JP5608133B2 - 磁気記録媒体用アルミニウム基板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気記録媒体（磁気ディスク）の基板として用いられるアルミニウム基板を製造する方法に関するものである。

磁気記録媒体の基板には表面が平滑で、高硬度であることが求められている。こうした基板としては、ガラス基板や、アルミニウム基板にニッケルりんめっきを施したＮｉＰアルミニウム基板が用いられている。これらの基板のうちＮｉＰアルミニウム基板は、圧延して製造されたコイル状のアルミニウム板を円板状に打ち抜き、内外周の旋盤加工および主表面の研削加工（グラインド加工）を施した後、無電解めっきによりＮｉＰめっきを行い、更に研磨加工（ポリッシュ加工）、洗浄を行って製造される（非特許文献１）。研磨加工は、通常、二段階（第一研磨、第二研磨）で行われており、研磨量は片面当りおおよそ１〜２μｍである。

上記磁気記録媒体の基板に対しては、低コスト化のニーズが高まっており、上記ＮｉＰアルミニウム基板についても研磨加工時の研磨量を減らしてコストを抑えるために、研磨加工前のＮｉＰめっき直後の段階で基板表面を平滑化しておくことが強く要求されている（非特許文献２）。ＮｉＰめっき直後の表面粗度は、ＮｉＰめっき前のアルミニウム基板表面（即ち、グラインド加工後のアルミニウム基板表面）の粗度に影響を受ける。そのためグラインド加工により表面粗度をできるだけ小さくしたアルミニウム基板を準備し、ＮｉＰめっきを施すことが後工程の研磨加工時の研磨量を低減し、低コスト化を図るうえで有効である。

ところでＮｉＰめっきを行う際には、グラインド加工後のアルミニウム基板に対し、通常、前処理として、アルカリ脱脂、酸エッチング、デスマット、およびジンケート処理が行われている。ジンケート処理とは、アルミニウム基板表面に形成されている強固な酸化被膜を除去し、且つ良好なめっき密着性を得るために行われる処理である。このジンケート処理は、ＮｉＰめっき層を均一に形成するために、通常、２回繰り返される。具体的には、１回目のジンケート処理を行い、硝酸で洗浄した後、２回目のジンケート処理が行われる。しかしジンケート処理では、アルミニウム基板表面がエッチングされ、表面粗度が大きくなる。従ってアルミニウム基板の表面粗度をグラインド加工によって小さくしても、その後のジンケート処理によってアルミニウム基板の表面は粗くなる。ジンケート処理後のＮｉＰめっき表面を平滑化するためには、ＮｉＰめっき表面を新たに研磨する必要があり、研磨加工時の研磨量を低減して生産性を高め、低コストを図るというニーズに充分応えることができないという問題があった。

砥粒加工学会誌、Ｖｏｌ．４３、Ｎｏ．１１、１９９９年１１月、ｐ．４７５〜４７９ 神戸製鋼技報、Ｖｏｌ．４８、Ｎｏ．３、１９９８年１２月、ｐ．５〜８

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、表面が平滑な磁気記録媒体用アルミニウム基板を製造するにあたり、研磨前の表面粗度を小さくすることにより研磨量を低減して生産性を高めると共に、コストを削減できる技術を提供することにある。

上記課題を解決することのできた本発明に係る磁気記録媒体用アルミニウム基板の製造方法とは、アルミニウム基板にりん酸処理を施す工程と、りん酸処理後のアルミニウム基板表面に、酸素ガスと有機シロキサンガスを用いてプラズマ化学気相成長法によりＳｉＯ₂膜を形成する工程とを含む点に要旨を有する。

前記酸素ガスとしては、前記有機シロキサンガスに含まれるＳｉをＳｉＯ₂に転化するために必要な酸素ガスの化学量論量に対して１．２倍以上の量の酸素ガスを用いることが好ましい。

前記有機シロキサンガスとしては、例えば、ヘキサメチルジシロキサンガスを用いることができる。

上記製造方法で得られた磁気記録媒体用アルミニウム基板は、該アルミニウム基板の表面に形成されているＳｉＯ₂膜のＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換型赤外分光光度計）スペクトルを測定したときに、１２２０〜１２８０ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₁と、１０００〜１２００ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₂との比（Ｐ₁／Ｐ₂）が０．１０以下であることが推奨される。

本発明によれば、アルミニウム基板に対し、従来のようにジンケート処理とＮｉＰめっき処理を行うのではなく、りん酸処理後に所定のプラズマ化学気相成長法によって平滑で、且つ高硬度のＳｉＯ₂膜を形成しているため、従来のＮｉＰめっき処理が抱えていた問題（ジンケート処理によるアルミニウム基板表面の平滑性低下）を回避して、その後の研磨量を低減でき、表面が平滑で、且つ高硬度の磁気記録媒体用アルミニウム基板を簡便に製造できる。

