(57)【要約】【課題】  本発明の目的は、従来の高価な元素を使用したＮｉ−Ｔａ合金でなるガラス基板密着膜よりも安価な合金を使用しても、同等な膜特性を得ることができる磁気記録媒体用のガラス基板密着膜を提供することである。【解決手段】  本発明は、原子比における組成式がＮｉ１００−Ｘ−ＮｂＸ、２０≦Ｘ≦７０で表され残部不可避的不純物でなる磁気記録媒体用ガラス基板密着膜であり、その膜厚は５０ｎｍ以下、表面粗さはＲａで０．３ｎｍ以下であることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子比における組成式がＮｉ１００−Ｘ−ＮｂＸ、２０≦Ｘ≦７０で表され残部不可避的不純物でなることを特徴とする磁気記録媒体用ガラス基板密着膜。
【請求項２】
膜厚が５０ｎｍ以下、表面粗さＲａが０．３ｎｍ以下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用ガラス基板密着膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体に用いられるガラス基板密着膜に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、高度情報化社会により磁気記録の高密度化が強く望まれている。この高密度化を実現する技術として、従来の面内磁気記録方式に代わり垂直磁気記録方式が実用化されている。
【０００３】
垂直磁気記録方式とは、垂直磁気記録媒体の磁性膜を媒体面に対して磁化容易軸が垂直方向に配向するように形成したものであり、記録密度を上げて行ってもビット内の反磁界が小さく、記録再生特性の低下が少ない高記録密度に適した方法である。そして、垂直磁気記録方式においては、一般的に、ガラス基板上に密着膜、軟磁性膜、非磁性中間膜、磁性膜、保護膜が順次成膜されている。
【０００４】
垂直磁気記録媒体に用いられる密着膜には、非磁性であること、表面の平坦性を確保するためにアモルファスであること、ガラス基板との密着性が良いことが求められている。また、ガラス基板密着膜の上層に形成される軟磁性膜の磁気特性の劣化を防ぐために、ガラス基板に含まれるアルカリ金属等の汚染元素の拡散を防止する耐食性も求められている。
【０００５】
そして、このようなガラス基板密着膜においては、Ｎｉ合金が用いられており、例えば特許文献１の実施例に具体的に開示されるＮｉに３７．５原子％のＴａを添加した合金を用いることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−０１４１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に開示されるガラス基板密着膜は、ガラス基板との密着性が高い非磁性のアモルファス密着膜であり、有効な手段であるが、高価な金属であるＴａを使用しているという問題があった。
本発明の目的は、従来の高価な元素を使用したＮｉ−Ｔａ合金でなるガラス基板密着膜よりも安価な合金を使用しても、同等な膜特性を得ることができる磁気記録媒体用のガラス基板密着膜を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、垂直磁気記録媒体に用いられるガラス基板密着膜について、従来のＮｉ−Ｔａ合金に替わる合金について種々検討した。そして、Ｎｉ−Ｎｂ合金を選択し、ＮｉとＮｂの組成比について種々の検討を行った結果、ガラス基板との密着性が高く且つ耐食性に優れた非磁性のアモルファス構造を有するガラス基板密着膜に好適な組成範囲を見出し本発明に到達した。
【０００９】
すなわち本発明は、原子比における組成式がＮｉ１００−Ｘ−ＮｂＸ、２０≦Ｘ≦７０で表され残部不可避的不純物でなる磁気記録媒体用ガラス基板密着膜である。
