(57)【要約】【課題】容易に作製できる軟磁性裏打ち膜を有する基板とその製造方法を提案する。【解決手段】直径６５ｍｍ以下、厚みが１ｍｍ以下で表面平均粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のＳｉ単結晶基板（１）と、基板上に設けられ、ＮｉとＣｕとＡｇとからなる一群から選ばれる一以上を含み、厚み１ｎｍ以上３００ｎｍ以下の下地メッキ層（２）と、下地メッキ層上に設けられた厚み５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満で保磁力２０　Ｏｅ以下かつ飽和磁化１Ｔ以上のメッキ軟磁性層（３）とを含み、メッキ軟磁性層の表面平均粗さ（Ｒｍｓ）が０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下である垂直磁気記録ハードディスク用媒体基板を提供する。【選択図】　　　図１
2004146032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直径６５ｍｍ以下、厚みが１ｍｍ以下で表面平均粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のＳｉ単結晶基板と、該基板上に設けられ、ＮｉとＣｕとＡｇとからなる一群から選ばれる一以上を含み、厚み１ｎｍ以上３００ｎｍ以下の下地メッキ層と、該下地メッキ層上に設けられた厚み５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満で保磁力２０　Ｏｅ以下かつ飽和磁化１Ｔ以上のメッキ軟磁性層とを含み、該メッキ軟磁性層の表面平均粗さ（Ｒｍｓ）が０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下である垂直磁気記録ハードディスク用媒体基板。
【請求項２】
直径６５ｍｍ以下、厚みが１ｍｍ以下で表面平均粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のＳｉ単結晶基板上にＮｉとＣｕとＡｇとからなる一群から選ばれる一以上を含む下地メッキを施す工程と、該下地メッキ層上に保磁力２０　Ｏｅ以下かつ飽和磁化１Ｔ以上のメッキ軟磁性層を設ける工程と、さらに該メッキ軟磁性層の表面平均粗さ（Ｒｍｓ）を０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下に研磨する工程とを含む、垂直磁気記録ハードディスク用媒体基板の製造方法。
【請求項３】
上記下地メッキを施す前の上記Ｓｉ単結晶基板が、Ｓｉ単結晶基板をエッチングするメッキ前処理工程によって得られる請求項２に記載の垂直磁気記録ハードディスク用媒体基板の製造方法。
【請求項４】
上記下地メッキを施す工程が、無電解メッキである請求項２又は請求項３に記載の垂直磁気記録ハードディスク用媒体基板の製造方法。
【請求項５】
上記メッキ前処理工程が、上記Ｓｉ単結晶基板の化学エッチングである請求項２〜４のいずれかに記載の垂直磁気記録ハードディスク用媒体基板の製造方法。
【請求項６】
上記メッキ前処理工程が、ＮａＯＨとＫＯＨとアンモニアとからなる一群から選ばれる少なくとも１種以上のアルカリ水溶液でのエッチング処理である請求項３〜５のいずれかに記載の垂直磁気記録ハードディスク用媒体基板の製造方法。
【請求項７】
上記メッキ前処理工程が、フッ酸と塩酸と硝酸とからなる一群から選ばれる少なくとも１種以上の酸性水溶液でのエッチング処理である請求項３〜５のいずれかに記載の垂直磁気記録ハードディスク用媒体基板の製造方法。
【請求項８】
上記メッキ軟磁性層を設ける工程の後、研磨により平滑化する工程を含む請求項２〜７のいずれかに記載の垂直磁気記録用ハードディスク用媒体基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、垂直磁気記録用基板ハードディスクに供される基板材料及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録の分野において、ハードディクス装置による情報記録はパーソナルコンピュータを初めとするコンピュータの一次外部記録装置として必須である。ハードディスク装置における磁気記録密度の向上は近年目覚しく、年率１００％以上の比率で向上している。その記録密度は研究レベルで６０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２に近く、製品レベルでも３０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２に達している。
【０００３】
このような高記録密度は、ハードディスク装置を構成する電子部品・ソフトなどの各機械要素の目覚しい性能向上により達成されている。特に、記録情報の読み出し・書き込みを行う磁気ヘッド（薄膜ヘッド、ＭＲヘッド、ＧＭＲヘッドなど）や読み取った信号の信頼性を向上させるあやまり訂正方法（ソフト）の進展によるところが大きい。ただ、基本的な記録方式や装置構成は特に変化がなく、水平磁気記録方式を基本とした装置構成となっている。
