JP2000348336A

JP2000348336A - 磁気ディスクおよび磁気ディスク用基板

Info

Publication number: JP2000348336A
Application number: JP16161899A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Murayama; 雄三村山; Kimitaka Nashiko; 公貴梨子
Original assignee: Asahi Komag Co Ltd
Current assignee: Asahi Komag Co Ltd
Priority date: 1999-06-08
Filing date: 1999-06-08
Publication date: 2000-12-15

Abstract

(57)【要約】【課題】優れたＣＳＳ特性とヘッドの低浮上化の両立を
可能にする磁気ディスク。【解決手段】磁気ディスクの表面の少なくとも一部の領
域に複数個の凸部を有し、該凸部の高さが２〜９ｎｍ、
最大径が０．０２〜０．０８μｍかつこれら凸部を有す
る領域における凸部占有面積率が０．５〜１０％の範囲
にある磁気ディスク。

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および
磁気ディスク用基板に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、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おり、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、停止に伴う磁気ヘ
ッド（以下ヘッドとも言う）のディスク表面への吸着の
防止や離着陸時の摩擦力を減少させるため一般にディス
ク表面に微小な凹凸（テクスチャと言う）が設けられて
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、表面の凸部
の高さを低くすることが試みられてきた。しかし、昨今
の高記録密度化への著しい加速により、磁気スペーシン
グ（磁性膜と磁気ヘッドの間隔）は２０ｎｍを下回る領
域に、ディスク表面とヘッドとの浮上隙間（ヘッド浮上
量とも言う）は１０ｎｍを下回る領域に、入ってきた。
この１０ｎｍを下回るヘッド浮上量を達成することは、
従来の保護膜上の凸型テクスチャにおける凸部径の最小
値０．１μｍ、および凸部高さの最小値５ｎｍをもって
しても困難であった。

【０００５】一方、ヘッドの改良も進み、ディスク−ヘ
ッド間の接触面積を低減する目的で、スライダー表面に
微小な突起（パッド）を有するパッドスライダー（Ｐａ
ｄｄｅｄｓｌｉｄｅｒ）も開発、実用化されている。
この場合、ディスク側の表面も凹凸の極めて低い、滑ら
かな表面に近いものでも利用できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、優れたＣＳ
Ｓ特性と高記録密度化のためのヘッドの低浮上化の両立
を可能にする磁気ディスクおよび磁気ディスク用基板を
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、基板上に少なくとも磁
性膜と保護膜を有する磁気ディスクにおいて、前記磁気
ディスクの表面の少なくとも一部の領域に複数個の凸部
を有し、該凸部の高さが２ｎｍ以上９ｎｍ以下、該凸部
の前記表面における最大径が０．０２μｍ以上０．０８
μｍ以下であり、かつこれら凸部を有する領域における
凸部占有面積率が０．５％以上１０％以下であることを
特徴とする磁気ディスクを提供する。

【０００８】磁気ディスクの表面の凸部の高さは、ヘッ
ドの浮上特性に最も影響を及ぼす。高さが低ければ低い
ほど、よりヘッドを低く飛ばすことが可能である。本発
明では昨今の高記録密度化に対応するため、ヘッドの最
低保証浮上量（グライドハイト）１５ｎｍを達成すべく
テクスチャの凸部高さを９ｎｍ以下にする。

【０００９】また本発明において、さらにヘッドの最低
保証浮上量（グライドハイト）１０ｎｍを達成するため
にはテクスチャの凸部高さ４ｎｍ以下が好ましい。一
方、ヘッドのディスク表面への吸着を避けるため、凸部
高さは２ｎｍ以上が必要である。

【００１０】この際、凸部が極めて低いがゆえに生じる
摩擦係数の増加を避けるため、凸部のディスク表面にお
ける最大径（以下、凸部径とも言う）を小さくすること
によって凸部とヘッドとの接触部周辺に形成される潤滑
剤のメニスカスによる摩擦や吸着作用（メニスカス効
果）を抑制し、摩擦や吸着を低く保つ。凸部を極めて低
くした場合に凸部径を小さくすることは、全体としての
凸部とヘッドの接触面積が同じでも、凸部径が大きい場
合に比べて摩擦を低くすることに有効である。さらに凸
部径を小さくしたことは、ヘッドを低く飛ばした時の、
ヘッドがディスク表面から受ける衝撃力を小さく抑える
効果があり、安定した低浮上化に有効である。

