(57)【要約】      （修正有）【課題】耐熱性と耐疵付性に優れた特性を有するＳｉＯ2膜が成膜された磁気記録媒体用アルミニウム基板を提供すること。【解決手段】本発明の磁気記録媒体用アルミニウム基板は、厚さ６．０μｍ以上、１５．０μｍ以下のＳｉＯ2膜が成膜されたアルミニウム基板であって、前記ＳｉＯ2膜は４５０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以下の圧縮応力を有する。【選択図】図３
2015176630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＳｉＯ2膜が両面に成膜されたアルミニウム基板であって、
前記ＳｉＯ2膜は、膜厚６．０μｍ以上、１５．０μｍ以下であり、且つ
４５０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以下の圧縮応力を有することを特徴とする磁気記録媒体用アルミニウム基板。
【請求項２】
膜厚６．０μｍ以上、１５．０μｍ以下であり、且つ圧縮応力４５０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以下のＳｉＯ2膜が成膜されたアルミニウム基板であって、
前記ＳｉＯ2膜はアルミニウム板を２００℃以上、３７０℃以下に加熱して気相成膜法により成膜されたもの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。
【請求項３】
前記気相成膜法は、プラズマＣＶＤ法である請求項２に記載のアルミニウム基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の基板として用いられ、高温下で磁性膜の形成に好適なＳｉＯ2膜が成膜されたアルミニウム基板に関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータ等の各種電子機器で使用される磁気記録媒体は、非磁性の基板に記録層となる磁性膜が形成されている。磁気記録媒体用の基板は、軽量、かつ高硬度を有し、平滑な表面と耐疵付性を有することが要求されている。そのため、非磁性で軽量、さらに鏡面加工等により平滑な表面を容易に得ることができる材料としてアルミニウム板が使用されている。そしてアルミニウム板の表面の硬度と耐疵付性を確保するためのＮｉ−Ｐめっき膜を成膜した基板（以下、「Ｎｉ−Ｐめっきアルミニウム基板」ということがある）が、磁気記録媒体用基板として汎用されている。
【０００３】
近年、磁気記録媒体は大容量化が進んでおり、記録密度を飛躍的に高める次世代磁気記録媒体の開発が行われている。記録密度を高める技術としてレーザで記録媒体を加熱しながらデータを記録する熱アシスト記録方式などが注目されている。
【０００４】
熱アシスト記録方式に適した磁気記録媒体の製造過程においては、磁性膜の成膜温度など製造時の熱履歴によって基板温度が３００℃以上、更には３５０℃以上になることがあり、磁気記録媒体用基板には高い耐熱性が求められている。そのため、アルミニウム板の耐熱性も改善されており、例えば特許文献１や特許文献２に開示されているように５００℃以上の高温耐熱性に優れたアルミニウム板が各種提案されている。現在汎用されているＮｉ−Ｐめっきアルミニウム基板の場合、母材となるアルミニウム板は３７０℃以上の耐熱性を有している。しかしながらＮｉ−Ｐめっき膜は３００℃以上に加熱されると結晶化して磁性を持つようになるため、事実上３００℃程度までしか対応できず、Ｎｉ−Ｐめっき膜の耐熱温度が磁気記録媒体製造上の大きな制約となっている。
【０００５】
そのため、Ｎｉ−Ｐめっき膜に代替可能な皮膜として、例えば特許文献３や特許文献４に開示されているような非晶質のＳｉＯ2膜が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第５３２５８６９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５１７３７号公報
【特許文献３】特許第２５５２６８２号公報
【特許文献４】特公昭５３−３７２０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＳｉＯ2膜は、非磁性であり、高硬度、かつ耐熱性にも優れた性質を有することから着目されている。しかしながらＳｉＯ2膜は、耐疵付性を確保するために厚膜化すると、３００℃程度の加熱でＳｉＯ2膜に亀裂が生じたり、ＳｉＯ2膜がアルミニウム板から剥離するなど耐熱性に問題が生じた。そのため、上記したような耐疵付性と耐熱性を兼備したＳｉＯ2膜は未だ提供されておらず、熱アシスト記録方式などのような磁気記録分野への利用に対する制約となっていた。
