DE69521911T2

DE69521911T2 - Unter zyklisch veränderten temperaturen kathodenzerstäubte strukturierungsschichten aus materialien mit hohem schmelzpunkt

Info

Publication number: DE69521911T2
Application number: DE69521911T
Authority: DE
Inventors: Chuan Gao; Darrin Massey
Original assignee: Seagate Technology LLC
Current assignee: Seagate Technology LLC
Priority date: 1995-11-03
Filing date: 1995-11-03
Publication date: 2001-11-15
Anticipated expiration: 2015-11-04
Also published as: JPH10512386A; EP0801793B1; KR987001120A; KR100276753B1; EP0801793A1; DE69521911D1; WO1997016826A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Medien zur Aufzeichnung, Speicherung und zum Lesen von magnetischen Daten und insbesondere auf Maßnahmen zur Steuerung der Oberflächentopographien von magnetischen Medien.
Magnetplatten verwenden dünne Filme aus magnetisierbarem Material zum Speichern von Daten in magnetischer Form. Typischerweise sind die Magnetplatten drehbar befestigt, wobei ein oder mehrere magnetische Datenwandlerköpfe in enger Nähe zu den Aufzeichnungsoberflächen der Platten angeordnet sind. Jeder Wandlerkopf ist allgemein in Radialrichtung gegenüber seiner zugehörigen Platte beweglich, während die Platte in Drehung versetzt wird. Starre Magnetplatten werden mit hohen Drehzahlen während der Lese- und Aufzeichnungsoperationen in Drehung versetzt, um ein Luftkissen oder Luftlager zu schaffen, das jeden Wandlerkopf in einer kontrollierten Entfernung von seiner zugehörigen Aufzeichnungsoberfläche haltert, so daß eine gleichförmige Kopf-Gleithöhe oder Flughöhe aufrechterhalten wird. Weiterhin gibt es Zeiten, zu denen die Wandlerköpfe mit ihren zugehörigen Platten in Berührung kommen; insbesondere dann, wenn die Platten stationär sind, oder während der Beschleunigung der Platte von einem Stillstand aus, und während der Abbremsung in Richtung auf einen vollständigen Stillstand.
Um die magnetische Datenspeicherdichte zu vergrößern, ist es wünschenswert, die Wandlerkopf-Flughöhe zu einem Minimum zu machen. Um geringe Flughöhen zu erzielen, muß die Aufzeichnungsoberfläche eben und glatt sein, jedoch nicht so glatt, daß eine Stiktion oder Haftung an der Grenzfläche zwischen dem Kopf und dem Medium hervorgerufen wird. Als Ergebnis werden Aufzeichnungsoberflächen von magnetischen Medien absichtlich mit einer Textur oder Oberflächengestalt versehen, die so ausgelegt ist, daß sich einerseits eine niedrige Flughöhe ergibt, andererseits jedoch die Reibung und Abnutzung zu einem Minimum gemacht wird.
Typischerweise wurde eine mechanische Abtragung für diesen Zweck verwendet. Typischerweise wurde ein Gewebe, Papier oder Kissen, das mit einem geeigneten Schleifmittel beschichtet oder gesättigt ist, verwendet. Das Abtragen durch Schleifen entfernt erhebliche Mengen des Substratmaterials und erfordert eine beträchtliche Zeit, was erheblich zu den Produktionskosten für die Medien beiträgt. Der Abschleifvorgang weist eine geringe Präzision auf und neigt zur Erzeugung von Fehlern.
Obwohl die mechanische Texturierung bei im Handel erhältlichen Medien überwiegend verwendet wird, wurden auch chemische Ätz- und Drucktechniken verwendet, um eine Textur zu schaffen. In letzterer Zeit wurde die Verwendung der Laserenergie für die Medientexturierung offenbart, wie beispielsweise in dem US-Patent 5 108 781 (Ranjan et al.). Ein impulsförmig gesteuerter Laserstrahl wird auf die obere Oberfläche eines Aluminium-Nickelphosphor-Subtrates fokussiert, um Lasermarkierungen zu bilden, jeweils mit einer in der Mitte liegenden Vertiefung, die von einem erhöhten Rand umgeben ist. Wie dies in der Anmeldung PCT/US 95/10697 mit dem Titel "PULSED LASER SURFACE TREATMENTS FOR MAGNETIC RECORDING MEDIA" vom 22. August 1995, die auf den Anmelder dieser Anmeldung übertragen ist, offenbart ist, kann Laserenergie dazu verwendet werden, nach außen vorspringende Knoten oder Warzen zu schaffen, und um eine Substratoberfläche zu polieren. Die Technik wird auf Aluminium-Ni-P-Substrate und auf Metallschichten angewandt, die auf Glassubstraten gebildet sind.
Der fortgesetzte Trend in Richtung auf höhere Datenaufzeichnungsdichten hat zur Verwendung von Alternativen für das übliche Aluminium-Ni-P-Substrat geführt, beispielsweise Glas, Glaskeramik und Quarz (SiO&sub2;). Obwohl diese Substrate einer mechanischen Abtragung unterworfen werden können, sind die vorstehend anhand der Aluminium-Ni-P-Substrate erläuterten Probleme, insbesondere die geringe Präzision und die Erzeugung von Fehlern, im Fall der nichtmetallischen Substrate noch schwerwiegender.
Materialien mit niedrigem Schmelzpunkt wurden auf nichtbenetzende Substrate aufgesprüht, um eine Textur zu schaffen. Beispielsweise wurde Gallium auf Glassubstrate aufgesprüht, während es oberhalb seines Schmelzpunktes von 29,8ºC gehalten wurde. Aufgrund der Oberflächenspannung bildet das abgeschiedene Ga kugelförmige flüssige Merkmale. Eine nachfolgende Abscheidung eines Magnetfilms bildet Legierungen und intermetallische Materialien, die die Galliumschicht verfestigen und deren Topographie wiederspiegeln. Eine Legierung aus Indium und Zinn wurde in einer ähnlichen Weise aufgebracht. Derartige, einen niedrigen Schmelzpunkt aufweisende Materialien können jedoch nicht in einer Weise aufgebracht werden, die eine Trennung zwischen benachbarten Höckern ergibt. Weiterhin müssen Substrate mechanisch texturiert werden, bevor diese Materialien aufgesprüht werden können, oder das Substratmaterial muß irgendeine Art einer von Natur aus vorhandenen "eingebauten" Textur haben (wie z. B. Glaskeramik-Substrate, die unmittelbar nachfolgend erläutert werden). In Verbindung mit Glassubstraten wurden verschiedene alternative Texturierungstechniken versucht, unter Einschluß der Spin-Beschichtung, des Ätzens, des Aufsprühens und des Temperns. Diese waren im allgemeinen weniger als befriedigend.
In Verbindung mit Glaskeramik-Substraten kann eine mechanische Abtragung eine eingebaute "Textur" in dem Substrat dadurch hervorrufen, daß vorher eingebettete, harte teilchenförmige Elemente entfernt werden. Diese eingebaute Textur besteht aus mehrfachen Vertiefungen, die von "vulkanischen" Rändern umgeben sind. Auf diese Weise texturierte Substrate wiesen gute Eigenschaften bei der CSS-Prüfung auf. Aufgrund der Porosität der auf diese Substrate abgeschiedenen Metallfilme wurde jedoch festgestellt, daß bewegliche Alkaliionen (beispielsweise K&spplus;, Na&spplus; und Ca&spplus;-Ionen), insbesondere benachbart zu den Vertiefungen, von dem Glaskeramik-Substrat in den Film und schließlich in die freiliegende Oberfläche der Metallfilme wandern. Dieses Problem, das als "Ausdunsten" bekannt ist, kann dadurch verringert werden, daß der Metallfilm mit einer stark vergrößerten Dichte ausgebildet wird und daß die Vertiefungen beseitigt werden. Die Erzielung der eingebauten Textur hat sich unter diesen Umständen jedoch als schwierig erwiesen, und das CSS- und Stiktionsverhalten war nicht befriedigend.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein besser wiederholbares und zuverlässiges Verfahren zur Texturierung von Substraten für Magnetplatten unter Verwendung einer Vielzahl von unterschiedlichen nichtmagnetischen Substraten zu schaffen.
Es ist weiterhin ein Ziel, einen Medienherstellungsprozeß zu schaffen, der auf alle Arten von Substraten anwendbar und wesentlich einfacher und weniger kostspielig ist, als die übliche Texturierung und andere Substrattexturierungstechniken, die derzeit entwickelt werden.
Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung eines Magnetplatten- Texturierungsprozesses, der Reinraum-kompatibel ist und die Notwendigkeit der Handhabung von Substraten zu einem Minimum macht, um die Möglichkeiten für Fehler und Verunreinigungen zu verringern.
Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung einer Magnetplatte, die eine gleichförmigere Textur und weniger Fehler aufweist.
Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung eines Substrat-Texturierungsprozesses, der eine Kontrolle über den Abstand zwischen benachbarten Höckern oder anderen Merkmalen ergibt, was zu einem verbesserten CSS-Verhalten führt.
Ein weiteres Ziel besteht in der Schaffung einer Magnetplatte, die eine Textur aufweist, die geringere Wandlerkopf-Flughöhen (beispielsweise von einem Mikrozoll (25,4 nm) oder weniger) ermöglicht und dennoch das CSS-Verhalten verbessert.

