JP2009020964A - 磁気記録媒体用基板の洗浄方法および磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】基板表面の残渣を除去しつつ、基板表面の酸化を抑制する洗浄方法を提供することを目的とする。
【解決手段】ナノバブル水を用いて磁気記録媒体用基板表面を洗浄することを特徴とする磁気記録媒体用基板の洗浄方法および該洗浄方法で洗浄された基板上に、少なくとも磁性層、保護層、及び、液体潤滑層を順次形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【選択図】図１
【解決手段】ナノバブル水を用いて磁気記録媒体用基板表面を洗浄することを特徴とする磁気記録媒体用基板の洗浄方法および該洗浄方法で洗浄された基板上に、少なくとも磁性層、保護層、及び、液体潤滑層を順次形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【選択図】図１
Description
本発明は、磁気記録媒体用基板の洗浄方法および磁気記録媒体の製造方法に関する。
コンピュータ等の情報処理装置の記憶装置として、固定磁気ディスク装置（ハードディスクドライブ）が多く用いられている。この固定磁気ディスク装置に用いられる磁気記録媒体は、一般に、非磁性基板上に、非磁性金属下地層、強磁性合金からなる薄膜磁性層、保護層、潤滑層が順次設けられて構成されている。
近年の記録密度の増大に伴って、磁気ヘッドの浮上量は益々小さくなり、２０ｎｍを下回るまでになってきている。そのため、上述の従来の洗浄方法では除去できない極微小付着異物や、洗浄工程中に再付着する異物等の存在により磁気ヘッドの安定浮上走行を妨げることが問題となってきており、洗浄方法の改善が必要である。
磁気記録媒体の記録密度を表す指標の一つに、情報信号の読み出し／書き込み試験（Read/Write試験、以下、Ｒ／Ｗ試験と略記する）によって測定される分解能（Resolution、以下、Ｒｅｓと略記する）が挙げられる。このＲｅｓは、高密度記録で Ｒ／Ｗ試験を行ったときの再生信号出力（ＳＨ）と、低密度記録でＲ／Ｗ試験を行ったときの再生信号出力（ＳＬ）との比率（ＳＨ／ＳＬ）として、定義される。磁気記録媒体における係る記録密度の設定は適宜に行われる。
Ｒｅｓが大きい磁気記録媒体を用いれば、高密度記録時により大きな信号出力が得られることになり、ＳＮＲ（Signal to Noise Ratio：再生信号と媒体ノイズとの比率）特性を高めることができる。したがって、高密度記録を行うためには、Ｒｅｓを高める必要がある。
Ｒｅｓを高めるためには、磁気記録媒体に使用されている磁気記録層の磁気配向性（Orientation Ratio）を高めることが有効である。この磁気配向性とは磁気記録層の磁化容易軸の分散度である。磁気配向性の定義は、基板面内円周方向の保磁力（ＨｃＣ）と基板面内半径方向の保磁力（ＨｃＲ）の比率（ＨｃＣ／ＨｃＲ；以下、ＯＲと略記する）で表されることが多い。
多くの磁気記録媒体では、非磁性基板としてアルミニウム合金からなるディスク状基材板上に、無電解めっき法でＮｉ−Ｐめっき層を形成し、その表面に鏡面加工を施して平滑性を高め、さらに、良好な磁気特性を得るために、テクスチャと呼ばれる基板表面円周方向に微細な筋状の凹凸を形成するテクスチャ加工が施される。この微細な凹凸が設けられている理由の一つが、前述のＯＲ値を高めるためである。その他、Ｃｒ下地層の層構成の工夫や、スパッタ成膜時の成膜条件を最適化することなどにより、磁気配向性を高める試みがなされている（特許文献１参照）。
テクスチャ加工後には、加工された表面に付いたダイヤの砥粒や、残渣を取り除くために洗浄工程を設けることが必要となる。
しかしながら、その後の洗浄工程において、純水シャワー、純水浸漬等の処理を行うと、磁気配向性が低下してしまうという問題が生じていた。