【０００８】
本発明は上記のような事情に着目してなされたものであって、その目的は、耐熱性と耐疵付性に優れた特性を有するＳｉＯ2膜が成膜された磁気記録媒体用アルミニウム基板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決し得た本発明の磁気記録媒体用アルミニウム基板とは、ＳｉＯ2膜が両面に成膜されたアルミニウム基板であって、前記ＳｉＯ2膜は、膜厚６．０μｍ以上、１５．０μｍ以下であり、且つ、４５０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以下の圧縮応力を有することに要旨を有する。
【００１０】
また本発明の磁気記録媒体用アルミニウム基板は、膜厚６．０μｍ以上、１５．０μｍ以下であり、且つ、４５０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以下の圧縮応力を有するＳｉＯ2膜が成膜されたアルミニウム基板であって、前記ＳｉＯ2膜は、アルミニウム板の温度を２００℃以上３７０℃以下に加熱して、気相成膜法により成膜されたものであるに要旨を有する。
【００１１】
上記気相成膜法は、プラズマＣＶＤ法であることも本発明の好ましい実施態様である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の磁気記録媒体用アルミニウム基板は、所定の膜厚と圧縮応力を有するＳｉＯ2膜が成膜されているため、耐熱性と耐疵付性に優れた特性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例で作製した中空円盤状ディスクの平面図である。
【図２】図２は、反り量の測定方向を記した中空円盤状ディスクの平面図である。
【図３】図３は、膜厚と疵深さの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について説明するが、本発明において「アルミニウム板」とは、ＳｉＯ2膜を成膜する前の状態をいう。「アルミニウム基板」とはＳｉＯ2膜が成膜された後の状態をいい、本明細書では単に「基板」ということがある。なお、本発明において「アルミニウム」には純アルミニウム、アルミニウム合金を含む。
【００１５】
また「成膜時のアルミニウム板の温度」とは、ＳｉＯ2膜を成膜するときのアルミニウム板自体の温度であり、アルミニウム板に熱電対を設置して測定される温度である。本明細書においては単に「成膜温度」ということがある。
【００１６】
なお、本発明では、アルミニウム板またはアルミニウム基板の温度を測定しているため、ＳｉＯ2膜や磁性膜などを成膜する際の装置や雰囲気等の設定温度とアルミニウム板またはアルミニウム基板の温度は一致しないことがある。例えば本発明の実施例ではＳｉＯ2膜が成膜されたアルミニウム基板の耐熱性を評価するため、予めアルミニウム基板に熱電対を取り付けて、加熱炉内の温度とアルミニウム基板の温度との関係を調べ、アルミニウム基板の温度が製造過程の熱履歴を模擬した温度になるように加熱炉の温度を設定している。そのため、加熱炉の温度がアルミニウム基板の温度と一致していない場合がある。
【００１７】
上記したようにＳｉＯ2膜は、耐疵付性を確保するために厚膜化すると、３００℃程度の加熱でＳｉＯ2膜に亀裂や剥離が生じるため、耐疵付性と耐熱性を兼備させることが困難であった。
【００１８】
本発明者等は研究により、ＳｉＯ2膜にＮｉ−Ｐめっき膜と同等の耐疵付性を付与するためには、ＳｉＯ2膜の膜厚を６．０μｍ以上とすればよいこと、更にＳｉＯ2膜の圧縮応力を改良することで耐熱性も改善できることを見出した。
【００１９】
本発明者等はＳｉＯ2膜を厚膜化した場合に亀裂や剥離が生じる原因について様々な角度から鋭意検討を重ねた。その結果、高温環境下でＳｉＯ2膜にはアルミニウム板の熱膨張に起因して引張応力が負荷されるが、ＳｉＯ2膜を厚膜化する程、引張応力に対する耐力が低下するため、３００℃程度で亀裂や剥離が生じることがわかった。
【００２０】
すなわち、アルミニウムの熱膨張係数は、おおむね、２４×１０-6／Ｋ前後であり、４００℃の温度上昇で約１％線膨張することが知られている。一方、ＳｉＯ2の熱膨張係数は、おおむね、１×１０-7〜１×１０-6／Ｋ程度の熱膨張係数であることが知られており、ＳｉＯ2の線膨張はアルミニウムの線膨張に対して数十分の一程度である。そのため、アルミニウム板とＳｉＯ2膜の熱膨張差に起因してＳｉＯ2膜には引張力が作用する。厚膜化したＳｉＯ2膜は引張力に対する耐力が低下しているため、３００℃程度で破断強度を超えてしまい、ＳｉＯ2膜の亀裂や剥離が発生し易くなるものと考えられる。