図１は、酸素ガスとヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）の流量比を１０．４：１（化学量論量に対して０．８７倍の酸素ガスを使用）としてＳｉＯ₂膜を形成し、研磨した後におけるＳｉＯ₂膜のＦＴ−ＩＲスペクトルを示している。 図２は、酸素ガスとＨＭＤＳＯの流量比を１６：１（化学量論量に対して１．３３倍の酸素ガスを使用）としてＳｉＯ₂膜を形成し、研磨した後におけるＳｉＯ₂膜のＦＴ−ＩＲスペクトルを示している。

本発明者らは、従来のＮｉＰめっき処理に代替可能な技術であって、グラインド加工後のアルミニウム基板表面の平滑性を失うことなく、研磨加工時における研磨量を低減でき、表面が平滑で、高硬度の磁気記録媒体用アルミニウム基板を製造可能な技術の提供を目指して鋭意検討を重ねてきた。その結果、グラインド加工後のアルミニウム基板に対し、まず、りん酸処理を施すことによって、グラインド加工して得られたアルミニウム基板の表面粗度を悪化させることなく、むしろ表面粗度を小さくできること、このりん酸処理を施したアルミニウム基板表面に、酸素ガスと有機シロキサンガスを用いたプラズマ化学気相法によりＳｉＯ₂膜を形成することによって、その後の研磨加工時の研磨量を低減でき、表面が平滑で、高硬度の磁気記録媒体用アルミニウム基板を製造できることを見出し、本発明を完成した。

即ち、本発明では、グラインド加工（研削加工）したアルミニウム基板（以下、研削アルミニウム基板ということがある）のバリや研削痕を選択的に溶解除去可能なエッチング液として、りん酸を用いているため、研削アルミニウム基板表面の平滑性を高めることができる。このようにして得られた研削アルミニウム基板表面に上記のプラズマ化学気相法によってＳｉＯ₂膜を形成すれば、ＳｉＯ₂の核生成が面全体に亘ってほぼ均一に行われるため、表面粗度が小さく高硬度のＳｉＯ₂膜を形成できる。

このように本発明は、グラインド加工したアルミニウム基板に対し、りん酸を用いてエッチングするところに特徴がある。エッチング液としてりん酸を用いれば、アルミニウム基板表面に形成される自然酸化膜をエッチングでき、またエッチング時にピットが発生せず、しかもエッチング後も表面粗度が上昇しないのである。

アルミニウムは両性金属であり、酸、アルカリのどちらの水溶液にも溶解する。しかし本発明者らの検討結果によれば、後記する実施例に示すように、エッチング液としてアルカリ水溶液（例えば、水酸化ナトリウム水溶液など）を用いた場合には、表面にピットが発生し、エッチング前に比べて表面粗度は大きくなることが判明した。また、アルミニウムは、イオン化傾向が水素よりも大きいため、強固な酸化膜を形成しても一般に酸で容易にエッチングされるはずである。しかし、本発明者らがエッチング液として酸を用いた場合について検討したところ、現実には表面に形成される自然酸化膜のため、特定の種類の酸でのみしか効率的にエッチングできないことが判明した。例えば、硫酸や硝酸は、アルミニウム基板をエッチングできず、アルミニウム基板を硫酸や硝酸に浸漬しても浸漬前後において質量減少は認められなかった。また、ハロゲンイオンを含む酸（例えば、塩酸や、フッ化カリウムを含有する硝酸など）は、アルミニウム表面に形成された自然酸化膜を容易に溶解するので、アルミニウム基板をエッチングできるが、エッチングによりピットが発生し、表面が梨地状態に変化するため、エッチング前に比べて表面粗度が大きくなる。

これに対し、りん酸は、アルミニウム基板をエッチングでき、しかもピットを発生しない。従ってアルミニウム基板をりん酸に浸漬すれば、浸漬する前に比べてアルミニウム基板表面の平滑性を損なうことなく、むしろ表面粗度を小さくでき、効果的にエッチングできる。

以下、本発明に係る磁気記録媒体用アルミニウム基板の製造方法について説明する。

［供試材料の調製について］
まず、アルミニウム板を準備する。上記アルミニウム板としては、５０８６合金（国際アルミニウム合金名）を用いることができる。また、５０８６合金以外の合金種を用いてもよい。