【００１１】また本発明の磁気ディスクは、その表面に
ＣＳＳ（コンタクト・スタート・ストップ）領域とデー
タ領域が設けられ、前記凸部を該ＣＳＳ領域に有するこ
とができる。

【００１２】また、本発明の磁気ディスクを得るため
に、前記した高さ、最大径および占有面積率をもつ凸部
を前記保護膜の上に形成できる。保護膜の上に形成され
た凸部は、保護膜の上に設けられた潤滑膜を介して対応
した凸部を磁気ディスクの表面に形成する。かくして得
られた磁気ディスクはその表面に有する凸部の高さ、最
大径および占有面積率が前記保護膜上に形成した凸部と
実質的に同じ値を有する。

【００１３】また本発明は、磁気ディスク用基板であっ
て、該基板の表面の少なくとも一部の領域に複数個の凸
部を有し、該凸部の高さが２ｎｍ以上９ｎｍ以下、該凸
部の前記表面における最大径が０．０２μｍ以上０．０
８μｍ以下であり、かつこれら凸部を有する領域におけ
る凸部占有面積率が０．５％以上１０％以下であること
を特徴とする磁気ディスク用基板を提供する。また、前
記磁気ディスク用基板における凸部の高さは、２ｎｍ以
上４ｎｍ以下であることが好ましい。

【００１４】前記磁気ディスク用基板（以下、基板とも
言う）は、その上に少なくとも磁性膜、保護膜が設けら
れ、その他必要に応じて所要の膜が設けられて磁気ディ
スクとなる。このとき前記基板がその表面に有する前記
凸部は、その上に設けられた磁性膜、保護膜その他所要
の膜を通じて対応した凸部を磁気ディスクの表面に形成
する。この凸部は、前記した本発明の磁気ディスクがそ
の表面に有する凸部の高さ、前記表面における該凸部の
最大径かつ前記凸部占有面積率と実質的に同じ値を有す
る。

【００１５】したがって本発明の磁気ディスク用基板
も、グライドハイト１５ｎｍが必要な場合には凸部高さ
が９ｎｍ以下であり、グライドハイト１０ｎｍが必要な
場合には凸部高さが４ｎｍ以下が好ましい。凸部高さが
２ｎｍ未満の場合は、ヘッドのディスク表面への吸着が
避けられないので、２ｎｍ以上が必要である。

【００１６】磁気ディスクの表面にＣＳＳ領域とデータ
領域が設けられている場合には、本発明における凸部は
ＣＳＳ領域に設ければよい。凸部を保護膜表面に形成す
る場合には、磁気ディスクのＣＳＳ領域に対応する保護
膜表面の領域に凸部を形成すればよい。表面に凸部を有
する基板を用いる場合は、ＣＳＳ領域に凸部を有するも
のを用いればよい。

【００１７】本発明において凸部占有面積率とは、磁気
ディスク表面を垂直方向から観察したとき、磁気ディス
ク表面の凸部を有する領域における特定の範囲の面積に
対してそこに存在する本発明における高さおよび最大径
を有する凸部の表面が占有している面積の割合である。
上記凸部を有する領域における特定の範囲としては、例
えば１０μｍ×１０μｍ程度の範囲を採用できる。

【００１８】保護膜表面上に凸部を有する磁気ディスク
の製造方法としては、例えば基板上に下地膜、磁性膜、
保護膜を形成した後、保護膜表面上の前記凸部を形成す
る領域に微粒子を塗布し、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エッチング処
理を施し、この後該微粒子を水洗、除去し、さらに潤滑
層を形成する方法を採用できる。この微粒子の大きさが
凸部の大きさを決定する。球状の微粒子を用いれば、該
微粒子の直径が凸部の最大径に実質的にほぼ等しくな
る。この場合、磁気ディスクの表面において凸部は円柱
状であるから、前記凸部の最大径とは該円柱状凸部の直
径（凸部径と言う）である。