この磁気配向性低下の原因としては、Ｎｉ−Ｐメッキ表面の酸化が原因と考えられ、より、酸化を抑制することと同時に、洗浄品質を向上させることが求められていた。
この磁気配向性低下の原因としては、Ｎｉ−Ｐメッキ表面の酸化が原因と考えられ、より、酸化を抑制することと同時に、洗浄品質を向上させることが求められていた。
この酸化を防止するため、テクスチャ加工時に加水分解しやすい界面活性剤を砥粒の分散剤として用い、加工中に分解生成した有機酸を加工表面に吸着させて表面を保護する提案もある（特許文献２参照）。
また、基板浸漬処理槽内の処理液にマイクロバブルまたはナノバブルを供給し、処理液の循環路中に気泡除去部を設けてマイクロバブルまたはナノバブルを除去することにより、処理液中のパーティクルをバブルに吸着させてバブルと共に除去する提案もある（特許文献３参照）。
しかしながら、特許文献２では処理液中に浮遊しているパーティクルを除去しているものの、基板の洗浄は従来公知の方法によるものであり、メッキ面の酸化防止はできていない。
本発明の目的は、表面の残渣を除去しつつ、Ｎｉ−Ｐ表面の酸化を抑制する洗浄方法を確立することにある。
上記目的を達成するために、本発明の磁気記録媒体用基板の洗浄方法は、ナノバブル水を用いて磁気記録媒体用基板表面を洗浄することを特徴とする。
また、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、前記磁気記録媒体用基板の洗浄方法で洗浄された基板上に、少なくとも磁性層、保護層、及び、液体潤滑層を順次形成することを特徴とする。
本発明の基板表面の洗浄方法によれば、基板表面の酸化を抑制し、磁気配向性を低下させ難くすることが可能となる。また、基板表面の残渣、及び、パーティクルを除去することが可能となる。
また、この洗浄方法を採用する本発明の磁気記録媒体の製造方法によれば、アルミニウム合金系材料の非磁性基板を用いた高記録密度対応の異方性磁気記録媒体を提供することが可能となる。
また、この洗浄方法を採用する本発明の磁気記録媒体の製造方法によれば、アルミニウム合金系材料の非磁性基板を用いた高記録密度対応の異方性磁気記録媒体を提供することが可能となる。
本発明の基板表面の洗浄方法で用いられる基板としてはアルミニウム合金系材料の非磁性基板が用いられ、その表面にＮｉ−Ｐメッキが施されており、その表面にテクスチャ加工が施されている。
本発明の基板表面の洗浄方法に用いられる洗浄装置の１実施態様を図１に示す。図１に示す装置は内槽１と外槽２を有し、洗浄対象となる基板３は内槽１内に入れられる。内槽１の底近くに設けられた注入口４からナノバブル水が内槽１に導入され、内槽上部の開口５からあふれ出て内槽外壁沿いに外槽２内を流れて、外槽底部に設けられた排出口６から出ていく。このナノバブル水は、発生時の直径が１μｍ未満の超微小気泡を含有する水であり、この気泡は、不活性ガスが用いられ、より安定した効果を得るためには、窒素、水素、ヘリウムのうち少なくとも１種の気体を含有していることが望ましい。ナノバブルにこのような気体を含有させることにより、洗浄時及び洗浄後の基板表面の酸化を防止することができ、したがって、酸化により引き起こされる磁気配向性の低下がない。この洗浄に用いるナノバブル水の温度は１０〜５０℃であることが好ましい。
内槽に導入されたナノバブル水は内槽内を上昇し、その一部は基板にぶつかり基板を洗浄する。ナノバブルが基板についている異物に接触すると異物はナノバブルに吸着し、除去される。洗浄時に基板から水中に移動した異物も同様にナノバブルに接触するとナノバブルに吸着し、除去される。
洗浄された基板を用いて作製された磁気記録媒体が高信頼性・高精度のものであるためには、洗浄後の基板は、ＡＦＭを用いて３０μｍ角の表面形状を測定したときに観察される３ｎｍ以上の突起物の数が０個であり、かつ、中心線平均粗さの値（Ｒａ）が０．２から２．５ｎｍであることが特に好ましい。