上記アルミニウム板の板厚は、特に限定されるものではなく、種々の厚さのものを用いることができるが、通常、メディア成膜後に所定の厚さに仕上がるように設定される。例えば、φ９５ｍｍの磁気記録媒体用アルミニウム基板を製造する際には、厚さ１．２７０ｍｍまたは厚さ１．７５３ｍｍのアルミニウム板が通常用いられ、φ６５ｍｍの磁気記録媒体用アルミニウム基板を製造する際には、厚さ０．６３５ｍｍまたは厚さ０．８００ｍｍのアルミニウム板が通常用いられる。

上記アルミニウム板は、所望の形状に打ち抜き、焼鈍処理を施しておくことが推奨される。焼鈍処理を施すことによって加工による歪みを取り除くことができ、また平坦度も改善できる。

上記アルミニウム基板表面には、圧延等に起因した表面変質層が形成されているため、この表面変質層を旋盤による面削またはグラインド加工、あるいは両者の組合せによって除去し、アルミニウム基板表面を平滑にしておくことが好ましい。

上記加工方法は特に限定されず、一般にはＰＶＡ砥石を用いた湿式研削や、ダイヤモンドバイトを用いた面削を採用できる。また、面削後に、ＰＶＡ砥石を用いた湿式研削が行なわれることもある。

上記アルミニウム基板の表面粗度は、例えば、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）で規定される中心線平均粗さＲａで２０ｎｍ以下であることが好ましい。

［りん酸処理について］
本発明では、上記アルミニウム基板に対し、りん酸処理を施すことが重要である。上述したように、アルミニウム基板をりん酸に浸漬することによって、バリやグラインド加工時に形成された微細な突起を溶解除去できるため、アルミニウム基板の表面を平滑にできる。一方、りん酸以外のエッチング液を用いると、アルミニウム基板をエッチングできないか、エッチングできたとしてもピットが発生し、表面粗度が大きくなる。

上記りん酸としては、例えば、りん酸の濃度が５〜６０質量％の水溶液を用いることが好ましい。

浸漬条件は、バリやグラインド加工時に形成された微細な突起を溶解除去することができるよう、使用するアルミニウム基板やりん酸などの種類によって適宜適切に調整することができる。

上記りん酸の液温は、例えば、３５〜６０℃とすることが好ましい。上記アルミニウム基板をりん酸に浸漬する時間は、例えば、１〜１０分程度とすることが好ましい。

上記アルミニウム基板をりん酸に浸漬する際には、アルミニウム基板を回転させたり、りん酸を循環させたり、りん酸を攪拌する等を行い、基板表面付近に反応生成物が滞留しないようにすることが好ましい。

浸漬後は、アルミニウム基板に付着したりん酸を、例えば純水で洗浄することが好ましい。

［ＳｉＯ₂膜の形成］
本発明では、アルミニウム基板に対してりん酸処理を施した後、酸素ガスと有機シロキサンガスを用いてプラズマ化学気相成長法によりＳｉＯ₂膜を形成することが重要である。

上記有機シロキサンとは、分子骨格にＳｉ−Ｏ−Ｓｉ結合を有する化合物であり、ＳｉＯ₂膜の形成に用いられている。

上記有機シロキサンとしては、例えば、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）やオクタメチルトリシロキサンなどを用いることができ、これらを併用してもよい。適切な蒸気圧、安全性、入手の容易さ、成膜速度および形成されるＳｉＯ₂膜の硬さを考慮すると、ＨＭＤＳＯを用いることが好ましい。

上記プラズマ化学気相成長法によれば、欠陥の少ない緻密なＳｉＯ₂膜を高い成膜速度で形成できる。即ち、ＳｉＯ₂膜は、プラズマ化学気相成長法の他、真空蒸着法やスパッタリング法によっても成膜できることが知られている。しかし、真空蒸着法では、膜中に欠陥が生じやすく、研磨面に欠陥が露出することで局所的な表面粗度の悪化を招くことが知られている。また、スパタリング法では、真空蒸着法よりも表面欠陥の少ない膜を得ることができるが、成膜速度を高めることができず生産性が悪くなる。これに対し、プラズマ化学気相成長法によって形成されるＳｉＯ₂膜は、緻密で硬質な膜であるため、その後は、従前のガラス板を研磨する技術を採用してＳｉＯ₂膜表面を研磨できる。

