JP3310563B2 - 磁気記録媒体及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子計算機やワー
クステーション等の外部記憶装置として用いられる磁気
ディスク装置等に用いられる磁気記録媒体及びその製造
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】磁気ディスク装置は、高密度及び高信頼
性から磁性薄膜を用いた磁気ディスクを採用している。
磁気ディスクの一般的な構造は、非磁性の基板上に少な
くとも下地膜、磁性膜及び保護膜を設け、その上に潤滑
膜を付着したものである。

【０００３】磁気ディスク装置は、大量の情報を安定に
保存するために高記録密度化及び高信頼化が要求されて
いる。高記録密度化を行うために、高い保磁力を持ち、
低ノイズの磁性膜を用いたり、磁気ディスクと磁気ヘッ
ドとのスペースを小さくしたりしている。磁気ディスク
と磁気ヘッドとのスペースを小さくしたことからそれら
が接触する可能性が高くなり、それによって下地膜が基
板から剥がれる可能性が高くなった。磁気ディスクの高
信頼性を確保するためには、磁性膜と基板の密着性を向
上する必要がある。

【０００４】現在、基板の材質の主流は、アルミニウム
にニッケル−リンをめっきしたものであるが、ガラス基
板を使用した磁気ディスクも増え始めた。

【０００５】そのガラス基板の一つとして、ソーダライ
ム系のものが採用されている。このガラス成分は、酸化
シリコンを主成分とし、ナトリウム、カリウム、カルシ
ウム等の成分で構成されている。このガラスの特徴は、
大量に、しかも安価に製造できることである。磁気ディ
スクは薄さと強度の両立が要求される。一般的に市販さ
れているこの種のガラスは強度が不足しており、そのた
め表面強化処理を行う必要がある。

【０００６】ソーダライム系のガラスの表面強化処理の
原理の概略を図１を用いて説明する。図１（ａ）に示す
ように、表面強化処理前のガラス基板は、酸化シリコン
のネットワークの中にナトリウム元素１を主成分とする
アルカリ金属元素等を含んでいる。このガラス基板を硝
酸カリウムの溶融塩中に一定時間浸すと、図１（ｂ）に
示すように、表面のナトリウム元素と溶融塩中のカリウ
ム元素の置換が起き、原子半径の小さいナトリウムが大
きいカリウムに置換したため、ガラス表面に圧縮応力が
発生してガラスの強度が上がる。このようにして作られ
たガラス基板は、磁気ディスクが必要とする強度を満足
する。

【０００７】この強化処理したガラス基板を用いて製造
した磁気ディスクの断面図を図２に示す。ただし一般の
磁気ディスクはガラス基板３を中心に上下に積層膜が配
置されているが、図は一方の側のみ記載した。洗浄した
ガラス基板３に、スパッタ法により、クロム合金の下地
膜４、磁性膜５、保護膜６を成膜し、潤滑剤を塗布して
潤滑膜７を形成する。通常スパッタ法による成膜の際に
は、膜質を安定化するために成膜の前に基板を加熱し、
基板表面の有機系の付着ガス等を除去する。

【０００８】ここで上記のガラス基板の洗浄について説
明する。一般にガラス基板表面には異物が付着してい
る。洗浄を行わずに膜をスパッタした場合、膜がその異
物を包むためその部分が欠陥になりエラーの原因とな
る。不良率を低減するためにはこの異物を取り除く必要
がある。異物は物理力や化学力により基板表面に付着し
ているものが多い。異物を有効に取り除くためには機械
力の利用や表面張力の低い液の浸透力を利用することが
知られている。

【０００９】図４は洗浄装置の一例の模式図である。ま
ず、表面張力の低い液であるアルカリ洗剤の入った槽で
あるアルカリ洗剤ユニット１４に、未洗浄のガラス基板
１３を浸し、次にアルカリ洗剤のついたガラス基板をリ
ンスユニット１５の純水槽に入れて処理し、次に乾燥ユ
ニット１６でガラス基板を回転して遠心力で表面の水滴
を振り切り乾燥する。その後成膜装置１７で成膜し、磁
気ディスクを得る。なお、成膜装置１７は通常は複数の
ユニットからなり、基板の加熱、下地膜の成膜、磁性膜
の成膜、保護膜の成膜その他をそれぞれのユニットで行
うように構成されているが詳細に図示していない。