Zusammenfassung der Erfindung ·

Um diese und andere Ziele zu erreichen, wird ein Verfahren zur Formung einer Textur auf einem nichtmagnetischen Substrat geschaffen, wie er in dem beigefügten Anspruch 1 definiert ist. Weiterhin ist ein magnetisches Datenspeichermedium gemäß der Erfindung in dem beigefügten Anspruch 16 definiert.
Vorzugsweise treten die Temperaturänderung und die Abscheidung des Texturierungsmaterials gleichzeitig auf. Diese Lösung verwendet in vorteilhafter Weise eine Wärmequelle zur Erhöhung der Substrattemperatur auf einen Wert, der gleich oder größer als die Anfangstemperatur gerade vor der Abscheidung ist. Die Anfangstemperatur kann im Bereich von ungefähr 200 bis 600ºC liegen, in Abhängigkeit von dem Substratmaterial und der gewünschten Höckerdichte, Höckerhöhe und dem Höckerdurchmesser. Die Temperatur liegt stärker bevorzugt in dem Bereich von 200 bis 400ºC. Bei Einleitung der Abscheidung wird die Wärmequelle entfernt, was es ermöglicht, daß das Substrat abkühlt, während die Abscheidung fortschreitet.
Das Texturierungsmaterial kann durch Zerstäuben in einer Vakuumkammer bei einem Abscheidungsdruck im Bereich von ungefähr 3-50 Millitorr (0,40-6,67 Pa) abgeschieden werden. Der dünne Film kann bis zu einer Dicke von bis zu ungefähr 500 nm und mehr und vorzugsweise im Bereich von 50-300 nm aufgesprüht werden.
Während die Abscheidung fortschreitet, ziehen sich sowohl das Substrat als auch der Dünnfilm aufgrund ihrer Abkühlung zusammen. Da sie unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten aufweisen, ziehen sie sich mit unterschiedlichen Raten zusammen, was mechanische Spannungen in den Dünnfilm einführt.
Der erste thermische Längenausdehnungskoeffizient ist größer als der zweite, so daß die Abkühlung zu mechanischen Kompressionsspannungen in dem Dünnfilm führt. Mehrfache Diskontinuitäten werden über den gesamten Dünnfilm ausgebildet, sobald die mechanischen Spannungen die elastische Grenze des Texturierungsmaterials übersteigen.
Ein überraschendes und vorteilhaftes Ergebnis besteht darin, daß die mehrfachen örtlichen Diskontinuitäten im wesentlichen aus sanft abgerundeten, domförmigen Höckern bestehen. Die Höcker weisen eine relativ gleichförmige Höhe auf, und sie sind im wesentlichen gleichförmig über den gesamten Dünnfilm verteilt. Die bevorzugten Materialien für die Texturierungsschicht sind Metalle, beispielsweise Titan, Wolfram, Chrom, Aluminium, Gold, Silber und Tantal, oder binäre Legierungen dieser Metalle. Titan und Wolfram werden aufgrund ihrer hohen Dichte besonders bevorzugt.
Die Höcker neigen dazu, Durchmesser im Bereich von 1-3 Mikrometer und Höhen bis zu 100 nm zu haben, vorzugsweise in dem Bereich von 7-20 nm. Die Größe der Höcker ändert sich mit der Auswahl des Texturierungsmaterials, sie kann jedoch dadurch kontrolliert werden, daß die Substrattemperatur beim Einleiten der Zerstäubung und der Zerstäubungsdruck gesteuert wird und dadurch, daß die Filmdicke und die Abkühlungsrate gesteuert wird. Dickere Filme, höhere Anfangs- Substrattemperaturen, niedrigere Zerstäubungdrücke und längere Abkühlzeiten rufen größere Höcker hervor. Somit ist der Prozeß wiederholbar, um Dünnfilm- Texturierungsschichten mit einer gewünschten mittleren Rauhigkeit und mittleren Höckerhöhe und mit einem hohen Ausmaß an Gleichförmigkeit zu erzielen.
Ein weiterer Vorteil des Texturierungsprozesses besteht in seiner Kompatibilität mit den üblichen nach der Texturierung verwendeten Schritten bei der Herstellung der Medien. Während sich das nichtmagnetische Substrat in einer Abscheidungskammer befindet, kann auf das Auftragen und Texturieren des Dünnfilm-Texturmaterials die Abscheidung einer Unterschicht, eines dünnen Films aus magnetischem Aufzeichnungsmaterial und einer schützenden Deckschicht folgen, und zwar alles in einem kontinuierlichen Prozeß. Es besteht keine Notwendigkeit eines mechanischen Abtragungsschrittes oder irgendeines anderen Texturierungsschrittes, der eine Behandlung des Substrates außerhalb der Abscheidungskammer erfordert. Hierdurch werden die Herstellungskosten für die Medien erheblich verringert, weil ein Behandlungsschritt beseitigt wird, und weiterhin wird die Möglichkeit einer Verunreinigung während der Herstellung verringert.
Nach der Abscheidung des Texturierungsmaterials können das Substrat und der Dünnfilm erneut auf eine Temperatur von zumindest 150ºC erhitzt werden, worauf man sie abkühlen läßt. Der Wiedererhitzungsschritt wirkt im Sinne einer Glättung der Höcker, um die Abnutzungseigenschaften der texturierten Oberfläche zu verbessern.
Der Prozeß wurde zur Bildung von texturierenden Dünnfilm auf einer Vielzahl von Substraten unter Einschluß von Aluminium-Ni-P-, Glas-, Glaskeramik- und Quarzsubstraten verwendet. Die Platten weisen ein gutes CSS-Verhalten bei Flughöhen von weniger als ungefähr einem Mikrozoll (25 nm) auf. Platten, die Glas-, Glaskeramik- und Quarzsubstrat einschließen, zeigen eine hohe Beständigkeit gegenüber einer Verdunstungskorrosion, wenn sie einer relativen Feuchte von 100% geprüft werden. Somit werden gemäß der vorliegenden Erfindung die Medienzuverlässigkeit und die Abnutzungseigenschaften durch einen Prozeß verbessert, der Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten und den Oberflächenenergien verwendet, um eine wiederholbare und Zuverlässige Texturierung in Verbindung mit einer großen Vielzahl von unterschiedlichen nichtmagnetischen Substraten hervorzurufen.

