JPH10320761A - 磁気記録媒体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 摩擦係数を増大させずに、突起１個１個に負
荷される最大荷重を低減し、突起の削れ量を減少させ
る。 【解決手段】 基板表面に複数の突起が形成された磁気
記録媒体において、突起が他の部分より密に形成された
密集部分を存在させる。

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及びその製造方法
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ポロジー上の
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
の提言を伴い、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。

【０００３】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の側でいえば、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。

【０００４】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ＮｉＰ被覆Ａｌ
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。

【０００５】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条件であ
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、精密制度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。

【０００６】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。

【０００７】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ＵＳＰ
５０６２０２１、特開昭６２−２０９７８８号公報、特
開平３−２７２０１８号公報、特開平７−１８２６５５
号公報、特開平８−１２９７４９号公報）。レーザテク
スチャ技術では、レーザビーム照射によりクレーター状
の突起を任意の高さ、間隔、位置に基板上で制御良く形
成することができる上、基本的に乾式工程であるという
利点がある。特開平３−２７２０１８号公報では、Ｑス
イッチパルス発振のＮｄ−ＹＡＧレーザ（波長１０６４
ｎｍ、発振周波数１２ＫＨｚ）を用い、直径２．５〜１
００μｍのクレータ状突起（図６参照）を間隔１２．７
〜２５．４μｍでＮｉＰメッキＡｌ基板に形成してい
る。また、特開平８−１２９７４９号公報では、図７に
示す断面形状の突起を所定の面積率および高さで形成す
ることを提案している。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
テクスチャ技術では突起高さ、間隔の設定を誤ると、デ
ィスク表面へのヘッド吸着、ＣＳＳ特性の悪化が顕著と
なる。ヘッドと突起との間には、ＣＳＳ時に摩擦が生じ
ている。この摩擦により、突起には削れが生じてしま
う。突起の削れ量は、ＣＳＳ回数の増加とともに大きく
なっていき、ＣＳＳ特性を悪化させる要因の一つにな
る。とりわけ、突起が大きく削れて、ヘッドが基板平滑
面（突起部以外の部分）に接触するようになると、ＣＳ
Ｓ特性は著しく悪化し、ヘッドクラッシュを起こしてし
まう。

【０００９】この突起の削れは、（Ａ）ヘッドが突起１
個１個に及ぼす荷重と（Ｂ）摩擦係数に大きく依存す
る。 （Ａ）ヘッドが突起１個１個に及ぼす荷重は、（ヘッド
の総合荷重）／（突起密度）であるので、突起密度が大
きくなればなるほど、小さくなるものと考えられる。一
方、（Ｂ）摩擦係数は突起密度が大きくなりすぎると増
加する傾向にある。すなわち、突起の削れ量低減のため
に単純に突起密度を大きくすると、摩擦係数が増大して
しまい、実際には突起の削れ量を低減することは困難で
ある。そこで本発明は、摩擦係数を増大させずに、突起
１個１個に負荷される最大荷重を低減することができる
突起の配置を提供し、磁気記録媒体のＣＳＳ特性の向上
を図ることを課題とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明者らは前記課題を
解決するため、突起の削れ要因（Ａ）、（Ｂ）について
さらに検討した。 （Ａ）ヘッドが突起１個１個に及ぼす荷重が最大になる
のは、基板回転数がＲＥＡＤ／ＷＲＩＴＥ時から減少し
ていき、ヘッドと突起が初めて接触する時である。回転
数が大きい方がヘッドの速度が速く、ヘッドの持つ運動
エネルギーが大きいためである。また、ここでヘッドと
突起が初めて接触する時、ヘッドは飛行状態にあるの
で、ヘッドの面積の小さいTrailing Edge Face（図８参
照）のみが突起と接触すると考えられる。 （Ｂ）摩擦係数において、静摩擦係数と動摩擦係数で
は、一般的に静摩擦係数の方が大きいので、この摩擦係
数が最大になるのは、ディスクが回転し始める時であ
る。また、基板回転開始時にはヘッドは静止状態にある
ので、面積の大きいAir Bearing Surface（図８参照）
全体が突起と接触していると考えられる。

【００１１】このように、要因（Ａ）、（Ｂ）が最大と
なる現象は、回転時と回転開始時という異なる時間帯で
起きている。また、これら２つの現象では、接触してい
る突起の数が著しく異なっている。即ち、最大荷重時
は、接触する突起の数は極めて小さく、最大摩擦の時
は、接触する突起の数は極めて大きい。