膜質の良い、即ち、緻密で硬質、且つ平滑なＳｉＯ₂膜を形成するためには、有機シロキサンガスに含まれるＳｉを完全にＳｉＯ₂に転化することが好ましく、そのためには、ＳｉＯ₂膜の成膜にあたっては、上記有機シロキサンガスに含まれるＳｉをＳｉＯ₂に転化するために必要な酸素ガスの化学量論量に対して１．２倍以上の量の酸素ガスを用いることが推奨される。有機シロキサンガスに含まれるＳｉをＳｉＯ₂に転化させるために必要な化学量論量の酸素ガスを用いれば、理論上は、ＳｉはＳｉＯ₂に完全に転化するはずであるが、実際には、反応ロスや副生物などの影響によりＳｉをＳｉＯ₂に完全に転化するには化学量論量に対して過剰量（具体的には、１．２倍以上）の酸素ガスを用いる必要があることが、本発明者らの実験により判明した。本発明では、成膜時のガスの流量比を上記範囲に制御することが推奨される。

ここで有機シロキサンガスとして、ＨＭＤＳＯを用いた場合を例に挙げて具体的に説明する。ＨＭＤＳＯは、構造式：（ＣＨ₃）₃−ＳｉＯ−Ｓｉ（ＣＨ₃）₃で示される化合物である。このＨＭＤＳＯが酸素と反応すると、下記式に示される化学反応が起こり、ＳｉＯ₂、ＣＯ₂、Ｈ₂Ｏが生成する。この反応式より、１モルのＨＭＤＳＯと１２モルのＯ₂が反応して、２モルのＳｉＯ₂、６モルのＣＯ₂、９モルのＨ₂Ｏが生成する。
Ｃ₆Ｈ₁₈Ｓｉ₂Ｏ＋１２Ｏ₂ → ２ＳｉＯ₂＋６ＣＯ₂＋９Ｈ₂Ｏ

これをガス流量に換算すると、ＨＭＤＳＯの流量に対して酸素ガスの流量が１２倍以上であればよい。酸素ガスの流量が１２倍未満では、仮に全ての酸素が反応に使われたとしてもＨＭＤＳＯを完全にＳｉＯ₂膜に転化させることができず、ＳｉＯ₂膜中にメチル基が多量に残存した有機無機ハイブリッド構造となる。この場合、Ｓｉ原子の結合の一部がメチル基で終端されるため、−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−の強固な３次元骨格を形成することができず、硬度が低く、研磨に不適切な膜質となる。

但し、実際には、１００％の反応効率は実現しないため、有機シロキサンガスに含まれるＳｉをＳｉＯ₂に転化するために必要な酸素ガスの化学量論量に対して１．２倍以上の量の酸素ガスを用いることが好ましく、より好ましくは１．５倍以上である。

上記プラズマ化学気相成長法によりＳｉＯ₂膜を形成するにあたっては、プラズマＣＶＤ装置内の上流側で酸素プラズマを発生させ、下流側から有機シロキサンガスを供給し、アルミニウム基板表面で酸素プラズマと有機シロキサンを反応させてＳｉＯ₂膜を形成すればよい。

プラズマ化学気相成長法における他の条件は、公知のものを採用できる。

プラズマＣＶＤ装置内に装入したアルミニウム基板の温度は、例えば、室温〜８０℃程度とすればよい。アルミニウム基板の温度を室温より高めることによって、耐熱性の良好なＳｉＯ₂膜を形成できる。

上記成膜後のＳｉＯ₂膜は、その表面粗度が、例えば、ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）で規定される中心線平均粗さＲａで２０ｎｍ以下であることが好ましい。

［研磨（ポリッシュ）工程について］
ＳｉＯ₂膜を形成した後は、ＳｉＯ₂膜の表面を公知の条件で研磨し、表面を平滑にすればよい。本発明によれば、研磨前にりん酸処理を施すことによってアルミニウム基板表面を平滑にしているため、研磨量を従来よりも低減でき、生産性を高めることができ、しかもコスト削減を実現できる。また、本発明では、アルミニウム基板の表面に形成されているＳｉＯ₂膜は硬質であるため、従来から用いられているガラス板を研磨する方法やその装置などをそのまま利用できる。

ＳｉＯ₂膜を研磨する方法は特に限定されず、公知の方法を採用すればよい。例えば、研磨パッドと研磨スラリーを用いて湿式研磨すればよい。研磨圧力は、例えば、４０〜１５０ｇｆ／ｃｍ²、摺動速度は、例えば、４０〜１６０ｃｍ／秒程度とすればよい。

［研磨後のＳｉＯ₂膜について］
本発明では、磁気記録媒体用アルミニウム基板の表面に形成されている研磨後のＳｉＯ₂膜について、ＦＴ−ＩＲ（フーリエ変換型赤外分光光度計）スペクトルを測定したときに、１２２０〜１２８０ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₁と、１０００〜１２００ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₂との比（Ｐ₁／Ｐ₂）が０．１０以下であることが好ましい。