【００２１】
そこで本発明者等は上記熱膨張に起因するＳｉＯ2膜の亀裂や剥離を抑制すべく研究を重ねた。その結果、室温下でＳｉＯ2膜に作用する圧縮応力を高めることによって、熱膨張に起因する引張応力の負荷を低減し、ＳｉＯ2膜の亀裂や剥離を抑制できることを見出し、本発明に至った。
【００２２】
すなわち、圧縮応力が作用したＳｉＯ2膜が成膜されたアルミニウム基板を加熱した場合、アルミニウム基板の熱膨張に伴ってＳｉＯ2膜が引き伸ばされる。しかしながら室温においてＳｉＯ2膜に圧縮応力が生じていた分、熱膨張しても圧縮状態が緩和される方向に作用するため、実際にＳｉＯ2膜に負荷される引張力が抑制される。その結果、従来と比べてＳｉＯ2膜の亀裂や剥離が生じ難くなり、好ましくは３５０℃以上、より好ましくは４００℃以上、更に好ましくは５００℃以上の耐熱性を示すものと考えられる。
【００２３】
以下、本発明の磁気記録媒体用アルミニウム基板の構成について具体的に説明する。
【００２４】
［ＳｉＯ2膜の膜厚：６．０μｍ以上、１５．０μｍ以下］
ＳｉＯ２膜が薄いと、硬度が高くても保護膜として機能する耐疵付性が不十分であり、磁気記録媒体に欠陥が生じ易くなる。製造時や使用時に衝撃を受けても、疵や窪みなどの物理的欠陥を抑制できる程度の十分な耐疵付性を付与するためには、ＳｉＯ2膜の膜厚は６．０μｍ以上とする必要がある。ＳｉＯ2膜の膜厚は、好ましくは７．５μｍ以上、より好ましくは９．０μｍ以上である。一方、耐疵付性を向上させる観点から膜厚の上限は特に限定されないが、ＳｉＯ2膜の膜厚が厚くなりすぎると熱膨張に起因する引張応力に対する耐力が低下するため、１５．０μｍ以下、好ましくは１３．０μｍ以下である。
【００２５】
なお、所望の表面平滑性を確保するためにＳｉＯ2膜を研磨する場合、研磨量も考慮して成膜するＳｉＯ2膜の膜厚を決定し、研磨後の膜厚が上記範囲となるようにすることが望ましい。
【００２６】
［ＳｉＯ2膜の圧縮応力：４５０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以下］
ＳｉＯ2膜に作用する圧縮応力が低い場合、アルミニウム基板の温度が３００℃程度になると、熱膨張に起因してＳｉＯ2膜に亀裂が生じたり、アルミニウム基板からＳｉＯ2膜が剥離するなど耐熱性に問題が生じる。したがって上記膜厚を有するＳｉＯ2膜の圧縮応力は４５０ＭＰａ以上とする必要がある。ＳｉＯ2膜の圧縮応力は、好ましくは５５０ＭＰａ以上、より好ましくは６００ＭＰａ以上である。引張応力を低減する観点からはＳｉＯ2膜の圧縮応力は高い方が望ましい。しかしながら、圧縮応力が高くなりすぎるとアルミニウム板にＳｉＯ2膜を成膜した後、室温まで冷却した際にＳｉＯ2膜が圧縮破壊されて亀裂や剥離が生じることがある。そのため、ＳｉＯ2膜の圧縮応力はＳｉＯ2膜の圧縮破壊強度よりも低くする必要があり、具体的には１０００ＭＰａ以下、好ましくは９００ＭＰａ以下である。
【００２７】
本発明においてＳｉＯ2膜の圧縮応力の算出方法は、以下の通りである。まず、アルミニウム基板両面の膜応力が均衡して曲げモーメントを打ち消し合うようにアルミニウム板両面にＳｉＯ2膜を成膜する。そして一方の面のＳｉＯ2膜の一部δだけ除去したときに発生したそり量Δｗを測定し、そりを引き起こした曲げモーメントΔＭを下記式（１２）から算出すると共に、下記式（１１）から該ＳｉＯ2膜に作用している圧縮応力σを求める。
【００２８】
ＳｉＯ2膜に作用している圧縮応力は、具体的には「磁気ディスク用Ａｌ合金板の加工変形」（精密機械  第４１巻１１号  第１０５５〜１０５９頁  １９７５年；宇根篤暢、河西敏雄）に記載されている円盤状ないし中空円盤状のアルミニウム基板に曲げモーメントが作用したときのたわみ量の下記式（１）、式（２）で表される算出式から求めることができる。
【００２９】
【数１】
2015176630.tif 000003
【００３０】
【数２】
2015176630.tif 000004
【００３１】
式中、ｒは円板の中心からの距離（ｍ）、ｂは中空円板の内径（ｍ）、ただし、中空でない円板の場合はｂ＝０、ｈはアルミニウム板の厚さ（ｍ）、Ｅはヤング率（Ｐａ）、νはポアソン比、Ｄは曲げ剛性、Ｍ0は曲げモーメント（Ｎ）である。なお、ヤング率、およびポアソン比は、アルミニウムハンドブック（社団法人  日本アルミニウム協会編、第６版、２００１年１０月発行）に記載のヤング率：Ｅ＝７０ＧＰａ（７．０×１０１０Ｐａ）、ポアソン比：ν＝０．３３を用いた。
【００３２】
また曲げモーメントＭ0は、下記式（３）により表される。なお、ａは基板の厚さ方向の位置座標、ｄは膜厚さ（ｍ）である。
【００３３】
【数３】
2015176630.tif 000005
【００３４】