【００１０】なお、このような洗浄方法の他に、アルカ
リ性の液と超音波処理を組み合わせた方法も提案されて
いる（特開平２−２４７６５０号公報）。また、特開平
４−２９１０１８には、ガラス基板にめっきを施し、そ
の上に磁性膜を形成した磁気記録媒体が開示されてい
る。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上記特開平２−２４７
６５０号公報等に記載の従来技術は、次のような問題が
あった。すなわち、表面強化処理を施したガラス基板を
加熱してから成膜すると膜の密着性が低下する。この密
着性の低下の原因は、ガラス基板表面のカリウムが不安
定な状態で存在しているため、加熱すると移動しやすく
なる性質を持ち、カリウムの基板表面の濃度が増加し、
これが磁性膜とガラス基板の膜密着性の阻害要因になる
ためである。この基板加熱によるアルカリ金属の移動
は、ジヤーナル オブ バキュウム サイエンス テク
ノロジー Ａ４（３）、１９８６年、第５３２〜５３５
頁（Ｊ．Ｖａｃ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．Ａ４
（３），Ｍａｙ／Ｊｕｎｅ １９８６ Ｐ．５３２〜５
３５）に報告されている。

【００１２】このメカニズムを図３を用いて説明する。
図３（ａ）に示すように、下地膜の形成前にガラス基板
３を加熱しないとき、移動しにくいカリウム１０も移動
しやすいカリウム９もガラス基板３中に存在し、クロム
合金元素１１で構成されたクロム合金カラム１２と接触
面積は大きく、膜の密着性に問題は発生しない。ところ
が図３（ｂ）に示すように、下地膜の形成前にガラス基
板３を加熱すると、移動しやすいカリウム９はガラス基
板３の表面に移動し、下地膜とガラス基板３との間にカ
リウムが介在し、膜の密着性に問題が生じる。

【００１３】一方、磁気ディスクのスパッタされた膜が
薄くなると、基板のアルカリ元素が磁気ディスク表面へ
移動し、表面の腐食が生じる。図５は磁気ディスク表面
の腐食が起きたところ（腐食ポイント）と腐食していな
いところ（正常ポイント）のオージェ分析結果を示す図
である。腐食ポイントからガラス基板に由来するカリウ
ム、ナトリウムが検出された。これは前述のように表層
のカリウム等が移動しやすいため、これらが磁性膜等の
微細な孔（ポア）や欠陥を通過し、磁気ディスク表面ま
で移動したためである。この現象はスパッタされた膜が
薄くなる程顕著になる。

【００１４】また、上記特開平４−２９１０１８に記載
の従来技術は、ガラス基板にめっきを施し、その上に磁
性膜を形成するもので、上記のようなガラス基板からの
アルカリ元素の移動を防止するのに効果がある。しか
し、この方法は製造コストがかなり高価になるという問
題があった。

【００１５】本発明の第１の目的は、基板加熱処理を行
ったときも基板と下地膜との密着性に優れた磁気記録媒
体を安価に製造する方法を提供することにある。本発明
の第２の目的は、基板加熱処理を行って製造したときも
基板と下地膜との密着性に優れ、かつ安価に製造できる
磁気記録媒体を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るために、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、強化処
理したガラス基板をｐＨ１１以上、ｐＨ１４以下、か
つ、温度が４０℃から６０℃のアルカリ水溶液に１０分
以上浸漬処理した後、乾燥し、その上に少なくとも下地
膜、磁性膜を形成するようにしたものである。

【００１７】上記のアルカリ水溶液がｐＨ１１未満では
基板と下地膜の密着性が十分でない。より好ましいｐＨ
の範囲はｐＨ１２からｐＨ１４である。また、アルカリ
水溶液の温度が４０℃未満でも基板と下地膜の密着性が
十分でない。一方、温度が６０℃を越えるとガラス基板
の表面粗さを適切な粗さとすることが困難になる。アル
カリ水溶液の温度は５０から６０℃の範囲とすることが
より好ましい。さらに浸漬時間が１０分未満でも基板と
下地膜の密着性が十分でない。基板と下地膜の密着性を
より向上させるためには浸漬時間を１５分以上とするこ
とが好ましい。浸漬時間は１２０分以下であることが好
ましい。１２０分をこえると基板の表面が粗くなりすぎ
るからである。