【００１９】微粒子を塗布する方法としては、微粒子を
分散させた溶液をインクジェット方式、ディスペンサー
方式またはスプレー方式で吹き付けて塗布するか、溶液
中にディスクを浸漬、引き上げて塗布する方式等種々選
択できる。

【００２０】マスキング材の微粒子としては、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）等のフッ素樹脂等
の有機高分子材料からなる球状のものが好ましい。球状
微粒子（以下単に微粒子とも言う）の直径としては、
０．０１μｍ以下といったあまり細かいサイズでは塗布
時の分散性が乏しく、また接触面積の制御がしにくい。
また、得られる凸部径が小さすぎるために凸部の変形が
生じやすく耐摩耗特性が乏しい。一方、０．１μｍ以上
といったあまり大きいサイズでは、前述したように磁気
ヘッドが受ける衝撃力が強くなり低浮上化に適さない。
また、摩擦係数も同一面積率においても一つ一つの凸部
径が大きくなればなるほど前述のメニスカス効果の影響
で高くなる。したがって微粒子の直径としては０．０２
μｍ〜０．０８μｍの範囲、より好ましくは０．０３μ
ｍ〜０．０６μｍの範囲であることが好ましい。

【００２１】微粒子の粒径分布は平均粒径±２５％のサ
イズに８０％以上の粒子が分布していることが好まし
い。また平均粒径±５０％のサイズに１００％の粒子が
分布していることが好ましい。

【００２２】本発明においてマスキング材として前記微
粒子を用いた場合、凸部占有面積率とは微粒子占有面積
率に相当し、それは、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。

【００２３】微粒子の占有面積率は、前述したＣＳＳ特
性を大きく左右するヘッドと磁気ディスク表面の接触面
積を支配するが、前記の０．０２μｍ〜０．０８μｍの
粒子を用いた場合で０．５％〜１０％、好ましくは１．
０％〜５．０％、さらに好ましくは２．０％〜４．０％
の範囲である。微粒子占有面積率が０．１％未満とあま
り低いと磁気ヘッドが凸部間の隙間に落下し、スライダ
ーがディスク表面に接触して摩擦係数が増大する。また
ヘッドを支持する点が少ないため凸部の変形による摩擦
係数の増加、保護膜の摩耗、膜剥がれを誘発しやすい。
一方、微粒子占有面積率が１０％を超えるとヘッドと磁
気ディスク表面の接触面積が増加し、摩擦係数が増大す
る。

【００２４】占有面積率の制御は、溶媒に分散させるマ
スキング微粒子の濃度を変えて該微粒子の塗布量を制御
することによりなされるのが一般的である。浸漬、引き
上げ法等においては、引き上げ速度によって塗布量を制
御することもできる。

【００２５】微粒子を分散させる溶媒としては、微粒子
を溶解せず、かつ保護膜の品質を損なわない材質でなけ
ればならない。微粒子は均一に塗布されていることが望
ましく、ここで、溶媒の蒸気圧があまり低いものでは、
滴下後、溶媒同士がメニスカス効果によって結合しこれ
によって微粒子も凝集するため、均一に微粒子を塗布さ
せることが困難となる。この点からは、溶媒としてはな
るべく蒸気圧の高いものが好ましい。これら種々の条件
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。

【００２６】微粒子塗布後の保護膜のエッチングとして
は、ドライエッチング法が一般的であるが、特にエッチ
ングレートが速くかつ異方性をもった反応性イオンエッ
チング法等が好ましい。プラズマエッチング法やウェッ
トエッチング法でも凸部は形成できるが、得られた凸部
の形状がなだらかな山になってしまい、連続摺動するＣ
ＳＳ特性に関しては接触面積が摩耗とともに増大するた
め、最適ではない。本発明における凸部の高さの分布は
ディスク表面の該凸部を有する領域において、平均値±
２０％の範囲である。この範囲での制御ができない場
合、磁気ヘッドは安定して浮上することが困難である。
このようにして保護膜の表面に凸部を形成した後、その
上に潤滑膜を設けることにより本発明の磁気ディスクを
得ることができる。