上記１２２０〜１２８０ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピークＰ₁は、硬度の低下をもたらすＳｉ−ＣＨ₃基またはＳｉ−ＣＨ₂−Ｒ基（Ｒは、炭素数が１〜３の低級アルキル基）に起因する特性吸収を示しており、上記１０００〜１２００ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピークＰ₂は、硬度の向上をもたらすＳｉ−Ｏ基に起因する特性吸収を示している。

上記１２２０〜１２８０ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₁と、上記１０００〜１２００ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₂の比（以下、Ｐ₁／Ｐ₂比ということがある）は、ＳｉＯ₂膜に含まれるＳｉＯ₂量を間接的に示す指標として用いることができる。つまり、Ｐ₁／Ｐ₂比が０．１０以下であるということは、Ｓｉ−ＣＨ₃基またはＳｉ−ＣＨ₂−Ｒ基（Ｒは、Ｒは、炭素数が１〜３の低級アルキル基）が著しく少なくＳｉＯ₂に転化するＳｉ−Ｏ基が著しく多いことを意味しており、有機シロキサンのほぼ全量がＳｉＯ₂に転化しており、有機シロキサンに含まれていたメチル基は殆ど残存していないことを意味している。

なお、上記スペクトルでは、２９６０ｃｍ^-1前後にもＳｉ−ＣＨ₃基またはＳｉ−ＣＨ₂−Ｒ基（Ｒは、Ｒは、炭素数が１〜３の低級アルキル基）に起因する特性吸収が認められるが、本発明ではこの範囲に観測されるピーク強度は無視している。これは１２２０〜１２８０ｃｍ^-1の範囲に観測されるＳｉ−ＣＨ₃基またはＳｉ−ＣＨ₂−Ｒ基（Ｒは、Ｒは、炭素数が１〜３の低級アルキル基）に起因する特性吸収の方が、Ｓｉ−Ｏ基に起因する特性吸収（１０００〜１２００ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク）に近く、近い特性吸収同士のピーク強度を比較する方が一般的に誤差は小さくなるため、本発明では１２２０〜１２８０ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₁を用いてＰ₁／Ｐ₂比を算出している。上記Ｐ₁／Ｐ₂比は、好ましくは０．０８以下である。

上記ＦＴ−ＩＲスペクトルは、プリズムとしてゲルマニウム結晶（Ｇｅ結晶）を用い、入射角を４８°、分解能は４ｃｍ^-1、積算回数は１６回として測定した１回反射ＡＴＲ法（Attenuated total reflection；減衰全反射法)で測定すればよい。

［用途］
本発明のアルミニウム基板は、磁気記録媒体（磁気ディスク）用の基板として好適に用いることができる。本発明のアルミニウム基板を用いて磁気記録媒体を製造するにあたっては、該アルミニウム基板の表面に、公知の条件で磁気記録膜を形成し、必要に応じて、更に保護膜や潤滑膜を形成すればよい。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

［実験１］
実験１では、エッチング液が研削アルミニウム基板の表面粗度に及ぼす影響を調べた。

外径６５ｍｍ、内径２０ｍｍ、厚み０．６３０ｍｍの円板状研削アルミニウム基板（神戸製鋼製ＫＳ５Ｄ８６合金）を準備した。この研削アルミニウム基板の表面粗度として中心線平均粗さＲａを、Ｔａｙｌｏｒ Ｈｏｂｓｏｎ社製の触針式粗さ計「タリサーフイントラ」を用いて測定した。測定には、先端径が２．５μｍの触針を用い、測定長は１．５ｍｍとして行った。その結果、中心線平均粗さＲａは１４ｎｍであった。

次に、上記研削アルミニウム基板を、下記表１に示すエッチング液（液温はいずれも３５℃）に１０分間浸漬してエッチングを行い、エッチング後の中心線平均粗さＲａおよびエッチング後の表面状態を調べた。エッチング後の中心線平均粗さＲａは、上述した条件で測定した。エッチング後の表面状態は、目視および光学顕微鏡（観察倍率は２００倍）を用いて調べた。

下記表１から次のように考察できる。Ｎｏ．１、２に示すように、エッチング液として１０質量％硫酸または１０質量％硝酸を用いてもアルミニウム基板はエッチングされず、質量減少は認められなかった。Ｎｏ．３、４、５に示すように、エッチング液として１０質量％塩酸、フッ化カリウムを１質量％含有する１０質量％硫酸、或いは１０質量％水酸化ナトリウム水溶液を用いると、表面はエッチングされていたが、表面にピットが発生し、エッチング後の中心線平均粗さＲａは、エッチング前の中心線平均粗さ（Ｒａ＝１４ｎｍ）よりも大きくなった。