【０００４】
ところが磁気記録密度の向上により、磁気記録を行う１ビット当たりの記録層の体積が急激に減少している。記録密度の向上には、周方向の線記録密度と径方向のトラック密度の両方の向上が必要であるが、磁気記録の原理上特に線記録密度の向上に問題が生じている。この点について、以下に詳述する。
【０００５】
磁気記録方式は、記録媒体上の情報保持を保持する磁気単位配列（ビット）の配列方法により、図１と図２に模式的に示すような水平磁気記録と垂直磁気記録に大別される。
水平磁気記録は、Ｓ−Ｎの磁気極で構成される磁気情報単位が記録媒体平面に平行となるよう記録を行う方式であり、従来のハードディスク媒体に用いられている。一方、垂直磁気記録は、同磁気情報単位が記録媒体平面に垂直となるよう記録を行う方式であり、高密度記録が要求されるビデオテープ等に広く使用されている。
【０００６】
さて、磁気記録においては、単位面積当たりの記録密度を向上させた場合、当然のことながら磁気記録単位（ビット）の体積を縮小して行く必要がある。
しかしながら、磁性理論の原理的問題から、記録を担う強磁性材料はそれを発現している磁性体の体積を減少させていった時、どこまでも安定に保たれている訳ではない事が分かっている。室温での熱エネルギーｋＴ（ｋ：ボルツマン定数、Ｔ：絶対温度）と強磁性体を一方向に保持している異方性エネルギーＫｕＶ（Ｋｕ：異方性エネルギー，特に磁気記録の場合は結晶磁気異方性エネルギー、Ｖ：単位記録ビット体積）の競合により、磁気記録単位の体積が極端に小さく、ｋＴ〜ＫｕＶに近くなると、強磁性体の磁化状態が室温でも不安定となることが知られている。このようにビット当たりの磁化体積が極端に小さい場合、強磁性体が常磁性体のようになる状態を超常磁性と呼ぶ。磁気記録材料により異なるが、超常磁性になる限界寸法（臨界体積）があることが知られている。
【０００７】
実際の磁気記録においては、記録密度を上げることで記録単位体積が臨界寸法近くまで縮小すると、超常磁性に至る以前に問題が顕在化する。磁気記録を行った強磁性状態の磁化状態が時間とともに比較的短時間で減衰し、磁化方位がランダムな方向に向くことで磁気記録情報が変質する（磁気ヘッドから読み取る信号のＳ／Ｎ比が低下する）という問題が生ずる。磁気記録においてこのような現象が起きると、折角書き込んだ記録情報がある時間経過すると読み出せなくなったり、書き込み自体ができなくなったりする。このような超常磁性に伴う記録ビットの減衰は近年「熱揺らぎ」問題として、磁気記録限界を決めてしまう極めて深刻な問題となっている。
従来用いられている水平磁気記録において、熱揺らぎが原因となる記録限界がどの当たりにあるかはっきりした数値は分かっていないが、ハードディスク媒体では記録密度に換算し、概ね１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２前後ではないかと考えられている。
【０００８】
このような従来の水平磁気記録ハードディスク媒体の熱揺らぎによる記録限界を克服する方法としては、種々の新規記録方式の提案がなされている。一番有力だと考えられ検討されているのは、垂直磁気記録方式である。垂直磁気記録では隣接ビットからの磁場が磁化方向と同じ方向となり、記録磁化ビットの安定性を助ける方向となる。別な言葉で言うと、隣接ビットの間で閉磁路を形成し、水平磁気記録に比較して自分自身の磁化による自己減磁場（以下、反磁場と呼ぶ。）が少なく、磁化状態が安定する。一方、水平磁気記録では線記録密度を上げる程、隣接記録ビットが近接し、反磁場が大きくなる。更に線記録密度を上げるには、磁気記録層の内部で磁化回転モードが起きないように、記録層の厚みを極めて薄く取る必要が有った。水平磁気記録では、記録密度向上に伴い記録ビット体積が三次元的に減少する。磁性膜厚の点においても、垂直磁気記録においては記録密度向上に伴って特に薄くする必要が無い。これらの点から、垂直磁気記録は反磁場軽減とＫｕＶの値を確保できるため、熱揺らぎによる磁化に対する安定性が大きく、記録限界を大きく先に拡大する事が可能となる記録方式と言える。記録媒体としては、水平記録媒体との親和性も高く、磁気記録の書き込みや読み出しも基本的には従来使われていたものと同じような技術が使用できる。
【０００９】
しかし、細部においては、垂直磁気記録の実用化の障害となる項目が幾つか存在する。その１つが磁気媒体の構成である。図２に水平磁気記録媒体、図３に垂直磁気記録媒体の模式的な膜構成の断面図を示す。図２の水平磁気記録媒体では、基板１０１上に、厚さ２０〜３０ｎｍの非磁性下地層１０３と、厚さ２０〜３０ｎｍの記録層１０４とが形成されている。図３の垂直磁気記録媒体では、基板１０１上に、厚さ１００〜５００ｎｍの軟磁性層１０５と、厚さ２０〜３０ｎｍの記録層１０４とが形成されている。
