JP2007164963A - 磁気記録媒体用基板およびその製造方法ならびに磁気記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】低ノイズで良好な信号再生特性を有する垂直磁気記録媒体の製造に適する基板およびその製造方法を提供すること。
【解決手段】メッキ成膜された軟磁性膜に熱処理を施すことで、メッキ工程に膜中に取り込まれた液性成分やガス成分を脱離させる。熱処理温度は、３５０℃以下１００℃以上とすることが好ましい。この熱処理は、研磨工程前に実行される第１の熱処理と、この研磨工程後に実行される第２の熱処理との、少なくとも２回に分けると効果的である。第１の熱処理においては、膜中には多くの液性・ガス成分が含有されているため、これらの成分脱離により膜中に構造的欠陥が生じないように比較的緩やかな条件で実行する。したがって、第１の熱処理温度は、第２の熱処理の温度よりも低く設定することが好ましい。なお、第１および第２の熱処理を磁場印加環境下で実行することは、軟磁性膜に磁気的異方性を付与するのに有効である。
【選択図】図４

Description

本発明は、磁気記録媒体用基板およびその製造方法ならびに磁気記録媒体に関し、より詳細には、低ノイズで良好な信号再生特性を有する垂直磁気記録媒体の製造に適する基板およびその製造方法に関する。

情報記録の技術分野において、文字や画像あるいは楽曲といった情報を磁気的に読み込み・書き出しする手段であるハードディスク装置は、パーソナルコンピュータを初めとする電子機器の一次外部記録装置や内蔵型記録手段として必須のものとなっている。このようなハードディスク装置には磁気記録媒体としてハードディスクが内蔵されているが、従来のハードディスクでは、ディスク表面に磁気情報を水平に書き込むいわゆる「面内磁気記録方式（水平磁気記録方式）」が採用されていた。

図１は、水平磁気記録方式のハードディスクの一般的な積層構造を説明するための断面概略図で、非磁性基板１上に、スパッタリング法で成膜されたＣｒ系下地層２、磁気記録層３および保護膜としてのカーボン層４が順次積層され、このカーボン層４の表面に液体潤滑剤を塗布して形成された液体潤滑層５が形成されている（例えば、特許文献１参照）。そして、磁気記録層３は、ＣｏＮｉＣｒ，ＣｏＣｒＴａ，ＣｏＣｒＰｔ等の一軸結晶磁気異方性のＣｏ合金であり、このＣｏ合金の結晶粒がディスク面と水平に磁化されて情報が記録されることとなる。

しかしながら、このような水平磁気記録方式では、記録密度を高めるために個々の記録ビットのサイズを小さくすると、隣接した記録ビットのＮ極同士およびＳ極同士が反発し合って境界領域が磁気的に不鮮明になるので、高記録密度化のためには磁気記録層の厚みを薄くして結晶粒のサイズを小さくする必要がある。結晶粒の微細化（小体積化）と記録ビットの微小化が進むと熱エネルギによって結晶粒の磁化方向が乱されてデータが消失するという「熱揺らぎ」の現象が生じることが指摘され、高記録密度化には限界があるとされるようになった。つまり、ＫｕＶ／ｋ_BＴ比が小さいと熱揺らぎの影響が深刻になる。ここで、Ｋｕは記録層の結晶磁気異方性エネルギ、Ｖは記録ビットの体積、ｋ_Bはボルツマン定数、Ｔは絶対温度（Ｋ）である。

このような問題に鑑みて検討されるようになったのが「垂直磁気記録方式」である。この記録方式では、磁気記録層はディスク表面と垂直に磁化されるため、Ｎ極とＳ極が交互に束ねられてビット配置され、磁区のＮ極とＳ極は隣接しあって相互に磁化を強めることとなる結果、磁化状態（磁気記録）の安定性が高くなる。つまり、垂直に磁化方向が記録される場合には、記録ビットの反磁界が低減されるので、水平磁気記録方式と比較すると、記録層の厚みをそれほど小さくする必要はない。このため、記録層厚を厚くして垂直方向を大きくとれば、全体としてＫｕＶ／ｋ_BＴ比が大きくなって「熱揺らぎ」の影響を小さくすることが可能である。

上述のように、垂直磁気記録方式は、反磁場の軽減とＫ_uＶ値を確保できるため、「熱揺らぎ」による磁化不安定性が低減され、記録密度の限界を大幅に拡大することが可能となる磁気記録方式であることから、超高密度記録を実現する方式として期待されている。

図２は、軟磁性裏打ち層の上に垂直磁気記録のための記録層を設けた「垂直二層式磁気記録媒体」としてのハードディスクの基本的な層構造を説明するための断面概略図で、非磁性基板１１上に、軟磁性裏打ち層１２、磁気記録層１３、保護層１４、潤滑層１５が順次積層されている。ここで、軟磁性裏打ち層１２には、パーマロイやＣｏＺｒＴａアモルファスなどが典型的に用いられる。また、磁気記録層１３としては、ＣｏＣｒ系合金、ＰｔＣｏ層とＰｄとＣｏの超薄膜を交互に数層積層させた多層膜、あるいは、ＳｍＣｏアモルフアス膜などが用いられる。

