媒体基板及びその製造方法

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【発明の名称】	媒体基板及びその製造方法
【発明者】	【氏名】山本憲郎
【要約】	【課題】磁気記録媒体等の製造に好適で、製造が低コストで容易にかつ安定に可能であり、しかもＣＳＳ特性と磁気ヘッドの低浮上特性の両方を同時に満足させることができるテクスチャ付きの媒体基板を提供すること。【解決手段】シリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなりかつ多孔質構造に由来する連続したテクスチャがその表面に施されているように構成する。

【特許請求の範囲】
【請求項１】磁気記録媒体等において支持体として使用されるものであって、シリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなりかつ多孔質構造に由来する連続したテクスチャがその表面に施されていることを特徴とする媒体基板。
【請求項２】前記ホウ珪酸ガラスの多孔質構造が、当該ガラスの熱処理による分相とそれに続く酸処理による成分溶出によって形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載の媒体基板。
【請求項３】シリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなりかつ多孔質構造に由来する連続したテクスチャをその表面に有している媒体基板を製造するに当って、円盤状のホウ珪酸ガラスを熱処理して分相させ、次いで分相後のガラスを酸処理して分相成分を溶出させ、多孔質化することによって製造することを特徴とする媒体基板の製造方法。
【請求項４】前記ホウ珪酸ガラスを６００～７００℃の温度で５～２４時間にわたって熱処理し、前記多孔質構造の細孔径を５～２５０nmの範囲に制御することを特徴とする請求項３に記載の媒体基板の製造方法。
【請求項５】前記ホウ珪酸ガラスを熱処理して分相させた後、磁気ヘッドのランディングゾーン以外の領域にマスキング要素を存在させた状態で前記酸処理を行い、前記ランディングゾーンのみを選択的に多孔質化することを特徴とする請求項３に記載の媒体基板の製造方法。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は媒体技術に関し、さらに詳しく述べると、磁気記録媒体等において支持体として使用することのできるテクスチャ付き表面を有する媒体基板とその製造方法に関する。本発明はまた、そのような媒体基板を使用した磁気記録媒体とその製造方法、そしてそのような磁気記録媒体を組み込んだ磁気ディスク装置に関する。磁気ディスク装置として、特に、改良型ヘッド／ディスク・インターフェース（ＨＤＩ）及びデータ・リードバック信号を有する固定ディスク・ドライブを挙げることができる。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、コンピュータの外部記憶装置として各種の磁気ディスク装置が用いられている。磁気ディスク装置では、ディスクの上を磁気ヘッドが超低空で浮上しながら、データの記録再生を行う。また、この記録再生のため、ディスクが静止している時に磁気ヘッドがディスク表面に接触し、ディスクが起動したり停止したりする時に磁気ヘッドがディスク表面を接触しながら摺動する方式、いわゆるＣＳＳ（Contact Start Stop）方式が多く採用されている。
【０００３】ＣＳＳ方式で使用される磁気ディスクでは、ディスクの起動及び停止時に生じるスティクション（ヘッドがディスク表面に吸着される現象；ディスクの回転不能やヘッド支持系の変形・破壊を引き起こすことがある）の防止や、ヘッドとの摩擦力の低減のために、テクスチャと呼ばれる適度に微細に粗れた表面凹凸が形成されている。
【０００４】磁気ディスク上におけるテクスチャの形成（すなわち、テクスチャリング）は、いろいろな方法によって行われている。一般的な方法は、研磨テープや研磨スラリーを使用したメカニカル方式である。例えば、Ｎｉ－Ｐ基板の表面にテクスチャを形成する場合、粗目の研磨テープを用いて基板の表面に円周方向に延在するキズを形成した後、微細なテープを用いてラッピング処理することができる。しかし、この方法の場合、研磨砥粒がテープに固定されているため、バリが発生しやすいという問題があり、また、バリを取り除こうとすると、オーバーラッピングとなりやすい。
【０００５】また、高記録密度化に対応するため、Ｎｉ－Ｐ基板に代えてガラス基板、セラミック基板等が多用されている。しかし、このような基板は一般的に脆性がなく、硬度が大きいので、上述のようなメカニカル方式でテクスチャを付与した場合、基板が損傷したり欠けたりする問題が発生する。また、この方式では基板表面の凹凸形状を精密に制御することができず、ＣＳＳ特性と磁気ヘッドの低浮上特性の両方を同時に満足させることが非常に難しい。
【０００６】また、例えば、米国特許第５，１０８，７８１号明細書には、ＮｉＰめっき付きのアルミニウム基板を用意して研磨した後、その研磨基板の表面にレーザー加熱によってテクスチャを付与することが記載されている。この方法によると、得られる磁気ディスクの保護膜が基板のテクスチャを複製するので、ヘッド（スライダ）がディスクの保護膜上で停止している際のスティクションを減少させることができる。しかし、この方法では、基板を研磨し、さらにレーザーテクスチャリングを行うことが必須であり、ディスク製造の工程が煩雑になるばかりでなく、製造コストも増大する。