【００１８】このアルカリ水溶液は、０．００００１ｗ
ｔ．％から１０ｗｔ．％の界面活性剤若しくは０．００
００１ｗｔ．％から１０ｗｔ．％のキレート剤又はその
両者を含むことが好ましい。これによりガラス基板をよ
りよく洗浄することができる。界面活性剤やキレート剤
が０．００００１ｗｔ．％未満では、これらを加えた効
果が明確でなく、１０ｗｔ．％を越えると均一な溶液と
しにくいためである。

【００１９】また、上記第２の目的を達成するために、
本発明の磁気記録媒体は、強化処理され、かつ、その表
面粗さが１ｎｍＲｍａｘから２０ｎｍＲｍａｘの範囲で
あるガラス基板上に、少なくとも下地膜及び磁性膜が積
層されるように構成したものである。

【００２０】表面粗さを１ｎｍＲｍａｘ以上とすること
により、基板と下地膜の密着性を良好にすることができ
る。また、表面粗さが２０ｎｍＲｍａｘを越えると、磁
気記録媒体を操作するときの磁気ヘッドと磁気記録媒体
の接触数が増加する。

【００２１】

【発明の実施の形態】図７にｐＨを変化させた際の浸漬
時間と膜密着性の関係を示す。洗浄装置はデコ（ＤＥＣ
Ｏ）社製の洗浄機を用いた。この洗浄機は加温できる洗
浄処理ユニット、洗剤を落すリンスユニット、スピン乾
燥による乾燥ユニットから構成されている。洗浄条件は
以下のようである。槽の大きさは約１７リットルの容積
で、アルカリ洗剤の液温は５０℃であり、この中にガラ
ス基板を浸す。アルカリ洗剤は循環濾過した。リンスは
容積１７リットル程度の槽中の純水にガラス基板を浸
し、純水を２（ｌ／ｍｉｎ）で連続供給し、浸漬を１０
分行った。乾燥はスピン乾燥法で、条件は回転数４００
０ｒｐｍ、回転時間２０秒とした。

【００２２】成膜装置はインテバック（ｉｎｔｅｖａ
ｃ）社製の枚様式のもので、基板が加熱、スパッタ等の
各真空ユニットを遍歴する機構のものを使用した。第１
の真空ユニットで２８０℃に加熱し、次に下地膜（Ｃｒ
Ｔｉ合金）を１０ｎｍの厚さに、次に磁性膜（ＣｏＣｒ
Ｐｔ合金）を１９ｎｍの厚さに、最後に保護膜（Ｃ）を
１３ｎｍの厚さに形成した。アルカリ洗剤（商品名サン
ウオッシュＬＨ−１ ライオン社製）は２５％水溶液を
使用した。ｐＨの調整は水酸化ナトリウム又は塩酸を使
った。

【００２３】図７の密着率は次ぎのようにして測定した
値である。図９に示すように、まず、上記のように成膜
された磁気ディスク１８を準備し、そこに刃先の鋭いも
の（例えばカッター）で１ｍｍ□程度に碁盤目状の傷１
９をつける。この傷をつけた面積をＡとする。そこに粘
着テープを貼り付けた後、粘着テープを剥がす。この際
粘着テープに磁性膜がついてきた場合、この面積をＢと
する。このＢ／Ａの面積比を密着率とする。この密着率
が０に近いほどガラスと下地膜との密着性はよく、１に
近いほど剥がれやすい。これを１０枚行い平均値を出し
た。

【００２４】図７の結果より、ｐＨ１１以上（望ましく
はｐＨ１２以上）、ｐＨ１４以下で浸漬時間は１０分以
上（望ましくは１５分以上）行うことにより、下地膜成
膜前に加熱を行ったときの下地膜とガラス基板の膜密着
性の改善が図られた。

【００２５】図８にｐＨを変化させた際のアルカリ洗剤
の温度と膜密着性の関係を示す。浸漬時間は１５分であ
る。この結果よりｐＨ１１以上（望ましくはｐＨ１２以
上）で温度は４０度以上で密着性の改善が見られた。