図２に示したように、垂直磁気記録方式のハードディスクでは、磁気記録層１３の下地として軟磁性裏打ち層１２が設けられ、その磁気的性質は「軟磁性」であり、層厚みは概ね１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度とされる。この軟磁性裏打ち層１２は、書き込み磁場の増大効果と磁気記録膜の反磁場低減を図るためのもので、磁気記録層１３からの磁束の通り道であるとともに、記録ヘッドからの書き込み用磁束の通り道として機能する。つまり、軟磁性裏打ち層１２は、永久磁石磁気回路における鉄ヨークと同様の役割を果たす。このため、書き込み時における磁気的飽和の回避を目的として、磁気記録層１３の層厚に比較して厚く層厚設定される必要がある。

積層構成の観点からは、軟磁性裏打ち層１２は、水平磁気記録方式のハードディスクで設けられるＣｒ系下地層２に対応するものであるが、その成膜は、水平記録媒体のＣｒ系下地層２の成膜に比較して容易ではない。

水平磁気記録方式におけるハードディスクの各層の厚みはせいぜい２０ｎｍ前後であり、全てドライプロセス（主にマグネトロンスパッタ）で形成される（特許文献１参照）。垂直二層式記録媒体においても、磁気記録層１３と軟磁性裏打ち層１２をドライプロセスで形成する方法が種々検討されているが、ドライプロセスで軟磁性裏打ち層１２を形成する場合には、スパッタリング・ターゲットが飽和磁化の大きい強磁性体であること、しかも軟磁性裏打ち層１２の厚みとして１００ｎｍもしくはそれ以上のものが必要とされることなどの理由により、膜厚均一性や組成均一性、ターゲット寿命、プロセスの安定性、そして何よりも成膜速度の低さから、量産性や生産性の上で大きな問題を抱えている。

また、高記録密度化のためには、磁気ディスク表面を浮上する磁気ヘッドの浮上高さ（フライングハイト）を極力低くする必要があるが、ドライプロセスにより成膜された比較的厚い膜はその表面平滑性が劣化しがちでヘッドクラッシュの原因ともなってしまう。

このような理由により、厚膜化が容易でしかも研磨加工が可能なメッキ法で、軟磁性裏打ち層１２を形成する試みが検討されている（例えば特許文献２参照）。
特開平５−１４３９７２号公報 特開２００５−１０８４０７号公報

軟磁性層をメッキ法により成膜した場合、軟磁性層を構成するメッキ膜面の数ｍｍから数ｃｍの範囲にわたり特定の方向に磁性を帯びた磁区が多数発生し、それら磁区の界面には磁壁が発生する。このような磁壁を有する軟磁性層を裏打ち層として垂直二層式磁気記録媒体用ハードディスクに用いた場合、磁壁部分より発生する漏れ磁界によりスパイクノイズやマイクロスパイクノイズと呼ばれる孤立パルスノイズが発生し、信号再生特性が大きく損なわれる可能性がある。

そこで、本発明者らは、簡便な方法にて優れた特性を有する垂直二層式磁気記録媒体を得るべく、メッキ法により軟磁性膜を形成する条件ならびに適用可能な軟磁性膜の種類について鋭意研究を重ね、磁気記録媒体を形成する基板上に無電解メッキ法にてＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅの群から選択される２種以上の金属からなる合金からなり、かつ、基板の面内周方向に異方性を有する軟磁性膜を裏打ち層として用いると、軟磁性膜中での磁壁の発生が抑制され、スパイクノイズの低減に有効であることを見出した（特許文献２）。

ここで、「異方性」とは、面内径方向の磁化飽和磁場強度（Ｈｄ）と面内周方向の磁化飽和磁場強度（Ｈｃ）との差（δＨ＝Ｈｄ−Ｈｃ）を意味し、δＨが正の場合（Ｈｄ−Ｈｃ＞０）には面内径方向が磁化容易方向であり、δＨが負の場合（Ｈｄ−Ｈｃ＜０）には面内周方向が磁化容易方向であることを意味する。

しかしながら、特許文献２に記載の軟磁性膜を裏打ち層として備える垂直磁気記録媒体においても、スパイクノイズが高記録密度の垂直磁気記録媒体として実用上問題のないレベルで低減されているわけではない。

本発明者らはスパイクノイズの起源について更に鋭意検討を行った結果、メッキ湿式プロセスに由来する液性成分やガス中成分がノイズの一因になっているとの知見を得た。垂直二層式磁気記録媒体用の軟磁性裏打ち層をメッキ法により成膜した場合、この軟磁性裏打ち層には湿式メッキプロセスに由来する種々の成分（不純物やガス成分、液性成分）が取り込まれる。本発明者らは、これらの成分のうち、メッキ浴中に添加した還元剤などに由来するＢ，Ｐ，Ｃ，Ｓなどの不純物は軟磁性膜の磁気特性に概ね良好な軟磁気特性をもたらすものである一方、ガス成分や液性成分が軟磁性裏打ち層に取り込まれると磁気記録媒体のノイズ発生原因となることを見出した。

本発明は、メッキ成膜された軟磁性裏打ち層中に含有されるノイズ発生要因成分を低減させた垂直磁気記録媒体用基板を提供し、当該軟磁性裏打ち層上に形成された磁気記録層の低ノイズ化を図り、良好な信号生成特性を有する垂直磁気記録媒体を提供することを目的とする。