水平磁気記録の基板として、主に３．５インチ用は主にＡｌ−Ｍｇ合金基板にＮｉＰメッキを施したものが用いられており、２．５インチ用は主にガラス基板が用いられている。該基板上に非磁性下地膜（主にＣｒ又はＣｒ合金），記録膜（主にＣｏ−Ｃｒ系合金）、保護膜（主にＤＬＣ：ダイアモンドライクカーボン）、潤滑膜等が成膜されてなる。
【００１０】
実際は、基板／下地膜間や下地膜／記録膜間に１層又はそれ以上のバッファー層を設ける事もよく行われる。典型的な膜厚構成として、概ね２０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２において下地膜〜３０ｎｍ、記録膜〜２０ｎｍ程度である。
【００１１】
一方、垂直磁気記録媒体では、基板上に軟磁性裏打ち層（典型的にはパーマロイ等）、記録膜（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、ＳｍＣｏアモルファス膜などが候補材料等）、保護膜、潤滑膜等よりなる。水平磁気記録媒体と垂直磁気記録媒体で一番大きく異なるのは、前者のＣｒ系非磁性下地層と後者の軟磁性裏打ち層、記録層の組成の２つであろう。特に垂直記録媒体における裏打ち層は、軟磁性でかつ膜厚も概ね１００ｎｍ以上５００ｎｍ程度の厚膜が必要とされる。軟磁性裏打ち層は、上部記録膜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もなる。そのため、永久磁石磁気回路における鉄ヨークと同じ役割を果たしており、上記のように水平記録媒体における膜と比較すると、相対的に大変厚膜にする必要がある。
【００１２】
水平記録媒体において非磁性Ｃｒ系下地膜を成膜するのに比較し、垂直記録媒体において軟磁性裏打ち膜を成膜することは簡単ではない。
通常、水平記録媒体の各構成膜はドライプロセス（主にマグネトロンスパッタ）で、全て成膜されている。垂直記録媒体においてもドライプロセスによる成膜が、自然な流れである。
しかし、垂直記録媒体における軟磁性裏打ち層のスパッタ成膜には問題がある。マグネトロンスパッタは、磁気記録媒体のみならず金属薄膜の成膜に広く用いられる物理蒸着プロセスである。これは、薄い不活性ガス雰囲気中にターゲットを設置し、該近傍に設置した電極もしくはターゲット自身を電極の１つとして、電極間に高周波を印加してプラズマ化されたガスにより、ターゲット原子を物理的に飛ばして成膜するものである。成膜速度を増加させるため、ターゲット材裏面に永久磁石磁気回路を配し、表面に漏れ出てくる磁力によりプラズマ密度を上昇させることも一般的に行われている。しかしながら、このマグネトロンスパッタ方式により垂直磁気記録用の軟磁性層を形成しようとした場合、多くの問題が生じる。ターゲットが軟磁性であるため、磁気回路から発生する磁束の多くの部分がターゲット内部を通り、ターゲット面外部上に漏洩しにくい。磁束漏洩が少なければ、発生するプラズマが微弱かつ不安定となり、スパッタの成膜速度が十分に確保できなくなる。また、ターゲットの磁束漏洩部から優先的にスパッタされて行くが、スパッタされた箇所は本来ターゲット内を通っていた磁束があるため周縁部より磁束漏洩が増加し、該漏洩箇所は益々スパッタされて掘れていくターゲットの偏磨耗を生ずる。即ち、軟磁性ターゲットのマグネトロンスパッタでは、スパッタ箇所がＶ溝状に磨耗し、相対的に短時間でバッキングプレートが露出してしまうため、ターゲット寿命が短くなる。一方、ターゲット上での磁束漏洩を多くするため薄いターゲットを用いると、ターゲットは短寿命となり、交換を頻繁にする必要が生じる。ターゲット寿命を長くするため、ターゲット厚みを厚くしようとすると、底部磁気回路からの磁束の大半がターゲット内を通って、磁束の外部漏洩が殆どなくなってしまうため、あまり厚くできない。漏洩磁場が大きくできない事と局所的にスパッタされやすいため、装置面ではスパッタ真空槽を増やさなければ厚い膜の成膜ができない。更にターゲットの偏磨耗は、成膜した膜の厚み均一性や合金組成の均一性にも影響する。一方、軟磁性裏打ち膜の上に成膜される記録層は相対的に薄いため、乾式プロセスでもどのようなプロセスでも特に問題なく成膜可能である。このように、垂直記録媒体における軟磁性裏打ち膜の成膜は、従来のスパッタ方法で原理的にはできるにしても、量産性や生産性の上で大きな問題を抱えている。
【００１３】
【特許文献１】
特公平１−４２０４８号公報
【特許文献２】
特公平２−４１０８９号公報
【特許文献３】
特公平２−５９５２３号公報
【特許文献４】
特公平１−４５１４０号公報
【特許文献５】
特開昭５７−１０５８２６号公報
【特許文献６】
特開平６−６８４６３号公報
【特許文献７】
特開平６−２８６５５号公報
【特許文献８】