In den Zeichnungen

Für ein weiteres Verständnis der vorstehenden und anderen Merkmale und Vorteile wird auf die folgende ausführliche Beschreibung und auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf eine starre Magnetplatte, die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgebildet ist, und einen Wandlerkopf ist, der für eine allgemein radiale Bewegung gegenüber der Platte gehaltert ist,
Fig. 2 eine vergrößerte Teilschnittansicht der Magnetplatte nach Fig. 1 ist,
Fig. 3 eine schematische Ansicht einer Vakuumabscheidungsvorrichtung ist, die bei der Herstellung der Magnetplatten verwendet wird, wobei ein nichtmagnetisches Substrat in der Kammer eingeschlossen ist,
Fig. 4-7 das Substrat während der Herstellung des Aufzeichnungsmediums zeigen,
Fig. 8 und 9 Tencor-Messungs-Oberflächenprofile von Aufzeichnungsmedien zeigen, die gemäß der vorliegenden Erfindung texturiert wurden,
Fig. 10-15 Diagramme sind, die das CSS-Verhalten von zwei Beispielen des Aufzeichnungsmediums zeigen,
Fig. 16-19 optische Mikrographien oder Schliffbilder von Texturschichten sind, die auf vier unterschiedliche nichtmagnetische Substrate aufgesprüht wurden,
Fig. 20-22 ein alternatives Aufzeichnungsmedium mit einer Texturschicht zeigen, die lediglich einen Teil der Substratoberfläche bedeckt und auf einer Plattform gehaltert ist, die das Substrat schneller abkühlt, und
Fig. 23 ein weiteres alternatives Beispiel eines Aufzeichnungsmediums zeigt, bei dem eine Texturierungsschicht auf ein Substrat aufgebracht wird, das einen niedrigeren thermischen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist.

Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Wenn nunmehr die Zeichnungen betrachtet werden, so ist in den Fig. 1 und 2 das Medium zur Aufzeichnung und zum Lesen von magnetischen Daten gezeigt, insbesondere eine Magnetplatte 16, die um eine vertikale Achse gedreht wird und eine im wesentlichen ebene und horizontale obere Oberfläche 18 aufweist. Ein (nicht gezeigtes) Drehstellglied schließt einen Wandlerkopf-Tragarm 20 ein, der in freitragender Weise oberhalb der Magnetplatte gehaltert ist. Ein magnetischer Datenwandlerkopf 22 ist an dem freien Ende des Tragarmes über eine Aufhängung 24 befestigt, die eine kardanische Bewegung des Kopfes ermöglicht. Das Drehstellglied und der Tragarm werden verschwenkt, um den Kopf 22 auf einer bogenförmigen Bahn, allgemein in Radialrichtung bezüglich der Platte 16, zu bewegen.
Am Mittelpunkt der Platte befindet sich eine Öffnung 26 zur Aufnahme einer (nicht gezeigten) Plattenantriebsspindel, die dazu verwendet wird, die Platte in Drehung zu versetzen. Ein innerer Kranz 28 umgrenzt die Öffnung. Zwischen der Öffnung und einem äußeren Kranz 30 der Platte schließt die obere Oberfläche 18 einen ringförmigen, in Radialrichtung innenliegenden Bereich 32, an dem die Platte 16 an der Spindel festgeklemmt ist, und eine ringförmige Datenzone 36 ein, die den Bereich zur Aufzeichnung und zum Lesen der magnetischen Daten ergibt.
Wenn sich die Platte im Ruhezustand befindet oder sich mit einer Drehzahl wesentlich unterhalb des normalen Betriebsbereiches dreht, so kommt der Wandlerkopf 22 mit der oberen Oberfläche 18 in Berührung. Wenn sich die Platte innerhalb ihres normalen Betriebsbereiches dreht, so wird ein Luftlager oder Luftkissen durch die Luft gebildet, die zwischen dem Kopf und der oberen Oberfläche in Richtung der Plattendrehung strömt. Die Luftlagerung haltert den Kopf in einer parallelen Beziehung in Abstand von der Aufzeichnungsoberfläche.
Typischerweise beträgt die "Gleithöhe", d. h. der Abstand zwischen einer ebenen unteren Oberfläche 38 des Kopfes 22 und der oberen Oberfläche 18 ungefähr 1-2 Mikrozoll (25-51 nm). Eine geringe Gleithöhe wird bevorzugt, weil eine Verringerung der Gleithöhe die Dichte vergrößert, mit der Daten gespeichert werden können. Zur Aufzeichnung und zum Lesen werden die Plattendrehung und die Verschwenkung des drehbaren Armes in Übereinstimmung miteinander gesteuert, um selektiv den Wandlerkopf 22 in der Nähe gewünschter Positionen innerhalb der Datenzone 36 zu positionieren.
Wie dies aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist die Platte 16 aus einer Substratplatte 40 und mehrfachen Dünnfilmschichten gebildet, die auf das Substrat aufgebracht werden, unter Einschluß einer Texturschicht 42, die auf das Substrat aufgebracht ist, einer Unterschicht 44, einer magnetischen Aufzeichnungsschicht 46 und einer schützenden Deckschicht 48.
Das Substrat 40 ist vorzugsweise eine Platte, die aus einem Glas, einem Glaskeramik oder Quarz (SiO&sub2;) hergestellt ist, und sie kann auch ein Aluminiumsubstrat sein, das mit einer Nickel-Phosphor-Legierung plattiert ist. Der anfängliche Herstellungsschritt umfaßt das Polieren, Schleifen oder anderes maschinelles Bearbeiten der Substratplatte zur Schaffung einer im wesentlichen ebenen und glatten oberen Substratoberfläche 50. Zur Weiterbearbeitung wird die Substratplatte in eine Vakuumabscheidungsvorrichtung gebracht.
Ein Beispiel einer für die Vakuumabscheidung geeigneten Vorrichtung ist schematisch bei 52 in Fig. 3 gezeigt. Die Vorrichtung schließt eine strömungsmitteldichte Plasmakammer 54 ein. Eine Absaugpumpe 56 steht in Strömungsmittelverbindung mit der Kammer 54, um die Kammer zu evakuieren, wenn dies erwünscht ist. Weiterhin stehen mit der Kammer ein Behälter 58 zur Zuführung von Argon oder einem anderen inerten Gas und ein Behälter 60 zur Zuführung eines Reaktionsgases, wie z. B. Wasserstoff, in Strömungsmittelverbindung. Ventile 62 und 64 steuern die Zufuhr ihrer jeweiligen Gase an die Plasmakammer.
Eine Leistungsversorgung 66 spannt eine Kathodenelektrode 68 vor, während eine weitere Elektrode 70 auf Erdpotential gehalten wird, um ein elektrisches Feld zu erzeugen, um Argon und andere Gase innerhalb der Plasmakammer 54 zu ionisieren. Eine Zielelektrode 72, die aus Titan oder einem anderen geeigneten metallischen Texturierungsmaterial gebildet ist, ist in der Nähe der Elektrode 68 angeordnet. Das Substrat 40 ist auf einer Plattform 74 in der Nähe der geerdeten Elektrode 70 gehaltert. Ein Heizelement 76, das durch die Plattform hindurchläuft, ist so betreibbar, daß es die Plattform und damit das Substrat erhitzt. Ein auf der Plattform 74 in der Nähe des Substrates 40 befestigter Temperatursensor 78 liefert eine Anzeige der Substrattemperatur.
Mehrere Unterteilungen 82, 84 und 86 unterteilen die Plasmakammer 54 in Teilkammern oder Stationen 88, 90, 92 und 94, um jeweils die Texturschicht, die Unterschicht, die magnetische Aufzeichnungsschicht und die Schutzschicht aufzubringen. Zum Aufbringen der Unterschicht enthält die Teilkammer 20 ein Ziel 96, das aus einem geeigneten Unterschicht-Material, wie z. B. Chrom, gebildet ist. Die Teilkammer 92 enthält ein Ziel 98, das aus einem magnetischen Dünnfilm- Aufzeichnungsmaterial gebildet ist, beispielsweise CoNiCr oder CoCrTa, und die Teilkammer 94 enthält ein aus Kohlenstoff gebildetes Ziel 100. Die Unterteilungen 82, 84 und 86 trennen die Stationen ausreichend voneinander, um es zu ermöglichen, daß jede Abscheidung unter Bedingungen abläuft, die für das betreffende spezielle Material günstig sind. Obwohl nur eine Leistungsversorgung 66 gezeigt ist, können die einzelnen Stationen getrennte Leistungsversorgungen und Kathodenelektroden haben, um die Kontrolle des Herstellungsprozesses zu verbessern.
Während sich das Substrat 40 auf der Plattform 74 befindet, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, wird die Absaugpumpe 56 betätigt, um die Plasmakammer 54 im wesentlichen zu evakuieren. Nach dem Evakuieren wird das Ventil 62 geöffnet, um Argon an die Kammer zu liefern, bis der Druck in der Kammer einen vorgegebenen Wert erreicht, beispielsweise 10 Millitorr (1,33 Pa). Das Heizelement 76 wird betätigt, um das Substrat 40 auf eine vorgegebene anfängliche Zerstäubungstemperatur im Bereich von 200-600ºC und mehr zu erhitzen, vorzugsweise im Bereich von 200- 400ºC. Das Substrat wird auf zumindest die ausgewählte Anfangstemperatur erhitzt, bevor die Zerstäubung beginnt.
Wenn das Substrat ausreichend erhitzt ist und sich das Argon auf dem vorgesehenen Druck befindet, wird Leistung der Elektrode 68 mit einem gewünschten Pegel zugeführt, beispielsweise 40 Watt pro cm², um ein elektrisches Feld zu erzeugen und das Argon zu ionisieren, so daß ein Argonplasma in der Kammer gebildet wird. Das elektrische Feld beschleunigt die Argonionen auf das Texturierungsziel 72 wodurch Titan auf dem freiliegenden ringförmigen Teil der Substratoberfläche 50 durch Zerstäuben abgeschieden wird. Die Vakuumabscheidung wird fortgesetzt, bis die Texturschicht 42 eine vorgegebene Dicke im Bereich von ungefähr 50-500 nm und mehr und besonders bevorzugt von 50-300 nm erreicht hat.
Das Heizelement 76 ist während der Abscheidung inaktiv. Entsprechend wird das Substrat 40 einer Abkühlung unterzogen, während die Texturschicht 42 abgeschieden wird, und es kühlt sich nach der Abscheidung weiter ab. Das Substrat 40 und die Texturschicht 42 ziehen sich zusammen, während sie abkühlen, jedoch mit unterschiedlichen Raten. Insbesondere hat das aus Glas hergestellte Substrat 40 einen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten im Bereich von 10-12 · 10&supmin;&sup6;/Grad C. Die Titan-Texturschicht 42 hat einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von 7-8 · 10&supmin;6/Grad C. Entsprechend erfährt, obwohl das Substrat und die Texturschicht der gleichen Temperaturänderung unterworfen werden, während sie abkühlen, das Substrat 40 eine größere Zusammenziehung.
Aufgrund des Anhaftens einer Texturschicht und des Substrates entlang ihrer Grenzfläche bewirkt der Unterschied in ihrer Zusammenziehung, daß in beiden mechanische Spannungen auftreten. Die Spannungen, d. h. die Zugspannung in dem Substrat, und die Kompression in der Texturschicht, wirken zu Anfang einander entgegen. Weil jedoch die Texturschicht 42 verglichen mit dem Substrat extrem dünn ist, werden die Effekte der einander ausgleichenden Kräfte in der Texturschicht konzentriert. Die Druckspannungen, die in allen Richtungen wirken, sind in Fig. 4 durch Pfeile dargestellt.
Wenn sich das Substrat und die Texturschicht weiter abkühlen und zusammenziehen, steigen die Kompressionskräfte bis zu dem Punkt an, an dem sie die elastische Grenze des Texturmaterials übersteigen. Dies kann entweder während oder gerade nach dem Abscheiden auftreten. Über die gesamte Texturschicht 42 hinweg entspannt eine plastische Verformung die Kompressionsspannungen, wobei gleichzeitig die Zugspannungen in dem Substrat entlastet werden. Es tritt eine Verformung über die gesamte Texturschicht hinweg auf, und diese ist stark lokalisiert, was zu einer Vielzahl von domförmigen Höckern oder Buckeln 102 führt, die gleichförmig über die Texturschicht hinweg verteilt sind, wie dies in den Fig. 5-7 gezeigt ist. Die Pfeile in den Fig. 5 und 6 zeigen die Spannungsrichtungen an, obwohl die Spannung durch die Bildung der Höcker aufgehoben wurde. Die Höcker weisen einen Durchmesser im Bereich von 1-3 Mikrometern mit einem Abstand von ungefähr 3-5 Mikrometern zwischen benachbarten Höckern auf. Die Dichte der Höcker reicht von ungefähr 3 · 10&sup5; bis ungefähr 12 · 10&sup5; Höcker/cm². Die Höcker ergeben in der Texturschicht 42 eine mittlere Rauhigkeit Ra von ungefähr 2 nm und maximale Spitzenhöhen Rp im Bereich von 7-18 nm.
Die Fig. 8 und 9 zeigen Tencor-Messungen von Platten, die Texturschichten aufweisen, die in der gleichen Weise wie die Texturschicht 42 gebildet wurden. Die in Fig. 8 gezeigte Texturschicht wurde auf einem Aluminiumsubstrat gebildet. Das bei 103 gezeigte Profil läßt eine Gleichförmigkeit der Spitzenhöhen erkennen, die alle gut unterhalb von 20 nm liegen. Die in Fig. 9 dargestellte Platte schloß ein glattes Pilkington-Glassubstrat ein. Ein Profil 104 zeigt, daß die meisten Spitzenhöhen unterhalb von 20 nm liegen, obwohl Spitzen gleich diesem Wert sein können, oder diesen überschreiten. Ein Profil 105 des Substrates vor dem Aufbringen der Texturschicht ist zum Vergleich mit dem Profil 104 gezeigt. Als eine Option können das Substrat 40 und die Texturschicht 42 einem weiteren thermischen Zyklus unterworfen werden, insbesondere durch Betätigen des Heizelementes 76 zum Erhitzen des Substrates auf eine Temperatur von ungefähr 150ºC oder in jedem Fall wesentlich weniger als die ausgewählte Anfangstemperatur für die Abscheidung der Texturschicht. Die zusätzliche periodische Temperaturänderung wirkt im Sinne eines Glättens der Höcker 102, um die Abnutzungseigenschaften der Kontaktzone zu verbessern. Nach dem Aufbringen und der Verformung der Texturschicht 42 wird das Substrat 40 zur Station 90 überführt, um eine Chrom-Unterschicht 44 abzuscheiden. Die Abscheidung in einer Argon-Atmosphäre erfolgt bei einem Druck von ungefähr 5- 20 Millitorr (0,66-2,66 Pa) und bei einer Temperatur von ungefähr 200ºC, um die Unterschicht 44 bis zu einer Dicke von ungefähr 200 nm aufzubringen.
Als nächstes wird das Substrat 40 zur Station 92 überführt, um eine magnetische Dünnfilm-Aufzeichnungsschicht 46 aufzubringen. Die Abscheidung erfolgt bei einem Druck von ungefähr 10 Millitorr (1,33 Pa) und einer Temperatur von ungefähr 150ºC. Die Aufzeichnungsschicht 46 wird bis zu einer Dicke von ungefähr 20-40 nm aufgetragen. Die Kristallstruktur der magnetischen Aufzeichnungsschicht neigt dazu, die kristalline Struktur der Unterschicht wiederzugeben. Die Abscheidung erfolgt in einer Argon-Atmosphäre.
Schließlich wird das Substrat zur Station 94 zum Aufbringen einer schützenden Kohlenstoffschicht 48 überführt, vorzugsweise in einer Argon-Atmosphäre bei einem Druck von 10 Millitorr (1,33 Pa) und einer Abscheidungstemperatur von 150ºC. Wenn eine Hydrierung der Kohlenstoffschicht erwünscht ist, insbesondere in der Nähe der oberen Oberfläche, so wird das Ventil 74 geöffnet, um Wasserstoff einzuleiten.
Die Unterschicht 44, die magnetische Aufzeichnungsschicht 46 und die Schutzschicht 48 werden mit jeweiligen gleichförmigen Dicken abgeschieden. Entsprechend neigt jede Schicht dazu, die Oberflächentopographie der Schicht unterhalb dieser Schicht wiederzugeben, wobei eine geringe Neigung besteht, die Höcker abzurunden. Dennoch sind die Tencor-Profilmessungen im wesentlichen identisch, unabhängig davon, ob sie unmittelbar nach der Abscheidung der Texturschicht oder nach der Hinzufügung der übrigen Schichten durchgeführt werden. Die Plattenoberfläche behält damit die domförmigen Höcker bei, die die mittlere Rauhigkeit und Spitzenhöhe ergeben, die weiter oben angegeben wurden.
Die Bildung einer Textur durch zyklische Temperaturänderung ergibt mehrere Vorteile gegenüber bekannten Texturierungslösungen, unter Einschluß einer einfacheren und weniger aufwendigen Herstellung, einer verringerten Bearbeitungszeit, besser wiederholbarer Ergebnisse und Ergebnisse, die einer Kontrolle durch Ändern verschiedener Verfahrens-Schlüsselparameter unterworfen sind. Die Herstellungskosten und die Kompliziertheit werden beträchtlich durch den Fortfall eines getrennten Texturierungsschrittes verringert (unabhängig davon, ob dies eine mechanische Abtragung, ein Ätzen oder eine Laser-Ablation ist), der eine Behandlung des Mediums außerhalb der Plasmakammer erfordern würde. Hinsichtlich der Verarbeitungsgeschwindigkeit kann die Größe der texturierten Bereiche vergrößert werden, ohne die Verarbeitungszeit wesentlich zu vergrößern, weil das gesamte Substrat und die Texturschicht sich zusammenziehen, während sie abkühlen, und zwar unabhängig von ihrer Größe. Die resultierenden Texturschicht-Profile weisen ein hohes Ausmaß an Gleichförmigkeit und Übereinstimmung auf, wenn sie unter den gleichen Zerstäubungsbedingungen aufgebracht werden, insbesondere hinsichtlich des Zerstäubungsdruckes und der Temperatur, jedoch auch hinsichtlich des Leistungspegels.
Die Zerstäubungsbedingungen können kontrolliert werden, um die Art der Höcker zu ändern, die durch die Texturschicht-Verformung gebildet werden. Insbesondere vergrößert eine Vergrößerung der Dicke der Texturschicht die Größe der domförmigen Höcker. Die Höckergröße kann in gleicher Weise durch Vergrößern der Substrattemperatur zu Beginn der Abscheidung der Texturschicht vergrößert werden. Längere Abkühlungszeiten führen zu größeren Höckern. Im Gegensatz hierzu wirkt die Vergrößerung des Argondruckes in Richtung auf eine Verringerung der Höckergröße. Eine Vergrößerung der Dichte, d. h. eine Verkleinerung des Abstandes zwischen benachbarten Höckern, kann durch Vorheizen des Substrates auf eine höhere Temperatur gerade vor der Zerstäubung erzielt werden. Schließlich hängt die Topographie von dem Material der Texturschicht ab. Titan und Wolfram sind stark bevorzugte Texturierungsmaterialien, und die folgenden alternativen Materialien können verwendet werden: Chrom, Aluminium, Kupfer, Blei, Zinn, Gold, Silber und Tantal. Selbstverständlich beeinflußt das Substratmaterial auch die Topographie, weil der Aufbau von Spannungen von den Unterschieden der thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Substrates und der Texturschicht abhängt. Es wurde weiterhin festgestellt, daß die Oberflächenenergie des Materials von wesentlicher Bedeutung ist. Insbesondere ist es für die Höckerbildung wichtig, daß die Oberflächenenergie des Texturmaterials höher als die Oberflächenenergie des Substrates ist.
Die folgenden Beispiele zeigen, wie die Ergebnisse durch die Auswahl der Materialien und durch die Einstellung der Parameter beeinflußt werden.