本発明は、かかる課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、磁気記録媒体用基板であって、直径９０ｍｍ以下の円板形状を有する非磁性基板と、該基板の主面上に設けられた軟磁性裏打ち層とを備え、前記軟磁性裏打ち層は、ＣｏとＮｉとＦｅからなる群から選択される少なくとも２種の元素と、ＢとＣとＰとＳからなる群から選択される少なくとも１種の元素とを含有するメッキ層であり、前記メッキ層は、メッキ成膜後の熱処理の履歴を２回以上有していることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の磁気記録媒体用基板において、前記メッキ層の層厚は、１５０ｎｍ〜１０００ｎｍであり、前記熱処理温度は１００〜３５０℃の温度範囲であることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の磁気記録媒体用基板において、前記非磁性基板はシリコンウエーハであり、前記基板主面と前記メッキ層との間に、ＮｉまたはＮｉＰの下地メッキ層を備えていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の磁気記録媒体用基板において、前記下地メッキ層の層厚は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板において、前記軟磁性裏打ち層の表面粗さが、Ｒａ値で０．４ｎｍ以下であることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、磁気記録媒体であって、請求項１乃至５の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の軟磁性裏打ち層上に磁気記録層が設けられていることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、磁気記録媒体用基板の製造方法において、直径９０ｍｍ以下の円板形状を有する非磁性基板の主面上に軟磁性裏打ち層を形成する無電解メッキ工程と、該無電解メッキ工程後の熱処理工程とを備え、前記無電解メッキ工程は、ＣｏとＮｉとＦｅからなる群から選択される少なくとも２種の金属イオンおよびＢとＣとＰとＳからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有するメッキ浴中に前記基板を浸漬させて前記軟磁性裏打ち層のメッキ成膜が実行され、前記熱処理工程は、１００〜３５０℃の温度で実行されることを特徴とする。

請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法において、前記熱処理工程は、１５０〜３００℃の温度で実行されることを特徴とする。

請求項９に記載の発明は、請求項７または８に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法において、前記軟磁性裏打ち層のメッキ成膜後の研磨工程を備え、前記熱処理工程は、前記研磨工程前に実行される第１の熱処理工程と、前記研磨工程後に実行される第２の熱処理工程とを備えていることを特徴とする。

請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法において、前記第２の熱処理工程の処理温度は、前記第１の熱処理工程の処理温度よりも３０℃以上高く設定されていることを特徴とする。

請求項１１に記載の発明は、請求項９または１０に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法において、前記第１および第２の熱処理工程の少なくとも一方を、１００Ｏｅ〜５ｋＯｅの磁場印加環境下で実行することを特徴とする。

請求項１２に記載の発明は、請求項７乃至１１の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法において、前記熱処理工程は、清浄化された大気中または不活性ガス雰囲気中、もしくは真空中で実行されることを特徴とする。

請求項１３に記載の発明は、請求項７乃至１２の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法において、前記基板としてシリコンウエーハが選択され、前記無電解メッキ工程に先立ち、Ｎｉイオンを含有するメッキ浴もしくはＮｉイオンを含有する浴に燐系還元剤を添加したメッキ浴中に前記シリコンウエーハを浸漬させてＮｉまたはＮｉＰの下地メッキ層を成膜する工程を備えていることを特徴とする。

請求項１４に記載の発明は、請求項１３に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法において、前記下地メッキ層の成膜工程に先立ち、前記シリコンウエーハ表面上の酸化膜を除去する基板表面処理工程を備えていることを特徴とする。

本発明の磁気記録媒体用基板に設けられる軟磁性裏打ち層は、メッキ湿式プロセスに由来する液性成分やガス中成分の含有量を大幅に低減させたので、磁壁発生が抑制され、磁気記録層からのスパイクノイズ低減を図ることが可能となるとともに、ヘッド磁束の増大により良好な書き込み特性を有する高記録密度の磁気記録媒体が得られる。

また、本発明の磁気記録媒体用基板は、軟磁性裏打ち層が湿式の無電解メッキにより成膜されるものであるため、蒸着法等によるドライプロセス成膜に比較して製造プロセスが大幅に簡便化され、かつ、生産性にも優れている。

さらに、軟磁性裏打ち層のメッキ成膜後に研磨を施すことにより、その膜厚および表面平坦性を制御することが可能なため、ヘッド浮上特性に優れた磁気記録媒体の製造に適する。

以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について詳細に説明する。

本発明の磁気記録媒体用基板は垂直磁気記録用のもので、軟磁性裏打ち層上に磁気記録層を形成することで、垂直二層式磁気記録媒体としてのハードディスクが得られる。すなわち、本発明の磁気記録媒体用基板は、図２に示したように、非磁性基板１１上に電解メッキにより成膜された軟磁性裏打ち層１２が設けられている。そして、この軟磁性裏打ち層１２上に垂直磁気記録用の磁気記録層１３を形成し、さらに、保護層１４および潤滑層１５を順次積層することで、本発明の磁気記録媒体が得られる。なお、図３に示したように、非磁性基板１１としてＳｉ基板を用いる場合には、軟磁性裏打ち層１２との間に、ＮｉまたはＮｉＰの下地メッキ層（核付け膜）１６を設ける。

以下に、各層ごとの構成を順次説明する。

非磁性基板１１：本発明の磁気記録媒体用基板に用いられる非磁性基板としては、従来から磁気記録媒体の製造に用いられているアルミ基板にＮｉ−Ｐ無電解メッキを施した基板やガラス基板の他、Ｓｉ基板を用いることができる。なお、ガラス基板を用いる場合には、スパッタ法などにより予め導電性の膜を付与することが必要である。

