JPH11203671A

JPH11203671A - 磁気ディスクの検査方法

Info

Publication number: JPH11203671A
Application number: JP11456198A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Nishida; 直史西田; Ryuichi Yoshiyama; 龍一芳山; Takashi Yamauchi; 隆山内
Original assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1997-05-01
Filing date: 1998-04-24
Publication date: 1999-07-30

Abstract

(57)【要約】【構成】表面に微小突起又は凹み形成処理をされた磁気
ディスクに、磁気ヘッドを用いて信号を書き込み、次い
でその信号を磁気ヘッドで再生し、その信号の出力レベ
ル差から、突起の高さを検査することを特徴とする磁気
ディスクの検査方法。【効果】従来の光学的方法では検出不可能な小さな突起
の高さを検査することができる。また、従来のＡＦＭ等
を用いた測定に比べ、検査時間の短縮を図ることができ
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の検査
方法に関するものであり、より詳しくは、磁気ディスク
表面の突起又はその近傍の凹みの位置又は高さ（深さ）
を測定する磁気ディスクの検査方法に存する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ハードディスクドライブ等のドラ
イブにおける、磁気ヘッドと磁気ディスク表面との吸着
や接触による磨耗やヘッドクラッシュを避ける手段とし
て、機械的にディスク表面を研磨し、表面に微小凹凸を
形成する方法が用いられてきた。しかし、近年の磁気デ
ィスクの高密度化に伴い、スクラッチ傷がミッシングビ
ットエラーを引き起こす可能性の高い機械的研磨法に代
わり、ディスク表面にレーザー等の熱線を照射し微小な
突起を制御して形成する方法が用いられるようになって
きた。

【０００３】このような磁気ディスク表面に形成した突
起の位置や高さの検査方法としては、例えばレーザー光
の散乱等を利用する光学的な方法が用いられている。そ
の際検出できる突起の大きさは散乱光検出分解能によっ
て限定される。しかしながら、磁気ヘッドスライダの小
型化が進むにつれて、ヘッドのディスク上への吸着を避
けるためには、微小な突起を高密度に形成するほうが望
ましいので、このような突起は、従来の光学的方法での
検出は困難となってきている。又、別の検査方法として
はＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による測定も挙げられる。
しかしこの方法では１つの突起に対する測定時間が長
く、大量のディスク上の多数の突起について測定し検査
する際には実用的でなくなる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、磁気ディス
ク表面上に形成された突起で、光学的に検出不能な小さ
なものまで検出し、突起位置や高さを測定し検査する手
法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは鋭急
検討の結果、磁気ヘッドによる再生信号を用いて突起の
位置又は高さを検査する方法を発明した。その要旨は、
微小突起または凹み形成処理をされた磁気ディスクに、
磁気ヘッドを用いて信号を書き込み、次いでその信号を
磁気ヘッドを用いて再生し、突起又はその近傍の凹みに
よって生じるその信号の出力レベル差から、突起の位置
又は高さを検査することを特徴とする磁気ディスクの検
査方法に存する。

【０００６】

【発明の実施の態様】以下に、図を用いて本発明を詳細
に説明する。本発明により、突起の検査が行われる磁気
ディスクは、レーザー等の熱線によって微小突起又は凹
み形成処理の行われたものである。この処理は基板に行
っても、その上に下地層、磁性層、保護層等を積層した
後に行ってもよい。基板の材質は特に制限されないが、
最も一般的なものはアルミニウムである。基板は研磨さ
れた後、例えばレーザー光を微小スポットとして断続的
に照射することによって微小突起又は微小凹み（以下、
これらを合わせて単に微小突起と呼ぶ）を形成する処理
が行われる。照射に用いる熱線は任意ではあるが、一般
的には可視光ないし近赤外のエネルギー線を用い、特に
ビームを細く絞ることができるレーザー光が好ましい。