【０００７】一方、米国特許第５，０５３，２５０号明細書には、ディスク基板上に凹凸をもった下地層をその場（in-situ ）で形成する方法が記載されている。すなわち、この方法によると、加熱された基板上に低融点金属（例えば、ガリウム）をスパッタリングによって付着させ、低融点金属の不連続な液体球からなる下地層（しま模様の凹凸構造物）を形成する。液体球が凝固した後、その凹凸をもった下地層の上に磁気記録膜及び保護膜を順次形成すると、下地層表面の凹凸が複製され、ディスクのヘッド／ディスク界面にテクスチャ付き表面が完成する。しかし、この方法では、下地層の形成等のテクスチャリング加工の条件を入念にコントロールしないと、得られる磁気記録膜の結晶成長に悪影響を及ぼす可能性がある。また、この方法では、その表面凹凸の大きさや周期が小さく、また凹部の高さの分布が揃いすぎているために、摩擦係数がそれほど小さくならず、ＣＳＳ特性は必ずしも満足なものではない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記したような従来のテクスチャリング加工技術のいろいろな問題点を解決することにある。本発明の目的は、高密度記録が可能な磁気記録媒体等の製造に好適で、製造が低コストで容易にかつ安定に可能であり、しかもＣＳＳ特性と磁気ヘッドの低浮上特性の両方を同時に満足させることができるテクスチャ付きの媒体基板と、その製造方法を提供することにある。
【０００９】本発明の上記した目的及びその他の目的は、以下の詳細な説明から容易に理解することができるであろう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した目的を達成するために鋭意研究した結果、基板の材料にシリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスを選択するとともに、そのガラスを熱処理して分相させ、さらに続けて酸処理して、細孔テクスチャを形成するのが有効であるということ、また、形成される細孔テクスチャの密度や大きさは、熱処理温度及び時間のコントロールを通じて容易に制御可能であるということを見い出し、本発明を完成した。
【００１１】本発明は、その１つの面において、磁気記録媒体等において支持体として使用されるものであって、シリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなりかつ多孔質構造に由来する連続したテクスチャがその表面に施されていることを特徴とする媒体基板にある。また、本発明は、そのもう１つの面において、シリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなりかつ多孔質構造に由来する連続したテクスチャをその表面に有している媒体基板を製造するに当って、円盤状のホウ珪酸ガラスを熱処理して分相させ、次いで分相後のガラスを酸処理して分相成分を溶出させ、多孔質化することによって製造することを特徴とする媒体基板の製造方法にある。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明による媒体基板は、磁気記録媒体（磁気ディスク）やその他の記録媒体あるいは別種の媒体において支持体として使用されるものである。典型的には、磁気ディスクの基板が挙げられるが、表面にテクスチャを有することを必要とするいかなるタイプの媒体にも、本発明の基板を有利に使用することができる。以下、特に磁気ディスクの基板を参照して本発明を説明する。
【００１３】図１は、本発明による媒体基板を模式的に示した断面図である。基板１は、シリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなり、その表面には、基板に形成された多孔質構造（細孔ａの分布による）に由来する連続したテクスチャが付けられている。多孔質構造は、通常、図示のように基板１の表面部位にのみ形成される。このような多孔質構造の選択的形成は、以下に詳細に説明するけれども、本発明に従いホウ珪酸ガラスを熱処理によって分相させ、さらに酸処理を行うことによって達成することができる。
【００１４】基板１の表面のテクスチャは、いろいろな形状を有することができ、例えば、波形、鋸歯形、台形など、あるいはそれらの組み合わせであることができる。また、このようなテクスチャのサイズ（ここでは、国際標準化機構ＩＳＯの技術委員会ＴＣ５７で規定している表面粗さ、すなわち、中心線平均粗さＲａをいう）も、媒体基板の使途などに応じて広く変更することができるけれども、磁気ディスクの基板として使用する場合、通常、約１～１０nmの範囲である。本発明では、基板表面が微細な多孔質構造を有しているので、表面粗さＲａが１nmの如く小さい値であっても十分に満足し得る作用効果を得ることができ、スティクションが発生することもない。表面粗さＲａが１０nmを上回ると、複製された突起が大きくなりすぎ、ヘッドの浮上を保証することができなくなる場合もある。
【００１５】本発明の媒体基板では、各種のホウ珪酸ガラスを使用することができるけれども、特に、Ｎａ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂を出発物質として形成されたホウ珪酸ガラス、すなわち、ソーダホウ珪酸ガラスを有利に使用することができる。ソーダホウ珪酸ガラスは、好ましくは、次のような組成：Ｎａ₂Ｏ１０～３０質量％、Ｂ₂Ｏ₃ １０～３０質量％、及びＳｉＯ₂ ５０～８０質量％、を有している。特に好ましいソーダホウ珪酸ガラスは、１０質量％のＮａ₂Ｏ、３０質量％のＢ₂Ｏ₃及び６０質量％のＳｉＯ₂からなっている。
【００１６】本発明の媒体基板では、上記したようなソーダホウ珪酸ガラスとならんで、Ｌｉ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂を出発物質として形成されたホウ珪酸ガラス、すなわち、リチウムホウ珪酸ガラスも有利に使用することができる。リチウムホウ珪酸ガラスは、好ましくは、次のような組成：Ｌｉ₂Ｏ５～３０質量％、Ｂ₂Ｏ₃ １０～３０質量％、及びＳｉＯ₂ ５０～８０質量％、を有している。特に好ましいリチウムホウ珪酸ガラスは、５質量％のＬｉ₂Ｏ、３０質量％のＢ₂Ｏ₃及び６６質量％のＳｉＯ₂からなっている。