また、Ｓｉ基板は必ずしも単結晶基板である必要はないが、単結晶Ｓｉ基板を用いると表面の原子配列が面内で一様でありメッキ工程における表面化学的状態や表面電位状態も面内で均質となるという利点がある。つまり、非磁性基板１１として単結晶Ｓｉ基板を用いると、後述するＮｉやＮｉＰの下地メッキ層（核付け膜）１６を成膜する際に単結晶Ｓｉ基板１１上への直接置換メッキが可能であり、しかも、メッキ不均一に起因する磁気的な不均一を抑制できるという利点がある。以下では、非磁性基板１１が単結晶Ｓｉ基板であるとして説明する。

単結晶Ｓｉ基板は、ＣＺ（チョコラルスキー）法あるいはＦＺ（フローティングゾーン）法により結晶育成されたものが容易に入手可能であり、基板の面方位に特に制限はなく、（１００）、（１１０）あるいは（１１１）などの任意の面方位であってよい。また、基板中に含まれる不純物として、Ｓｉとの原子比で１０％程度（〜１０²²ａｔｏｍｓ／ｃｍ³）のドナーやアクセプターあるいは酸素、炭素、窒素といった軽元素を含んでいてもよい。

なお、非磁性基板１１が単結晶Ｓｉ基板であるか否かを問わず、本発明においてはその基板直径は９０ｍｍ以下とされる。これは、後述の軟磁性裏打ち層１２の電解メッキ成膜工程において、基板面上に均質なメッキ液の流れを形成するためである。この点は後述する。

Ｓｉ基板の表面処理：上述したように、本発明の非磁性基板１１としてＳｉ基板を用いる場合には、Ｓｉ基板１１と軟磁性裏打ち層１２との間に下地メッキ層１６を設ける。このため、下地メッキ層１６の成膜に先立ち、Ｓｉ基板１１の表面活性化処理が施される。この表面活性化処理により、その後の下地メッキ層の置換メッキが容易化されて膜の密着性が高まる。

この表面活性化処理は、Ｓｉ基板１１の表面に自然形成された酸化膜の除去が主たるものであるが、この処理の過程でＳｉ基板１１の極表面のＳｉ原子がエッチングされて基板表面が化学的に活性化される。

このエッチング処理は、酸処理やアルカリ処理あるいは電解処理といった種々の手法によることが可能である。たとえば、苛性ソーダなどのアルカリ水溶液を用いてエッチングを施す場合には、アルカリ濃度２〜６０重量％の水溶液を液温３０〜１００℃とし、Ｓｉ基板の表面酸化膜を除去するとともにＳｉ基板の表面を僅かに腐食させる。

下地メッキ層１６：下地メッキ層１６は、上記の表面活性化処理が施されたＳｉ基板の表面に、ＮｉまたはＮｉＰを置換メッキすることで成膜される。下地メッキ層１６をＮｉ層とする場合には、元素成分で０．０１Ｎ以上、好ましくは０．０５〜０．３ＮのＮｉイオンを含むメッキ液を用い、このメッキ液中にＳｉ基板１１を浸漬させてメッキ成膜する。また、下地メッキ層１６をＮｉＰ層とする場合には、燐（Ｐ）系還元剤を上記のメッキ液に添加してメッキ成膜を実行する。なお、このようにして得られたＮｉ層やＮｉＰ層の表面を、Ｃｕ膜やＰｄ膜あるいはＡｕ膜などで修飾するようにしてもよい。

下地メッキ層１６の厚みは、１０〜１０００ｎｍが好ましく、より好ましくは５０〜７００ｎｍである。これは、下地メッキ層１６が１０ｎｍより薄いと、その後の軟磁性裏打ち層１２のメッキ工程において、金属（合金）の多結晶粒径が不均一となりやすく、１０００ｎｍよりも厚いと結晶粒が肥大化してしまうためである。

軟磁性裏打ち層１２：軟磁性裏打ち層１２は、無電解メッキとして知られる一般的な方法で成膜した後に、このメッキ膜を所定の厚みまで研磨して１５０〜１０００ｎｍとする。

このような厚み範囲とするのは、軟磁性裏打ち層１２の厚みが１０００ｎｍよりも厚いと、後述の熱処理工程で膜中に取り込まれた液性成分やガス成分の脱離が困難となること、および、ハードディスクを信号再生させた際に、軟磁性裏打ち層１２から発生する磁気的ノイズが大きくなり、記録媒体としてのＳ／Ｎ特性の低下を招き易くなるためであり、１５０ｎｍ未満の厚みとすると、軟磁性特性が下地メッキ層１６の影響を受け易くなること、および、磁気記録層１３の下地としての磁気透過特性が不十分となって記録媒体としてのオーバーライト特性が低下してしまうためである。

無電解メッキ浴としては、硫化物浴または塩化物浴の何れを用いることも可能であり、その浴中に含有される金属種としても種々のものを採用し得るが、メッキ膜の磁気特性を軟磁性膜としてのものとすると同時にその結晶構造を立方晶とする必要から、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅからなる群から選択される少なくとも２種の元素を含有する金属塩含有のメッキ浴が選ばれる。このような金属元素選択とするのは、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＦｅは何れも無電解メッキが可能であるものの、単独元素のメッキ膜からは良好な軟磁気特性得ることが困難なためである。具体的な浴組成としては、例えば、硫酸ニッケルと硫酸コバルト混合浴、あるいは硫酸鉄を含む混合浴などが例示され、その好ましい濃度は０．０１〜０．５Ｎである。なお、メッキ浴の温度は４０〜１００℃の範囲に設定することが好ましい。