ＳｉＯ2膜の圧縮応力に起因する曲げモーメントを考慮した曲げモーメントＭ0は下記式（４）、（５）により表される。
【００３５】
【数４】
2015176630.tif 000006
【００３６】
【数５】
2015176630.tif 000007
【００３７】
そして上記右辺の第一項は下記式（６）で表される。
【００３８】
【数６】
2015176630.tif 000008
【００３９】
また上記右辺第二項は下記式（７）で表される。
【００４０】
【数７】
2015176630.tif 000009
【００４１】
したがって、曲げモーメントはＭ0＝０となり、アルミニウム基板の両面に成膜したＳｉＯ2膜の圧縮応力が均衡し、相互に打ち消し合う。この状態から一方の面のＳｉＯ2膜の一部を成膜ままの厚みから深さδ（ｍ）だけ除去すると、上記圧縮応力の均衡が失われて下記式（８）で表される曲げモーメントΔＭが発生する。
【００４２】
【数８】
2015176630.tif 000010
【００４３】
上記式（８）右辺第一項は、上記式（５）右辺の第一項と同じであるから、上記式（６）で表されるが、上記式（８）の右辺第二項は下記式（９）で表される。
【００４４】
【数９】
2015176630.tif 000011
【００４５】
したがって曲げモーメントΔＭは上記式（６）および上記式（９）から下記式（１０）によって表される。
【００４６】
【数１０】
2015176630.tif 000012
【００４７】
ここで、［アルミニウム板の厚みｈ］≫［膜厚さｄ］＞［除去したＳｉＯ2膜の深さδ］であるため、一方の面からＳｉＯ2膜の一部をδだけ除去したときに発生する曲げモーメントΔＭは下記式（１１）によって表される。
【００４８】
【数１１】
2015176630.tif 000013
【００４９】
したがって応力−σのＳｉＯ2膜が厚さδで成膜されたときの曲げモーメントと等価になる。
【００５０】
一方、そり量Δｗは基板内径位置と外径位置でのたわみ量の差で表すことができるので、基板内径部位置をｒｉｎ、基板外径部位置をｒｏｕｔとすると、ＳｉＯ2膜の一部除去前後のそり量Δｗの差は上記式（１）に基づいて下記式（１２）で表される。
【００５１】
【数１２】
2015176630.tif 000014
【００５２】
上記式（１１）および上記式（１２）を用いて一方の面からＳｉＯ2膜の一部をδだけ除去したときに発生するそり量Δｗを測定することで、ＳｉＯ2膜に作用している圧縮応力σを求めることができる。ＳｉＯ2膜に圧縮応力が作用している場合、片面を研磨し膜をδ除去すると、応力のつり合いが崩れて研磨面が凹面に変化する。
【００５３】
アルミニウム板の一方の面にのみ本発明のＳｉＯ2膜を成膜すると、アルミニウム板の種類によってはＳｉＯ2膜の圧縮応力によってアルミニウム基板に反りが生じる。したがってアルミニウム板の両面にＳｉＯ2膜を成膜して、アルミニウム基板の反りを抑制する必要がある。本発明では圧縮応力による曲げモーメントが均衡するように各面のＳｉＯ2膜の膜厚を同等にすればよい。
【００５４】
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。
【００５５】
本発明で母材として使用するアルミニウム板は特に限定されず、純アルミニウム板、アルミニウム合金板のいずれであってもよい。例えばＪＩＳ  Ｈ４０００：２００６年に記載されている５０８６合金、２２１９合金、上記特許文献１に記載されている「Ｍｇを３．５質量％以上６質量％以下含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなり、２℃／分以下の昇温速度で３６０℃以上となるまで昇温し、３６０℃以上で２時間以上保持し、次いで、２℃／分以下の降温速度で冷却するという条件の積み付け焼鈍を行い、５００℃で１０秒間加熱された前後における平坦度の変化量が５μｍ以下であり、かつ５００℃で１０秒間加熱された前後における平均結晶粒径の変化量が１０μｍ以下」のアルミニウム合金板、あるいは上記特許得文献２に記載されている「Ｍｇ：３．５質量％以上６質量％以下を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物からなるアルミニウム合金からなる磁気ディスク用アルミニウム合金基板であって、５００℃で１０秒間加熱された前後における平坦度の変化量が５μｍ以下」のアルミニウム合金板が好ましい。これらの中でも２２１９合金、上記特許文献１、上記特許文献２に記載されているアルミニウム合金板が高温耐熱性に優れているためより好ましい。
【００５６】