【００１７】ホウ珪酸ガラスからなる本発明の媒体基板の多孔質構造は、ホウ珪酸ガラスの熱処理による分相とそれに続く酸処理による成分溶出によって形成することができる。この連続した２工程を図２を参照して説明する。なお、図２は、Ｎａ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂を出発物質として形成されたソーダホウ珪酸ガラスの多孔質化の例であり、それぞれの工程のレプリカのＴＥＭ（透過型電子顕微鏡写真）をスケッチしてある。
【００１８】まず、ソーダホウ珪酸ガラスのブロックを作製し、ディスクに好適な厚さにスライスした後に粗研磨及びポリッシングを行う。工程（ａ）は、ポリッシング後のガラス板１の表面の状態を模式的に示したものであり、なんらの変化も認められない。次いで、ガラス板１をその分相に適当な温度で熱処理する。熱処理温度及び時間は、使用するホウ珪酸ガラスの種類などに応じて広く変更することができるというものの、通常、約５００～７００℃の温度で約５～２４時間である。所定の時間の経過後、ホウ珪酸ガラスの分相が起こり、工程（ｂ）に示すように、ＳｉＯ₂からなる海９ｂのなかに虫食い状態でＮａ₂Ｏ－Ｂ₂Ｏ₃の島９ａが形成される。
【００１９】上記のようにして分相ガラスを形成する場合に、本発明では、熱処理温度及び時間をコントロールすることによって、最終的に得られる多孔質化ガラスの表面のテクスチャ状態を任意に制御することができる。実際、同じ熱処理温度（例えば、６５０℃）でも、熱処理時間を延長するにつれて、分相状態をより顕著に発現させることができる。例えば、３時間の熱処理ではさほど分相が進行しなかったものが、６時間が経過すると顕著になり、１０時間の経過でも分相領域が拡大し、１５時間、２５時間と延長するにつれてさらに拡大する。
【００２０】上記のようにして分相ガラスを形成した後、ガラス板１を酸処理する。酸処理には、硝酸、硫酸、塩酸、酢酸などの酸の希釈した水溶液を有利に使用することができる。特に硝酸を有利に使用することができる。酸処理は、いろいろな手法を使用して行うことができるが、通常、選ばれた酸の溶液の浴中にガラス板を所定の時間にわたって浸漬して行うのが有利である。酸溶液の酸の濃度は、広く変更することができるというものの、通常、約２～１０体積％の範囲であり、特に５体積％前後の濃度を適用することが好ましい。また、このような酸溶液は、処理効果を高めるため、通常、約５０～１００℃の温度に高めた状態で使用するのが好ましい。具体的には、例えば、約７０℃に保った硝酸水溶液中にガラス板を約１時間にわたって浸漬する。酸処理の結果、分相ガラス中のＮａ₂Ｏ－Ｂ₂Ｏ₃が硝酸水溶液に徐々に溶け出し、工程（ｃ）に示すように、Ｎａ₂Ｏ－Ｂ₂Ｏ₃の島に対応する細孔ａが形成される。すなわち、最終的には、実質的にＳｉＯ₂のみからなる多孔質のガラス板（媒体基板）１が完成する。細孔ａの孔径は、約５～２５０nmの範囲である。また、媒体基板の表面粗さＲａは、前述のように、通常、約１～１０nmの範囲である。但し、本発明の媒体基板では、もしも本発明の作用効果に悪影響などがでないならば、１０nmを上回る表面粗さＲａを備えていてもよい。この媒体基板は、純度９９％以上のＳｉＯ₂ガラスからなっているため、耐水性及び耐候性が良好である。
【００２１】本発明の媒体基板において、その表面部位に上記のようにして形成される連続したテクスチャは、その基板の表面に全面的に形成されていてもよく、さもなければ、部分的に形成されていてもよいが、高性能な媒体の製造のためには、後者の方が好ましい。特に、基板表面のランディングゾーンのみに多孔質構造に由来のテクスチャを設けることが好ましい。
【００２２】基板表面のランディングゾーンのみにおける多孔質テクスチャの形成は、いろいろな技法を使用して実施することができるけれども、通常、半導体装置の製造などで広く使用されているレジスト法を使用して実施するのが好ましい。例えば、上記のようにして分相ガラスを形成した後、ランディングゾーン以外の領域を耐酸性に優れたフォトレジストでマスクした状態でガラス板を酸処理する。酸処理の完了後にフォトレジストを溶解除去すると、ランディングゾーンのみにテクスチャを有する基板が得られる。フォトレジストやその溶解除去剤は、それぞれ、半導体装置の製造等の分野で一般的に使用されているものを利用することができる。
【００２３】本発明は、そのもう１つの面において、本発明の媒体基板を支持体として使用した磁気記録媒体にある。本発明の磁気記録媒体は、それが本発明の媒体基板を使用する限りにおいて特に限定されるものではなく、したがって、当業者に容易に理解されるように、いろいろな層構成を有することができる。本発明の磁気記録媒体は、好ましくは、非磁性基板上に少なくとも１層の磁性金属材料からなる磁気記録膜を設けてなる磁気記録媒体であって、前記基板が、本発明に従いシリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなりかつ多孔質構造に由来する連続したテクスチャをその表面に有していることを特徴としている。以下、下記の説明によって限定されるものではないけれども、図３の基本構成を参照して本発明の磁気記録媒体を説明する。
【００２４】本発明の磁気記録媒体１０は、非磁性のガラス基板１、下地層２、磁気記録膜（磁気層、磁性層などともいう）３、カーボン保護膜４、そして潤滑剤層５を少なくとも有しており、しかし、本発明の範囲内において種々の変更、例えば、磁気記録膜３の多層化、中間層の追加などを行うことができる。実際、現用の磁気記録媒体の層構成は、非常に複雑になっている。