また、このようなメッキ浴には、ＢとＣとＰとＳからなる群から選択される少なくとも１種の元素がメッキ膜中に有意に含有されるように、必要に応じて、浴に含まれる金属イオンに応じた還元剤が添加される。このような還元剤としては、例えば、次亜燐酸（Ｈ₂ＰＯ₂）やジメチルアミンボラン（ＤＭＡＢ：（ＣＨ₃）₂ＨＮＢＨ₃）などがある。メッキ膜中に、Ｂ、Ｃ、Ｐ、およびＳのうちの少なくとも１種の元素を含有させるのは膜の軟磁気特性を考慮してのものであり、これらの元素の少なくとも１種を有意に含有させる点は、スパッタリング法などの乾式成膜法との大きな相違点である。

なお、無電解メッキ工程中の基板表面近傍におけるメッキ液の流れ方は、得られる軟磁性メッキ膜の磁気異方性に影響を及ぼす。また、被メッキ基板の直径が９０ｍｍを超えると基板面に均質なメッキ液の流れを形成することが困難となる。したがって、メッキ成膜時の液循環を調整したり、パドル等の攪拌子を用いてメッキ液を攪拌したり、あるいは被メッキ基板を自公転させたりすることでメッキ浴中の液流を調整することが好ましい。これらのうち、浴中で被メッキ基板を自公転させる方法は、液流速を適切なものとするのに簡便かつ効果的な方法である。したがって、浴中での被メッキ基板の自公転と、メッキ液の循環や攪拌とを適宜組み合わせることでメッキ浴中の液流が調整される。なお、本発明者らの実験結果によれば、自公転速度は１０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍとすることが好ましく、より好ましくは２０ｒｐｍ〜８０ｒｐｍである。

軟磁性膜の研磨：軟磁性膜のメッキ成膜後の研磨工程は、コロイダルシリカやセリアなどの無機微粒子を用いた両面バフ研磨で行われ、表裏面の軟磁性膜の厚み調整と同時に表面粗さ制御も兼ねるものである。この工程は、基本的にはＳｉ単結晶ウエハの研磨加工と同じであり、軟磁性膜への研磨ダメージを最小にしつつ両面膜厚を調整し、清浄で表面平滑性に優れた研磨加工が施される。磁気ヘッドの低浮上性確保の観点からは、研磨後の軟磁性膜面は平滑であるほどよいが、ヘッド浮上安定性を勘案すると、Ｒａ値で０．４ｎｍ以下であれば充分である。Ｒａ値がこの値を超えると、磁気ヘッドを低浮上（１０ｎｍ以下）で飛ばすことが難しくなる。

軟磁性膜の熱処理：本発明においては、メッキ成膜された軟磁性膜に熱処理を施すことで、メッキ工程に膜中に取り込まれた液性成分やガス成分を脱離させて膜中濃度の低減化が図られる。このような成分脱離により、軟磁性膜の磁気的特性のみならず、耐食性が向上する。

熱処理温度は、高すぎると軟磁性膜の結晶粒径（平均的には５〜８ｎｍと考えられる）が肥大化して磁気特性が劣化（例えば保磁力Ｈｃが増大）する結果をもたらしてしまうため、３５０℃以下とすることが好ましい。また、液性成分や残留ガスの脱離のために必要な温度は１００℃程度と考えられるが、液性成分（例えば水やメッキ液など）が単純に空孔や欠陥に捕獲されているとは限らず、結晶水のような形態で取り込まれている場合もあるため、１００℃以上の温度とすることが好ましい。より好ましい温度範囲は、１５０〜３００℃である。

この熱処理の回数や温度は、成膜された軟磁性膜の厚みや組成などにより適切に選択されることとなるが、上述の研磨工程前に実行される第１の熱処理と、この研磨工程後に実行される第２の熱処理との、少なくとも２回に分けると効果的である。この場合、第１および第２の熱処理工程の少なくとも一方は、１００Ｏｅ〜５ｋＯｅの磁場印加環境下で実行することが好ましい。

図４は、メッキ成膜後に第１の熱処理工程を設け、軟磁性膜の研磨工程の後に第２の熱処理工程を設けた場合の、磁気記録媒体用基板の製造プロセス例を説明するためのフローチャートで、基板として単結晶Ｓｉウエーハを用い、表面活性化処理（Ｓ１１）の後に下地メッキ層の成膜を行い（Ｓ１２）、この上に軟磁性膜をメッキ成膜する（Ｓ１３）。

第１の熱処理（Ｓ１４）においては、軟磁性メッキ膜は研磨加工（Ｓ１５）の前であり、その厚みが比較的厚いため、膜中には多くの液性成分やガス成分が含有されている。したがって、これらの成分の脱離によって膜中に構造的な欠陥が生じないように比較的緩やかな条件で実行することが重要である。このような理由により、第１の熱処理温度は、第２の熱処理（Ｓ１６）の温度よりも低く設定することが好ましい。例えば、第１の熱処理温度は、１００℃から２５０℃で行えば液性成分やガス成分は概ね脱離させることができ、メッキ膜強度を上げることができる。これにより熱処理後のメッキ膜研磨加工における剥離を低減させることが可能となる。第２の熱処理温度は、第１の熱処理工程の処理温度よりも３０℃以上高くすることにより、加工ダメージの緩和がより効果的に行われる。例えば、第２の熱処理温度を１５０℃から３００℃で行うことが好ましい。