また、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、上述した基板洗浄方法を用いて基板洗浄を行ない、その基板上に、少なくとも磁性層、保護層、及び、液体潤滑層を順次成膜して形成することを特徴とする。
本発明の磁気記録媒体の製造方法で得られる磁気記録媒体の１実施態様としては、上述の基板洗浄方法を用いて洗浄された非磁性基板上に、非磁性下地層、安定化層、スペーサ層、磁性層、保護層、および液体潤滑層がこの順に積層されて形成されたものを例示できる。
非磁性下地層は、該下地層の上方に成膜する磁性層の結晶性または結晶軸方位の制御を目的として形成されるものであり、下地層を薄膜化して下地層粒子サイズを微細化することにより、上方に積層される磁性層の磁性粒子サイズも微細化することができる。下地層は、単層であっても多層であってもよく、クロム（Ｃｒ）または主成分たるクロム（Ｃｒ）にモリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、およびマンガン（Ｍｎ）のうちの少なくとも１種以上が添加された合金またはこれらの混合物から成る非磁性膜であることが好ましい。また、下地層を構成する材料は磁性層の結晶格子に近い結晶格子を有することが好ましく、磁性層の組成により下地層の構成材料を適宜選択することが好ましい。さらに、下地層１２の膜厚は、低媒体ノイズおよび高ＳＮＲを得る観点から、４ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。下地層の膜厚が１０ｎｍより厚くなると磁性粒子の肥大化により媒体ノイズの低減化の効果が小さくなる一方、４ｎｍ未満では磁性粒子の相対的な粒径分散が大きくなることが一因となって媒体ノイズが大きくなるからである。下地層の膜厚は５ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることがより好ましく、５ｎｍ以上８ｎｍ以下であることがさらにより好ましい。下地層は、ＤＣスパッタ法、電子ビーム蒸着法等の慣用の方法により形成することができる。
上記磁気記録媒体は、下地層と磁性層の間に安定化層を有している。この安定化層は、磁性層と安定化層の間に反強磁性結合を生じさせるために形成される。また、この安定化層は、安定化層上に形成されるスペーサ層との対として形成されることが好ましい。
生じる反強磁性結合の大きさは、安定化層、スペーサ層、および磁性層の組成・膜厚、成膜条件（圧力・雰囲気など）、各層の平滑性等の種々の要因に依存する。なお、この安定化層およびスペーサ層の対を１対のみ設けてもよく、磁性層間に反強磁性結合が生じる限り、安定化層およびスペーサ層の対を更に追加することも可能である。
生じる反強磁性結合の大きさは、安定化層、スペーサ層、および磁性層の組成・膜厚、成膜条件（圧力・雰囲気など）、各層の平滑性等の種々の要因に依存する。なお、この安定化層およびスペーサ層の対を１対のみ設けてもよく、磁性層間に反強磁性結合が生じる限り、安定化層およびスペーサ層の対を更に追加することも可能である。
安定化層は、主成分たるコバルト（Ｃｏ）にクロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ボロン（Ｂ）、および銅（Ｃｕ）のうちの少なくとも１種以上が添加された合金またはこれらの混合物から成る磁性膜であることが好ましい。該合金の具体的には、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＴａ等が挙げられる。上記の通り、反強磁性結合の大きさは安定化層の膜厚・組成等に依存して変化するため、安定化層の膜厚・組成等はより大きな反強磁性結合が得られる膜厚・組成等であるように選択することができる。