【００２５】本発明の磁気記録媒体において、非磁性のガラス基板は、本発明の媒体基板に相当するもので、上述の通り、シリカを主成分として含有していて、多孔質構造をもったホウ珪酸ガラス、好ましくはソーダホウ珪酸ガラス又はリチウムホウ珪酸ガラスからなっている。また、このようなホウ珪酸ガラスの多孔質構造は、当該ガラスの熱処理による分相とそれに続く酸処理による成分溶出によって形成されたものである。さらに、このようなガラス基板上の連続したテクスチャは、ホウ珪酸ガラスからなる基板の表面に選択的に形成されているのが好ましい。このような基板とその製造方法は、前記した通りである。
【００２６】非磁性のガラス基板の上の下地層は、常用の磁気記録媒体において一般的な非磁性金属材料から形成することができ、好ましくは、クロムを主成分とする非磁性金属材料から形成することができる。下地層は、単層であっても２層もしくはそれ以上の多層構造であってもよい。多層構造の下地層の場合、それぞれの層の組成は任意に変更することができる。かかる下地層は、特に、クロムのみを主成分とする金属材料あるいはクロム及びモリブデンを主成分とする金属材料から有利に構成することができる。例えば、磁気記録媒体の磁気記録膜に白金が含まれるような場合には、クロム及びモリブデンを主成分とする金属材料から下地層を構成のが好ましい。すなわち、モリブデンの添加によって、格子面間隔を広げることができ、また、磁気記録膜の組成、特に白金量によって広がる磁気記録膜の格子面間隔に対して下地層の格子面間隔を近くしてやることにより、磁気記録膜（ＣｏＣｒ系合金）のＣ軸の面内への優先配向を促すことができるからである。適当な下地層の材料の例として、例えば、Ｃｒ、ＣｒＷ、ＣｒＶ、ＣｒＴｉ、ＣｒＭｏなどを挙げることができる。
【００２７】上述のような下地層は、好ましくは、例えばマグネトロンスパッタ法などのスパッタ法により、一般的な成膜条件により形成することができる。特に、保磁力を高めるため、ＤＣ負バイアスの印加下にスパッタ法を実施するのが好ましい。適当な成膜条件として、例えば、約１００～３００℃の成膜温度、約１～１０ｍＴｏｒｒのＡｒガス圧力、そして約１００～３００ＶのＤＣ負バイアスを挙げることができる。また、必要に応じて、スパッタ法に代えて、他の成膜法、例えば蒸着法、イオンビームスパッタ法等を使用してもよい。かかる下地層の膜厚は、種々のファクタに応じて広い範囲で変更することができる。下地層の膜厚は、この範囲に限定されるものではないけれども、Ｓ／Ｎ比を高めるため、一般的には５～６０nmの範囲である。下地層の膜厚が５nmを下回ると、磁気特性が十分に発現しないおそれがあり、また、反対に６０nmを上回ると、ノイズが増大するおそれがある。
【００２８】本発明の磁気記録媒体は、必要に応じて、そのガラス基板とその上方の前記下地層との中間に、チタンを主成分とする金属材料からなる追加の下地層、好ましくはＴｉ薄膜を有していてもよい。このような中間層は、両者の結合関係をより向上させる働きを有している。本発明の磁気記録媒体において、非磁性の下地層の上に形成されるべき磁気記録膜は、下地層と同様に、常用の磁気記録媒体において一般的な磁気記録膜から形成することができる。磁気記録膜は、磁気記録媒体の分野において通常行われているように、各種の磁性金属材料から形成することができ、好ましくは、以下に列挙するものに限定されるわけではないけれども、例えば、ＣｏＣｒＮｉ系合金、ＣｏＣｒＰｔ系合金などから形成することができる。
【００２９】磁気記録膜は、単層であってもよく、２層もしくはそれ以上の多層構造であってもよい。多層構造の磁気記録膜の場合、それぞれの磁気記録膜の組成は同一もしくは異なっていてもよく、また、必要に応じて、磁気記録膜の間に中間層を介在させて、磁気記録特性の向上などを図ってもよい。具体例を挙げて説明すると、磁気記録膜は、それが単層構造を有している場合、コバルトを主成分として含有し、クロム１４～２３ａｔ％、及び白金１～２０ａｔ％、を含み、さらにタングステン及びカーボンを組み合わせて有する五元系合金から構成することができる。また、この磁気記録膜は、磁気記録膜が２層構造を有している場合、その上層磁気記録膜を構成することができる。
【００３０】さらに具体的に説明すると、単層構造の磁気記録膜又は２層構造の上層磁気記録膜の五元系合金は、次式により表される組成範囲：Ｃｏ_bal.－Ｃｒ_14-23 －Ｐｔ_1-20－Ｗ_x－Ｃ_y（上式中、_bal.はバランス量を意味し、そしてｘ＋ｙは１～７ａｔ％である）を有することができる。
【００３１】本発明による磁気記録媒体では、磁気記録膜をＣｏＣｒＰｔ合金から構成し、これにＷ及びＣの両方を添加し、さらに層構成や成膜プロセスを最適化したことにより、ノイズの大幅な低減を図ることができ、したがって、高いＳ／Ｎ比が得られ、よって、高密度記録媒体を具現することができる。このような作用効果は、磁気記録膜の形成のためにＣｏＣｒＰｔ合金に対して添加されたＷ及びＣが、ＷＣ及びＷ₂ Ｃなる安定な化合物を形成することができることに由来する。これらの化合物は、Ｃｏへの固溶限界が極めて小さいため、結晶粒界に析出するからである。
【００３２】また、磁気記録媒体の磁気記録膜が２層構造を有している場合には、上層磁気記録膜としては、上記したＣｏＣｒＰｔＷＣ五元系合金からなる磁気記録膜を採用することができ、この上層磁気記録膜と下地層との中間に配置されるべき下層磁気記録膜としては、コバルトを主成分として含有し、クロム１３～２１ａｔ％、及び白金１～２０ａｔ％、を含み、さらにタンタル及びニオブを組み合わせて有する五元系合金から構成されている磁気記録膜を採用することができる。
【００３３】さらに具体的に説明すると、この下層磁気記録膜の五元系合金は、次式により表される組成範囲：Ｃｏ_bal.－Ｃｒ_13-21 －Ｐｔ_1-20－Ｔａ_x－Ｎｂ_y（上式中、_bal.はバランス量を意味し、そしてｘ＋ｙは１～７ａｔ％である）を有することができる。このような場合に、下層磁気記録膜の五元系合金において、タンタル及びニオブの添加量は、同等もしくはほぼ同等でありかつ合計量が１～７ａｔ％であることが好ましい。