熱処理工程を複数の工程に分けると、それぞれの熱処理工程の処理条件を緩やかなものとすることが可能なため、軟磁性膜に与えるダメージ抑制され、また、成分脱離に起因する構造的欠陥も生じ難く、さらには、研磨加工後の熱処理により研磨に伴う膜中の加工ダメージの緩和も可能となるなどの利点がある。

なお、これらの第１および第２の熱処理の少なくとも一方を、磁場印加環境下で実行すると、軟磁性膜に磁気的な異方性を付与したり、あるいは、メッキ成膜工程での基板自公転条件との組み合わせにより軟磁性膜を磁気的に等方性とすることが可能である。

熱処理工程の雰囲気は、好ましくない成分を脱離させるという観点からは、清浄化処理が施された大気でよい。しかし、大気雰囲気中で熱処理を施すと、雰囲気中の酸素によって軟磁性膜表面上に酸化膜が形成されるおそれがある。したがって、このような酸化膜の形成を回避したい場合には、不活性ガス雰囲気（例えば、Ａｒガス雰囲気）中で熱処理を施すことが好ましい。なお、真空中で熱処理することも可能である。しかし、真空中で熱処理する場合には、脱離する成分の急激な増大により膜中に構造的な欠陥を発生させる可能性があることに留意する必要がある。具体的には、昇温の際のランピング速度を緩やかなものとして欠陥発生を抑制するなどが必要となる。

磁気記録層１３:軟磁性裏打ち層１２の上に設けられる磁気記録層１３は、垂直磁化記録を行うための硬磁性材料からなる。なお、この磁気記録層１３は、軟磁性裏打ち層１２の上に直接形成してもよいが、結晶粒径および磁気特性の整合をとるなどのために、必要に応じて、種々の中間膜を設け、この中間膜上に形成するようにしてもよい。中間膜としては、例えばＲｕ膜などが用いられる。また、中間膜を複数層積層させるようにしてもよい。

磁気記録層１３の組成は、層面に垂直な方向に磁化容易な磁区を形成可能な硬磁性材料であれば特別な制限はない。スパッタ法成膜する場合には、たとえば、Ｃｏ−Ｃｒ系合金膜、Ｆｅ−Ｐｔ合金膜、ＣｏＣｒ−Ｓｉグラニュール膜、Ｃｏ／Ｐｄ多層膜などを用いることができる。また、湿式法により成膜する場合には、たとえば、Ｃｏ−Ｎｉ系メッキ膜やマグネトプランバイト相よりなるバリウム・フェライトの塗布膜などを用い得る。

磁気記録層１３の厚みは、概ね５〜１００ｎｍ程度が好ましく、より好ましくは１０〜５０ｎｍ程度である。また、磁気記録層１３は、その保磁力が、好ましくは０．５〜１０キロエルステッド（ｋＯｅ）となるように成膜され、より好ましくは３〜６キロエルステッド（ｋＯｅ）となるように成膜される。

保護層１４および潤滑層１５：磁気記録層１３の上面に設けられる保護層１４は、従来の磁気記録媒体に用いられてきた材料で形成することができる。たとえば、スパッタ法やＣＶＤ法により形成される非晶質カーボン系の保護膜をはじめ、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）などの結晶質の保護膜を用いることができる。また、この保護層１４の上面に設けられる潤滑層１５もまた、従来の磁気記録媒体に用いられてきた材料を塗布して形成することができ、その剤種及び塗布方法についての制限は特にない。たとえば、フッ素系油脂を塗布して単分子膜を形成するなどにより潤滑層１５を形成する。なお、これら保護層１４および潤滑層１５の厚みは何れも、例えば２〜２０ｎｍ程度とされる。

以下に、実施例により本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

（実施例）本実施例では、非磁性基板として単結晶Ｓｉ基板を用いた。ＣＺ法で結晶育成された直径２００ｍｍ（８インチ）のＳｉ単結晶から、コア抜き、芯取り、およびラッピングを行い、直径６５ｍｍの（１００）Ｓｉ単結晶の板（Ｐドープのｎ型）を得た。このＳｉ単結晶の板を、平均粒径１５ｎｍのコロイダルシリカを含有するスラリーを用いて両面研磨し、表面粗さ（Ｒｍｓ）４ｎｍのＳｉ基板を得た。なお、Ｒｍｓは平方平均粗さ（２乗平均表面粗さ）であり、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定した。

このＳｉ基板を、２質量％の苛性ソーダ水溶液（液温４５℃）に３分間浸漬して基板表面の薄い表面酸化膜を除去するとともに、極表面のＳｉをエッチングする表面活性化処理を行い、引き続いて、０．１Ｎの硫酸ニッケル水溶液に硫酸アンモニウムを０．５Ｎ添加した下地メッキ浴を調合して液温８０℃に保持した浴中に５分間浸漬して下地Ｎｉメッキ層を得た。

次に、硫酸アンモニウム０．２Ｎ、硫酸ニッケル０．０２Ｎ、硫酸コバルト０．１Ｎ、硫酸鉄０．０１Ｎ、還元剤としてジメチルアミンボラン０．０４Ｎ含むメッキ液を調合し、この液温を６５℃となるように加熱・保持した。なお、液温を６５℃としたのは、軟磁性裏打ち層を無電解メッキする際の膜成長速度を０．１μｍ／ｍｉｎとするためである。