【００２６】さらに、アルカリ洗剤として、商品名ＪＣ
Ｂ−７５１（日本シービーケミカル社製、水酸化カリウ
ム１３ｗｔ．％、キレート剤約１０ｗｔ．％）、商品名
ニップールＲ−２（化成品興業社製、水酸化カリウム２
０ｗｔ．％、キレート剤その他の助剤の合計約１．５ｗ
ｔ．％）、商品名サンウオッシュ ＴＬ−７０（ライオ
ン社製、水酸化ナトリウムと界面活性剤とその他の助剤
の合計約５ｗｔ．％）の各２５％溶液を前述の方法でｐ
Ｈを調整して洗浄し、成膜して膜密着性を評価したが、
図７、図８と同様の結果が得られた。

【００２７】また、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム、水酸化リチウム又はアンモニア溶液でｐＨを調整し
たのみの溶液で洗浄し、成膜し、膜密着性の評価を行っ
たが、ほぼ同様の結果が得られた。これは、加熱したア
ルカリ水溶液にある時間浸漬したことにより、表面層の
カリウムが低減したためと考えられる。

【００２８】なお、上記の場合、汚染又は異物の付着の
少ないガラス基板を用いたため、水酸化ナトリウム等の
溶液で処理したものとこれに界面活性剤やキレート剤を
加えた溶液で処理したものとの差が明確でないが、有機
物汚染や異物の付着が多いものに対して界面活性剤を加
えた溶液で処理することが有効であり、無機物汚染や異
物の付着が多いものに対してキレート剤を加えた溶液で
処理することが有効である。

【００２９】図６にこのような処理を行ったガラス基板
の加熱前後の際のカリウムの増加量を示す。洗浄装置は
上記のデコ社製のものを用いた。アルカリ洗剤（サンウ
オッシュＬＨ−１ ライオン社製）は２５％水溶液を使
用し、ｐＨは水酸化ナトリウム又は塩酸で微調整した。
洗浄を行わなかったもの（以下、未処理という）、ｐＨ
１２、液温３０度、浸漬時間８分の条件でアルカリ洗剤
に漬けたもの（以下、従来法という）、ｐＨ１２、液温
５０度、浸漬時間２０分の条件でアルカリ洗剤に漬けた
もの（以下、本発明法という）の加熱前後のカリウムの
増加量を全反射蛍光Ｘ線にて評価した。未処理及び従来
法においては、加熱後のカリウム元素は約２倍増加して
いるが、本発明法は約１．５倍であり、増加率が減少し
ている。このことから加熱によって動きやすいカリウム
が減少したため、本発明法のサンプルはカリウムの増加
率が減少したことが確認された。

【００３０】次に洗剤を使用せず、ｐＨ１２の水酸化ナ
トリウム水溶液で、従来法、本発明法と同じ条件で表面
のカリウム量を調査した。この結果も前述のものと同じ
で、従来法では加熱後のカリウム量が約２倍であり、本
発明法では約１．５倍であった。このことからにｐＨに
よってガラス基板表面のアルカリ濃度の調整が可能なこ
とが分かった。

【００３１】なお、ガラス基板表面のカリウム元素量の
評価は以下のように行った。ガラス基板を加熱（条件；
２８０℃、６秒）し、カリウム濃度を全反射蛍光Ｘ線
（ＴＲＥＸ６１０、テクノス製）にて評価した。ガラス
表面のカリウムの測定条件は、Ｘ線侵入角０．１度、電
圧３０ｋＶ、電流１５０ｍＡ、測定時間６分である。全
反射蛍光Ｘ線は深さ方向数ｎｍの極表面の元素からの蛍
光Ｘ線を検出している。

【００３２】また、図１０は従来法で洗浄後、基板加熱
を行わなかった磁気ディスクと、本発明法で洗浄後、基
板加熱（２８０℃）を行った磁気ディスク（膜構成は前
述と同じ）のＳ／Ｎ比を示す図である。この結果より本
発明法により製造した磁気ディスクは、ノイズが低く、
Ｓ／Ｎ比が向上し、好ましいことが分かる。

【００３３】これは加温されたアルカリ水溶液に一定時
間浸漬することにより、ガラス基板表面にある余分なア
ルカリ金属（特にカリウム）が除去され、さらに粗さが
増加し、ガラス基板の表面積が広がったことにより、下
地膜とガラス基板との密着性が向上するとともに、この
微細な凹凸が成長核となり、その上に成膜した下地膜、
磁性膜の結晶粒塊が微細になったためにノイズが低下し
たためである。