Beispiel 1

Eine Titan-Texturschicht (thermische Ausdehnungskoeffizient von 8 · 10&supmin;&sup6;/Grad C) wurde durch Sprühzerstäubung auf ein superglattes Glaskeramik-Substrat mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 12 · 10&supmin;&sup6;/Grad C abgeschieden. Die jeweiligen Oberflächenenergien des Ti-Texturmaterials und des Glaskeramik- Substrates sind 1600 erg/cm² (1,6 · 10&supmin;&sup4; Joule/m²) und weniger als 730 erg/cm² (0,73 · 10&supmin;&sup4; Joule/cm²). Das Substrat wurde auf eine Temperatur von ungefähr 400ºC vorgeheizt, dann von der Wärmequelle entfernt und während des Zerstäubens ließ man es abkühlen. Titan wurde in einer Argon-Atmosphäre bei einem Druck von 6 Millitorr (0,80 Pa) und mit einer Abscheidungsrate von ungefähr 7 nm/Sekunde zerstäubt. Die Zerstäubung wurde bis zu einer Texturschicht-Dicke von ungefähr 200 nm fortgesetzt. Die resultierenden Höcker hatten Durchmesser von ungefähr 2 Mikrometern und Höhen von ungefähr 15 nm. Die Höcker wurden mit einer Dichte von ungefähr 5 · 10&sup6;/cm² gebildet.

Beispiel 2

Die Bedingungen und Materalien waren die gleichen wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß der Zerstäubungsdruck auf 10 Millitorr (1,33 Pa) erhöht wurde. Die resultierenden Höcker hatten Durchmesser von ungefähr 1 Mikrometer, verglichen mit den Durchmessern von 2 Mikrometern im Beispiel 1.

Beispiel 3

Die Bedingungen und Materialien waren die gleichen wie in Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß das Substrat auf eine Temperatur von ungefähr 500ºC vorgeheizt wurde. Die resultierenden Höcker hatten eine Dichte von ungefähr 10 · 10&sup6;/cm², ungefähr die doppelte Dichte der Höcker, die beim Beispiel 1 gebildet wurden.

Beispiel 4

Die Bedingungen und Materialien waren die gleichen wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß der Ti-Film mit einer Dicke von ungefähr 300 nm abgeschieden wurde. Der dickere Texturfilm führte zu Höckern mit Höhen von ungefähr 25 nm, verglichen mit der Höhe von 15 nm im Beispiel 1.

Beispiel 5

Die Zerstäubungsbedingungen und Materialien waren die gleichen wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, daß ein Wasserstoffgas (H&sub2; mit weniger als 15%) während der Zerstäubung der Texturschicht eingeleitet wurde. Sowohl die Höckerhöhe als auch die Höckergröße wurden verringert, und zwar aufgrund der Änderung der Spannung in der Texturschicht. Eine Vergrößerung des prozentualen Anteils des Wasserstoffs auf Werte oberhalb von 15% (Atomprozent) verringert die Höckergröße weiter.