特に、より高い反強磁性結合が得られる膜厚として、安定化層の膜厚は、２ｎｍ以上１５ｎｍ以下であることが好ましく、４ｎｍ以上１２ｎｍ以下であることがより好ましい。また、安定化層の残留磁化が前記磁性層の残留磁化よりも小さく、かつ前記安定化層の保持力が前記磁性層の保磁力よりも小さいことが好ましい。安定化層の磁化の向きは磁性層の磁化の向きにより変化するため、磁性層の磁化が安定化層の磁化よりも安定でなければならないからである。なお、安定化層および磁性層の残留磁化の大きさは、これらの膜の組成・膜厚、成膜条件等により異なるが、本発明の磁気記録媒体において特に限定されるものではない。安定化層は、ＤＣスパッタ法、電子ビーム蒸着法等の慣用の方法により形成することができる。
スペーサ層は、ルテニウム（Ｒｕ）、レニウム（Ｒｅ）、およびオスミウム（Ｏｓ）またはこれらのうちの少なくとも１種を含む合金またはこれらの混合物から成る非磁性膜であることが好ましい。上記の通り、反強磁性結合の大きさはスペーサ層の膜厚・組成等に依存して変化するため、スペーサ層の膜厚はより大きな反強磁性結合が得られる膜厚・組成等であるように選択することができる。より高い反強磁性結合が得られる膜厚として、該スペーサ層の膜厚は０．５ｎｍ以上１．２ｎｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．７ｎｍ以上０．９ｎｍｍ以下である。また、スペーサ層の結晶構造は六方晶構造であることが好ましい。Ｃｏを主成分とする合金からなる安定化層および磁性層は六方晶の結晶構造を有しているため、これらの膜とスペーサ層との連続的な結晶成長を促し、結果として媒体ノイズの低減化を図るためである。スペーサ層１４は、ＤＣスパッタ法、電子ビーム蒸着法等の慣用の方法により形成することができる。
磁性層は、情報を記録・再生するための層（磁気記録層）である。磁性層は、主成分たるコバルト（Ｃｏ）にクロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）、白金（Ｐｔ）、ボロン（Ｂ）および銅（Ｃｕ）のうちの少なくとも１種以上が添加された合金またはこれらの混合物から成る磁性膜であることが好ましい。該合金の具体例としては、ＣｏＣｒ、ＣｏＣｒＴａ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＴａ等が挙げられる。また、上記の通り、安定化層の残留磁化が磁性層の残留磁化よりも小さく、かつ安定化層の保持力が磁性層の保磁力よりも小さいことが好ましい。さらに、上記の通り、反強磁性結合の大きさは磁性層の膜厚・組成等に依存して変化するため、磁性層の膜厚・組成等はより大きな反強磁性結合が得られる膜厚・組成等であるように選択することができる。磁性層１５は、ＤＣスパッタ法、電子ビーム蒸着法等の慣用の方法により形成することができる。
本発明の磁気記録媒体において、磁性層の上に保護層を設けることが好ましい。保護層は、磁性層をヘッドの衝撃、外界の腐食性物質などの腐食から保護するためのものである。このような機能を提供できるいかなる成分から形成されていてよく特に限定するものではないが、具体的には、炭素、窒素含有炭素、水素含有炭素などが好ましい。保護層の厚さは典型的には１０ｎｍ以下であり、単層でも多層でもよい。保護層は、スパッタ法、ＣＶＤ法、ＦＣＡ法等により形成することができる。
さらに、保護層の上に液体潤滑層を設けることが好ましい。液体潤滑層とは、ヘッドのクラッシュ防止のために形成される。潤滑膜材料は、例えば、ＨＯ−ＣＨ2−ＣＦ2−（ＣＦ2−Ｏ）m−（Ｃ2Ｆ4−Ｏ）n−ＣＦ2−ＣＨ2−ＯＨ（ｎ＋ｍは約４０）で表される有機物などを用いることができる。液体潤滑層の膜厚は、保護層の膜質等を考慮して液体潤滑層の機能を発揮できる膜厚とすることが好ましい。液体潤滑層は、慣用の塗布方法により形成することができる。