【０００７】基板には必要に応じ下地層を形成した後、
常法によって磁性層形成処理されたものが用いられる。
例えば、γ−Ｆｅ₂Ｏ₃等のセラミックス磁性微粉末、
又はＦｅ等の金属微粒子磁性粉を塗布して形成された磁
気ディスク、あるいは蒸着、スパッタリング、メッキ等
の手法により形成された金属薄膜からなる磁気ディスク
等が用いられる。

【０００８】本発明により検査する微小突起は、従来用
いられていたレーザー散乱等の光学的手法では検出でき
ないほどの小さなものをも含む。本発明の１つは、磁気
ヘッドにより信号を書き込み、次いで磁気ヘッドで再生
し、突起またはその近傍の凹みによって生じる信号出力
レベル差から、突起の高さを検査できることが、見いだ
されてなされたものである。この理由は以下のように考
えることができる。

【０００９】基板をレーザー光等で処理すると、熱線照
射部分あるいはその近傍に周囲に比べて盛り上がった部
分と凹んだ部分が形成される。その結果、その盛り上が
った凸部ではヘッドとの距離が近くなり、逆に凹んだ凹
部ではヘッドとの距離が遠くなる。従って、磁気ヘッド
による信号書き込み後の再生信号出力は再生損失量の違
いのため、凸部では出力が大きく凹部では出力が小さく
なる。この凸部と凹部は、密度に大きな変化がない限り
総体積保存の原理から、凸部の突出量と凹部の凹み量は
ほぼ相関が取れていると考えられる。従って、凹凸量を
表す再生信号出力レベル差から、突起の高さを求めるこ
とができる。

【００１０】本発明の他の方法としては、磁気ヘッドで
ＤＣイレーズし、次に通常より低い電流値で信号を書き
込むと、突起部分にのみ記録が行われ、突起の高さを検
査できることが見いだした。この理由は以下のように考
えることができる。突起部分はその周囲に比べて盛り上
がっていると考えられる。従って、その盛り上がった部
分だけヘッドとの距離が近くなり、弱い電流値で記録す
ると、この盛り上がった部分にだけ記録される。このた
め、突起位置からの再生信号は、無突起部分よりも出力
が大きくなるため、突起位置が検出できることになる。

【００１１】本発明において、最初に磁気ディスクを磁
化または消磁する方法としては、永久磁石による方法、
電磁石によるパルス磁界による方法、磁気ヘッドに直流
電流を流す、いわゆるＤＣイレーズの方法が好ましい。
本発明において、磁気ディスクを一様に磁化するとは、
磁気ディスクを磁化することによって、磁気ヘッドが検
出可能な記録、信号を消去する操作をいう。一般に磁気
ディスクの円周方向、半径方向、あるいは垂直方向に磁
化される。更に、磁化の大きさは磁気ディスク全面にお
いて一定であることが望ましいが、再生したときに本発
明の信号が埋もれてしまわない程度の低周波の脈動が生
じる変動は許容される。

【００１２】外部磁界によるイレーズとしては、例えば
図１の装置を用いることができる。即ち、回転する磁気
ディスク１の両面の隣接位置に、複数個の永久磁石又は
電磁石からなる磁石子２ａ〜２ｅ、２ａ’〜２ｅ’を有
する外部磁界ヘッド３，３’を設ける。各磁石子２ａ〜
２ｅ、２ａ’〜２ｅ’は矢印で示したように交互に磁界
の方向が逆になるように磁化されると共に、一方の磁石
子、図においては左方の磁石子２ａの磁界を強くし、他
方の磁石子２ｅの磁界が弱くなるように形成されてい
る。従って、磁場強さの分布は図２に示すようになり、
磁気ディスク１が左方に走行するときはＤＣイレーズさ
れて磁化され、右方に走行するときはＡＣイレーズされ
て消磁される。