本発明において用いる膜応力測定に使用する理論式は、アルミニウム板の厚さに比べてＳｉＯ2膜の厚さが十分に薄い条件で成立つ。例えばアルミニウム板厚はＳｉＯ2膜厚の３０倍以上、できれば５０倍以上が場合に本理論式を適用することが好ましい。アルミニウム板の直径に比べてアルミニウム板の厚さも十分に小さい条件も必要である。例えばアルミニウム板の直径はアルミニウム板の厚さに比べて２０倍以上、できれば３０倍以上の場合に適用することが好ましい。
【００５７】
なお、アルミニウム基板の板厚は特に限定されず、種々の厚さのものを用いることができるが、通常、磁気記録媒体として要求される所定の厚さに仕上がるようにアルミニウム板の板厚、およびＳｉＯ2膜の膜厚を適宜設定すればよい。例えば、φ９５ｍｍの磁気記録媒体用には、厚さ１．２７０ｍｍまたは厚さ１．７５３ｍｍのアルミニウム基板を用いればよく、またφ６５ｍｍの磁気記録媒体用には、厚さ０．６３５ｍｍまたは厚さ０．８００ｍｍのアルミニウム基板を用いればよい。
【００５８】
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。
【００５９】
上記アルミニウム板表面には、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などの加工方法、あるいは両者の組合せによって除去し、アルミニウム板表面を平滑にしておくことが好ましい。またアルミニウム板の表面粗度が大きすぎると、ＳｉＯ2膜を研磨しても所望の表面平滑性が得られない可能性があるため、表面を平滑にしておくことが好ましい。
【００６０】
上記加工方法は特に限定されず、一般にはポリビニルアルコール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、ポリビニルアルコール砥石を用いた湿式研削をおこなってもよい。
【００６１】
上記アルミニウム板の表面粗度は、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く、より好ましくは１２ｎｍ以下である。
【００６２】
［ＳｉＯ2膜の成膜］
上記アルミニウム板に成膜したＳｉＯ2膜の膜厚が６．０μｍ以上、１５．０μｍ以下であり、且つ、圧縮応力が４５０ＭＰａ以上、１０００ＭＰａ以下であれば、ＳｉＯ2膜の成膜条件は特に限定されない。本発明にかかる上記ＳｉＯ2膜は、アルミニウム板の温度を２００℃以上３７０℃以下に加熱して、気相成膜法により成膜することが望ましい。
【００６３】
アルミニウム板の厚さに比べてＳｉＯ２膜の厚さは非常に薄いので、ＳｉＯ2膜の伸びはアルミニウム板の熱膨張に支配される。一方、ＳｉＯ２膜の熱膨張係数はアルミニウム板の数十分の一なので、アルミニウム板の熱膨張、熱収縮に伴いＳｉＯ２膜は引張られたり、圧縮されたりする。一般にＳｉＯ２は圧縮に対しては耐性が強いが引張に対しては耐性が弱い。アルミニウム板上のＳｉＯ２膜に、室温において圧縮応力を作用させることができれば、アルミニウム板の熱膨張によりＳｉＯ２膜が引っ張られても圧縮応力が作用している分ＳｉＯ２膜に作用する引張力は緩和される。またアルミニウム板上に形成されたＳｉＯ２膜に作用する応力は、成膜方法や条件で支配されるが、温度の影響が特に強い。高温で成膜した場合は、室温まで冷却する過程でアルミニウム板が熱収縮してＳｉＯ２膜に圧縮応力が生じる。そして再加熱しても室温から成膜温度まではアルミニウム板は熱膨張するもののＳｉＯ２膜に作用する圧縮応力が緩和されるにすぎず、引張力は実質的に作用しない。また成膜温度を超えてアルミニウム基板が加熱された場合に熱膨張によって該成膜温度と加熱温度までの範囲でＳｉＯ2膜に引張力が作用する。したがってＳｉＯ2膜の成膜温度が高い場合、ＳｉＯ2膜の成膜温度とＳｉＯ2膜成膜後の加熱温度との差分に伴う引張に対する耐力をＳｉＯ２膜が有していれば亀裂等は発生しない。この結果、室温でＳｉＯ2膜を成膜した場合と比べて高温で成膜した場合には上記熱膨張率差に起因するＳｉＯ2膜の亀裂や剥離が発生しにくくなるものと考えられる。したがって十分な耐熱性を付与するにはＳｉＯ2膜の成膜温度を高くすればよいことがわかった。
【００６４】
［ＳｉＯ2膜の成膜：気相成膜法］
更に本発明のＳｉＯ2膜は気相成膜法で成膜されたものである。気相成膜法は膜厚を制御し易く、また均一で緻密な成膜が容易であるため望ましい。気相成膜法とは、スパッタリング法、蒸着法などの物理的気相法（ＰＶＤ：ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やプラズマ化学気相成長法（ｐｌａｓｍａ−ｅｎｈａｎｃｅｄ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：以下、「プラズマＣＶＤ法」という）などの化学的気相法（ＣＶＤ）である。これらの中でも６．０μｍ以上の所望の膜厚の成膜が容易であることから化学的気相法が好ましい。更に化学的気相法としては、特にプラズマＣＶＤ法がより好ましい。プラズマＣＶＤ法は成膜速度の制御がし易いため、所望とする膜厚のＳｉＯ2膜の成膜方法として好適であり、しかも均一で緻密な成膜が容易であるため、ＳｉＯ2膜の表面平滑性を所定の範囲に調整しやすいため望ましい。