【００２７】磁気ディスク用基板についても本発明の凸
部の形成に上記保護膜の表面に凸部を形成する方法と同
様の方法を選択でき、凸部形成ののち下地膜、磁性膜、
保護膜および潤滑膜などを設けることにより本発明の磁
気ディスクを得ることができる。

【００２８】本発明は、基板に凸部を有する磁気ディス
クや保護膜以外の膜に凸部を有する磁気ディスクであっ
て該磁気ディスクの表面に前記凸部が対応して形成され
てなるものを含む。上記した保護膜の表面に凸部を形成
してなる本発明の磁気ディスクは、磁性膜自身は平滑に
維持できるから、記録再生時の出力効率が優れ、またノ
イズレベルが低いなどの特徴を有し、これらの点でより
好ましい。

【００２９】なお、本発明においては、望ましいＣＳＳ
特性の目安として、初期摩擦係数で２．０以下、ＣＳＳ
５万回後摩擦係数で２．５以下を採用した。本発明はか
かるＣＳＳ特性および前記した１０ｎｍ〜１５ｎｍ程度
のグライドハイトを有する磁気ディスクを提供できる。

【００３０】

【実施例】外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚さ０．６３
５ｍｍのディスク状ガラス基板上にＣｒ下地膜、ＣｏＰ
ｔ系の強磁性合金膜、さらにその上に厚さ１００オング
ストロームの水素含有カーボン保護膜をスパッタ法で積
層した磁気ディスクを準備した。この保護膜上にマスキ
ング材として表１に示す凸部径が得られる粒径のシリカ
微粒子を各種面積率で塗布した。

【００３１】

【表１】

【００３２】このシリカ微粒子が塗布されたディスクに
対し、１００％酸素ガスを用いて圧力が８０ｍＴｏｒｒ
の雰囲気中にて各種エッチング量で反応性イオンエッチ
ング処理を施し、この後マスキング材微粒子を純水で水
洗、除去し、この保護膜上にパーフルオロポリエーテル
系の潤滑層を設け表面に微小凸部を有する磁気ディスク
を得た。こうして、凸部径０．０１μｍ〜０．５μｍ、
凸部占有面積率０．１％〜１５％、凸部高さ１．５ｎｍ
〜１５ｎｍと種々に変更したサンプルを作成した（試料
１〜１６）。

【００３３】これらの磁気ディスクに対して、ヘッドの
最低保証浮上量（グライドハイト）、摩擦係数およびＣ
ＳＳ特性を評価した。ヘッドのグライドハイトはＡＥセ
ンサーを取り付けたヘッドをダイナミック・ローディン
グ（Ｄｙｎａｍｉｃｌｏａｄｉｎｇ）し浮上量を下げ
ていき、ＡＥセンサーによって得られるノイズレベルが
ベースノイズの１５０％を超える高さをヘッドのグライ
ドハイトとした。摩擦係数の測定およびＣＳＳ特性の評
価には、エアベアリングサーフェイス（ＡＢＳ面）面積
が０．２０ｍｍ²以上の負圧ピコヘッドを用いた。

【００３４】またこれらの試料について、ＡＢＳ面に直
径６０μｍ、高さ４０μｍの円形パッドが４個付いた全
接触面積が０．０１ｍｍ²のパッドありスライダーピコ
ヘッドを用いて同様な評価を行った。

【００３５】パッドありスライダーの場合も、グライド
ハイト、摩擦係数ともにパッドなしスライダーの場合の
結果と同様な結果を示したが、ディスクとの接触面積が
減らされているので、初期およびＣＳＳ５万回後摩擦係
数が低くなっている。特に凸部高さが低い試料において
も低い摩擦係数を示しており、ヘッドの低浮上化と優れ
たＣＳＳ特性の両立を可能にしている。

【００３６】表１において、試料３、５、６、１１、１
２、１４、１５はいずれも凸部の高さが２ｎｍ〜９ｎ
ｍ、凸部の最大径が０．０２μｍ〜０．０８μｍかつ凸
部占有面積率が０．５％〜１０％の範囲にある。これら
試料はいずれもグライドハイトが１５ｎｍ以下であり、
またＣＳＳ特性の初期摩擦係数は２．０以下かつ５万回
ＣＳＳ後摩擦係数は２．５以下であるから、本発明の磁
気ディスクは望ましいグライドハイトとＣＳＳ特性を有
することが示されている。