【００１３】また磁気ヘッドによってＤＣイレーズを行
うこともでき、更に、磁気ディスク１の両面に電磁石を
配設してパルス電流を印加することによって磁気ディス
ク１を磁化することもできる。パルス電流を印加してＤ
Ｃイレーズする方法としては図３の装置を用いて行うこ
とができる。即ち、磁気ディスク１の両面に、円盤状電
磁石４，４’を隣接して配設する。円盤状電磁石４，
４’は各々コイル５，５’、ヨーク６，６’から形成さ
れており、コイル２，２’にパルス電流を印加すると中
央ヨーク６ａ，６ａ’と外周の環状ヨーク６ｂ，６ｂ’
間に磁界が発生し、その結果磁気ディスク１は半径方向
に一様に磁化される。

【００１４】永久磁石による方法は装置の小型化に有利
であり、パルス磁界による方法は、短時間で磁化するこ
とができるため、検査時間の短縮に効果があり、磁気ヘ
ッドによるＤＣイレーズによる方法は磁化のための特別
な装置が不要なので、検査装置のコスト的に有利であ
る。磁化方向は特に制限されるものではないが、近年の
ハードディスクに用いられているスパッター等により作
製された薄膜媒体、ノイズレベルが低くなるので、円周
方向に磁化するのが好ましい。

【００１５】発生磁場としては、ディスクを十分に磁化
する必要があることから、保磁力の１．５倍以上の大き
さがあることが望ましい。近年、ディスクの保磁力が上
がってきており、それに伴い必要な磁場をも大きくなっ
てきている。電磁石にパルス電流を流したときに発生す
る、パルス磁界を用いれば、保磁力の大きなディスクも
十分に磁化することができる。

【００１６】記録の際の周波数は、孤立再生波になるほ
どに低い周波数である方が、突起検出信号のレベルは上
がるので好ましい。一方で、高周波のほうが、ヘッドと
の距離変化による再生損失の変化量が大きくなるので、
凹凸変化に対する感度が向上するという点で好ましい。
また、突起径よりも大きいビット間隔になる周波数で記
録した場合、磁化遷移が記録されない突起が生じるた
め、検出見落としの問題が起こる。したがって、このよ
うな突起の見落としを生じない範囲の周波数で記録する
のが好ましい。具体例として、測定半径２０ｍｍ、ディ
スク回転数４５００ｒｐｍで１０ＭＨｚ信号を記録した
場合、ビット間隔は０．５μｍになり、直径１μｍ以上
の突起が検出可能である。

【００１７】低電流記録の際の電流値は、電流−出力特
性における飽和出力値の１０％以下の出力を与える電流
値を使用するのが好ましい。特には電流値として電流−
出力曲線（いわゆる飽和曲線）の立ち上がりの電流値を
用いるのが好ましい。それは、これよりも低いと突起部
分に十分記録がされず、また高いと突起部分以外の部分
にも記録されることがある。

【００１８】信号の書き込み、検出に使用する磁気ヘッ
ドとしては、ディスク径方向の突起間隔よりもトラック
幅の狭いヘッドを使用するのが好ましい。それは、これ
よりも広幅のヘッドを使用した場合、同時に２つ以上の
突起を１つの突起として検出してしまう可能性が生じる
ためである。突起部を検出するための所定のスライスレ
ベルは、使用するヘッドによって異なるので、あらかじ
め、既知の高さの突起を用いて突起部の出力を調べ、求
めておく必要がある。スライスレベルは、突起部出力と
無突起部出力の間に設定される。スライスレベルは、無
突起部を突起として検出したり、逆に一部の突起を見落
としたりすることがないよう、最適の値を選ぶ必要があ
る。低電流記録による方法の場合、スライスレベルは無
突起部の出力レベルの１．５倍から２倍程度の値が好ま
しい。

【００１９】突起の高さを検査する場合、突起の高さと
再生出力レベル差の関係は、あらかじめ、数種類の高さ
が既知の突起を用いて再生出力レベル差を測定し、相関
式を求めておく必要がある。再生信号から突起を検出す
る際には、記録周波数の近傍の周波数成分のみを通すバ
ンドパスフィルターを使用するのが、ノイズを少なくで
きるという点で好ましい。具体的には、記録周波数の
０．８倍から１．２倍程度の周波数成分のみを通して検
出するのが良い。