Beispiel 6

Ein Ti-Texturierungsmaterial wurde durch Sprühzerstäubung auf ein superglattes Aluminium-Ni-P-Substrat abgeschieden. Der thermische Ausdehnungskoeffizient des Al-Ni-P-Substrates beträgt 22 · 10&supmin;&sup6;/Grad C. Die Oberflächenenergie des Substrates ist kleiner als 500 erg/cm2 (0,5 · 10&supmin;&sup4; Joule/cm²). Das Substrat wurde auf eine Temperatur von ungefähr 300ºC vorgeheizt und dann von der Wärmequelle entfernt, um eine Abkühlung während der Abscheidung zu ermöglichen. Das Titan wurde bei einem Druck von ungefähr Millitorr (0,80 Pa) und mit einer Abscheidungsgeschwindigkeit von ungefähr 7 nm/Sekunde bis zu einer Dicke von ungefähr 200 nm abgeschieden. Die resultierenden Höckerhatten Durchmesser von ungefähr 3 um und Höhen von ungefähr 20 nm. Die Höckerdichte betrug ungefähr 7 · 10&sup6;/cm².

Beispiel 7

Die Zerstäubungsbedingungen und Materialien waren die gleichen wie im Beispiel 6, mit der Ausnahme, daß der Druck auf ungefähr 12 Millitorr (1,60 Pa) vergrößert wurde. Die Höckerdurchmesser wurden von ungefähr 3 Mikrometer auf ungefähr 1 Mikrometer verringert.

Beispiel 8

Die Bedingungen und Materialien waren die gleichen wie im Beispiel 6, mit der Ausnahme, daß das Substrat auf eine Temperatur von ungefähr 400ºC vorgeheizt wurde. Die Höckerdichte stieg auf ungefähr 12 · 10&sup6;/cm² an.

Beispiel 9

Die Bedingungen und Materialien waren die gleichen wie im Beispiel 6, mit der Ausnahme, daß das Ti bis zu einer Dicke von ungefähr 300 nm aufgesprüht wurde. Die Höckerhöhe stieg auf ungefähr 35 nm an.