【００３４】本発明の磁気記録媒体において、その磁気記録膜は、単層構造及び２層構造にかかわりなく、３０～１８０Ｇμm のｔＢｒ（磁気記録膜の膜厚ｔと残留磁化密度Ｂｒの積）を有していることが好ましい。特に、単層構造の磁気記録膜は、５０～１８０Ｇμm のｔＢｒを有していることが好ましく、また、２層構造の磁気記録膜は、３０～１６０Ｇμm のｔＢｒを有していることが好ましい。この磁気記録膜は、従来の磁気記録膜に比較して低Ｂｒに構成したことにより、特にＭＲヘッドをはじめとした磁気抵抗効果型ヘッド用として最適である。
【００３５】本発明による多孔質化ガラス基板上に下地層を介して設けられる磁気記録膜は、好ましくは、スパッタ法により、所要の成膜条件下で形成することができる。特に、保磁力を高めるため、ＤＣ負バイアスの印加下にスパッタ法を実施するのが好ましい。スパッタ法としては、上記した下地層の成膜と同様、例えばマグネトロンスパッタ法などを使用することができる。適当な成膜条件として、例えば、約１００～３５０℃の成膜温度、約１～１０ｍＴｏｒｒのＡｒガス圧力、そして約８０～４００ＶのＤＣ負バイアスを挙げることができる。また、必要に応じて、スパッタ法に代えて、他の成膜法、例えば蒸着法、イオンビームスパッタ法等を使用してもよい。
【００３６】本発明の磁気記録媒体は、磁気記録膜の上に、それを保護するカーボン保護膜を備える。カーボン保護膜は、基本的に、磁気記録媒体の分野において一般的に使用されている炭素質の保護膜であることができる。適当なカーボン保護膜として、例えば、Ｃ層、ＷＣ層、ＳｉＣ層、Ｂ₄ Ｃ層、水素含有Ｃ層などを挙げることができる。これらのカーボン保護膜は、従来から広く使用されているスパッタ法やＣＶＤ法によって形成してもよく、さもなければ、最近開発された技術であるFiltered Cathodic Arc 法（以下、「ＦＣＡ法」と呼ぶ）を用いて形成してもよい。ＦＣＡ法を使用すると、高硬度のカーボン保護膜を磁気記録膜上に堆積するとともに、その高硬度のカーボン保護膜中に窒素を含有させた場合、カーボン保護膜の液体潤滑剤に対する吸着性が著しく向上せしめられ、優れた耐久性を得、かつ維持することができるであろう。
【００３７】本発明の磁気記録媒体は、上記したような必須の層及び任意に使用可能な層に加えて、この技術分野において常用の追加の層を有していたり、さもなければ、含まれる層に任意の化学処理等が施されていてもよい。例えば、上記したカーボン保護膜の上に、フルオロカーボン樹脂系の潤滑剤層が形成されていたり、さもなければ、同様な処理が施されていてもよい。適当な潤滑剤は、例えば、フォンブリン、クライオトックスなどという商品名で容易に入手可能である。かかる潤滑剤は、ヘッドと媒体が接触して磁気記録データを破壊するヘッドクラッシュと呼ばれる障害を防止し、しかもヘッドと媒体の摺動に伴う摩擦力を低減させ、媒体の寿命を延ばす働きがある。潤滑剤層の厚さは、通常、約０．１～０．５nmである。
【００３８】本発明の磁気記録媒体は、本発明の範囲内においていろいろな方法に従って製造することができるけれども、好ましくは、先にも説明したように、シリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなりかつ多孔質構造に由来する連続したテクスチャをその表面に有している非磁性のガラス基板を本発明方法に従って製造して、そのガラス基板の上に少なくとも１層の磁性金属材料からなる磁気記録膜を設けることによって製造することができる。
【００３９】図４は、本発明の磁気記録媒体の製造工程を順を追って示したフローシートである。すなわち、本発明方法に従うと、好ましくは、ホウ珪酸ガラスを熱処理及び酸処理して本発明の媒体基板を作製した後、その基板の表面に、磁気記録媒体の製造の分野において一般的な技法を使用して磁気記録膜（磁性膜）等を形成し、さらに最上層のカーボン保護膜に潤滑剤を塗布することによって、目的とする磁気ディスクを製造することができる。磁気記録膜、カーボン保護膜等の形成や、潤滑剤の塗布は、必要に応じて任意に変更してもよいけれども、上記したような製造条件の下で有利に実施することができる。
【００４０】本発明は、上記したような磁気記録媒体とその製造方法の他に、本発明の磁気記録媒体を使用した磁気ディスク装置にある。本発明の磁気ディスク装置において、その構造は特に限定されないというものの、基本的に、磁気記録媒体において情報の記録を行うための記録ヘッド部及び情報の再生を行うための再生ヘッド部を備えている装置を包含する。特に、再生ヘッド部は、以下に説明するように、磁界の強さに応じて電気抵抗が変化する磁気抵抗素子を使用した磁気抵抗効果型ヘッド、すなわち、ＭＲヘッドを備えていることが好ましい。
【００４１】本発明の磁気ディスク装置において、好ましくは、磁気抵抗効果素子及び該磁気抵抗効果素子にセンス電流を供給する導体層を有し、磁気記録媒体からの情報の読み出しを行う磁気抵抗効果型の再生ヘッド部と、薄膜で形成された一対の磁極を有し、磁気記録媒体への情報の記録を行う誘導型の記録ヘッド部とが積層されてなる複合型の磁気ヘッドを使用することができる。磁気抵抗効果型の再生ヘッドは、この技術分野において公知のいろいろな構造を有することができ、そして、好ましくは、異方性磁気抵抗効果を利用したＡＭＲヘッド又は巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲヘッド（スピンバルブＧＭＲヘッド等を含む）を包含する。再生ヘッド部の導体層は、いろいろな構成を有することができるけれども、好ましくは、１．導体層の膜厚に関して、磁気抵抗効果素子の近傍部分を比較的に薄く形成し、その他の部分を厚く形成したもの、２．導体層の膜厚及び幅員に関して、磁気抵抗効果素子の近傍部分のそれを比較的に薄くかつ細く形成し、その他の部分を厚くかつ幅広に形成したもの、を包含する。導体層の膜厚及び必要に応じて幅員を上記のように調整することは、いろいろな手法に従って行うことができるものの、特に、導体層の多層化によって膜厚の増加を図ることによりこれを達成することが推奨される。