特開平４−２５９９０８号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来からの成膜方法と基板構成に鑑みて、容易に作製できる軟磁性裏打ち膜を有する基板とその製造方法を提案するものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、単結晶Ｓｉ基板の上に下地層及び良好な密着性と磁気特性を有する軟磁性金属層を形成し、さらに基板表面を研磨により平滑化して良好な金属表面を有し磁気特性と生産性に優れた垂直磁気記録用ハードディスク基板を得んとするものである。即ち、Ｓｉ単結晶を用いた基板上に湿式プロセスにより軟磁性磁性膜が成膜されてなることを特徴とするハードディスク用基板を提供する。
【００１６】
本発明の垂直磁気記録媒体の模式的な膜構成の断面図を図１に示す。
本発明は、直径６５ｍｍ以下、厚みが１ｍｍ以下で表面平均粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のＳｉ単結晶基板１と、該基板上に設けられた厚み１ｎｍ以上３００ｎｍ以下のＮｉ及び／又はＣｕ及び／又はＡｇを含む下地メッキ層２と、該下地メッキ層上に設けられた厚み５０ｎｍ以上１０００ｎｍ未満で保磁力２０　Ｏｅ（＝２０エルステッド）以下かつ飽和磁化１Ｔ以上のメッキ軟磁性層３とを含み、該メッキ軟磁性層の表面平均粗さ（Ｒｍｓ）が０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下である垂直磁気記録ハードディスク用媒体基板を提供する。また、本発明は、直径６５ｍｍ以下、厚みが１ｍｍ以下で表面平均粗さ（Ｒｍｓ）が１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下のＳｉ単結晶基板上にＮｉ及び／又はＣｕ及び／又はＡｇを含む下地メッキを施す工程と、保磁力２０　Ｏｅ以下かつ飽和磁化１Ｔ以上のメッキ軟磁性層を設ける工程と、さらに該メッキ軟磁性層の表面平均粗さ（Ｒｍｓ）を０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下に研磨する工程とを含む、垂直磁気記録ハードディスク用媒体基板の製造方法を提供する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下で本発明について詳細に述べる。
本発明では、基板としてＳｉ単結晶基板を選択する。Ｓｉ単結晶基板は、剛性に優れ、表面の平滑性も良好で、表面状態も大変安定であり高記録密度の磁気記録用基板として優れている。磁気記録用基板としてＳｉ基板を用いることは既に公知であり、種々提案されている。例えば、特許文献１〜８などがある。またこれらの中で、Ｓｉ単結晶基板上に下地層を形成してから、記録層を成膜した記録媒体も開示されている（特許文献２）。このように水平磁気記録媒体基板としてＳｉ単結晶を用いる事は公知であるが、上記したように、水平磁気記録媒体であるため熱揺らぎの問題が解消されない。
本発明は、特に熱揺らぎの改良を目的とし、垂直磁気記録に関する基板について発明したものである。
【００１８】
本発明に用いるＳｉ単結晶基板は、直径６５ｍｍ以下で厚み１ｍｍ以下の基板を対象とし、小口径ＨＤＤ用途を対象としている。直径６５ｍｍを超えると、Ｓｉ単結晶の材料コスト比率が高くなり過ぎる場合があり、記録媒体基板として好ましくない。６５ｍｍ以下の基板に使用した場合、Ｓｉ基板は高剛性であることから薄くしても振動が小さく、モバイル用途に適している。また、その厚みが１ｍｍを超えると研磨による基板各部の厚みばらつきを一定とすることが技術的に困難となる為好ましくない。最小の寸法についてはハードディスクドライブを構成するその他部品との関係で、部品製造に係る難易度及びコストの観点より直径１５ｍｍ以上が望ましい。厚さの下限は０．１ｍｍが好ましい。厚さは、さらに好ましくは０．３〜０．７ｍｍである。
【００１９】
本発明に用いるＳｉ単結晶基板は、表面の平方平均粗さ（Ｒｍｓ）としては、１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下が好ましい。ここでいうＲｍｓはメッキ前の段階でのことである。１ｎｍ未満では、基板上に設けられた下地メッキ層の密着性が不充分となる場合があり、１０００ｎｍを超えるとハードディスクに必要な表面平滑性が得られない場合がある。表面の平方平均粗さ（Ｒｍｓ）は、測定平均線から測定線までの偏差の二乗を平均した値の平方根であって、ＡＦＭ（アトミック・フォース・マイクロスコピー：原子間力顕微鏡）で測定できる。
【００２０】
従来技術の節で述べたように、垂直記録用の成膜を特に全てドライプロセスで行おうとする点に問題があると、本発明者らは考えた。一般的にハードディスク基板材料の成形、表面加工は研磨、即ち湿式プロセスである。そこで、軟磁性裏打ち層までを基板の一部と考え、湿式プロセス（電気メッキ、無電解メッキなど）で軟磁性裏打ち層を成膜し、平滑性はメカノ・ケミカル研磨（ＣＭＰ）で保障するプロセスについて鋭意検討を行った。
下地層形成、軟磁性層の湿式成膜やその後の平滑化加工工程を、基板加工の一部として捉えると、本発明は従来の基板製造プロセスとの相性が非常に良好である。
【００２１】