【００２０】

【実施例】以下に、実施例により本発明を更に具体的に
説明するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実
施例によって限定されるものではない。

【００２１】（実施例１）使用したサンプルは３．５イ
ンチのハードディスク３枚である。あらかじめ、ディス
ク面上の半径１７〜２２ｍｍには、レーザーにより凸部
の直径約１．５μｍの突起を周方向約５μｍ、径方向約
１３μｍの間隔で形成してある。３枚のディスク（Ａ，
Ｂ及びＣ）は異なる条件で突起形成処理を施してあり、
各々の突起高さは、ＡＦＭによる測定結果ではそれぞれ
３３ｎｍ、３６ｎｍ及び５１ｎｍとなっている。

【００２２】突起検出は以下のような手順で行った。ま
ずトラック幅２．５μｍの磁気ヘッドにより３５ｍＡで
ディスクをＤＣイレーズした後、記録周波数１４ＭＨｚ
の信号を書き込み、再生波形をオシロスコープで観察し
た。このときのビット間隔は突起径の約１/ ６で、再生
出力分解能は８０％になる。図４にディスクＣの半径２
０ｍｍ位置での再生波形の観察結果を示す。出力の大き
な部分（７ａ）と小さな部分（７ｂ）が交互に現れてお
り、その周期は約５μｍの間隔になっており、突起間隔
にほぼ一致していることがわかる。

【００２３】次に、３枚のディスク（Ａ，Ｂ及びＣ）の
各５点について同様に消去、記録を行った後、出力の大
きな部分と小さな部分の変動量を、ＡＦＭ測定による突
起の高さと比較した。具体的には、オシロスコープによ
り再生信号を１Ｇｂｉｔ/ ｓｅｃでデジタルサンプリン
グした後、各ピークの最大、最小値をとって出力のエン
ベロープとし、エンベロープを構成する各点の標準偏差
（対平均値％）をもって出力の変動量を評価した。

【００２４】この比較結果を図５に示す。×印は各測定
点での測定値（標準偏差）で、●は５点での測定値の平
均である。３枚のサンプルについて、ＡＦＭ測定による
突起の高さと本発明法による出力変動量測定値との間に
相関が見られており、本発明の方法により、突起の高さ
を測定することが可能であることがわかる。また、この
方法では、測定精度を向上させるため、１突起あたり５
回の記録再生を繰り返し、さらに０．２ｕｍピッチでヘ
ッドを径方向にずらしながら出力変動量のプロファイル
を取り、プロファイルの最大値をもって突起の高さを表
す値としている。この場合でも、本発明法による１突起
あたりの測定時間は１分以内であり、１突起あたりの測
定に３分以上を要する従来のＡＦＭ測定に比べ、検査時
間の短縮を図ることが可能であることがわかる。

【００２５】（実施例２）使用したサンプルは３．５イ
ンチのハードディスクである。あらかじめ、ディスク面
上の半径１７〜２２ｍｍには、レーザーにより直径約
１．５μｍ、高さ約２３ｎｍの突起を周方向約５μｍ、
径方向約１３μｍの間隔で形成してある。まず初めにデ
ィスク外周部において、記録周波数５００ｋＨｚ（孤立
再生波）、で飽和特性の立ち上がりの電流値と飽和電流
値を測定した。それぞれ９ｍＡと３５ｍＡであった。突
起検出は以下のような手順で行った。まずトラック幅
２．５μｍの磁気ヘッドにより３５ｍＡでディスクをＤ
Ｃイレーズし、９ｍＡで記録周波数１４ＭＨｚの信号を
書き込み、再生波形をオシロスコープで観察した。この
ときのビット間隔は突起径の約１/ ６で、再生出力分解
能は８０％になる。図６に半径１９ｍｍ位置での再生波
形の観察結果を示す。大きな出力の出ている部分１ａは
約５μｍの間隔になっており、突起間隔にほぼ一致して
いる。本発明の方法により、無突起部１ｂの出力の１．
５倍から２倍程度に検出レベルを設定すれば、突起位置
を過不足なく検出することが可能であることがわかる。