【００４２】特に上記したような構成の磁気ディスク装置を使用すると、従来の複合型の磁気ヘッドに比較して、記録ヘッド部の磁極の湾曲を小さくするとともに導体層の抵抗を下げ、オフトラックが小さい範囲であれば、精確にかつ高感度で情報を読み出すことができる。本発明の磁気ディスク装置は、例えば、その記録ヘッド部及び再生ヘッド部を図５及び図６に示すような積層構造とすることができる。図５は、本発明の磁気ディスク装置の原理図であり、図６は、図５の線分Ｂ－Ｂにそった断面図である。
【００４３】図５及び図６において、参照番号１１は磁気記録媒体への情報の記録を行う誘導型の記録ヘッド部であり、そして参照番号１２は情報の読み出しを行う磁気抵抗効果型の再生ヘッド部である。記録ヘッド部１１は、ＮｉＦｅ等からなる下部磁極（上部シールド層）１３と、一定間隔をもって下部磁極１３と対向したＮｉＦｅ等からなる上部磁極１４と、これらの磁極１３及び１４を励磁し、記録ギャップ部分にて、磁気記録媒体に情報の記録を行わせるコイル１５等から構成される。
【００４４】再生ヘッド部１２は、好ましくはＡＭＲヘッドやＧＭＲヘッド等でもって構成されるものであり、その磁気抵抗効果素子部１２Ａ上には、磁気抵抗効果素子部１２Ａにセンス電流を供給するための一対の導体層１６が記録トラック幅に相応する間隔をもって設けられている。ここで、導体層１６の膜厚は、磁気抵抗効果素子部１２Ａの近傍部分１６Ａが薄く形成され、他の部分１６Ｂは厚く形成されている。
【００４５】図５及び図６の構成では、導体層１６の膜厚が、磁気抵抗効果素子部１２Ａの近傍部分１６Ａで薄くなっているため、下部磁極（上部シールド層）１３等の湾曲が小さくなっている。このため、磁気記録媒体に対向する記録ギャップの形状もあまり湾曲せず、情報の記録時における磁気ヘッドのトラック上の位置と読み出し時における磁気ヘッドのトラック上の位置に多少ずれがあっても、磁気ディスク装置は正確に情報を読み出すことができ、オフトラック量が小さいにもかかわらず読み出しの誤差が生じるという事態を避けることができる。
【００４６】一方、導体層１６の膜厚が、磁気抵抗効果素子部１２Ａの近傍以外の部分１６Ｂでは厚く形成されているため、導体層１６の抵抗を全体として小さくすることもでき、その結果、磁気抵抗素子部１２Ａの抵抗変化を高感度で検出することが可能になり、Ｓ／Ｎ比が向上し、また、導体層１６での発熱も避けることができ、発熱に起因したノイズの発生も防げる。
【００４７】本発明による磁気ディスク装置の一例は、図７及び図８に示す通りである。なお、図７は磁気ディスク装置の平面図（カバーを除いた状態）であり、図８は図７の線分Ａ－Ａにそった断面図である。これらの図において、参照番号５０は、ベースプレート５１上に設けられたスピンドルモータ５２によって回転駆動される磁気記録媒体としての複数枚（図示の例では３枚）の磁気ディスクを示している。磁気ディスク５０は、本発明に従いテクスチャ付きのホウ珪酸ガラス製基板を使用している。
【００４８】参照番号５３は、ベースプレート５１上に回転可能に設けられたアクチュエータである。このアクチュエータ５３の一方の回転端部には、磁気ディスク５０の記録面方向に延出する複数のヘッドアーム５４が形成されている。このヘッドアーム５４の回転端部には、スプリングアーム５５が取り付けられ、更に、このスプリングアーム５５のフレクシャー部に前述のスライダ４０が図示しない絶縁膜を介して傾動可能に取り付けられている。一方、アクチュエータ５３の他方の回転端部には、コイル５７が設けられている。
【００４９】ベースプレート５１上には、マグネット及びヨークで構成された磁気回路５８が設けられ、この磁気回路５８の磁気ギャップ内に、上記コイル５７が配置されている。そして、磁気回路５８とコイル５７とでムービングコイル型のリニアモータ（ＶＣＭ：ボイスコイルモータ）が構成されている。そして、これらベースプレート５１の上部はカバー５９で覆われている。
【００５０】次に、上記構成の磁気ディスク装置の作動を説明する。磁気ディスク５０が停止している時には、スライダ４０は磁気ディスク５０の退避ゾーンに接触し停止している。次に、磁気ディスク５０がスピンドルモータ５２によって、高速で回転駆動されると、この磁気ディスク５０の回転による発生する空気流によって、スライダ４０は微小間隔をもってディスク面から浮上する。この状態でコイル５７に電流を流すと、コイル５７には推力が発生し、アクチュエータ５３が回転する。これにより、ヘッド（スライダ４０）を磁気ディスク５０の所望のトラック上に移動させ、データのリード／ライトを行なうことができる。
【００５１】この磁気ディスク装置では、磁気ヘッドの導体層として、磁気抵抗効果素子部の近傍部分を薄く形成し他の部分を厚く形成したものを用いているため、記録ヘッド部の磁極の湾曲を小さくすると共に導体層の抵抗を下げ、オフトラックが小さい範囲であれば正確に且つ高感度に情報を読み出すことができる。
【００５２】
【実施例】引き続いて、本発明をその実施例を参照して説明する。なお、下記の実施例は一例であって、これによって本発明が限定されるものではないことを理解されたい。
実施例１合計２００ｇの粉末状のガラス原料（１０質量％のＮａ₂Ｏ、３０質量％のＢ₂Ｏ₃及び６０質量％のＳｉＯ₂）を坩堝に入れ、混合した後、電気炉中で１，６００℃で溶解させた。ガラス原料が十分に溶解した後、得られたガラス融液中に攪拌羽根を挿入し、約１時間にわたって攪拌した。次いで、坩堝から攪拌羽根を取り出し、３０分間にわたって静置した。静置後の融液を成形治具に流し込み、硬化させた。ソーダホウ珪酸ガラスのブロックが得られた。得られたガラスブロックをそのガラスのガラス転移温度付近まで再加熱した後、徐冷して歪み取りを行った。歪みを取り除いた後のガラスブロックのサイズは、縦１０cm、横１０cm、そして高さ１cmであった。