【００６５】
なお、ＳｉＯ2膜は、プラズマＣＶＤ法以外にも、真空蒸着法やスパッタリング法などの物理的気相法でも成膜が可能であることが知られている。しかしながら、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、スパッタリング法では、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、成膜速度が遅いため、６．０μｍ以上の膜厚を有するＳｉＯ2膜を製造コストに見合う効率で成膜することが困難である。
【００６６】
プラズマＣＶＤ法でＳｉＯ2膜を成膜する場合、有機シロキサンガスまたはシランガスと、酸素含有ガスとの反応によって本発明にかかるＳｉＯ2膜を成膜できる。有機シロキサンガスとしては例えばオクタメチルトリシロキサンやヘキサメチルジシロキサンなど用いることができ、これらを併用してもよい。
【００６７】
またシランガスとしては、例えば、ＳｉＨ4、ＳｉＨＣｌ3、ＳｉＨ2Ｃｌ2、ＳｉＨ3Ｃｌ、ＳｉＣｌ4、ＳｉＢｒ4、ＳｉＩ4、ＳｉＦ4、Ｓｉ（ＯＣ２Ｈ５）４、Ｓｉ（ＯＣＨ３）４などを用いることができ、これらを併用してもよい。これらの中でも特に好ましいのはＳｉ（ＯＣ2Ｈ5）４あるいはＳｉＨ4である。
【００６８】
また酸素含有ガスとしては各種公知の酸素含有ガスを使用することができ、Ｏ2、Ｎ2Ｏなどが例示される。なお、酸素含有ガスには、ＳｉＯ2膜を成膜するために必要に応じて添加されるＮ２、Ａｒ、Ｈ2ガスなどとの混合ガスも含む趣旨である。これらの中でも特に好ましいのはＯ2、またはＮ2Ｏガスである。
【００６９】
［ＳｉＯ2膜成膜時のアルミニウム板温度：２００℃以上３７０℃以下］
２００℃以上３７０℃以下の高温域でＳｉＯ2膜を成膜すると、成膜後の冷却によってアルミニウム板と共にＳｉＯ2膜が収縮し、４５０ＭＰａ以上の圧縮応力が得られる。アルミニウム板の温度が２００℃よりも低い温度でＳｉＯ2膜を成膜した場合、アルミニウム基板の加熱温度が３００℃に達する前にＳｉＯ2膜に亀裂等が生じる場合があるため、ＮｉＰめっきの耐熱温度である３００℃を超える耐熱性を付与することができない。一方、成膜時のアルミニウム板の温度が３７０℃を超えるとアルミニウム板自体の強度（引張強度）や０．２％耐力が低下してしまうため、磁気記録媒体に要求される基板特性が不良となる。特にアルミニウム板温度が３７０℃を超えるとアルミニウム板の強度は室温下の強度の１／４以下まで低下してしまい、成膜中や成膜後の冷却過程でアルミニウム基板が変形したり、アルミニウム基板表面に凹凸が発生したりする。その結果、室温まで冷却しても４５０ＭＰａ以上の圧縮応力が得られなくなる場合がある。そのため、再度加熱すると成膜温度よりも低い温度からＳｉＯ2膜に引張力が発生してしまい、所望の高温耐熱性が得られないことがある。
【００７０】
圧縮応力を高める観点からはＳｉＯ2膜の成膜時のアルミニウム板の温度は高い方がよいため、２００℃以上である。またアルミニウム板の温度を高くし過ぎるとアルミニウム板の強度などの特性が低下するため、好ましくは３７０℃以下、より好ましくは３５０℃以下である。
【００７１】
ＳｉＯ2膜の膜厚は、アルミニウム板の温度を２００℃以上３７０℃以下に高めた状態で当該温度域にて成膜条件を制御して、膜厚が６．０μｍ以上、１５．０μｍ以下となるようにすればよい。
【００７２】
その他の成膜条件は、公知のものを採用できる。
【００７３】
［研磨（ポリッシュ）工程について］
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で好ましくは０．５ｎｍ以下、より好ましくは０．３ｎｍ以下であることが好ましい。
【００７４】
しかしながら上記したようにプラズマＣＶＤ法でＳｉＯ2膜を成膜した場合、アルミニウム板表面の表面粗度がそのままＳｉＯ2膜の表面粗度として反映される。そのためＳｉＯ2膜の研磨に要する負荷を軽減するには、上記したようにＳｉＯ2膜の成膜前に予めアルミニウム板表面の平滑性を高めておくことが望ましい。
【００７５】