基板としてＳｉ単結晶基板を選択するもう１つの理由は、湿式成膜（メッキ成膜）において、浴のｐＨ値が酸性、アルカリ性のどちらであっても安定して成膜でき、さらに単一材料から構成されているため、基板界面との相互作用が問題となるメッキ成膜では極めて優れた付着の均一性が得られるため良質の軟磁性裏打ち層が形成できることによる。
【００２２】
ハードディスク媒体表面は、その使用時にヘッドスラップと呼ばれるヘッドの腹打ちによる衝撃が度々加わる為、単に軟磁性裏打ち層を湿式法で形成したのみでは密着性に乏しく、使用時に安易に剥離してしまう。さらに、本発明では表面の平滑性を確保する為、メッキ後にＣＭＰ研磨を行う必要が有るが、密着力に乏しいメッキではこの研磨の途中にメッキ膜が剥離してしまうという問題がある。
本発明者等は、Ｓｉ基板と軟磁性膜間の密着性を向上させるべく検討を行い、適切なメッキ処理及びメッキ前処理を行えば良好な密着力を持ったメッキ膜が成膜可能であり、これを研磨することで平滑な媒体が得られる事を見出した。
【００２３】
本発明は、Ｓｉ基板に軟磁性金属層との密着性及び上記の破壊強度を強化するためにＳｉ基板と軟磁性金属層との間に下地メッキ層を形成することを特徴とするものである。
本発明では、前処理並びに下地メッキを行うことでＳｉ基板と磁性メッキ膜の間に良好な密着性を持った層が成膜できる。
【００２４】
本発明においては、所定の前処理が施されている基板で有れば、後段の下地メッキ成膜は電解メッキでも無電解メッキでも構わない。下地メッキとしては、Ｎｉ、Ｃｕ及びＡｇからなる一群から選ばれる一種以上の金属（合金を含む。）で、より好ましくはＮｉ及び／又はＣｕで成膜させることが好ましい。しいて言えば、無電解メッキの方がＳｉ基板の電気的特性にメッキ条件が左右されにくいので望ましい。
下地メッキ層の製造方法としては、例えば、０．０１〜０．５Ｎの硫酸ニッケルに０．０２〜１Ｎの塩化アンモニウムを加えて行う。その際、ｐＨを８〜１０に調整し、温度７５〜９０℃でメッキを行う。他の方法で下地メッキ層を形成することもでき、Ｎｉ、Ｃｕ、Ａｇの中から選ばれる一種以上の金属（合金を含む）で、メッキ層を設ければよく、好ましくはＮｉ又はＣｕを用いる。
下地メッキ層の厚さは、１ｎｍ以上３００ｎｍ以下が好ましいが、これは１ｎｍ未満だと基板表面が均一に被覆できない場合があり、３００ｎｍを超えると下地膜の結晶が肥大化してしまう場合があるからである。
【００２５】
本発明者らは、密着性を向上させる上からＳｉ単結晶ウエーハ表面に自然形成される酸化膜の除去方法を検討するうち、Ｓｉ基板表面に下地メッキを施す前に、好ましくは、特定の条件化で基板表面をエッチングすることにより、酸化膜の除去に加え、基板表面に適度なメッキ膜の密着性を向上させるような適度な凹凸が発生し、さらにＳｉ−Ｎｉ−Ｏよりなる遷移層がＳｉ基板と下地層の間に形成されて、Ｓｉ基板の磁性膜の密着性が飛躍的に向上することを見出したものである。
【００２６】
本発明においては、メッキ前処理工程において、Ｓｉ基板表面のエッチングとして、酸又はアルカリによる湿式エッチングを用いる。酸、アルカリの両エッチングを併用することも可能であるが、この場合は、アルカリ処理後、酸処理することが望ましい。このメッキ前処理により、Ｓｉ単結晶基板の平方平均粗さ（Ｒｍｓ）を、好ましくは１ｎｍ以上１０００ｎｍ以下とする。
【００２７】
具体的には、酸によるエッチングでは、フッ酸、塩酸、硝酸から少なくとも１種以上選択してなる水溶液に浸漬させるものである。
エッチング液の条件としては、フッ酸水溶液の場合２〜１０重量％、硝酸水溶液の場合５〜３０重量％、及び塩酸水溶液の場合２〜１５重量％の濃度が好ましい。
【００２８】
また、アルカリによるエッチングとしては、ＮａＯＨ、ＫＯＨ、アンモニアから少なくとも１種以上選択してなる水溶液に浸漬させるものである。
特にアルカリとしては、０．３〜１０重量％のアンモニアと０．５〜２５重量％の過酸化水素を純物質の重量比２：１から１：２で混溶させた水溶液、又は２〜５０重量％水酸化ナトリウム水溶液で処理することが好ましい。
処理条件は、１０℃〜溶液の沸点で３０秒〜１時間浸漬処理して行なうことができ、さらに酸処理の場合は、１〜２０ｍＡ／ｃｍ２で１秒〜１分通電により、電解エッチングしてもよい。
【００２９】
Ｓｉ単結晶基板上に成膜された軟磁性裏打ち層には、種々の合金組成があり得る。良好な軟磁気特性（低保磁力Ｈｃ値）を有するには、結晶磁気異方性Ｋｕと磁歪λｕの値が同時に零を満足するような合金が望ましい。また、その飽和磁化（Ｂｓ）に関しては１Ｔ以上、特に好ましくは４５モル％Ｎｉと５５モル％Ｆｅのパーマロイの如くＢｓが１．５Ｔ前後有るような高透磁率材料が適する。その他本発明に用いられることが出来る軟磁性層材料としては、湿式プロセスで成膜可能で、軟磁性を有するパーマロイ（ＮｉＦｅ系合金）やＣｏＮｉ系合金、ＣｏＦｅ系合金、ＣｏＦｅＮｉ系合金などがあげられる。さらに、磁力の観点からは、このような高飽和磁化と低保磁力特性を両立できる合金組成が望ましい。