一方、Ｎｏ．６に示すように、エッチング液として１０質量％りん酸を用いると、エッチング後の中心線平均粗さＲａは、エッチング前の中心線平均粗さ（Ｒａ＝１４ｎｍ）よりも小さくなり、表面が平滑になっていることが分かる。また、エッチング後のアルミニウム基板表面を、目視および光学顕微鏡で観察してもピットは発生していなかった。

以上の結果から、エッチング液としてりん酸を用いれば、ピットを発生させることなく、アルミニウム基板表面をエッチング前に比べて平滑にできることが分かる。

［実験２］
実験２では、りん酸処理の有無が、アルミニウム基板の表面に形成したＳｉＯ₂膜の表面粗度（中心面平均粗さＳａ）に及ぼす影響を調べた。

（発明材）
上記実験１で用いた円板状研削アルミニウム基板にりん酸処理を施した後、プラズマ化学気相成長法によりＳｉＯ₂膜を形成してアルミニウム基板を製造した。詳細な製造条件は次の通りである。

まず、上記円板状研削アルミニウム基板の表面粗度として中心面平均粗さＳａを、原子間力顕微鏡（Ａｔｏｍｉｃ Ｆｏｒｃｅ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ；ＡＦＭ）を用い、測定視野を２μｍ角、１０μｍ角、または６０μｍ角の３種類として測定した。ＡＦＭとしては、Ｎａｎｏｓｕｒｆ製の「Ｎａｎｏｓｕｒｆ ｅａｓｙＳｃａｎ２ ＦｌｅｘＡＦＭ」を用いた。

上記中心面平均粗さＳａとは、二次元で測定される中心線平均粗さＲａ［ＪＩＳ Ｂ０６０１（２００１年）］を三次元に拡張したものであり、下記式（２）で定義される。即ち、中心面平均粗さＳａは、平均面をｘｙ面，縦方向をｚ軸とし、測定された表面形状曲線を下記式（１）としたとき、表面形状曲面と平均面で囲まれた部分の体積を測定面積で割ったものであり、下記式（２）で算出される。下記式（２）において、Ｌ_ｘ、Ｌ_ｙは、それぞれｘ方向、ｙ方向の測定長である。中心面平均粗さＳａの測定結果を下記表２に示す。

次に、上記アルミニウム基板にりん酸処理を施した。具体的には、上記アルミニウム基板を、温度３５℃の１０質量％りん酸に４分間浸漬した後、純水を用いて洗浄した。

りん酸処理を施したアルミニウム基板をプラズマＣＶＤ装置に入れ、酸素ガスと有機シロキサンガスを用いてプラズマ化学気相成長法によりアルミニウム基板表面にＳｉＯ₂膜を形成し、ＳｉＯ₂膜被覆アルミニウム基板を製造した。具体的には、８０℃に加熱したアルミニウム基板をプラズマＣＶＤ装置に入れ、ホローカソード型のラジオ波放電により酸素プラズマを発生させ、発生した酸素プラズマに有機シロキサンガスを供給することによってＳｉＯ₂膜を形成した。有機シロキサンとしては、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）を用いた。酸素ガスとＨＭＤＳＯの流量比は、１６：１とした。即ち、有機シロキサンガスに含まれるＳｉをＳｉＯ₂に転化するために必要な酸素ガスの化学量論量に対して１．３３倍の酸素ガスを用いた。

形成したＳｉＯ₂膜の厚みは、光干渉式膜厚計（Ｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ社製の「Ｎａｎｏ Ｓｐｅｃ／ＡＦＴ Ｍｏｄｅｌ ５１００型」）を用い、ＳｉＯ₂の屈折率（１．４６）を適用して測定した。その結果、厚みは３μｍであった。

（比較材）
比較材として、上記実験１で用いた円板状研削アルミニウム基板に対し、りん酸処理を施さずに、上記発明材と同じ条件のプラズマ化学気相成長法によりＳｉＯ₂膜（厚み３μｍ）を形成してＳｉＯ₂膜被覆アルミニウム基板を製造した。

得られたＳｉＯ₂膜被覆アルミニウム基板（発明材、比較材）の中心面平均粗さＳａを、上記円板状研削アルミニウム基板の中心面平均粗さＳａを測定したときと同じ条件で測定した。測定結果を下記表２に示す。

下記表２から次のように考察できる。測定領域を６０μｍ角として表面粗度（中心面平均粗さＳａ）を観察した結果から明らかなように、アルミニウム基板に対し、りん酸処理を施してからＳｉＯ₂膜を形成することによって、ＳｉＯ₂膜表面の中心面平均粗さＳａを低減できることが分かる。