また成膜後にＳｉＯ2膜を研磨する場合は、ＳｉＯ2膜の表面を公知の条件で研磨し、表面粗度を調整すればよい。本発明のＳｉＯ2膜の研磨には、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。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。研磨スラリーとしてはガラス基板研磨に通常使用されている酸化セリウム、酸化ジルコニウム、またはコロイダルシリカが例示される。研磨パッドガラス基板用に使われているスウェード型が例示される。研磨圧力は、例えば、３０ｇｆ／ｃｍ2以上１５０ｇｆ／ｃｍ2以下、摺動速度は、例えば、３０ｃｍ／秒以上１７０ｃｍ／秒以下程度とすればよい。研磨量は特に限定されないが、研磨量の変化から圧縮応力を求めるためには研磨前のＳｉＯ2膜の膜厚から１μｍ以上３μｍ以下程度研磨除去することが好ましい。
【００７６】
［用途］
本発明のＳｉＯ2膜が成膜されたアルミニウム基板は、磁気記録媒体として好適に用いることができる。特に耐熱性を向上させた本発明のＳｉＯ2膜が成膜されたアルミニウム基板は、磁性膜形成時の基板温度の制約緩和に寄与するものである。本発明のＳｉＯ2膜が成膜された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ＳｉＯ2膜表面に、公知の条件で磁気記録膜などを形成し、必要に応じて、更に保護膜や潤滑膜を形成して、磁気記録媒体を製造することができる。
【実施例】
【００７７】
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。
【００７８】
（実験１）
下記表１に示す組成のアルミニウム板を、図１に示すような外径６５ｍｍ、厚さ０．９６ｍｍであって、中央に内径２０ｍｍの空隙を有する中空円盤状ディスクに加工した。得られた中空円盤状ディスクの両面をポリビニルアルコール砥石で研削加工して、圧延による変質層を除去した。研削加工には、Ｓｐｅｅｄ  Ｆａｍ社製１６Ｂ両面加工機を使用し、研削圧力：８０ｇｆ／ｃｍ2、摺動速度：８０ｃｍ／秒で研削加工を行い、面当たりの除去量：約１７μｍ程度とし、研削加工後の中空円盤状ディスクの厚さが０．９２５ｍｍになるように設定した。なお、Ｎｏ．３と４は厚さ０．８１ｍｍのアルミニウム板を用いて研削後の厚さが０．７７０ｍｍのものを使用した。また研削後の表面粗さはいずれもＲａが１１〜１３ｎｍの範囲であった。
【００７９】
【表１】
2015176630.tif 000015
【００８０】
得られた中空円盤状ディスクにＳｉＯ2膜を成膜した。具体的には成膜時の中空円盤状ディスクの温度を３３０℃に設定すると共に、下記条件のプラズマＣＶＤ法によってＳｉＯ2膜を成膜した。成膜温度は、予め熱電対を取り付けたアルミニウム板を用いて成膜装置の設定温度とアルミニウム板温度との相関を求めて、これに従い成膜時の中空円盤状ディスクの温度を制御した。成膜後、室温まで放冷し、両面にＳｉＯ2膜が成膜された中空円盤状ディスク基板を得た。該基板を試験材Ｎｏ．１とした。
【００８１】
試験材Ｎｏ．１と同様にして試験材Ｎｏ．２〜１０の基板を作製した。なお、試験材Ｎｏ．９、１０は、比較例とした。
【００８２】
（プラズマＣＶＤ法の成膜条件）
Ｎｏ．１〜４
キャリアガス：テトラエチルオルトシリケートと酸素の混合気体
ガス比：ＴＥＯＳ／Ｏ２＝１：２０
流量：７００ｓｃｃｍ
圧力：５０Ｐａ
ＲＦパワー：４００Ｗ
【００８３】
Ｎｏ．５〜１０
キャリアガス：モノシランと亜酸化窒素
ガス比：ＳｉＨ４／Ｎ２／Ｎ２Ｏ＝１：９：７
流量：１３６ｓｃｃｍ
圧力：１３３Ｐａ
ＲＦパワー：１５０Ｗ
【００８４】
（ＳｉＯ2膜の膜厚さ）
各試験材のＳｉＯ2膜の膜厚はｎａｎｏｍｅｔｒｉｃｓ社製ｎａｎｏｓｐｅｃ／ＡＦＴｍｏｄｅｌ５１００を用いて測定し、表２に記載した。なお、表中の値は片面あたりの膜厚さである。
【００８５】
（そり変化量）
各試験材を平面定盤の上に固定し、中空円盤状ディスクの外周端から２ｍｍ内側の位置から内周端から２ｍｍ外側の位置に向かって半径方向に変位を触針式表面形状測定器を用いて反りを測定した。この際、図２に示すように中空円盤状ディスクの外周側から内周側に向かって六方向から測定し、その平均を各試験材の反り量とした。ＳｉＯ2膜の研磨前と下記条件でＳｉＯ2膜を研磨した後に反り量を測定し、研磨前反り量から研磨後反り量を引いた値をそり変化量とした。なお、研磨後の反り量を測定する際は、研磨面が上側になるように試験材を平面定盤上に固定して反り量を測定した。
【００８６】
（ＳｉＯ2膜の研磨量）
Ｓｐｅｅｄ  Ｆａｍ社製卓上片面研磨機を用いて、各試験材のＳｉＯ2膜の片面のみを研磨した。研磨にはロデールニッタ社製のガラス基板用研磨パッド（製品名：ＲＮ−Ｈパッド）とフジミ社製の研磨スラリー（製品名：Ｃｏｍｐｏｌ  ８０）を用いた。また研磨圧力：１００ｇｆ／ｃｍ2、摺動速度：４０ｃｍ／秒とし、研磨量は、ＳｉＯ２膜の密度が２．２ｇ／ｃｍ3と仮定し研磨前後の重量変化から求めた。各試験材のＳｉＯ2膜の研磨量を表２に記載した。