さらに、本発明の磁気記録媒体において、該記録媒体の用途に応じて上記以外の任意の層を任意の方法により設けることができる。例えば、磁性層の配向性制御、粒子微細化、または粒径分散低減のために、下地層の下にさらに非磁性金属シード層を用いても良い。さらに、磁性層の結晶学的な整合性のため、スペーサ層および安定化層の上記機能に影響を及ぼさない金属磁性中間層を下地層と磁性層の間に形成してもよい。
以下に、本発明を実施例により更に詳細に説明する。
［実施例１］
表面にＮｉ−Ｐメッキを施した基板を用い、テクスチャ加工によりＮｉ−Ｐメッキ膜表面に溝形成を行ない、その後の洗浄工程で、図１に示す装置を用いて基板を純水に浸漬させる際に、純水中に窒素を混入したナノバブルを発生させたナノバブル水に基板を浸漬させて洗浄を行なった。なお、ナノバブルは、市販のナノバブル発生装置（株式会社アスプ製、ナノバブル発生装置ＡＳ−Ｋ１）を用いて発生させた。
表面にＮｉ−Ｐメッキを施した基板を用い、テクスチャ加工によりＮｉ−Ｐメッキ膜表面に溝形成を行ない、その後の洗浄工程で、図１に示す装置を用いて基板を純水に浸漬させる際に、純水中に窒素を混入したナノバブルを発生させたナノバブル水に基板を浸漬させて洗浄を行なった。なお、ナノバブルは、市販のナノバブル発生装置（株式会社アスプ製、ナノバブル発生装置ＡＳ−Ｋ１）を用いて発生させた。
図２は、このようにして洗浄した基板の表面の酸素量をＥＳＣＡ（Electron Spectroscopy for Chemical Analysis）にて評価したものであり、表１は数値データを纏めたものである。
また、ＤＣスパッタ装置を用いて、この基板を加熱し、その上に、Ｃｒ系合金からなる下地層、ＣｏＴａ系安定化層、ＣｏＣｒＰｔを含む磁性層、及び、カーボン保護層を順次積層して成膜し、その表面に潤滑剤を塗布して磁気記録媒体を作製し、その磁気配向性（ＯＲ：Orientation Ratio）を評価した。
図３は、このようにして測定した各磁気記録媒体の磁気配向性をグラフとして纏めたものであり、表２は、各々の基板を用いて作製した磁気記録媒体のＯＲ値を纏めたものである。
また、得られた磁気記録媒体の基板表面に残るパーティクル数を測定した。図４は基板表面のパーティクル数をＯＳＡ６１００により評価したものであり、表３は数値データを纏めたものである。
［実施例２］
窒素の代わりにヘリウムのナノバブルを発生させたナノバブル水を用いた以外は実施例１と同様にして洗浄を行った。このようにして洗浄した基板を用いて実施例１と同様にして基板表面の酸素量、磁気記録媒体のＯＲ値、磁気記録媒体の基板表面の残存パーティ来る数を測定した。その結果を表１〜３、図２〜４に示す。
窒素の代わりにヘリウムのナノバブルを発生させたナノバブル水を用いた以外は実施例１と同様にして洗浄を行った。このようにして洗浄した基板を用いて実施例１と同様にして基板表面の酸素量、磁気記録媒体のＯＲ値、磁気記録媒体の基板表面の残存パーティ来る数を測定した。その結果を表１〜３、図２〜４に示す。
［比較例１］
窒素ナノバブル水の代わりに純水を用いた以外は実施例１と同様にして基板の洗浄を行い、基板表面の酸素量を評価した。その結果を実施例１の結果と共に、図２、表１に示す。
また、こうして洗浄された基板を用いた以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製し、その磁気配向性（ＯＲ）を評価した。その結果を実施例１の結果と共に図３、表２に示す。
また、得られた磁気記録媒体の基板表面に残るパーティクル数を測定した。その結果を実施例１の結果と共に図４に示す。
窒素ナノバブル水の代わりに純水を用いた以外は実施例１と同様にして基板の洗浄を行い、基板表面の酸素量を評価した。その結果を実施例１の結果と共に、図２、表１に示す。
また、こうして洗浄された基板を用いた以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製し、その磁気配向性（ＯＲ）を評価した。その結果を実施例１の結果と共に図３、表２に示す。
