遮断板１３
が再び光センサ１２を通過するときに発生するトリガ信
号によって、ヘッド５からの微粒子の吐出が停止する。

【００２２】マスキング材となる微粒子は直径４μｍの
シリカ球（触媒化成工業社製）を使用し、溶媒はエタノ
ール４０重量％、イソプロパノール６０重量％からなる
ものを用い、溶液に超音波を印加することにより微粒子
を分散させて使用した。

【００２３】溶液１滴あたりの含有微粒子数は微粒子の
濃度によって制御される。検討の結果、微粒子として前
記シリカ球を用いたとき０．２重量％の濃度で溶液１滴
あたり実質的に１個存在することを確認した。

【００２４】次に図１を用いて動作を説明する。被塗布
サンプルとして外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．
６３５ｍｍのガラス基板上に下地膜、ＣｏＰｔ系の強磁
性合金膜、さらにその上に厚さ２００Åの水素含有カー
ボン保護膜をスパッタ法で順次積層したディスク１を準
備した。まず、ディスク１が回転テーブル１１に載せら
れた後、回転テーブル１１が回転しはじめる。本例の場
合３９．６ｒｐｍの回転数で行った。あらかじめデイス
ク半径１５．２ｍｍのところを中心に描画可能であるよ
うにＹステージ９の位置を調整しておいた。

【００２５】パソコンからの司令でホームポジションに
位置するヘッド５が、デイスク１の上方の所定の位置ま
で移動する。その後回転テーブル１１に取り付けられた
光遮断板１３によって回転テーブル１１が所定の位置を
過ぎるとトリガ信号が波形発生器に送られる。と同時に
ヘッド５からシリカ球微粒子１個を含む溶液１滴が吐出
される。この場合、周波数を０．３３Ｈｚ、０．６６Ｈ
ｚの２つの条件で回転方向のスペーサ吐出ピッチを調整
した。光センサ１２および光遮断板１３によって、デイ
スク１が１回転すると再び波形発生器の方にトリガ信号
が送られてスペーサ溶液の吐出が停止する。その後Ｙス
テージ９がノズルピッチの半分である１４０μｍ移動し
て、描画半径をずらす動作を行う。

【００２６】動作が完了の後（ＧＰＩＢでパソコンは確
認する）、回転テーブル１１のトリガ信号を待って再び
描画した。１回転して描画が終了するとヘッド５はホー
ムポジションに移動して回転が停止して終了となる。上
記の条件では、吐出周波数０．３３Ｈｚのときが面積率
０．１％に、０．６６Ｈｚのときが０．２％に相当す
る。

【００２７】ここで面積率とは、保護膜表面を垂直方向
から観察したとき、保護膜表面の特定の範囲の面積に対
してそこに存在するマスキング材微粒子が占有している
面積の割合である。微粒子１個が占有している面積は、
π（微粒子の直径／２）² である。

【００２８】上述の如くシリカ球微粒子を含む溶液を滴
下・塗布した結果、半径１５．２ｍｍを中心として±
１．６１ｍｍの幅を持ったゾーンに面積率０．１％およ
び０．２％でシリカ球微粒子が滴下・塗布された。塗布
されたシリカ球微粒子は、溶媒の蒸発が比較的早いの
で、瞬時に表面張力により保護膜表面に付着する。

【００２９】シリカ球微粒子が面積率０．１％および
０．２％で塗布されたディスクに対し、１００％酸素ガ
スを用いて圧力が０．１Ｔｏｒｒの雰囲気中にて反応性
イオンエッチングを施した。エッチング量は１００Åで
ある。この後マスキング材としたシリカ球微粒子を水
洗、除去し、そのあとの保護膜上にパーフルオロポリエ
ーテル系の潤滑層を設け磁気ディスクとした。すなわ
ち、ベースの保護膜として、１００Å、その上に前記し
た所定のゾーンにのみ高さ１００Åの突起が残ったゾー
ンテクスチャが形成されたことになる。

【００３０】なお、マスキング材としたシリカ球微粒子
を水洗、除去した後に得られた突起の頂部の面積は前記
微粒子１個が占有している面積と変わりないことが確認
された。上記突起は磁気ディスクのテクスチャを構成す
るから、前記面積率はテクスチャの面積率に等しい。

【００３１】上記の磁気ディスクに対し、前記した半径
１５. ２ｍｍを中心として±１．６１ｍｍの幅をもつＣ
ＳＳゾーンでＣＳＳテストを５万回行った後の摩擦係数
を測定したところ、平均で０．３、最高でも０．６であ
って良好であり、損傷など外観上のダメージは認められ
なかった。さらに、半径１７ｍｍより外側の領域での磁
気ヘッドの最低保証浮上量をフライングハイトテスタに
て測定したところ、０．４マイクロインチ以下であっ
て、高記録密度用磁気ディスクとして好ましい結果が得
られた。

【００３２】本例では、磁気ディスクの表面の一部分で
あるＣＳＳゾーンにのみ微粒子を塗布したが、本発明の
方法によれば、表面の全面に微粒子を塗布することも全
く同様に実施でき、したがって全面テクスチャを有する
磁気ディスクを得ることができる。

【００３３】［例２（比較例）］例１と同様に、被塗布
サンプルとして外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．
６３５ｍｍのガラス基板上に下地膜、ＣｏＰｔ系の強磁
性合金膜、さらにその上に厚さ２００Åの水素含有カー
ボン保護膜をスパッタ法で順次積層したディスクを準備
した。直径４μｍのシリカ球（触媒化成工業社製）を
０．２重量％の濃度で、エタノール４０重量％、イソプ
ロパノール６０重量％からなる混合溶媒中に超音波で分
散させた溶液を準備した。