本発明の磁気記録媒体用ガラス基板密着膜は、その膜厚が５０ｎｍ以下、表面粗さＲａが０．３ｎｍ以下であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ガラス基板との密着性が高く且つ耐食性に優れた非磁性のアモルファス構造を有するガラス基板密着膜を安価に提供でき、垂直磁気記録媒体を製造する上で有効な技術となる。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
上述したように、本発明の重要な特徴は、ガラス基板との密着性が高く且つ耐食性に優れた非磁性のアモルファス構造を有するガラス基板密着膜を実現するための最適な組成範囲を見出した点にある。
まず、本発明のガラス基板密着膜を構成するＮｉ−Ｎｂ合金に関して説明する。
本発明の磁気記録媒体用ガラス基板密着膜を構成するＮｉ−Ｎｂ合金は、主成分としてのＮｉにＮｂを２０〜７０原子％含有する。本発明でＮｉを主成分としたのは、Ｎｉが、ガラス基板との密着性が高く、耐食性にも優れる元素であるためである。また、Ｎｂを添加元素として選択したのは、主成分のＮｉに対し、深い共晶型の状態図を示すことから、アモルファス形成能を有する元素であるためである。
また、Ｎｂは、電位−ｐＨ図においてｐＨの広範囲に亘って緻密な不動態被膜を形成することが示されていることから、ガラス基板密着膜の耐食性を向上させる効果もある。そして、ＮｂはＴａよりも埋蔵量が多く、価格が安価で入手が容易である。
【００１２】
Ｎｂの添加量が２０原子％未満または７０原子％を超えると、アモルファスを形成する効果が小さくなり、結晶粒界に起因した凹凸が形成されるため、ガラス基板密着膜の平坦性を確保するためには、Ｎｂを２０〜７０原子％の範囲にすることが重要である。また、ガラス基板密着膜のアモルファス性を向上させて、表面粗さを低減するために、４０〜６０原子％にすることがより好ましい。
【００１３】
また、本発明のガラス基板密着膜は、その膜厚を５０ｎｍ以下とすることが好ましい。それは、ガラス基板密着膜の膜厚が５０ｎｍを超えると、膜応力が大きくなり膜が剥れやすくなる上、ガラス基板密着膜を形成するのに時間がかかり、生産性が低下するためである。
また、ガラス基板に含まれるアルカリ金属等の汚染元素の拡散を防止するために膜厚は、５ｎｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明のガラス基板密着膜は、その表面粗さをＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  （２００１年）に準ずる算術平均粗さＲａで０．３ｎｍ以下にすることが好ましい。それは、ガラス基板密着膜の上層に形成される軟磁性膜の膜厚が数十ｎｍ〜数百ｎｍと厚いため、ガラス基板密着膜の表面粗さがＲａで０．３ｎｍを超えると、軟磁性膜の表面平坦性が低下し、垂直磁気記録膜の形成およびヘッドの浮上性に悪影響を及ぼすためである。
【００１５】
また、本発明のガラス基板密着膜の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタリング法および化学気相成長法を用いることができる。中でも、Ｎｉ−Ｎｂ合金のガラス基板密着膜と同一組成のターゲット材を用意して、スパッタリングして薄膜を形成するスパッタリング法が、高速で安定した膜が形成できるため、好ましい。
【００１６】
また、ガラス基板密着膜を形成するＮｉ−Ｎｂ合金スパッタリングターゲット材の製造方法としては、溶解鋳造法や粉末焼結法が適用可能である。溶解鋳造法では、鋳造インゴット、もしくは、鋳造インゴットに塑性加工や加圧加工を加えたバルク体とすることで製造可能となる。
粉末焼結法では、ガスアトマイズ法でＮｉ−Ｎｂ合金の最終組成の合金粉末を製造し原料粉末とすることや、合金粉末や純金属粉末をＮｉ−Ｎｂ合金の最終組成となるように混合した混合粉末を原料粉末とすることが可能である。原料粉末の焼結方法としては、熱間静水圧プレス、ホットプレス、放電プラズマ焼結、押し出しプレス焼結等の加圧焼結を用いることが可能である。