Beispiel 10

Die Bedingungen und Materalien waren die gleichen wie im Beispiel 1, jedoch mit der Ausnahme, daß eine Wolfram-Texturschicht durch Sprühzerstäubung auf ein Glaskeramik-Substrat abgeschieden wurde. Eine wesentlich höhere Temperatur war erforderlich (d. h. ein Vorheizen auf ungefähr 600ºC). Das Ergebnis bestand in wesentlich größeren Höckern mit Durchmessern von ungefähr 6 Mikrometern. Die Höckerdichte wurde auf ungefähr 0,5 · 10&sup4;/cm² verringert. Die Höckerhöhen blieben ungefähr gleich. In der vorstehend erläuternden Weise hergestellte Magnetplatten ergaben gute Eigenschaften bei einer CSS-Prüfung. Die Fig. 10-15 zeigen die Ergebnisse der Prüfung von zwei Platten, eine mit einem Glassubstrat, das über 5000 Start-/Stop-Zyklen geprüft wurde, während die andere ein Aluminiumsubstrat hatte und über 30000 Start-/Stop-Zyklen geprüft wurde. Die Werte wurden in beiden Fällen in Intervallen von 20 Zyklen gemessen.
Die Fig. 10 und 11 zeigen das Stiktionsverhalten der Platte mit dem Aluminiumsubstrat bzw. der Platte mit dem Glaskeramiksubstrat. Beide Platten hatten einen Gleitbeginn von unter 1,0 Mikrozoll (25,4 nm). Im einzelnen beträgt der Wert 0,9 Mikrozoll (22,9 nm) für die AlNiP-Platte und 0,74 Mikrozoll (18,8 nm) für die Glaskeramik-Platte. Die erste Platte (Glaskeramik-Substrat) wies eine abschließende mittlere Stiktion von 2,35 gms bei einer maximalen Stiktion von 4,19 gms auf. Die zweite Platte (Aluminiumsubstrat) wies abschließende mittlere und maximale Stiktionswerte von 0,579 gms bzw. 1,91 gms auf. Die Stikton blieb in beiden Fällen im wesentlichen gleich.
Die Fig. 12 und 13 zeigen das dynamische Reibungsverhalten der ersten bzw. zweiten Platte. Die erste Platte wies eine anfängliche dynamische Reibung von 1,56 gms, eine abschließende dynamische Reibung von 1,84 gms und eine maximale dynamische Reibung von 2,25 gms auf. Die zweite Platte hatte eine anfängliche dynamische Reibung von 0,4 gms, eine abschließende dynamische Reibung von 0,735 gms und eine maximale dynamische Reibung von 0,88 gms. Die Platten hatten jeweilige Reibkoeffizienten von 0,749 gms bzw. 0,187 gms.
Beide Platten blieben hinsichtlich der Abhebezeit im wesentlichen gleich und wiesen abschließende Abhebezeiten von 0,572 Sekunden bzw. 0,558 Sekunden auf, wie dies in den Fig. 14 und 15 zu erkennen ist.
Die geprüften Charakteristiken (Stiktion, Abnutzung und Abhebezeit) zeigten ein Betriebsverhalten, das dem üblicher texturierter Platten überlegen ist und das gegenüber bekannten Texturlösungen überlegen ist, die derzeit entwickelt werden. Die Stiktionswerte betrugen ungefähr ein Drittel bis eine Hälfte der Werte für die übliche mechanische Texturierung, und die Abnutzungsindizes waren ungefähr halb so groß wie die von in üblicher Weise texturierten Platten. Die Abhebezeit ist höchstens gleich und häufiger kleiner als die von anderen Arten von texturierten Platten.
Allgemein wurde die CSS-Prüfung bei extrem niedrigen Wandler-Flughöhen, im Bereich von Flughöhen von ungefähr 0,7 Mikrozoll (17,8 nm) bis ungefähr 1,0 Mikrozoll (25,4 nm) durchgeführt, wie dies weiter oben erwähnt wurde. Trotz der Flughöhen von weniger als einem Mikrozoll waren die Stiktions- und Abnutzungsindex- Werte sehr niedrig, und die Abhebezeit war kurz, was eine Textur anzeigt, die der üblichen mechanischen Textur und anderen Texturen überlegen ist, von denen bekannt ist, daß sie derzeit entwickelt werden. Nach der CSS-Prüfung blieben die Stiktions- und Abnutzungsindex-Werte innerhalb des Meßfehlers unverändert. Somit ist die Texturierung stabil und sie weist eine hohe Toleranz für CSS-Prüfbedingungen und für normale Betriebsbedingungen auf. Somit hat die Prüfung ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten der Medien unter scharfen Bedingungen gezeigt, wenn die Texturschichten gemäß der vorliegenden Erfindung gebildet wurden.
Die Platten wiesen weiterhin ein ausgezeichnetes Betriebsverhalten auf, wenn sie auf Korrosion geprüft wurden. Insbesondere hatten, wenn die Platten einer Prüfung bei einer relativen Feuchte von 100% bei 80ºC unterworfen wurden, eine gute Beständigkeit gegenüber einer Verdunstungskorrosion.
Die in der erläuterten Weise gebildeten Texturschichten können auf praktisch jede Art von nichtmagnetischen Substraten aufgebracht werden. Die Fig. 16-19 sind optische Schliffbilder oder Mikrographien (Vergrößerung 400X), die Texturschichten zeigen, die auf unterschiedliche Substrate aufgebracht wurden, unter Einschluß eines polierten Aluminiumnickelphosphor-Substrats (Fig. 16) eines Canasite-Glaskeramik- Substrates (Fig. 17), eines glatten Ohara-Glaskeramik-Substrates (Fig. 18) und eines glatten Pilkington-Glassubstrates (Fig. 19). Die Mikrographien lassen die sanfte abgerundete Art der Höcker und das Ausmaß der Trennung zwischen benachbarten Höckern erkennen.
Die Fig. 20 und 21 zeigen ein alternatives Aufzeichnungsmedium 106, das mit einer Schablone so hergestellt wurde, daß die Texturschicht 108 lediglich einen ringförmigen Teil der oberen Oberfläche des Substrates 110 bedeckt. Die weiteren Dünnfilmschichten schließen eine Unterschicht 107, eine magnetische Aufzeichnungsschicht 109 und eine schützende Deckschicht 111 ein, die im wesentlichen zu ihren Gegenstücken sind, wie sie weiter oben anhand der Platte 16 erläutert wurden. Als Ergebnis schließt die obere Oberfläche des Mediums 106 drei ringförmige Bereiche ein: einen radial innenliegenden Bereich zum Festklemmen der Spindel, wie vorher, eine ausschließlich für diesen Zweck bestimmte Wandlerkopf- Kontaktzone 113 und eine ringförmige Datenzone 115, die die Fläche zur Aufzeichnung und zum Lesen der magnetischen Daten ergibt.
Wenn sich das Medium 106 im Gebrauch im Ruhezustand befindet, steht ein Wandlerkopf mit der Platte innerhalb der Kontaktzone 113 in Berührung. Während der Datenoperationen trägt ein durch die Drehung des Mediums hervorgerufendes Luftkissen den Wandlerkopf in einer gewünschten Gleithöhe oberhalb der Datenzone 115. Wenn das magnetische Medium 106 nach einem Betriebszustand abgebremst wird, so wird der Wandlerkopf in Radialrichtung nach innen auf eine Position über der Kontaktzone 113 bewegt, so daß der Kopf mit der Kontaktzone in Eingriff kommt, wenn er zur Ruhe kommt. Vor der nächsten Aufzeichnungs- oder Rückgewinnungs- Operation wird das Medium 106 vom Stillstand aus beschleunigt, wobei zu Anfang der Kopf und die Kontaktzone in Eingriff miteinander stehen. Sobald die Drehung ausreichend ist, um den Wandlerkopf mit einem Luftlager zu lagern, so wird der Kopf auf die vorgesehene Position innerhalb der Datenzone bewegt.
Die Daten- und Kontaktzonen haben unterschiedliche Texturen entsprechend ihrer jeweiligen Funktion. Die Datenzone 115 ist vorzugsweise auf eine äußerst glatte spiegelnde Endbearbeitung poliert oder auf andere Weise fertig bearbeitet, um die gewünschte niedrige Wandlerkopf-Gleithöhe zu ermöglichen.
Im Gegensatz hierzu hat die Kontaktzone 113 eine größere Oberflächenrauhigkeit als die Datenzone, d. h. im Bereich von 7-18 nm. Die Rauhigkeit bedeutet in diesem Zusammenhang die Höhe der höchsten Spitzen oberhalb einer horizontalen Nennebene der Oberfläche 18.
Die Herstellung des Aufzeichnungsmediums 106 verläuft in der vorstehend in Verbindung mit der Platte 16 beschriebenen Weise, mit einer Ausnahme. Eine Schablone 116, vorzugsweise eine Metallabschirmung, ist innerhalb der Plasmakammer unmittelbar oberhalb des Substrates 110 angeordnet. Wie dies in Fig. 22 gezeigt ist, maskiert die Schablone 116 das Substrat, um die Abscheidung der Texturschicht auf den vorgesehenen ringförmigen Bereich zu beschränken, der bei dem fertigen Medium zu der Kontaktzone 113 wird.
Weil das Substrat 110 und die Texturschicht 108 verglichen mit ihren radialen Abmessungen in Axialrichtung (in Vertikalrichtung in Fig. 22) extrem dünn sind, verlieren sie ihre Wärme hauptsächlich in der axialen Richtung. Entsprechend wird die Abkühlungszeit unabhängig davon, ob die Texturschicht auf die gesamte Oberfläche, wie dies in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, oder nur auf einen beschränkten ringförmigen Bereich aufgebracht wird, der für die Kontaktzone vorgesehen ist, nicht beträchtlich geändert. Die Abkühlungszeit kann jedoch verringert werden, wenn dies erwünscht ist, indem die Wärme schneller von einer Plattform 112 abgeleitet wird, die das Substrat haltert. Zu diesem Zweck ergibt eine Kühlspirale 114 in der Plattform einen Pfad zur Übertragung eines wärmeabsorbierenden Strömungsmediums (beispielsweise Helium bei niedrigem Druck) durch die Plattform. Dies vergrößert die Neigung der Plattform 112, als Wärmesenke zu wirken. Das Ergebnis besteht in einem schnelleren Abkühlen des Substrates 110 und der Texturschicht 42, was die Verwendung von Substrat- und Texturierungsmaterialien erleichtert, die weniger ausgeprägte Unterschiede hinsichtlich ihrer thermischen Ausdehnungskoeffizienten haben, und führt zu der Bildung von kleineren Höckern. Obwohl dies in Verbindung mit der beschränkten Texturierung zur Schaffung einer Kontaktzone gezeigt ist, kann die Plattform 112 genauso verwendet werden, wenn die Texturschicht die gesamte Substratoberfläche bedeckt.
Fig. 23 zeigt ein alternatives Substrat 118 und eine Texturschicht 120, die auf das Substrat aufgebracht ist. In diesem Fall hat das Substrat, das aus Glas gebildet ist, einen thermischen Längenausdehnungskoeffizienten, der kleiner als der thermische Ausdehnungskoeffizient der Texturschicht ist. Somit würde eine Abkühlung des Substrates 118 und der Textur 120 dazu führen, daß sich die Texturschicht mit der schnelleren Rate zusammenzieht, wodurch eine Spannung statt einer Kompression hervorgerufen würde. Höcker würden sich unter diesen Umständen nicht bilden. Entsprechend wird die Texturschicht 120 durch einen Niedrigtemperatur- Abscheidungsprozeß ohne Vorheizen des Substrates aufgebracht. Die gewünschte Textur wird durch Erhitzen der Texturschicht und des Substrates erreicht, um eine Kompression in der Texturschicht hervorzurufen, weil sie dazu neigt, sich bei einer Erwärmung schneller auszudehnen, als das Substrat. Nachfolgende Dünnfilmschichten werden durch eine Vakuumabscheidung aufgebracht, wie dies weiter oben erläutert wurde.
Somit kann gemäß der vorliegenden Erfindung eine gleichförmige kontrollierte Texturierungsschicht auf einem nichtmagnetischen Substrat in einer relativ kurzen Zeit gebildet werden, unabhängig davon, ob die Textur auf eine vorgesehene Kontaktzone beschränkt ist oder auf die gesamte obere Oberfläche des Substrates aufgebracht ist. Ein hohes Ausmaß an Wiederholbarkeit und Kontrolle wird durch eine geeignete Auswahl von Parametern erreicht, wie z. B. der Substrattemperatur bei Beginn der Abscheidung, des Abscheidungsdruckes, der Dicke der Texturschicht und der Substrat- und Texturschicht-Materialien.