【００５３】得られたガラスブロックを約１．５mmの厚さの円盤形状にスライスした後、カッターを使用して、内周及び外周が同心円であるガラスディスクを切り出した。さらに、ガラスディスクの内外周をダイヤモンド治具を用いて面取り加工した。その後、ガラスディスクの上下の両面を粗研磨及びポリシングした。引き続いて、ポリシング後のガラスディスクを加熱炉に入れ、６００℃の温度で１５時間にわたって加熱した。この加熱によって、ガラスの分相がおこり、ＳｉＯ₂からなる領域（海）のなかに虫食い状態のＮａ₂Ｏ－Ｂ₂Ｏ₃の領域（島）が形成された。
【００５４】上記のような分相処理に続けて、ガラスディスクを５体積％の硝酸水溶液（７０℃）に１時間にわたって浸漬し、酸処理を行った。酸処理の結果、分相ガラス中のＮａ₂Ｏ－Ｂ₂Ｏ₃が硝酸水溶液に徐々に溶け出し、Ｎａ₂Ｏ－Ｂ₂Ｏ₃の島に対応する細孔が形成された。得られた多孔質化ガラスの細孔の孔径は、平均して、約２００nmであった。このガラスディスクは、純度９９％のＳｉＯ₂ガラスからなっていることが、原子吸光法を使用した分析によって確認された。
【００５５】引き続いて、熱処理温度及び時間をコントロールすることによって、最終的に得られる多孔質化ガラスの表面のテクスチャ状態を任意に制御することができることを確認するため、同じ熱処理温度（６５０℃）で、異なる時間にわたって熱処理（分相処理）を実施した。その結果、３時間の熱処理ではさほど分相が進行しなかったけれども、熱処理時間の延長とともに、下記のように多孔質化ガラスの細孔の孔径が増大した。
【００５６】
６時間の熱処理後の細孔の孔径約３０nm、１０時間の熱処理後の細孔の孔径約８０nm、１５時間の熱処理後の細孔の孔径約２００nm、２５時間の熱処理後の細孔の孔径約２５０nm。
上記のような細孔の孔径の経時変化を本発明の目的に照らして評価した場合、このような６５０℃の熱処理温度ては、通常、約１０～１５時間の熱処理時間を適用するのが有用であるということが認められた。
実施例２前記実施例１に記載の手法を繰り返したけれども、本発明では、粉末状のガラス原料（１０質量％のＮａ₂Ｏ、３０質量％のＢ₂Ｏ₃及び６０質量％のＳｉＯ₂）に代えて、同じく粉末状のガラス原料（１０質量％のＬｉ₂Ｏ、３０質量％のＢ₂Ｏ₃及び６０質量％のＳｉＯ₂）を使用した。実施例１において得られたものと同様な、多孔質構造に由来する連続したテクスチャを表面に有するＳｉＯ₂ガラスディスクが得られた。
実施例３下記の層構成を有する磁気ディスクを作製した。
【００５７】
────────────────────潤滑剤層────────────────────窒素ドープのカーボン保護膜────────────────────磁気記録膜（ＣｏＣｒＰｔＴａＮｂ）
────────────────────下地層（ＣｒＭｏ₁₀）
────────────────────テクスチャ表面を有するホウ珪酸ガラス基板────────────────────前記実施例１で作製したソーダホウ珪酸ガラス基板の表面を良く洗浄した後、ＤＣマグネトロンスパッタ装置により、膜厚３０nmのＣｒＭｏ１０（ａｔ％）下地層、膜厚２７nmのＣｏＣｒＰｔＴａＮｂ系磁気記録膜、そして膜厚２０nmの窒素ドープのカーボン（Ｃ）保護膜、そして膜厚１nmの「フォンブリンＡＭ３００１」（商品名）からなる潤滑剤層を順次積層した。本例の場合、下地層の成膜前にスパッタ室内を３×１０^-7Ｔｏｒｒ以下に排気し、基板温度を２８０℃に高め、Ａｒガスを導入してスパッタ室内を５ｍＴｏｒｒに保持し、－２００Ｖのバイアスを印加しながら、下地層としてのＣｒＭｏをに成膜した。さらに、下地層の成膜に続けて、ＣｏＣｒＰｔＴａＮｂ膜をそのＢｒｔが１００Ｇμｍ（２７nm厚）となるように成膜した。成膜に使用したターゲットは、ＣｏＣｒターゲットにＰｔ、Ｔａ、Ｎｂチップを配置した複合ターゲットであった。
実施例４前記実施例１で作製したソーダホウ珪酸ガラス基板の表面を良く洗浄した後、ＤＣマグネトロンスパッタ装置により、膜厚１２０nmのＣｒ下地層、膜厚５６nmのＣｏＮｉＣｒ系磁気記録膜、そして膜厚２０nmのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）保護膜を順次成膜した。次いで、ＤＬＣ保護膜の上に「フォンブリンＡＭ３００１」（商品名）を膜厚１nmで塗布し、含浸させた。上記のようにして作製した磁気ディスクの表面の表面粗さ（Ｒａ）を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）によって測定したところ、約０．５nmであることが確認された。
【００５８】引き続いて、得られた磁気ディスクを市販の摩擦試験機（富士通オートメーション社製）に搭載し、ヘッド荷重３ｇのマイクロスライダを使用してスティクション試験を行った。その結果、３万回にわたってＣＳＳを反復した場合の静止摩擦係数が０．５、動摩擦係数が０．２であり、摩擦摺動特性が極めて良好であることが判明した。
【００５９】比較のため、前記実施例１で熱処理による分相とそれに続く酸処理を省略して作製したソーダホウ珪酸ガラス基板（テクスチャを有しない比較品）を使用して、上記と同様な手法に従って磁気ディスクを作製した。しかし、この磁気ディスクは、その表面においてテクスチャに由来する異方性がでていないので、磁気ディスク装置に搭載して使用することができなかった。
〔付記〕以上、本発明を特にその好ましい態様及びいくつかの実施例を参照して説明した。本発明のさらなる理解のため、本発明の好ましい態様をまとめて記載すると、次の通りである。
【００６０】１．磁気記録媒体等において支持体として使用されるものであって、シリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなりかつ多孔質構造に由来する連続したテクスチャがその表面に施されていることを特徴とする媒体基板。
２．前記ホウ珪酸ガラスがソーダホウ珪酸ガラスであり、Ｎａ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂を出発物質として形成されたものであることを特徴とする付記１に記載の媒体基板。