また、得られた磁気記録媒体の基板表面に残るパーティクル数を測定した。その結果を実施例１の結果と共に図４に示す。
［比較例２］
窒素ナノバブル水の代わりに酸素ナノバブル水を用いた以外は実施例１と同様にして基板の洗浄を行った。このようにして洗浄した基板を用いて実施例１と同様にして基板表面の酸素量、磁気記録媒体のＯＲ値、磁気記録媒体の基板表面の残存パーティクル数を測定した。その結果を実施例１の結果と共に表１〜３、図２〜４に示す。
窒素ナノバブル水の代わりに酸素ナノバブル水を用いた以外は実施例１と同様にして基板の洗浄を行った。このようにして洗浄した基板を用いて実施例１と同様にして基板表面の酸素量、磁気記録媒体のＯＲ値、磁気記録媒体の基板表面の残存パーティクル数を測定した。その結果を実施例１の結果と共に表１〜３、図２〜４に示す。
表１に示す結果から明らかなように、実施例１、２の結果は比較例１、２の結果より優れており、本発明の基板洗浄方法による洗浄を施すことでアルミニウム合金基板のＮｉ−Ｐメッキ表面の酸化を抑制することが確認された。
また、表２に示す結果においても、実施例１、２の結果が比較例１、２の結果より優れていることから、本発明の基板洗浄方法で洗浄を行なうことで、磁気記録媒体の磁気配向性が低下し難いことが確認できる。
また、表３に示す結果からも、実施例１、２の結果が比較例１、２の結果より優れていることがあきらかであり、本発明の基板洗浄方法による洗浄を施すことでアルミニウム合金基板のＮｉ−Ｐメッキ表面上のパーティクルを低減でき、顕著な洗浄効果があることが確認された。
本発明の基板表面の洗浄方法によれば、基板表面の残渣、及び、パーティクルを除去することが可能となるとともに、アルミニウム合金系の非磁性基板表面にＮｉ−Ｐメッキ膜を形成し、テクスチャ加工を行なった基板を、気体を保持させたナノバブル水で洗浄を行なうことで、基板表面の酸化を抑制し、磁気配向性を低下させ難くすることが可能となる。
また、この洗浄方法を採用する本発明の磁気記録媒体の製造方法によれば、アルミニウム合金系の非磁性基板を用いた高記録密度対応の異方性磁気記録媒体を提供することが可能となる。
１：内槽
２：外槽
３：基板
４：注入口
５：開口
６：排出口
２：外槽
３：基板
４：注入口
５：開口
６：排出口
Claims (6)
- ナノバブル水を用いて磁気記録媒体用基板表面を洗浄することを特徴とする磁気記録媒体用基板の洗浄方法。
- 前記ナノバブル水が純水中に不活性ガスからなるナノバブルを保持させたもの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の洗浄方法。
- 前記ナノバブル水が純水中に直径が１μｍに満たない超微小気泡を保持させたものであ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の洗浄方法。
- 前記基板がテクスチャ加工された基板であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体用基板の洗浄方法。
- 前記基板が表面にＮｉ−Ｐメッキ層を有する基板をテクスチャ加工してなるものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の磁気記録媒体用基板の洗浄方法。
- 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の磁気記録媒体用基板の洗浄方法で洗浄された基板上に、少なくとも磁性層、保護層、及び、液体潤滑層を順次形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
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