Claims

1. Verfahren zur Formung einer Textur auf einem nichtmagnetischen Substrat (40), wobei das Verfahren folgendes einschließt:

Bereitstellen eines nichtmagnetischen Substrates (40) mit einer im wesentlichen ebenen und glatten Substratoberfläche (50) und mit einem ersten thermischen Längenausdehnungskoeffizienten,

Auswählen eines Texturierungsmaterials (42) mit einem zweiten thermischen Längenausdehnungskoeffizienten, der von dem ersten thermischen Längenausdehnungskoeffizienten verschieden ist,

Einleiten einer Abscheidung des Texturierungsmaterials über der Substratoberfläche (50), wenn sich das Substrat auf einer ausgewählten Anfangstemperatur befindet, und Fortsetzen der Abscheidung zur Bildung eines eine Textur bestimmenden Dünnfilmes (42) einstückig mit dem Substrat, und

Hervorrufen einer Änderung der Temperatur des Substrates (40) von der ausgewählten Anfangstemperatur fort, um eine mechanische Spannung in dem Dünnfilm (42) aufgrund der jeweiligen und unterschiedlichen Änderungen der Abmessungen des Substrates und des Dünnfilms in Abhängigkeit von der Temperaturänderung hervorzurufen, wobei die hervorgerufenen mechanischen Spannungen eine elastische Grenze des Texturierungsmaterials übersteigen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Hervorrufen der Änderung der Substrattemperatur und die Fortsetzung der Abscheidung gleichzeitig erfolgen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, das weiterhin folgendes einschließt:

Verwenden einer Wärmequelle (76) zum Erhitzen des Substrates (40) vor der Einleitung der Abscheidung auf eine Temperatur, die zumindest so hoch ist, wie die Anfangstemperatur.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem:

die Anfangstemperatur oberhalb der Umgebungstemperatur liegt, vorzugsweise um zumindest 200ºC, vorzugsweise im Bereich von ungefähr 200º-600ºC und am meisten bevorzugt in dem Bereich von 200º-400ºC.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem:

das Hervorrufen der Änderung der Substrattemperatur das Abkühlenlassen des Substrates (40) umfaßt.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem:

die Abkühlung im wesentlichen darin besteht, daß das Substrat (40) und das Texturierungsmaterial (42) unter Umgebungsbedingungen gehalten werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem:

die Abscheidung das Zerstäuben von Texturierungsmaterial auf die Substratoberfläche in einem Teilvakuum umfaßt.

8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem:

die Zerstäubung in einer Vakuumkammer (52) bei einem Abscheidungsdruck im Bereich von ungefähr 30-50 Millitorr (0,40-6,67 Pa) erfolgt.

9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, bei dem:

die Abscheidung die Zerstäubung des Dünnfilmes bis zu einer Dicke von weniger als ungefähr 5000 Å (500 nm) umfaßt.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem:

die Dicke des Dünnfilmes (42) im Bereich von ungefähr 500-3000 Å (50-300 nm) liegt.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin folgendes einschließt:

nach dem Abschluß der Abscheidung und nachdem sich die Substrattemperatur in Richtung auf einen Umgebungstemperaturpegel bewegt hat, Erhitzen des Substrates (40) und des Dünnfilms (42) auf eine Wiedererhitzungstemperatur von zumindest 150º und nachfolgendes Abkühlenlassen des Substrates und des Dünnfilms.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem:

das Hervorrufen der Änderung der Substrattemperatur die Verwendung einer Wärmesenke zum Abkühlen des Substrates einschließt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das weiterhin folgendes einschließt:

nach der Änderung der Temperatur, Abscheiden von zumindest einem weiteren Material (44, 46, 48), vorzugsweise eines magnetischen Aufzeichnungsmaterials (46), auf dem die Textur bestimmenden Dünnfilm zur Bildung einer Dünnfilmschicht mit einer gleichförmigen Dicke, um im wesentlichen die Oberflächentopograpie des die Textur bestimmenden Dünnfilms (42) nachzubilden.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem:

der erste thermische Längenausdehnungskoeffizient größer als der zweite thermische Längenausdehnungskoeffizient ist, so daß die durch die Abkühlung des Substrates (40) und des Dünnfilms (42) hervorgerufenen mechanischen Spannungen Kompressionsspannungen sind.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem:

das Substrat (40) eine erste Oberflächenenergie aufweist und das Texturierungsmaterial (42) eine zweite Oberflächenenergie aufweist, die größer als die erste Oberflächenenergie ist.

16. Magnetisches Datenspeichermedium mit:

einem nichtmagnetischen Substrat (40) das eine im wesentlichen glatte Substratoberfläche (50) und einen ersten thermischen Längenausdehnungskoeffizienten aufweist,

eine Dünnfilm-Texturschicht (42), die über der Substratoberfläche (50) aufgebracht und mit dem Substrat (40) einstückig ist, wobei die Dünnfilm-Texturschicht mehrfache örtliche Diskontinuitäten einschließt, die durch eine plastische Verformung des Dünnfilms (42) zur Entspannung mechanischer Spannungen gebildet sind, die in dem Dünnfilm durch eine Temperaturänderung des Substrates (40) und des Dünnfilms (42) hervorgerufen wurden, wobei die Diskontinuitäten zusammenwirken, um eine Oberflächenrauhigkeit des Dünnfilms zu bilden, und

eine magnetische Dünnfilm-Aufzeichnungsschicht (46), die über der Dünnfilm- Texturschicht (42) mit einer im wesentlichen gleichförmigen Dicke aufgebracht ist, um eine Topographie zu schaffen, die der Topographie der Dünnfilm-Texturschicht entspricht.

17. Medium nach Anspruch 16, bei dem:

die Diskontinuitäten im wesentlichen aus sanft abgerundeten domförmigen Höckern (102) bestehen.

18. Medium nach Anspruch 16 oder 17, bei dem:

die Höcker (102) im wesentlichen gleichförmig mit einer Dichte im Bereich von ungefähr 300000 bis 1200000 Höckern pro cm² verteilt sind.

19. Medium nach Anspruch 16, 17 oder 18, bei dem:

die Höcker (102) maximale Spitzenhöhen im Bereich von ungefähr 7-18 nm aufweisen.

20. Medium nach einem der Ansprüche 16-19, das weiterhin folgendes einschließt:

eine Dünnfilm-Unterschicht (44), die auf die Dünnfilm-Texturschicht (42) abgeschieden und zwischen der Texturschicht (42) und der Dünnfilm- Aufzeichnungsschicht (46) angeordnet ist und eine im wesentlichen gleichförmige Dicke mit einer Topographie aufweist, die der Topographie der Texturschicht entspricht.

21. Medium nach Anspruch 20, das weiterhin folgendes einschließt:

eine schützende Deckschicht (48), die auf die Dünnfilm-Aufzeichnungsschicht (46) abgeschieden ist.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15, bei dem:

die Dünnfilm-Texturschicht (42) aus zumindest einem der folgenden Elemente besteht: Chrom, Titan, Aluminium, Wolfram, Gold, Silber und Tantal.

23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem:

die Dünnfilm-Texturschicht im wesentlichen aus einer binären Legierung besteht, die aus einem Paar der Elemente gebildet ist.

24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15, 22 und 23, bei dem:

das Substrat (40) im wesentlichen aus einem der folgenden Materialien besteht: Glas, Glaskeramik, Quarz und Aluminium, das mit einer Nickel-Phosphor- Legierung plattiert ist.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15 und 22-24, bei dem:

die Texturschicht (42, 108) lediglich ein ringförmiges Segment der Substratoberfläche bedeckt.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15 und 22-24, bei dem:

die Texturschicht (42) im wesentlichen die gesamte Substratoberfläche bedeckt.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-15 und 22-26, bei dem:

die Substratoberfläche (50) im wesentlichen eben ist.

28. Medium nach einem der Ansprüche 16-21, bei dem:

29. Medium nach Anspruch 28, bei dem:

die Dünnfilm-Texturschicht (42) im wesentlichen aus einer binären Legierung besteht, die aus einem Paar der Elemente gebildet ist.

30. Medium nach einem der Ansprüche 16-21, 28 und 29, bei dem:

das Substrat (40) im wesentlichen aus einem der folgenden Materialien besteht:

Glas, Glaskeramik, Quarz und Aluminium, das mit einer Nickel-Phosphor- Legierung plattiert ist.

31. Medium nach einem der Ansprüche 16-21 und 28-30, bei dem:

32. Medium nach einem der Ansprüche 16-21 und 28-30, bei dem:

die Texturschicht (42) im wesentlichen die gesamte Substratoberfläche bedeckt.

33. Medium nach einem der Ansprüche 16-21 und 28-32, bei dem:

die Substratoberfläche (50) im wesentlichen eben ist.