【００８７】
（ＳｉＯ2膜の硬度、ヤング率）
各試験材のＳｉＯ2膜の硬度、およびヤング率をナノインデンテーション法によって測定し、表２に記載した。具体的にはナノインデンター（Ａｇｉｌｅｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ社製Ｎａｎｏ  Ｉｎｄｅｎｔｅｒ ＸＰ／ＤＣＭ）を用いて測定した。測定は、励起振動数：４５Ｈｚ、励起振動振幅：２ｎｍ、歪速度：０．０５／秒、押込み深さ：２０００ｎｍで行った。
【００８８】
（圧縮応力）
圧縮応力は、上記測定したＳｉＯ2膜の研磨量、および反り変化量から、上記式（１１）および上記式（１２）に基づいて圧縮応力を算出した。
【００８９】
（耐熱温度）
耐熱性を評価するため、予め各試験材に熱電対を取り付けて、加熱炉の設定温度と試験材温度との相関を調べ、それに従って加熱炉の温度を設定した。試験材の耐熱評価温度に対応する温度に加熱した加熱炉内に試験材を挿入し、１５分間、保持した後、試験材を炉外に取り出して室温になるまで放冷した。
【００９０】
室温まで放冷した後、試験材の表面性状について観察した。具体的には蛍光灯照明下での目視、および下記条件の光学顕微鏡にてＳｉＯ2膜の亀裂の有無、およびアルミニウム板とＳｉＯ2膜との剥離の有無について調べ、下記耐熱評価基準で評価した。
【００９１】
光学顕微鏡の観察条件
倍率：１００倍
測定箇所、及び測定数：片面につき５か所
【００９２】
耐熱評価基準
耐熱評価温度は２５０℃から５０℃ずつ昇温させて耐熱性を評価し、亀裂や剥離が生じなかった最高温度を記載した。例えばＮｏ．１では、５００℃までＳｉＯ2膜に亀裂や剥離が認められなかった。なお、アルミ板の耐熱性の制約から、５００℃以上の温度での評価は行わなかった。
【００９３】
【表２】
2015176630.tif 000016
【００９４】
表２に示す様に膜厚６．０μｍ以上のＳｉＯ2膜の圧縮応力を４５０ＭＰａ以上としたＮｏ．１〜８は、少なくとも３５０℃まで加熱してもＳｉＯ2膜に亀裂や剥離が認められなかった。また圧縮応力が高くなる程、耐熱温度も高くなった。ヤング率や硬度は、成膜温度、反応ガス系、その他の製造条件により変動するものの、Ｎｏ．１〜８はいずれも溶融シリカに近い値を示しており、皮膜として十分な特性を有していた。
【００９５】
一方、ＳｉＯ2膜の圧縮応力が４５０ＭＰａ未満であるＮｏ．９、１０は、３００℃を超えて加熱するとＳｉＯ2膜に亀裂や剥離が認められた。Ｎｏ．９、１０では成膜温度が低かったために圧縮応力も低くなったと考えられる。
【００９６】
（実験２）
ＳｉＯ２膜の厚さと耐疵付性の関係を調べるために、成膜条件を変更した以外は上記実験１Ｎｏ．２と同様にして膜厚の異なる試験材Ｎｏ．２−１〜２−５を作製した。なお、膜厚は成膜時間を制御して所定の膜厚を成膜した。
キャリアガス：ＳｉＨ４／Ｎ２
ガス比：ＳｉＨ４／Ｎ２＝１／９
流量：８０ｓｃｃｍ、
Ｎ２Ｏ流量：５６ｓｃｃｍ
圧力：１３３Ｐａ
ＲＦパワー：１５０Ｗ
成膜温度：２００℃
【００９７】
なお、参考例１はＳｉＯ２膜を成膜していないアルミニウム板である。また参考例Ｎｏ．２は膜厚１０μｍのＮｉ−Ｐめっきアルミニウム基板である。
【００９８】
（耐疵付性）
各試験材に２０ｇまたは４０ｇの荷重を加えた半径０．１ｍｍのダイヤモンド球を備えたスタイラスの先端部を試験材のＳｉＯ２膜表面に接触させて摺動させた。５ｍｍ／秒の一定の摺動速度で１５ｍｍ摺動させた。摺動後、試験材料表面の摺動痕の深さを非接触式光学粗さ計で測定した。結果を図３に示す。
【００９９】
図３に示すように、膜厚３．５μｍのＳｉＯ2膜を成膜した試験材２−１は、荷重２０ｇおよび４０ｇのいずれもＳｉＯ２膜を成膜していない参考例１と同等の耐疵付性であり、十分な耐疵付性が得られなかった。
【０１００】
膜厚６．０μｍのＳｉＯ2膜を成膜した試験材Ｎｏ．２−２は、荷重２０ｇでは参考例Ｎｏ．１と比べて１／３の疵深さに抑えることができ、また同荷重でＮｉ−Ｐめっきを成膜した参考例Ｎｏ．２とほぼ同程度の耐疵付性が得られた。
【０１０１】
膜厚７．６μｍのＳｉＯ2膜を成膜した試験材Ｎｏ．２−３は、荷重４０ｇでも参考例１の１／３の疵深さに抑えることができ、また同荷重で参考例Ｎｏ．２とほぼ同程度の耐疵付性が得られた。
【０１０２】
更にＳｉＯ2膜を厚膜化した試験材Ｎｏ．２−４、２−５では、いずれの荷重でも参考例Ｎｏ．２を凌駕する耐疵付性が得られた。
【図１】
2015176630.tif 000017
【図２】
2015176630.tif 000018
【図３】
2015176630.tif 000019