図５は、上記のメッキ浴を用いて軟磁性膜をメッキ成膜する際の様子を説明するための概念図で、メッキ浴１８を溜めた浴槽１７を、磁石から発生する磁力線２０がメッキ浴１８中を通るように、永久磁石磁気回路のＮ極１９ａとＳ極１９ｂとの間に配置し、このメッキ浴１８に下地メッキ層を形成したＳｉ基板１０を浸漬させ、Ｓｉ基板１０面と磁力線２０の成す角度が概ね垂直となるように４５０〜６００エルステッド（Ｏｅ）の外部磁場を印加した。

この磁場印加環境下で、Ｓｉ基板１０を６０ｒｐｍで自転させながら２０分間の無電解メッキを行って、下地メッキ層上に、Ｎｉ−Ｃｏ−Ｆｅを主成分としＳ，Ｃ，Ｂを含有する厚み１２００ｎｍの軟磁性膜を得た。

このようにして得られた軟磁性膜は、その磁化容易軸が面内径方向であり、面内径方向の磁化飽和磁場強度（Ｈ_d）と面内周方向の磁化飽和磁場強度（Ｈ_c）との差（δＨ＝Ｈ_d−Ｈ_c）が概ね２０エルステッドの異方性が得られた。また、保磁力も略５エルステッド（Ｏｅ）以下であり、良好な軟磁気特性を示した。

この軟磁性膜を設けたＳｉ基板に、Ａｒガス雰囲気中で１時間、１２０℃、１５０℃、および２００℃の３通りの温度で第１の熱処理を施して膜中の液性成分やガス成分の脱離を行い、続いて、コロイダルシリカを懸濁させたスラリーを用いて軟磁性膜の膜厚を約６００ｎｍに調厚する研磨を施し、これを軟磁性裏打ち層とした。なお、研磨後の２乗平均表面粗さ（Ｒｍｓ）は０．４ｎｍであった。この軟磁性裏打ち層に、Ａｒガス雰囲気中で周方向に５００Ｏｅの磁場を、径方向に１ｋＯｅの磁場を、それぞれの試料に印加しながら、１時間、２００℃、２５０℃、および３００℃の３通りの温度で第２の熱処理を施して残留している液性成分やガス成分の更なる脱離を行った。

表１（１Ａおよび１Ｂ）は、第１の熱処理前（メッキ成膜後）および第２の熱処理後における保磁力（Ｈｃ）および第２の熱処理後の表面欠陥検査結果を纏めたものである。何れの条件においても、良好な軟磁性特性が得られており、熱処理後の欠陥発生も認められていない。第２熱処理（磁場中）後の異方性方位やＨｃは、磁場中熱処理の磁場印加方向により変わるが、Ｈｃはほぼ同じような良好な値が得られた。

このような２段熱処理後の各Ｓｉ基板を２００℃に保持し、軟磁性裏打ち層からのガス発生レベルをＧＣ−ＭＡＳＳ装置で調べたところ、何れの基板からも発生ガスは殆ど検出されなかった。したがって、上記の２段熱処理条件により、軟磁性膜中に取り込まれていた液性成分やガス成分は、その殆どが膜中から脱離したものと考えられる。

この軟磁性裏打ち層上に垂直磁気記録層をスパッタ成膜した。スパッタリング条件は、基板温度を１８０℃に維持した状態で、Ｃｏ：Ｃｒ：Ｐｔ＝７６：１９：５（質量％）の組成の磁性膜を厚み１５ｎｍ成膜して磁気記録層を得た。この磁気記録層の保磁力は、膜面と垂直な方向の保磁力が４．５キロエルステッド（ｋＯｅ）、膜面と平行な方向の保磁力が５００エルステッド（Ｏｅ）であった。

この磁気記録層上に厚み１０ｎｍのアモルファスカーボンを被覆し、さらにディップ法によりフッ素潤滑膜を塗布して垂直磁気記録媒体を得た。

この垂直磁気記録媒体をスピンスタンドに設置してＤＣイレーズを実施した後、浮上高１０ｎｍのナノスライダーヘッドにより書き込みを実施して再生信号のノイズレベル測定を行った結果、エンベローブパターン中にスパイクノイズは認められなかった。また、そのＳ／Ｎ比の平均レベルは２１ｄＢと良好であった。

（比較例）第１および第２の熱処理温度以外の条件を実施例と同様にして軟磁性裏打ち層を得、この膜の第１の熱処理前（メッキ成膜後）および第２の熱処理後における保磁力（Ｈｃ）および第２の熱処理後の表面欠陥レベルについて調べた。第２熱処理における磁場は周方向で５００Ｏｅである。

表２は、これらの結果を纏めたものである。熱処理条件は、第１熱処理が９０℃で第２熱処理が９０℃の場合（何れも１００℃未満）と、第１熱処理が３６０℃で第２熱処理が３８０℃の場合（何れも３５０℃超）の２通りとした。

第１熱処理が９０℃で第２熱処理が９０℃の場合の軟磁性裏打ち層は、軟磁性特性（保磁力Ｈｃ）や表面欠陥レベルは良好であったものの、膜を２００℃の温度に保持してＧＣ−ＭＡＳＳ装置で発生ガスを調べたところ、主として水および水素ガスの発生が顕著に認められた。また、この軟磁性裏打ち層上に磁気記録層を形成して垂直磁気記録媒体とした状態では、表面荒れがひどく、磁気ヘッド浮上に支障を来たすほどであった。これは、磁気記録層を成膜する際には真空中で２００℃程度にまで基板加熱されるため、この過程で、軟磁性裏打ち層中に残留する成分が急激に脱離することに起因するものと考えられる。