ＣｏＦｅＮｉ系合金は比較的高磁化Ｂｓを示すが、同時にＫｕとλｓが両方とも「０」もしくはそれに近い値を取る条件が存在すれば、低いＨｃを実現できる。特に逢坂らにより報告された電解メッキ成膜されたＣｏＦｅＮｉ系合金薄膜は、微細な構造を持ち２Ｔ前後の飽和磁化とＨｃ＜２０ｅ以下の軟磁気特性を両立させる事が可能なため、本発明では大変好ましい材料の一つと考えられる。例えば、Ｔ．Ｏｓａｋａら，Ｎａｔｕｒｅ３８７，（１９９８），７９６；Ｋ．Ｏｈａｓｈｉら，ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇ．３５，（１９９９），２５３８；Ｋ．Ｏｈａｓｈｉら，ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．Ｍａｇ．３４，（１９９８），１４６２などで報告されている。
【００３０】
また、ＦｅＴａＣ膜やＣｏ系アモルファス膜も裏打ち膜の候補材料であるが、これらの膜はスパッタなどのドライプロセスにより成膜されるものであるので、本発明の範囲に属さない場合がある。本発明に適合するのは、あくまで湿式プロセス成膜可能な合金を用いることが望ましい。
【００３１】
軟磁性層の透磁率を１Ｔ以上としたのは上記理由による膜厚の制限に対しての見合いによるものである。Ｂｓが１Ｔ未満の材料を使用した場合、軟磁性裏打ち層として必要な性能を得るためには膜厚を厚くする必要がある。一般に湿式、乾式を問わず肉厚の金属層を形成しようとする場合、膜厚の増大と共に金属層組織内の粒が成長する。磁気記録においてはＳ／Ｎを向上させるために、記録層及び記録再生時に磁路となる軟磁性下地層の結晶粒界の肥大を抑制することは極めて重要で有る。本発明の湿式プロセスにおいては、軟磁性膜の厚みが１０００ｎｍを超えると粒成長が顕著に進行する。また、軟磁性膜中の微細組織の粒径分布も広がって、粒サイズの不均一が大きくなるためその膜厚みについては５０〜１０００ｎｍとした。
【００３２】
保磁力（Ｈｃ）については、その値が２０　Ｏｅを超えると書き込み時にヘッドより発生する磁束が該軟磁性層を透過する際に大きな妨げとなり、結果的に媒体とした場合のＳ／Ｎ比が大きく低下することが知られている。本発明においてはこのような知見を踏まえ軟磁性下地層を規定する用件として保磁力の上限を２００ｅ以下と規定した。好ましくは５Ｏｅ以下である。
【００３３】
Ｓｉ単結晶基板上に電気メッキにて軟磁性膜を成膜するにおいて、強固な化学結合形成のためには、金属下地膜を形成する際にメッキ液中の金属イオンが単結晶Ｓｉ基板表面より直接電子を授受する必要が有る。電気メッキ成膜を行う場合は、真性半導体Ｓｉ単結晶よりは、不純物をドープし内部に過電子対を内包するＮ極性を有する材料を用いる方が望ましい。無電解メッキにて軟磁性膜を成膜する場合は、Ｓｉ基板はＮ型でも、Ｐ型でも、またノンドープの真性単結晶でも構わない。
【００３４】
軟磁性膜の形成は、例えば、０．００１〜０．１ＮのＤＭＡＢ（ジメチルアミンボラン）、０．００２〜０．２Ｎの硫酸ニッケル、０．００２〜０．２Ｎの硫酸鉄、０．０１〜１Ｎの硫酸コバルト等を用い、光沢剤としてはサッカリン等、キレート剤としては酒石酸、クエン酸、ＥＤＴＡ等、応力緩和剤としてはメルカポルベンゾジアゾティアゾール等を適宜添加し、ｐＨ６〜１３に調整し、温度５５〜７５℃で膜を形成することができる。
【００３５】
Ｓｉ単結晶基板上に湿式プロセスで成膜された軟磁性膜の表面粗さは、膜厚にもよるがあまり良好ではない。湿式プロセスによる膜面上の表面粗さは、研磨により裏打ち膜表面を研磨加工することにより保障する。研磨は機械研磨でもＣＭＰ研磨でも可能である。ＣＭＰは、普通の研磨スラリーのみにより研磨するのと異なり、酸性もしくはアルカリ性研磨液による化学研磨を共存させながら加工する。研磨媒体にはコロイダルアルミナ或いはコロイダルシリカ等が使用される。特にコロイド系の研磨媒体を用いるＣＭＰ研磨は、研磨速度が速く、表面粗さも著しく向上するため、垂直磁気記録用軟磁性膜の研磨方法として好適である。これは、コロイド研磨媒体の粒径が１０〜１００ｎｍと極めて微小で有ることに加えて、その形状が球状に近く優れた平滑性が具現出来る為である。さらに、ＣＭＰ研磨では、単純に機械的に表面を削り取っている訳ではなく、化学的に溶かすようなプロセスにより研磨を行っているため、微小な球状研磨媒体を使用しても工業的に十分な研磨速度が確保できる。
【００３６】
研磨スラリーの品種、並びにｐＨ値は、被研磨材（本発明では軟磁性裏打ち薄膜）の合金組成により異なる。例えば、ＣｏＦｅＮｉ膜では研磨スラリーはｐＨ１０以上のアルカリサイドが望ましいが、パーマロイ膜では化学的なエッチング作用の観点から酸性側のｐＨ値にする方がよい。
研磨条件は、各合金組成膜で良好な表面粗さになるように、最適化される。研磨に影響を与えるパラメータには、機械の種類や大きさ、研磨スラリー（研磨材、ｐＨ値、液温）、バフ、回転速度などが有り、各々との見合いで最適化する必要がある。
【００３７】