【００１７】
また、本発明は、Ｎｂを選択することにより、ガラス基板密着膜を形成するためのスパッタリングターゲットを粉末焼結法で製造する場合には、次の利点がある。
一つ目に、Ｎｂの密度は、８．５７×１０３ｋｇ／ｍ３であり、Ｔａの密度（１６．６９×１０３ｋｇ／ｍ３）に比べて、Ｎｉの密度（８．９０８×１０３ｋｇ／ｍ３）に近いため、原料粉末を混合において、均一な混合ができ、均一なミクロ組織を有するスパッタリングターゲットが得られる。二つ目に、Ｎｂの融点は２４６８℃であり、Ｔａの融点（２９８０℃）に比べて低いため、焼結を進行させやすく、空孔の少ないスパッタリングターゲットが得られる。三つ目に、ミクロ組織に形成されるＮｉＮｂ合金相は、ＮｉＴａ合金相に比べて硬さが低いため、割れ難いスパッタリングターゲットが得られる。
【実施例】
【００１８】
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。
（本発明例１）
ガラス基板密着膜用のＮｉ−Ｎｂ合金スパッタリングターゲットを作製するために、それぞれ純度９９．９％以上の平均粒径１０μｍのＮｉ粉末と平均粒径９０μｍのＮｂ粉末を準備し、原子比でＮｉ６２．５−Ｎｂ３７．５合金組成となるように秤量し、Ｖ型混合機により混合して混合粉末を作製した。次に、得られた混合粉末を軟鋼カプセルに充填し、脱気封止した後、温度９５０℃、圧力１５０ＭＰａ、保持時間１時間の条件で熱間静水圧プレスによって焼結し、焼結体を作製した。得られた焼結体に機械加工を施し、直径１８０ｍｍ×厚さ６ｍｍのＮｉ−Ｎｂ合金スパッタリングターゲットを作製した。
【００１９】
上記で作製したＮｉ−ＮｂターゲットとＣ（カーボン）ターゲットをＤＣマグネトロンスパッタ装置（キャノンアネルバ株式会社製  型式番号：３０１０）のチャンバ１、チャンバ２内にそれぞれ配置し、各チャンバ内を真空到達温度２×１０−５Ｐａ以下となるまで排気を行った後、寸法５０ｍｍ×２５ｍｍのガラス基板上に膜厚４０ｎｍのＮｉ−Ｎｂ合金ガラス基板密着膜をスパッタリング成膜し、相構造評価、表面粗さ評価、ガラス密着性評価用の試料をそれぞれ作製した。
また、寸法５０ｍｍ×２５ｍｍのガラス基板上に膜厚４０ｎｍのガラス基板密着膜、保護膜として膜厚５ｎｍのＣ（カーボン）を順に成膜し、耐食性評価用に試料を作製した。なお、ガラス基板密着膜のスパッタリング条件は、Ａｒガス圧０．６７Ｐａ、投入電力１５００Ｗで、Ｃ（カーボン）のスパッタリング条件は、Ａｒガス圧０．６０Ｐａ、投入電力１５００Ｗで行った。
【００２０】
（本発明例２）
ガラス基板密着膜用のＮｉ−Ｎｂ合金スパッタリングターゲットを作製するために、それぞれ純度９９．９％以上の平均粒径１０μｍのＮｉ粉末と平均粒径９０μｍのＮｂ粉末を準備し、原子比でＮｉ５９．５−Ｎｂ４０．５合金組成となるように、秤量し、Ｖ型混合機により混合して混合粉末を作製した。次に、得られた混合粉末を軟鋼カプセルに充填し、脱気封止した後、温度９５０℃、圧力１５０ＭＰａ、保持時間１時間の条件で熱間静水圧プレスによって焼結し、焼結体を作製した。得られた焼結体に機械加工を施し、直径１８０ｍｍ×厚さ６ｍｍのＮｉ−Ｎｂ合金スパッタリングターゲットを作製した。
上記で作製したターゲットを用いて、本発明例１と同様の条件でガラス基板密着膜をスパッタリング成膜し、相構造評価、表面粗さ評価、ガラス密着性評価、および耐食性評価用の試料をそれぞれ作製した。
【００２１】
（本発明例３）
ガラス基板密着膜用のＮｉ−Ｎｂ合金スパッタリングターゲットを作製するため、それぞれ純度９９．９％以上の平均粒径１０μｍのＮｉ粉末と平均粒径９０μｍのＮｂ粉末を準備し、原子比でＮｉ５０．０−Ｎｂ５０．０合金組成となるように、秤量し、Ｖ型混合機により混合して混合粉末を作製した。次に、得られた混合粉末を軟鋼カプセルに充填し、脱気封止した後、温度９５０℃、圧力１５０ＭＰａ、保持時間１時間の条件で熱間静水圧プレスによって焼結し、焼結体を作製した。得られた焼結体に機械加工を施し、直径１８０ｍｍ×厚さ６ｍｍのＮｉ−Ｎｂ合金スパッタリングターゲットを作製した。