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、あらかじめ表面に突起
を形成したディスクを一様に磁化した後に、磁気ヘッド
により、突起径又は凹み径よりも小さいビット間隔とな
る周波数で信号を書き込み、突起またはその近傍の凹み
によって生じる信号出力レベル差から、突起の高さを測
定することにより、従来の光学的方法では検出不可能な
小さな突起の位置や高さを検査することができる。ま
た、従来のＡＦＭ等を用いた測定に比べ、検査時間の短
縮を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】磁気ディスクを磁化又は消磁するための外部磁
界を示す側面図。

【図２】図１の外部磁界の磁場強さの分布を示す説明
図。

【図３】磁気ディスクを磁化する外部磁界の他の例を示
す縦断面図。

【図４】検査時の出力を示す図。

【図５】本発明の方法と原子間力顕微鏡での測定法との
相関を示す図。

【図６】検査時の出力を示す図。

【符号の説明】

１磁気ディスク２外部磁界ヘッド４円盤状電磁石

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に突起又は凹み形成処理をされた磁気
ディスクに、磁気ヘッドを用いて信号を書き込み、次い
で、その信号を磁気ヘッドで再生し、その信号の出力レ
ベル差から突起の位置又は高さを検査することを特徴と
する磁気ディスクの検査方法。
【請求項２】磁気ヘッドを用いて磁気ディスクに信号を
書き込む際に、該ヘッドの電流−出力特性における飽和
出力値の１０％以下の出力を与える電流値で信号を書き
込むことを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスクの
検査方法。
【請求項３】信号書き込みの電流値として、磁気ヘッド
の飽和特性の立ち上がり電流値を用いることを特徴とす
る請求項２に記載の磁気ディスクの検査方法。
【請求項４】突起部の出力レベルが無突起部の出力レベ
ルの１．５倍以上であることを特徴とする請求項２又は
３に記載の磁気ディスクの検査方法。
【請求項５】磁気ヘッドを用いて信号を書き込む前に、
磁気ディスクを一様に磁化、又は消磁することを特徴と
する請求項１乃至４のいずれかに記載の磁気ディスクの
検査方法。
【請求項６】磁気ディスクを一様に磁化する際、磁気ヘ
ッドによるＤＣイレーズにより、磁気ディスクの円周方
向に磁化することを特徴とする請求項５に記載の磁気デ
ィスクの検査方法。
【請求項７】磁気ディスクを一様に磁化する際、永久磁
石または電磁石による外部磁界により磁化することを特
徴とする請求項５に記載の磁気ディスクの検査方法。
【請求項８】磁気ディスクを一様に磁化する際、磁気デ
ィスクの両面に中央部と周縁を両極とする円盤状電磁石
を隣接せしめて、電磁石にパルス電流を印加することに
よって、磁気ディスクを円周方向または、半径方向に磁
化することを特徴とする請求項５に記載の磁気ディスク
の検査方法。
【請求項９】磁気ディスクを一様に磁化する際の外部磁
界の大きさが、該磁気ディスクの保磁力の１．５倍以上
であることを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記
載の磁気ディスクの検査方法。
【請求項１０】磁気ディスクを消磁する際、永久磁石ま
たは電磁石による外部磁界により消磁することを特徴と
する請求項５に記載の磁気ディスクの検査方法。
【請求項１１】突起の検査のための再生磁気ヘッドが、
磁気ディスクの半径方向の突起間隔以下のトラック幅を
有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに
記載の磁気ディスクの検査方法。
【請求項１２】突起径又は凹み径よりも小さいビット間
隔となる周波数で信号を書き込むことを特徴とする請求
項１乃至１１のいずれかに記載の磁気ディスクの検査方
法。
【請求項１３】再生信号のうち、記録周波数の０．８倍
以下または１．２倍以上の周波数成分を、バンドパスフ
ィルターにより低減して検査することを特徴とする請求
項１乃至１２のいずれかに記載の磁気ディスクの検査方
法。