本発明は、高密度記録用のハードディスク下地膜に係るものであり、その研磨後の平滑性については、平均表面粗さＲａ又は平方平均粗さＲｍｓで０．１ｎｍ以上５ｎｍ以下、特に好ましくは０．１〜０．５ｎｍとなるよう研磨する事が望ましい。０．１ｎｍ以下にしようとすると、多段ＣＭＰや条件範囲が極めて厳しくなり過ぎるため、好ましくない。また、５ｎｍ以上では、裏打ち膜の上に載せる記録膜の表面粗さに悪影響を与えるため、これ以下であることが望ましい。平均表面粗さ（Ｒａ）は、測定平均線から測定線までの絶対値偏差の平均であり、平方平均粗さ（Ｒｍｓ）は、測定平均線から測定線までの偏差の二乗を平均した値の平方根である。これらは、ＡＦＭによって測定できる。
【００３８】
ＣＭＰ研磨により平滑性が向上した基板は、ブラシ洗浄などの手段により、表面の付着粒子を取り除いて清浄化される。
【００３９】
ガラス研磨で使用される酸化物スラリーによる通常機械研磨等も使用することは可能で有るが、既に述べたような研磨速度が遅いことや良好研磨面を得るのに多段研磨が必要であったりするため、ＣＭＰの方がより望ましい。ＣＭＰに本発明の裏打ち膜の平滑化まで保障されたＳｉ単結晶基板を使用すれば、該基板上に種々の組成の合金系記録膜や多層膜を成膜して、優れた垂直磁気記録用媒体とすることが可能となる。
【００４０】
【実施例】
実施例１
ＣＺ（チョコラルスキー）法で製作した２００ｍｍＳｉ単結晶基板から、コア抜き・芯取り・ラップを行った、直径６５ｍｍの（１００）Ｓｉ単結晶（ＰドープのＮ型基板）を平均粒径９５ｎｍのコロイダルシリカにより両面研磨し、表面平均粗さ（Ｒｍｓ）５ｎｍ（ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）による測定）まで平滑にした。この基板を６０℃、２８重量％のアンモニア水溶液に飽和過酸化水素水を混合し各々の濃度を５重量％とした水溶液中で１５分間浸漬エッチングして、基板表面の薄い表面酸化膜を除去した。この基板に、０．１Ｎ硫酸ニッケル水溶液と０．１Ｎ酒石酸ナトリウム水溶液に塩化アンモニウムを適宜添加しｐＨ８とした８０℃のメッキ液中で無電解メッキを施し、表面にＮｉメッキ膜を１００ｎｍ被覆した。この後、軟磁性層としてＣｏＮｉＦｅ軟磁性膜を概ね１０００ｎｍ成膜した。メッキは、８０℃、ｐＨ９のＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅを主含有する塩化アンモニウム浴で還元剤にはジア燐酸を使用し光沢材、応力緩和剤としてサッカリン等を適宜加えたものにより成膜を行った。
成膜後、ＥＰＭＡの波長分散法で構成元素の分析を行ったところ、概ね１５モル％Ｎｉと７５モル％Ｆｅと１０モル％Ｃｏの組成であった。ＶＳＭ（試料振動型磁力計：バイブレイティング・サンプル・マグネトメータ）で磁気特性を測定したところ、Ｂｓ：１．９Ｔ、ｉＨｃ：１５０ｅの低保磁力で軟磁性を示した。成膜後の軟磁性膜付き基板をｐＨ１１、液温３０℃の平均粒径８０ｎｍコロイダルシリカ含有研磨液により１８０ｇｆ／ｃｍ２の圧力を印加しつつ不織布を張った定盤径７００ｍｍの両面研磨機により６分間研磨を行い、軟磁性膜を概ね４００ｎｍ厚とした。研磨後の表面をＡＦＭで測定したところＲｍｓ：０．６ｎｍであり、基板全面に渡り概ね平坦化されていた。
メッキ膜の密着性を確認する意味で該基板表面にマグネトロンスパッタにより２０ｎｍのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）保護膜を被覆した後、東芝社２．５インチハードディスクユニットＭＫ−４３１３ＭＡＴに組み込み、ヘッドが基板に密着した状態でＡＶＥＸ社ＳＭ−１０５ＭＰにより７５０Ｇの衝撃を印加する耐久試験（ヘッドスラップテスト）を実施した。試験後、基板表面を３０倍の光学顕微鏡で観察したところ、衝突痕は確認されたもののメッキ膜の剥離は全く認められなかった。
【００４１】
実施例２
ＣＺ法で製作した２００ｍｍＳｉ単結晶基板から、コア抜き・芯取り・ラップを行った、直径６５ｍｍの（１００）Ｓｉ単結晶（ＰドープのＮ型基板）をコロイダルシリカ（平均粒径９５ｎｍ）により両面研磨し、表面平均粗さ（Ｒｍｓ）０．４ｎｍ（ＡＦＭによる測定）まで平滑にした。この基板を５０〜８０℃、２０〜４０重量％の苛性ソーダ水溶液に５〜１５分間浸漬エッチングして、基板表面の薄い表面酸化膜を除去すると共に表面粗さＲｍｓを１〜１５ｎｍまで粗面化した。概ね、１ｎｍ、４ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍの四種類のＲｍｓ値を持った基板作製した。この基板に、０．１Ｎ硫酸ニッケル水溶液と０．１Ｎ酒石酸ナトリウム水溶液に水酸化ナトリウムを適宜添加しｐＨ９とした８０℃のメッキ液中で無電解メッキを施し、表面にＮｉメッキ膜を１５０ｎｍ被覆した。この後、軟磁性層としてＣｏＮｉＦｅ軟磁性膜を概ね１０００ｎｍ成膜した。メッキは、８０℃、ｐＨ９のＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅを主含有する塩化アンモニウム浴で還元剤にはジア燐酸を使用し光沢材、応力緩和剤としてサッカリン等を適宜加えたものにより製膜を行った。