また、アルミニウム基板にりん酸処理を施した場合とりん酸処理を施さなかった場合を比べると、ＳｉＯ₂膜の表面粗度（中心面平均粗さＳａ）は、いずれの測定範囲においてもりん酸処理を施した方が相対的に小さくなることが分かる。詳細には、測定領域を２μｍ角または１０μｍ角とした場合には、りん酸処理の有無にかかわらず、ＳｉＯ₂膜表面の中心面平均粗さＳａは、研削アルミニウム基板の中心面平均粗さＳａよりも大きくなっているが、Ｓａの増加幅は、りん酸処理を行った方が小さいことがわかる。一方、測定領域を６０μｍ角として広範囲の領域におけるＳｉＯ₂膜表面の中心面平均粗さＳａを測定した場合には、りん酸処理を行うことによってＳｉＯ₂膜表面の中心面平均粗さＳａはりん酸処理を行わなかった場合に比べて小さくなることが分かる。

りん酸処理の有無によってアルミニウム基板の表面に形成したＳｉＯ₂膜の表面粗度（中心面平均粗さＳａ）が変化する現象は、次に示す機構で生じていると考えられる。リモート酸素プラズマと有機シロキサンとの反応によるＳｉＯ₂膜の形成は、まず研削痕にそって核生成が生じ、その核が順じ成長することで行われる。機械的な研削面の場合、表面には微小な突起が多数発生しており、それが核生成の基点となりやすいため、測定領域を狭くした場合には、成膜面の粗度が成膜前に比べて顕著に大きくなると考えられる。これに対して、りん酸処理を施すと、研削面の微小な突起が選択的に溶解除去されるため、核生成が面全体にわたってほぼ均一に行われる。その結果、成膜による粗度の増加が抑えられると考えられる。

以上の結果から、アルミニウム基板に対し、りん酸処理を施してからＳｉＯ₂膜を形成することによってＳｉＯ₂膜表面の表面粗度（中心面平均粗さＳａ）を低減できることが分かる。

［実験３］
実験３では、酸素ガスと有機シロキサンガスの流量比が、アルミニウム基板表面に形成したＳｉＯ₂膜を研磨した後の表面粗度（中心面平均粗さＳａ）に及ぼす影響を調べた。

上記実験１で用いた円板状研削アルミニウム基板に、上記実験２と同じ条件でりん酸処理を施した。りん酸処理を施したアルミニウム基板を、プラズマＣＶＤ装置に入れ、酸素ガスと有機シロキサンガスを用いてプラズマ化学気相成長法によりアルミニウム基板表面にＳｉＯ₂膜を形成してＳｉＯ₂膜被覆アルミニウム基板を製造した。具体的には、ホローカソード型のラジオ波放電により酸素プラズマを発生させ、発生した酸素プラズマに有機シロキサンガスを供給することによってＳｉＯ₂膜を形成した。有機シロキサンとしては、ヘキサメチルジシロキサン（ＨＭＤＳＯ）を用いた。酸素ガスとＨＭＤＳＯの流量比は、１０．４：１または１６：１とした。酸素ガスとＨＭＤＳＯの流量比が１０．４：１の場合は、ＨＭＤＳＯに含まれるＳｉをＳｉＯ₂に転化するために必要な酸素ガスの化学量論量に対して０．８７倍の酸素ガスを用いていることを意味している。酸素ガスとＨＭＤＳＯの流量比が１６：１の場合は、ＨＭＤＳＯに含まれるＳｉをＳｉＯ₂に転化するために必要な酸素ガスの化学量論量に対して１．３３倍の酸素ガスを用いていることを意味している。

ＳｉＯ₂膜の厚みを上記実験２と同じ条件で測定したところ何れの場合も厚みは３μｍであった。

得られたＳｉＯ₂膜被覆アルミニウム基板の表面粗度として中心面平均粗さＳａを、上記実験２と同じ条件で測定した。測定結果を下記表３に示す。

次に、得られたアルミニウム基板表面を研磨し、研磨後の表面粗度（中心面平均粗さＳａ）を測定した。研磨は、研磨パッドとしてニッタ・ハース製の「スエードタイプ ＲＮ−Ｈ」、研磨スラリーとしてフジミ製の「Ｃｏｍｐｏｌ−８０」を水で１：１に希釈したものを用い、研磨圧力：６．９ｋＰａ（７０ｇｆ／ｃｍ²）、摺動速度：７０ｃｍ／秒とし、片面当りの研磨量を０．６μｍに設定して行った。研磨後の表面粗度（中心面平均粗さＳａ）は、ＡＦＭを用い、上記実験２と同様にして測定領域を２μｍ角、１０μｍ角または６０μｍ角の３種類で測定した。研磨後の中心面平均粗さＳａを下記表３に示す。