【００６１】３．前記ソーダホウ珪酸ガラスが、次の組成：Ｎａ₂Ｏ１０～３０質量％、Ｂ₂Ｏ₃ １０～３０質量％、及びＳｉＯ₂ ５０～８０質量％、を有することを特徴とする付記２に記載の媒体基板。
【００６２】４．前記ソーダホウ珪酸ガラスが、１０質量％のＮａ₂Ｏ、３０質量％のＢ₂Ｏ₃及び６０質量％のＳｉＯ₂からなることを特徴とする付記１又は２に記載の媒体基板。
５．前記ホウ珪酸ガラスがリチウムホウ珪酸ガラスであり、Ｌｉ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂を出発物質として形成されたものであることを特徴とする付記１に記載の媒体基板。
【００６３】６．前記リチウムホウ珪酸ガラスが、次の組成：Ｌｉ₂Ｏ５～３０質量％、Ｂ₂Ｏ₃ １０～３０質量％、及びＳｉＯ₂ ５０～８０質量％、を有することを特徴とする付記５に記載の媒体基板。
【００６４】７．前記リチウムホウ珪酸ガラスが、５質量％のＬｉ₂Ｏ、３０質量％のＢ₂Ｏ₃及び６６質量％のＳｉＯ₂からなることを特徴とする付記５又は６に記載の媒体基板。
８．前記ホウ珪酸ガラスの多孔質構造が、当該ガラスの熱処理による分相とそれに続く酸処理による成分溶出によって形成されたものであることを特徴とする付記１～７のいずれか１項に記載の媒体基板。
【００６５】９．前記連続したテクスチャが、当該基板の表面に選択的に形成されていることを特徴とする付記１～８のいずれか１項に記載の媒体基板。
１０．シリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなりかつ多孔質構造に由来する連続したテクスチャをその表面に有している媒体基板を製造するに当って、円盤状のホウ珪酸ガラスを熱処理して分相させ、次いで分相後のガラスを酸処理して分相成分を溶出させ、多孔質化することによって製造することを特徴とする媒体基板の製造方法。
【００６６】１１．前記ホウ珪酸ガラスがソーダホウ珪酸ガラスであり、Ｎａ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂を出発物質として形成されたものであることを特徴とする付記１０に記載の媒体基板の製造方法。
１２．前記ソーダホウ珪酸ガラスが、次の組成：Ｎａ₂Ｏ１０～３０質量％、Ｂ₂Ｏ₃ １０～３０質量％、及びＳｉＯ₂ ５０～８０質量％、を有することを特徴とする付記１１に記載の媒体基板の製造方法。
【００６７】１３．前記ソーダホウ珪酸ガラスが、１０質量％のＮａ₂Ｏ、３０質量％のＢ₂Ｏ₃及び６０質量％のＳｉＯ₂からなることを特徴とする付記１１又は１２に記載の媒体基板の製造方法。
１４．前記ホウ珪酸ガラスがリチウムホウ珪酸ガラスであり、Ｌｉ₂Ｏ、Ｂ₂Ｏ₃及びＳｉＯ₂を出発物質として形成されたものであることを特徴とする付記１０に記載の媒体基板の製造方法。
【００６８】１５．前記リチウムホウ珪酸ガラスが、次の組成：Ｌｉ₂Ｏ５～３０質量％、Ｂ₂Ｏ₃ １０～３０質量％、及びＳｉＯ₂ ５０～８０質量％、を有することを特徴とする付記１４に記載の媒体基板の製造方法。
【００６９】１６．前記リチウムホウ珪酸ガラスが、５質量％のＬｉ₂Ｏ、３０質量％のＢ₂Ｏ₃及び６６質量％のＳｉＯ₂からなることを特徴とする付記１４又は１５に記載の媒体基板の製造方法。
１７．前記ホウ珪酸ガラスを６００～７００℃の温度で５～２４時間にわたって熱処理し、前記多孔質構造の細孔径を５～２５０nmの範囲に制御することを特徴とする付記１０～１６のいずれか１項に記載の媒体基板の製造方法。
【００７０】１８．前記ホウ珪酸ガラスを熱処理して分相させた後、磁気ヘッドのランディングゾーン以外の領域にマスキング要素を存在させた状態で前記酸処理を行い、前記ランディングゾーンのみを選択的に多孔質化することを特徴とする付記１０～１６のいずれか１項に記載の媒体基板の製造方法。
１９．磁気記録媒体において情報の記録を行うための記録ヘッド部及び情報の再生を行うための再生ヘッド部を備えた磁気ディスク装置であって、前記磁気記録媒体が、非磁性基板上に磁気記録膜を設けてなる磁気記録媒体であり、かつ前記基板が、シリカを主成分として含有するホウ珪酸ガラスからなりかつ多孔質構造に由来する連続したテクスチャをその表面に有していることを特徴とする磁気ディスク装置。
【００７１】２０．前記ホウ珪酸ガラスが、ソーダホウ珪酸ガラス又はリチウムホウ珪酸ガラスであることを特徴とする付記１９に記載の磁気ディスク装置。
【００７２】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明の媒体基板を使用すれば、磁気ヘッドとの摩擦摺動特性及びしたがって低浮上性に優れた磁気ディスクを提供することができる。また、媒体基板の製造において、分相処理温度、すなわち、熱処理温度をコントロールすることによって、基板表面に形成される凹凸構造を容易に算出することができ、よって、テクスチャ設計を効率よく行うことができる。
【００７３】さらに、分相処理とその後の熱処理によって、ホウ珪酸ガラスを純度９９％以上のＳｉＯ₂ガラスに変化させることができるので、耐水性及び耐候性に優れた磁気記録媒体を提供することができる。さらにまた、本発明に従うと、そのような優れた磁気記録媒体を組み込みことによって、高性能の磁気ディスク装置を提供することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００５２２３【氏名又は名称】富士通株式会社
【出願日】	平成１２年８月９日（２０００．８．９）
【代理人】	【識別番号】１０００７７５１７【弁理士】【氏名又は名称】石田敬（外４名）
【公開番号】	特開２００２－５６５２０（Ｐ２００２－５６５２０Ａ）
【公開日】	平成１４年２月２２日（２００２．２．２２）
【出願番号】	特願２０００－２４１５４５（Ｐ２０００－２４１５４５）