【００３７】また上記した試料３、５、６、１１、１
２、１４、１５のうち試料１１、１２、１４、１５はさ
らに凸部の高さが２ｎｍ〜４ｎｍの範囲にある。これら
試料１１、１２、１４、１５はいずれもグライドハイト
が１０ｎｍ以下であって試料３、５、６よりさらに低
く、またＣＳＳ特性の初期摩擦係数は２．０以下かつ５
万回ＣＳＳ後摩擦係数は２．５以下であるから、さらに
優れた低浮上特性をもつ磁気ディスクであることが示さ
れている。

【００３８】表１において、試料１１、１２、１４、１
５はＣＳＳ特性の摩擦係数が試料３、５、６より高い
が、前記した望ましいＣＳＳ特性の目安（初期摩擦係数
２．０以下、ＣＳＳ５万回後摩擦係数２．５以下）の範
囲内であり、しかもグライドハイト１０ｎｍ以下を達成
した点に優れた特徴を有する。

【００３９】上記試料３、５、６、１１、１２、１４、
１５はいずれも本発明の磁気ディスクの実施例であっ
て、初期および５万回ＣＳＳ後摩擦係数が良好かつ安定
した挙動を示し、外観上のダメージも認められず優れた
結果を示した。

【００４０】これに対し、本発明の範囲より凸部高さが
高い試料（試料１、２）と低い試料（試料１６）は、Ｃ
ＳＳ５万回テストにおいて摩耗による膜剥れやヘッド吸
着を生じている。また凸部径が本発明の範囲より大きい
試料（試料９、１０）は摩擦係数はパッドありスライダ
ーの場合は合格しているものの、パッドなしスライダー
の場合は不合格であり、凸部径が本発明の範囲より小さ
い試料（試料８、１３）は、摩耗による膜剥れやヘッド
クラッシュを生じている。また凸部占有面積率が本発明
の範囲より大きい試料（試料７）は初期およびＣＳＳ５
万回後摩擦係数が不合格であり、パッドなしスライダー
の場合ＣＳＳ５万回テストにおいてヘッド吸着を起して
いる。凸部占有面積率が本発明の範囲より小さい試料
（試料４）は初期摩擦係数が不合格であり、ＣＳＳ５万
回テストにおいて摩耗による膜剥れを生じている。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、長期にわたって優れた
ＣＳＳ特性を備え、かつ高記録密度化のための安定した
ヘッドの低浮上化を可能にする磁気ディスクおよび磁気
ディスク用基板を提供することができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に少なくとも磁性膜と保護膜を有す
る磁気ディスクにおいて、前記磁気ディスクの表面の少
なくとも一部の領域に複数個の凸部を有し、該凸部の高
さが２ｎｍ以上９ｎｍ以下、該凸部の前記表面における
最大径が０．０２μｍ以上０．０８μｍ以下であり、か
つこれら凸部を有する領域における凸部占有面積率が
０．５％以上１０％以下であることを特徴とする磁気デ
ィスク。
【請求項２】前記凸部の高さが２ｎｍ以上４ｎｍ以下で
ある請求項１に記載の磁気ディスク。
【請求項３】前記磁気ディスクの表面にＣＳＳ領域とデ
ータ領域が設けられ、前記凸部を有する領域が該ＣＳＳ
領域である請求項１または２に記載の磁気ディスク。
【請求項４】前記磁気ディスクの表面の凸部が前記保護
膜の表面に形成されている請求項１、２または３に記載
の磁気ディスク。
【請求項５】磁気ディスク用基板において、前記基板の
表面の少なくとも一部の領域に複数個の凸部を有し、該
凸部の高さが２ｎｍ以上９ｎｍ以下、該凸部の前記表面
における最大径が０．０２μｍ以上０．０８μｍ以下で
あり、かつこれら凸部を有する領域における凸部占有面
積率が０．５％以上１０％以下であることを特徴とする
磁気ディスク用基板。
【請求項６】前記凸部の高さが２ｎｍ以上４ｎｍ以下で
ある請求項５に記載の磁気ディスク用基板。