次に、研磨後のＳｉＯ₂膜についてＦＴ−ＩＲスペクトルを測定した。ＦＴ−ＩＲスペクトルは、１回反射ＡＴＲ法で測定した。測定は、Ｇｅ結晶プリズムを用い、入射角は４８°、分解能は４ｃｍ^-1、積算回数は１６回として行った。測定結果を図１、図２に示す。

図１は、酸素ガスとＨＭＤＳＯの流量比を１０．４：１（化学量論量に対して０．８７倍の酸素ガスを使用）として形成したＳｉＯ₂膜を研磨した後のＦＴ−ＩＲスペクトルを示している。図１に基づいて、１２２０〜１２８０ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₁と、１０００〜１２００ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₂との比（Ｐ₁／Ｐ₂）を算出した結果、比は０．１１であった。

図２は、酸素ガスとＨＭＤＳＯの流量比を１６：１（化学量論量に対して１．３３倍の酸素ガスを使用）として形成したＳｉＯ₂膜を研磨した後のＦＴ−ＩＲスペクトルを示している。図２に基づいて、１２２０〜１２８０ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₁と、１０００〜１２００ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₂との比（Ｐ₁／Ｐ₂）を算出した結果、比は０．０６であった。

Ｐ₁／Ｐ₂比が０．０６の場合には、ＳｉＯ₂膜中にメチル基が殆ど残存していないため、−Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ−の強固な３次元骨格を形成していると考えられる。従って、Ｐ₁／Ｐ₂比が０．０６のＳｉＯ₂膜の硬度は、Ｐ₁／Ｐ₂比が０．１１のＳｉＯ₂膜の硬度よりも高くなっていると考えられる。

次に、下記表３から次のように考察できる。酸素ガスとＨＭＤＳＯの流量比を１０．４：１（化学量論量に対して０．８７倍の酸素ガスを使用）としてＳｉＯ₂膜を形成するよりも、酸素ガスとＨＭＤＳＯの流量比を１６：１（化学量論量に対して１．３３倍の酸素ガスを使用）としてＳｉＯ₂膜を形成した方が、研磨後のＳｉＯ₂膜表面における中心面平均粗さＳａを小さくでき、ＳｉＯ₂膜表面を平滑化できることが分かる。

以上の結果から、ＨＭＤＳＯに含まれるＳｉをＳｉＯ₂に転化するために必要な酸素ガスの化学量論量に対して１．２倍以上の量の酸素ガスを用いることによって、ＳｉＯ₂膜に含まれるＳｉ−ＣＨ₃基の量を減少させることができ、上記Ｐ₁／Ｐ₂比を０．１０以下に抑えることができ、ＳｉＯ₂膜の硬度を高くできる。従ってＳｉＯ₂膜は研磨され易く、表面を容易に平滑にできることが分かる。

Claims (6)

1. アルミニウム基板にりん酸処理を施す工程と、
   りん酸処理後のアルミニウム基板表面に、酸素ガスと有機シロキサンガスを用いてプラズマ化学気相成長法によりＳｉＯ₂膜を形成する工程と
   を含むことを特徴とする磁気記録媒体用アルミニウム基板の製造方法。
2. 前記酸素ガスとして、前記有機シロキサンガスに含まれるＳｉをＳｉＯ₂に転化するために必要な酸素ガスの化学量論量に対して１．２倍以上の量の酸素ガスを用いる請求項１に記載の製造方法。
3. 前記有機シロキサンガスとして、ヘキサメチルジシロキサンガスを用いる請求項１または２に記載の製造方法。
4. 前記アルミニウム基板にりん酸処理を施す工程の前に、前記アルミニウム基板を研削する工程を有し、
   前記プラズマ化学気相成長法により形成されたＳｉＯ ₂ 膜の表面を研磨する工程を更に含む請求項１〜３のいずれかに記載の製造方法。
5. 前記りん酸処理は、りん酸の濃度が５〜６０質量％の水溶液を用い、液温を３５〜６０℃とし、アルミニウム基板の浸漬時間を４〜１０分とする請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法で得られた磁気記録媒体用アルミニウム基板であって、
   該アルミニウム基板の表面に形成されているＳｉＯ₂膜のＦＴ−ＩＲスペクトルを測定したときに、
   １２２０〜１２８０ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₁と、
   １０００〜１２００ｃｍ^-1の範囲に観測される最大吸収ピーク強度Ｐ₂との比（Ｐ₁／Ｐ₂）が０．１０以下であることを特徴とする磁気記録媒体用アルミニウム基板。

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