【００１２】そこで、本発明者らは最大摩擦量を増大さ
せずに、突起１個１個の最大荷重を低減する方法を見出
し、本発明に至った。つまり、最大荷重を低減するため
にはヘッドと接触する突起の数を増加させればよいが、
全体の突起密度を大きくすれば摩擦係数が増加する。し
かし、局部的に突起密度を大きくすれば、摩擦係数の増
加を伴わずに最大荷重を低減できることを新たに着想し
た。本発明はこの着想に基づくものであり、基板表面に
複数の突起が形成された磁気記録媒体において、突起が
他の部分よりも密に形成された密集部分が存在すること
を特徴とする磁気記録媒体である。

【００１３】本発明における密集部分は、円周方向に突
起が連続的に形成される場合と、半径方向に形成される
場合がある。前者の例を図１に、また後者の例を図２に
示す。図３に示すように円周方向および半径方向の両方
向に連続的に形成することもできる。また、本発明は基
本的には密集部分が形成されていることが重要であり、
図４に示すように密集部分と密集部分との間に突起が存
在していても、その効果に影響を与えない。なお、レー
ザビーム照射による突起の形態は、図６および図７に示
すものが知られているが、図１〜図４は、単純な円に模
式化して表している。また、本発明の突起は、典型的に
は図６に示される形態であるが、図７あるいは他の形態
であっても構わない。

【００１４】また、密集部分としては、２個以上１０個
以下の突起が連続的に形成されたものであり、密集部分
内における突起の外端部間隔Ｄ１が０．１〜１０μｍ、
密集部分同士の間隔Ｄ２が１０〜１００μｍの条件で構
成することが好ましい。密集部分における突起の個数を
２個以上１０個以下とするのは、１個ではヘッド荷重が
分散されないためであり、１１個以上では突起密度が高
くなりすぎてしまい、ディスク表面へのヘッドの吸着が
起きてしまうおそれがあるからである。密集部分内にお
ける突起の外端部間隔Ｄ１を０．１〜１０μｍとするの
は、０．１μｍ未満では突起同士の相互干渉が起こり、
突起の形が変形してしまうおそれがあるからであり、ま
た、１０μｍを越えると、突起間隔が広すぎるためにヘ
ッド荷重が分散されず、突起１個１個に加わる最大荷重
の低減が不十分となる場合があるからである。間隔Ｄ１
が狭い方が１個１個に及ぼされるヘッドの最大荷重を低
減できるため、Ｄ１は０．１〜５．０μｍとするのが好
ましい。

【００１５】密集部分同士の間隔Ｄ２を１０〜１００μ
ｍとするのは、１０μｍ未満では突起密度が高くなりす
ぎてしまい、ディスク表面へのヘッドの吸着が起きやす
くなるからであり、また、１００μｍを越えると、突起
間隔が広すぎるため、ヘッドの飛行安定性に影響を及ぼ
してしまうからである。、ヘッドの飛行安定性を維持し
つつ、最大摩擦係数を低減する好ましい間隔Ｄ２の値
は、２０〜５０μｍである。なお、外端部間隔Ｄ１およ
び密集部分同士の間隔Ｄ２は、図５により定義される。

【００１６】本発明における突起自体の大きさは、直径
１〜１０μｍ、高さ１〜３０ｎｍであることが望まし
い。直径１μｍ未満では突起の強度が弱くＣＳＳ特性上
脆弱であるからであり、また１０μｍを越える領域では
突起がヘッドに与える衝撃が大きく、グライドノイズに
影響を与えるおそれがあるからである。また、高さ１ｎ
ｍ未満では、基板の表面粗さで突起が識別できなくなる
からであり、３０ｎｍを越える領域では基板が高速回転
時においても突起がヘッドに衝突してしまい、ヘッドク
ラッシュ等の原因になるためである。

【００１７】また、突起間隔の平均値、つまり（Ｄ１＋
Ｄ２）／２は１〜５０μｍとすることが好ましい。１μ
ｍ未満では、連続する突起が重なってしまうからであ
り、５０μｍを越える領域では間隔が大きくなってしま
い、最大摩擦係数がＣＳＳ回数の増加とともに大きくな
ってしまうからである。逆にグライドノイズが増加して
しまうからである。より好ましい平均値は、１０〜３０
μｍである。本発明の基板としては、典型的にはＮｉＰ
メッキが施されたＡｌ基板が用いられるが、他の材質、
構造を有するものであっても構わない。