【００３４】前記、保護膜まで積層したディスクを治具
によって垂直に吊り下げ、微粒子が分散している混合溶
液中に浸せきし、２０ｍｍ／ｓｅｃのスピードで引き上
げ、全面に微粒子を塗布した。このディスクに対し、例
１と同様に、１００％酸素ガスを用いて圧力が０．１Ｔ
ｏｒｒの雰囲気中にて反応性イオンエッチングを施し、
この後マスキング材である微粒子を水洗、除去し、この
保護膜上にパーフルオロポリエーテル系の潤滑層を設け
磁気ディスクとした。この場合もエッチング量としては
１００Åを施したため、ベースの保護膜として、１００
Å、その上のディスク全領域に１００Åの突起が残った
全面テクスチャが形成された。また面積率としては、粒
子が規則正しいピッチで塗布されていないため、バラツ
キが大きく、ＣＳＳゾーン内の特定範囲で測定したとこ
ろ０．１％〜０．５％の巾があった。

【００３５】この磁気ディスクに対し、半径１５. ２ｍ
ｍを中心として±１．６１ｍｍの幅をもつＣＳＳゾーン
でＣＳＳテストを５万回行った後の摩擦係数を測定した
ところ、平均で０．６、最高で１．０と比較的高く、ま
たスパイク状のプロファイルを示した。これは、浸せき
法による粒子の塗布であったがために、粒子の分布が例
１のように所定のピッチでされてなく、前述したように
面積率にバラツキがあったためである。すなわち、ＣＳ
Ｓゾーン内の凹凸の分布が不均等で、摩擦係数にバラツ
キが生じたものと考えられる。外観上のダメージとして
ヘッドによる軽いトラックマークが見受けられた。さら
に、半径１７ｍｍより外側の領域での磁気ヘッドの最低
保証浮上量をフライングハイトテスタにて測定したとこ
ろ、０．８マイクロインチと高くゾーンテクスチャ品で
ある例１に比べかなり劣ることがわかった。

【００３６】［例３］例１と同様の装置で同じスペーサ
溶液を用いて描画した。まず半径１５．２ｍｍを中心と
した±１．６１ｍｍのゾーンにおいては例１と同様の描
画を行った後、回転方向のスペーサピッチが０．５ｍｍ
になるように各々の半径位置での回転速度にあわせて吐
出周波数を変化させて１２ノズルを用いて描画した。す
なわちデータゾーンに対してはテクスチャの面積率を
０．０１％としてＣＳＳゾーンよりもはるかに小さくし
た。半径方向の描画のピッチはノズル間距離と同じ２８
０μｍになるようにステージも１回転毎に送っていっ
た。このように本発明の方法によれば磁気ディスク表面
の領域に応じて面積率の異なるテクスチャを容易に形成
できる。勿論全面テクスチャの形成も容易である。

【００３７】これらの結果より、本発明の方法は、特定
の領域に限定して微粒子を付着させることができる。ま
た、微粒子を均一に、規則正しく付着させることができ
るから形状の制御と面積率制御に優れたテクスチャを形
成することにきわめて適していることがわかった。本方
法は全面テクスチャにもその適用が容易である。

【００３８】本発明では、溶液１滴中に実質的に微粒子
１個の割合で塗布しているが、わずかな滴数であれば本
発明の効果を妨げない範囲で、微粒子が１滴中に数個含
有されていても支障ない。

【００３９】

【発明の効果】本発明は、表面にテクスチャを有する磁
気ディスクの製造方法として、従来技術に比べて次の優
れた特徴を有する。 （１）ディスク表面の所望の領域に限定してテクスチャ
を形成することが容易である。 （２）所望のパターン、所望のピッチの凹凸からなるテ
クスチャを形成することが容易である。 （３）上記（１）、（２）にあたって制御性が優れてい
る。

【００４０】（４）動作プログラム一つを変更するだけ
で任意の描画パターン、すなわちテクスチャのパターン
が得られるから、印刷法のように様々なマスクを用意す
る必要がない。 （５）全面テクスチャを設ける場合、本発明の方法によ
り得られる磁気ディスクは、保護膜の表面上に微小凹凸
を有するので、基板表面に凹凸を設けるなど磁性膜の下
方に凹凸を有していた従来の磁気ディスクと比べ、磁性
膜を平滑に形成できる。したがって記録再生時の出力効
率が優れるノイズレベルが低い等の特徴を有する磁気デ
ィスクを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるインクジェット描画システムの概
要図

【符号の説明】

１：ディスク ３：微粒子を分散した溶液 ５：インクジェットヘッド ７：Ｘステージ ９：Ｙステージ １１：回転テーブル １２：光センサ １３：光遮断板

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】表面の少なくとも一部分に微小な凹凸を有
   する磁気ディスクの製造方法において、 非磁性基板上に下地膜、磁性膜、保護膜を順次形成する
   工程と、 マスキング材となる微粒子を分散させて含有する溶液を
   準備する工程と、 保護膜表面上の前記凹凸を設ける部分の複数の箇所に前
   記溶液を１滴中に微粒子を実質的に１個含む割合で滴下
   ・塗布する工程と、 この微粒子をマスキング材として保護膜全表面に保護膜
   の厚さより少ない深さのエッチングを施す工程と、 マスキング材とした微粒子を除去する工程と、 前記微粒子が除去された保護膜上に潤滑層を形成する工
   程とからなることを特徴とする磁気ディスクの製造方
   法。
2. 【請求項２】保護膜表面上の前記微小な凹凸を有する部
   分がＣＳＳ領域である請求項１記載の磁気ディスクの製
   造方法。
3. 【請求項３】前記溶液を１滴中に微粒子を実質的に１個
   含む割合で滴下・塗布する工程がインクジェットヘッド
   を用いてなされる請求項１記載の磁気ディスクの製造方
   法。