上記で作製したターゲットを用いて、本発明例１と同様の条件でガラス基板密着膜をスパッタリング成膜し、相構造評価、表面粗さ評価、ガラス密着性評価、および耐食性評価用の試料をそれぞれ作製した。
【００２２】
（従来例１）
ガラス基板密着膜用のＮｉ−Ｎｂ合金スパッタリングターゲットを作製するため、それぞれ純度９９．９％以上の平均粒径２５μｍのＮｉ粉末と平均粒径２０μｍのＴａ粉末を準備し、原子比でＮｉ６２．５−Ｔａ３７．５合金組成となるように、秤量し、Ｖ型混合機により混合して混合粉末を作製した。次に、得られた混合粉末を軟鋼カプセルに充填し、脱気封止した後、温度１２５０℃、圧力１５０ＭＰａ、保持時間２時間の条件で熱間静水圧プレスによって焼結し、焼結体を作製した。得られた焼結体に機械加工を施し、直径１８０ｍｍ×厚さ６ｍｍのＮｉ−Ｔａ合金スパッタリングターゲットを作製した。
上記で作製したターゲットを用いて、本発明例１と同様の条件でガラス基板密着膜をスパッタリング成膜し、相構造評価、表面粗さ評価、ガラス密着性評価、および耐食性評価用の試料をそれぞれ作製した。
【００２３】
（相対密度）
得られたスパッタリングターゲットの相対密度を表１に示す。尚、相対密度とは、アルキメデス法により測定されたＮｉ−Ｎｂ合金およびＮｉ−Ｔａ合金ターゲットのかさ密度をその理論密度で割った値を百分率で表した。
（相構造の評価）
上記でガラス基板（寸法５０ｍｍ×２５ｍｍ）上に形成した本発明例１、本発明例２、本発明例３、従来例１の各試料について、株式会社リガク製のＸ線回折装置（型式番号：ＲＩＮＴ２５００Ｖ）を使用し、線源にＣｏを用いてＸ線回折測定を行った。その結果、全ての試料において、得られたＸ線回折パターンはブロードなピークであり、ガラス基板密着膜がアモルファス構造であることを確認した。
【００２４】
（表面粗さの評価）
上記でガラス基板（寸法５０ｍｍ×２５ｍｍ）上に形成した本発明例１、本発明例２、本発明例３、従来例１の各試料について、株式会社キーエンス製の原子間力顕微鏡（型式番号：ＶＮ−８０００）を使用し、３００ｎｍ×３００ｎｍの範囲の表面粗さを測定した。そして、得られた画像データから、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１  （２００１年）に準じて算術平均粗さＲａを求めた。測定した結果を表１に示す。
【００２５】
（ガラス密着性の評価）
上記でガラス基板（寸法５０ｍｍ×２５ｍｍ）上に形成した本発明例１、本発明例２、本発明例３、従来例１の各の試料について、ＪＩＳ  Ｋ  ５４００に準じてガラス密着性の評価を行った。試験方法としては、ガラス基板密着膜に２ｍｍ間隔で碁盤目状に切り目を入れてマス目を作製した後、ガラス基板密着膜の表面にテープを貼り、引き剥がしたときのマス目に残るガラス基板密着膜の面積率で評価した。測定した面積率を表１に示す。
【００２６】
（耐食性の評価）
上記でガラス基板（寸法５０ｍｍ×２５ｍｍ）上に形成した本発明例１、本発明例２、本発明例３、従来例１の各試料について、純水で１０％に希釈した硝酸溶液５０ｍＬ中に２４時間浸漬させた後、硝酸１０％溶液中に溶出したＮｉ量をＩＣＰにより分析した。測定したＮｉ溶出量を表１に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１に示すように、本発明例１、本発明例２、本発明例３のＮｉ−Ｎｂ合金でなる磁気記録媒体用ガラス基板密着膜は、表面粗さＲａが０．３０ｎｍ以下で、ガラス基板との密着性が高く、耐食性に優れており、従来例１のＮｉ−Ｔａ合金である磁気記録媒体用ガラス基板密着膜と同等の膜特性を有していることが確認できた。