【００１８】本発明磁気記録媒体は、以下説明するよう
に種々の手法で製造することができる。本発明のように
突起の密集部分を間隔を隔てて形成する方法として、レ
ーザビームのパルスの繰り返し周波数を変化させる方法
がある。レーザビームのパルスの繰り返し周波数は、連
続発振レーザの場合、外部変調器により制御されてい
る。外部変調器としては電気光学効果変調器（Ｅｌｅｃ
ｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ−Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、略してＥＯ
Ｍ）、または音響光学変調器（Ａｃｏｕｓｔｉｃ−Ｏｐ
ｔｉｃ−Ｍｏｄｕｌａｔｏｒ、略してＡＯＭ）が用いら
れる。

【００１９】ＥＯＭは、光学結晶に電圧を印加して結晶
の屈折率が変化する電気光学効果を利用して入射した連
続発振レーザの光路を変更させることによりレーザ出力
を連続的に変化させることができる。ＡＯＭは、光学結
晶に外部より超音波を導入し、結晶の光学弾性効果を利
用して入射した連続発振レーザ光の解析角度を変化させ
ることにより直進透過するレーザ出力を連続的に変化さ
せることができる。上記何れの変調器も、外部から入力
する信号によりＭＨｚ帯域でのレーザ出力変調が可能で
あり、出力変調も任意に変更することができる。

【００２０】上記変調器に入力する外部信号の周波数を
大きくすれば、突起同士の間隔が短くなり密集部分を形
成することができる。一方、外部信号の周波数を小さく
すれば、突起同士の間隔が長くなり、密集部分同士間に
間隔を空けることができる。

【００２１】基板を等周速で回転させながら、外部入力
する信号に周波数変調をかけることにより、２個以上１
０個以下の突起が連続的に形成した密集部分を有し、こ
の密集分内における突起の外端部間隔Ｄ１が０．１〜１
０μｍ、密集部分同士の間隔Ｄ２が１０〜１００μｍの
磁気記録媒体を製造することができる。さらに、パルス
幅、パルス強度を一定にすれば、基板表面上に形成され
る突起の高さを一定とすることができる。周波数変調
は、高周波領域と低周波領域の２階段とすればよいが、
高周波領域と低周波領域の周波数は必ずしも一定である
必要はなく、高周波領域及び低周波領域で周波数が変化
してもよい。基板を等回転で回転する場合も、上記と同
様に本発明磁気記録媒体を製造することができる。

【００２２】パルスレーザは、ＥＯＭまたはＡＯＭが本
体に内蔵されて変調を行っているので、レーザ本体から
のパルス制御信号に変えて、外部から信号を入力するこ
とにより、上記と同様に本発明磁気記録媒体を製造する
ことができる。

【００２３】レーザビームを連続的に反射角度が変更さ
れるミラーを通した上で照射させる光学系において、ミ
ラーの反射角度を制御することにより、加工位置を制御
することができる。この特性を用い、ミラーの反射角度
を制御しても、本発明磁気記録媒体を製造することがで
きる。

【００２４】また、突起が他の部分よりも密に形成され
た密集部分が存在するように構成されたマスクを作成
し、レーザービームをこのマスクを通過させることによ
っても本発明磁気記録媒体を製造することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】

［実施例１〜１０、比較例１〜４］連続発振レーザ光源
に、出力５Ｗの半導体レーザ励起の連続発振 ＹＡＧレ
ーザ（２倍波モード、波長５３２ｎｍ、出力５Ｗ）を用
い、レーザ光外部変調器にはＥＯＭ（立ち上がり１５ｎ
ｓ、最大変換効率８５％、レーザ最大最小比Ｉｍａｘ／
Ｉｍｉｎ＝８０）を用いた。ＥＯＭに外部信号入力装置
として波形発生器を接続した。ＥＯＭへの入力波形は、
パルス波型とし、クレーター状突起の高さ１８ｎｍを得
る場合にはパルス幅を１５０ｎｓ、高さ１４ｎｍを得る
場合にはパルス幅を１２０ｎｓとした。パルス波の繰り
返し周波数は波形発生装置の周波数変調機能を用い、表
１に示すように実施例１〜１０では高周波、低周波の２
つの周波数を用い、比較例１〜４では周波数変調を行わ
ずに４００または２００Hzのいずれかの周波数のみとし
た。また、レーザビームのスポット径は５μｍとし、直
径９５ｍｍのＮｉＰメッキＡｌ基板を表１に示す周速で
等速回転させ、かつレーザービームを半径方向に１ｍｍ
／ｓで移動させつつレーザビーム照射を行った。