また、第１熱処理が３６０℃で第２熱処理が３８０℃の場合の軟磁性裏打ち層においては、第２の熱処理後において保磁力Ｈｃの増加が認められ、また、表面欠陥数も増加していた。この表面欠陥の増加は、熱処理温度が３５０℃超と高いために、軟磁性膜中に取り込まれていた液性成分やガス成分が熱処理中に急激に脱離することに起因するものと考えられる。また、この軟磁性裏打ち層上に磁気記録層を形成した垂直磁気記録媒体では表面荒れがひどく、磁気ヘッド浮上可能なトラックは僅かで磁気記録媒体としての特性測定そのものが実施できなかった。

本発明は、低ノイズで良好な信号再生特性を有する垂直磁気記録媒体の製造に適する基板およびその製造方法を提供する。

水平磁気記録方式のハードディスクの一般的な積層構造を説明するための断面概略図である。 軟磁性裏打ち層の上に垂直磁気記録のための記録層を設けた垂直二層式磁気記録媒体の基本的な層構造を説明するための断面概略図である。 非磁性基板としてＳｉ基板を用い、下地メッキ層（核付け膜）を設けた、本発明の垂直二層式磁気記録媒体の基本的な層構造を説明するための断面概略図である。 メッキ成膜後に第１の熱処理工程を設け、軟磁性膜の研磨工程の後に第２の熱処理工程を設けた場合の、磁気記録媒体用基板の製造プロセス例を説明するためのフローチャートである。 軟磁性膜をメッキ成膜する際の様子を説明するための概念図である。

符号の説明

１、１１ 非磁性基板
２ Ｃｒ系下地層
３、１３ 磁気記録層
４、１４ 保護層
５、１５ 潤滑層
１０ 下地メッキ層を形成したＳｉ基板
１２ 軟磁性裏打ち層
１６ 下地メッキ層（核付け膜）
１７ 浴槽
１８ メッキ浴
１９ａ，１９ｂ 磁石
２０ 磁力線

Claims (14)

1. 直径９０ｍｍ以下の円板形状を有する非磁性基板と、該基板の主面上に設けられた軟磁性裏打ち層とを備え、
   前記軟磁性裏打ち層は、ＣｏとＮｉとＦｅからなる群から選択される少なくとも２種の元素と、ＢとＣとＰとＳからなる群から選択される少なくとも１種の元素とを含有するメッキ層であり、
   前記メッキ層は、メッキ成膜後の熱処理の履歴を２回以上有していることを特徴とする磁気記録媒体用基板。
2. 前記メッキ層の層厚は、１５０ｎｍ〜１０００ｎｍであり、前記熱処理温度は１００〜３５０℃の温度範囲であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体用基板。
3. 前記非磁性基板はシリコンウエーハであり、前記基板主面と前記メッキ層との間に、ＮｉまたはＮｉＰの下地メッキ層を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気記録媒体用基板。
4. 前記下地メッキ層の層厚は、１０ｎｍ〜１０００ｎｍであることを特徴とする請求項３に記載の磁気記録媒体用基板。
5. 前記軟磁性裏打ち層の表面粗さが、Ｒａ値で０．４ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板。
6. 請求項１乃至５の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の軟磁性裏打ち層上に磁気記録層が設けられていることを特徴とする磁気記録媒体。
7. 直径９０ｍｍ以下の円板形状を有する非磁性基板の主面上に軟磁性裏打ち層を形成する無電解メッキ工程と、該無電解メッキ工程後の熱処理工程とを備え、
   前記無電解メッキ工程は、ＣｏとＮｉとＦｅからなる群から選択される少なくとも２種の金属イオンおよびＢとＣとＰとＳからなる群から選択される少なくとも１種の元素を含有するメッキ浴中に前記基板を浸漬させて前記軟磁性裏打ち層のメッキ成膜が実行され、
   前記熱処理工程は、１００〜３５０℃の温度で実行されることを特徴とする磁気記録媒体用基板の製造方法。
8. 前記熱処理工程は、１５０〜３００℃の温度で実行されることを特徴とする請求項７に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
9. 前記軟磁性裏打ち層のメッキ成膜後の研磨工程を備え、
   前記熱処理工程は、前記研磨工程前に実行される第１の熱処理工程と、前記研磨工程後に実行される第２の熱処理工程とを備えていることを特徴とする請求項７または８に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
10. 前記第２の熱処理工程の処理温度は、前記第１の熱処理工程の処理温度よりも３０℃以上高く設定されていることを特徴とする請求項９に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
11. 前記第１および第２の熱処理工程の少なくとも一方を、１００Ｏｅ〜５ｋＯｅの磁場印加環境下で実行することを特徴とする請求項９または１０に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
12. 前記熱処理工程は、清浄化された大気中または不活性ガス雰囲気中、もしくは真空中で実行されることを特徴とする請求項７乃至１１の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
13. 前記基板としてシリコンウエーハが選択され、前記無電解メッキ工程に先立ち、
    Ｎｉイオンを含有するメッキ浴もしくはＮｉイオンを含有する浴に燐系還元剤を添加したメッキ浴中に前記シリコンウエーハを浸漬させてＮｉまたはＮｉＰの下地メッキ層を成膜する工程を備えていることを特徴とする請求項７乃至１２の何れか１項に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。
14. 前記下地メッキ層の成膜工程に先立ち、前記シリコンウエーハ表面上の酸化膜を除去する基板表面処理工程を備えていることを特徴とする請求項１３に記載の磁気記録媒体用基板の製造方法。

Images