【００３４】このことは以下に示す結果から明らかであ
る。基板の表面粗さを評価したところ、アルカリ洗浄前
の面粗さは１ｎｍＲｍａｘ未満であったが、アルカリ洗
浄後の面粗さは１ｎｍＲｍａｘ以上と粗くなっている。

【００３５】粗さの評価は、原子間力を利用した粗さ計
（ＡＦＭ Ｎａｎｏｓｃｏｐｅ II、デジタルインスツ
ルメント社製）により、測定長を１００ｎｍで１次元測
定を行った。測定ポイントはガラス基板の最も平坦の部
分を選択した。

【００３６】図１１に表面粗さ（最も平坦な部分の１０
０ｎｍの表面粗さ）が異なるガラス基板を用いて作成し
た磁気ディスクの膜密着性と磁気ヘッドと磁気ディスク
の接触数（Ｐｚ数）の関係を示す。磁気ヘッドの浮上高
さは４０ｎｍである。この結果から膜密着性及びＰｚ数
が良好な表面粗さは、１ｎｍＲｍａｘ〜２０ｎｍＲｍａ
ｘであることが分かった。

【００３７】さらに、本発明法と従来法で作成した磁気
ディスクの腐食の評価を行ったところ、本発明法で作成
した方が耐食性に優れていることが判明した。これはガ
ラス基板の表面にある移動しやすいカリウムが本発明法
では除去され、ガラス表面のカリウムが移動しにくくな
ったため、磁気ディスクの耐食性が向上したことが判明
した。このときの基板加熱条件は２８０℃で、前述と同
じ膜構成で成膜された磁気ディスクを用いた。腐食の加
速試験として、温度８５℃、湿度８５％の環境下で９６
時間保管した。従来法のものは２５％腐食を発生した
が、新規法のものは発生しなかった。本発明法により信
頼性の高い磁気ディスクが得られた。

【００３８】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、基
板と下地膜との密着性を向上させた磁気ディスクを安価
な製造方法で得ることができた。また、磁気ディスク腐
食を改善することができた。さらにまた、磁気ディスク
のノイズを低減することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス基板の表面強化原理の説明図。

【図２】磁気ディスクの断面図。

【図３】ガラス基板とクロム合金下地膜の膜密着性低減
のメカニズムを示す図。

【図４】磁気ディスク基板の洗浄装置及び成膜装置の模
式図。

【図５】磁気ディスク表面腐食部等のオージェ分析結果
を示す図。

【図６】ガラス基板の加熱前後のカリウムの増加量を示
す図。

【図７】ｐＨを変化させた際のアルカリ洗剤への浸漬時
間と膜密着性の関係を示す図。

【図８】ｐＨを変化させた際のアルカリ洗剤の温度と膜
密着性の関係を示す図。

【図９】膜密着性評価法を説明するための図。

【図１０】従来法及び本発明法により製造した磁気ディ
スクのＳ／Ｎ比を示す図。

【図１１】磁気ディスク基板の表面粗さに対する膜密着
性とＰｚ数の関係示す図。

【符号の説明】

１…ナトリウム元素 ２…カリウム元素 ３…ガラス基板 ４…下地膜 ５…磁性膜 ６…保護膜 ７…潤滑膜 ９…移動しやすい表層のカリウム １０…移動しにくい表層のカリウム １１…クロム合金元素 １２…クロム合金カラム １３…ガラス基板 １４…アルカリ洗剤ユニット １５…リンスユニット １６…乾燥ユニット １７…成膜装置 １８…磁気ディスク １９…傷

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−124153（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−73426（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−180402（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−105536（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G11B 5/62 - 5/858

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】強化処理したガラス基板をｐＨ１１以上、
   ｐＨ１４以下、かつ、４０℃から６０℃の範囲の温度の
   アルカリ水溶液に１０分以上、１２０分以下浸漬処理
   し、乾燥する工程、該ガラス基板上に、少なくとも下地
   膜、磁性膜を形成する工程を有することを特徴とする磁
   気記録媒体の製造方法。
2. 【請求項２】上記アルカリ水溶液は、０．００００１ｗ
   ｔ．％から１０ｗｔ．％の界面活性剤若しくは０．００
   ００１ｗｔ．％から１０ｗｔ．％のキレート剤又はその
   両者を含むこと特徴とする請求項１記載の磁気記録媒体
   の製造方法。