【００２６】実施例１〜５においては、密集部分は円周
方向に連続する２個の突起により構成されており、ま
た、実施例６においては密集部分は円周方向に連続する
４個の突起により構成されている。また、実施例７にお
いては、密集部分は２個の突起により構成されている
が、このうちの一方の突起の高さは１８ｎｍ、もう一方
の突起の高さは１４ｎｍである。また、実施例８〜１０
は、密集部分は円周方向に連続する２個の突起により構
成されている。以上のレーザービーム照射により形成さ
れた突起の間隔Ｄ１、Ｄ２、およびその平均（（Ｄ１＋
Ｄ２）／２）を表１に併せて示す。比較例１〜４は、突
起が等間隔で形成されている。

【００２７】

【表１】

【００２８】前記実施例１〜１０、比較例１〜４により
得られた基板に、引き続き、基板温度２００℃にて下地
層としてＣｒ１００ｎｍ、磁性層としてＣｏＣｒＴａ合
金２０ｎｍ、保護膜としてカーボン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磁気記録媒体を作成した。

【００２９】得られた磁気記録媒体について、ＣＳＳ１
００００回後の突起の削れ量の測定、およびＣＳＳ特性
の評価を行った。それぞれの結果を表２、表３に示す。
なお、突起の削れ量は、ＣＳＳ時にAir Bearing Surfac
e の下にあった突起の中で最も削れている突起の高さを
測定し、それ以外の部分の突起高さとの差によって求め
た。

【００３０】

【表２】

【００３１】

【表３】

【００３２】表２に示すように、本発明の実施例１〜１
０の磁気記録媒体は、突起の削れ量が減少していること
が確認された。特に、実施例１〜６の削れ量の減少は著
しい。また、表３に示すように、本発明の実施例１〜１
０の磁気記録媒体は、ＣＳＳ特性の改善も達成されたこ
とが確認された。

【００３３】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。例えば、基板の上に成膜す
る各層、下地膜、磁性膜、保護膜、潤滑剤等は、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。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ヘッドと基板との間の摩擦係数を増加させずに、突起１
個１個に負荷される最大荷重量を低減させることができ
る。このことにより、突起の削れが低減し、ＣＳＳ特性
の劣化、ヘッドクラッシュ等を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の１実施の形態を示す平面図である。

【図２】 本発明の１実施の形態を示す平面図である。

【図３】 本発明の１実施の形態を示す平面図である。

【図４】 本発明の１実施の形態を示す平面図である。

【図５】 本発明における突起同士の間隔を説明する図
である。

【図６】 レーザービーム照射によるクレーター状突起
を示す斜視図である。

【図７】 レーザービーム照射による突起の１形態を示
す断面図である。

【図８】 ヘッドを概略的に示す斜視図である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板表面に複数の突起が形成された磁気
   記録媒体において、突起が他の部分よりも密に形成され
   た密集部分が存在することを特徴とする磁気記録媒体。
2. 【請求項２】 密集部分は、突起が円周方向に連続的に
   形成された請求項１に記載の磁気記録媒体。
3. 【請求項３】 密集部分は、突起が半径方向に連続的に
   形成された請求項１に記載の磁気記録媒体。
4. 【請求項４】 突起が、レーザビーム照射により形成さ
   れたクレーター状の突起である請求項１〜３のいずれか
   に記載の磁気記録媒体。
5. 【請求項５】 密集部分は、２個以上１０個以下の突起
   が連続的に形成されたものであり、密集部分における突
   起の外端部間隔Ｄ１が０．１〜１０μｍ、密集部分同士
   の間隔Ｄ２が１０〜１００μｍである請求項１〜４のい
   ずれかに記載の磁気記録媒体。
6. 【請求項６】 間隔Ｄ１が０．１〜５．０μｍ、間隔Ｄ
   ２が２０〜５０μｍである請求項５に記載の磁気記録媒
   体。
7. 【請求項７】 基板表面にレーザービームを照射して突
   起を形成する磁気記録媒体の製造方法において、パルス
   の繰り返し周波数が異なるレーザービームを交互に照射
   することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。