各々に成膜後、ＥＰＭＡの波長分散法で構成元素の分析を行ったところ、概ね６０モル％Ｃｏと１０モル％Ｎｉと３０モル％Ｆｅの組成であった。ＶＳＭで磁気特性を測定したところ、Ｂｓ：１．９Ｔ、ｉＨｃ：２　Ｏｅの低保磁力で軟磁性を示した。
また、各々に成膜後の軟磁性膜付き基板をｐＨ１１、液温３０℃の平均粒径８０ｎｍコロイダルシリカ含有研磨液により１８０ｇｆ／ｃｍ２の圧力を印加しつつ不織布を張った定盤径７００ｍｍの両面研磨機により６分間研磨を行い、軟磁性膜を概ね４００ｎｍ厚とした。研磨後の表面をＡＦＭで測定したところＲｍｓ：０．６ｎｍであり、基板前面に渡り概ね平坦化されていた。
メッキ膜の密着性を確認する意味で該各々の基板表面にマグネトロンスパッタにより２０ｎｍのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）保護膜を被覆した後、東芝社２．５インチハードディスクユニットＭＫ−４３１３ＭＡＴに組み込み、ヘッドが基板に密着した状態でＡＶＥＸ社ＳＭ−１０５ＭＰにより７５０Ｇの衝撃を印加する耐久試験（ヘッドスラップテスト）を実施した。試験後、基板表面を３０倍の光学顕微鏡で観察したところ、どの基板表面にも衝突痕は確認されたもののメッキ膜の剥離は全く認められなかった。
【００４２】
実施例３
ＣＺ法で製作した２００ｍｍＳｉ単結晶基板から、コア抜き・芯取り・ラップを行った、直径６５ｍｍの（１００）Ｓｉ単結晶（ＰドープのＮ型基板）をコロイダルシリカ（平均粒径９５ｎｍ）により両面研磨し、表面粗さ（Ｒｍｓ）０．４ｎｍ（ＡＦＭによる測定）まで平滑にした。この基板を１８℃、４重量％のＨＦ水溶液に１分間浸漬して通電（５ｍＡ／ｃｍ２）１０秒を行い、陽極酸化により基板表面の薄い表面酸化膜を除去すると共に表面粗さＲｍｓを１２ｎｍまで粗面化した。この基板に、０．０９Ｎ硫酸ニッケル水溶液、０．０１Ｎ硫酸銅水溶液と０．１Ｎクエン酸ナトリウム水溶液に水酸化ナトリウムを適宜添加しｐＨ８とした８０℃のメッキ液中で無電解メッキを施し、表面にＮｉメッキ膜を１８０ｎｍ被覆した。この後、軟磁性層としてＣｏＮｉＦｅ軟磁性膜を概ね１０００ｎｍ成膜した。メッキは８０℃、ｐＨ９のＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅを主含有する塩化アンモニウム浴で還元剤にはジメチルアミンボランを使用し光沢材、応力緩和剤としてサッカリン等を適宜加えたものにより製膜を行った。
成膜後、ＥＰＭＡの波長分散法で構成元素の分析を行ったところ、概ね６０モル％Ｃｏと１０モル％Ｎｉと３０モル％Ｆｅの組成であった。ＶＳＭで磁気特性を測定したところ、Ｂｓ：１．９Ｔ、ｉＨｃ：２　Ｏｅの低保磁力で軟磁性を示した。
成膜後の軟磁性膜付き基板をｐＨ１１、液温３０℃の平均粒径８０ｎｍコロイダルシリカ含有研磨液により１８０ｇｆ／ｃｍ２の圧力を印加しつつ不織布を張った定盤径７００ｍｍの両面研磨機により６分間研磨を行い、軟磁性膜を概ね４００ｎｍ厚とした。研磨後の表面をＡＦＭで測定したところＲｍｓ：０．６ｎｍであり、基板前面に渡り概ね平坦化されていた。
メッキ膜の密着性を確認する意味で該基板表面にマグネトロンスパッタにより２０ｎｍのダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）保護膜を被覆した後、東芝社２．５インチハードディスクユニットＭＫ−４３１３ＭＡＴに組み込み、ヘッドが基板に密着した状態でＡＶＥＸ社ＳＭ−１０５ＭＰにより７５０Ｇの衝撃を印加する耐久試験（ヘッドスラップテスト）を実施した。試験後、基板表面を３０倍の光学顕微鏡で観察したところ、衝突痕は確認されたもののメッキ膜の剥離は全く認められなかった。
【００４３】
垂直記録媒体基板として、湿式プロセスで良好な軟磁性膜を成膜でき、良好な軟磁気特性と該軟磁性膜の平坦化を実現できた。垂直磁気記録媒体用として好適な基板が提供可能となった。
【００４４】
【発明の効果】
本発明によりＳｉ単結晶基板の上に厚膜の軟磁性裏打ち膜を容易に成膜可能となり、かつ表面粗さが保障され、良好な垂直磁気記録用Ｓｉ単結晶基板を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の垂直磁気記録媒体の模式的な膜構成の断面図であり、矢印は磁化方位を示す。
【図２】従来の水平磁気記録媒体の模式的な膜構成の断面図であり、矢印は磁化方位を示す。
【図３】従来の垂直磁気記録媒体の模式的な膜構成の断面図であり、矢印は磁化方位を示す。
【符号の説明】
１　　　Ｓｉ単結晶基板
２　　　下地メッキ層
３　　　軟磁性層
１０１　基板
１０３　下地層
１０４　記録層
１０５　軟磁性層
【図１】
2004146032.tif 000003
【図２】
2004146032.tif 000004
【図３】
2004146032.tif 000005