專利名稱：磁記錄介質用襯底的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種磁記錄介質，其包括一個用于磁記錄介質的襯底和一個記錄層。
背景技術：
在磁性記錄領域中，利用硬盤設備進行信息記錄是計算機(例如，個人計算機)首要外部記錄設備必不可少的。隨著硬盤驅動的記錄密度的增加，能夠進行更高密度的記錄的垂直磁記錄類型的發展得以推進，代替了傳統的硬盤驅動縱向磁記錄類型。
垂直磁記錄中，相鄰字節的磁場方向與磁化方向是一致的，在相鄰字節之間形成一個封閉的磁電路，并且由自身磁化引起的自減磁場(下面稱作“抗磁磁場”)比在橫向磁記錄中小，磁化環境穩定。
垂直磁記錄中不用特別要求磁膜很薄來使得記錄密度增加。從這些方面來看，垂直磁記錄能夠減少抗磁磁場并使KuV值穩定，其中Ku表示各向異性能量，特別在磁記錄情況下表示磁晶各向異性能量，V表示單位記錄比特量。因此，具有了抵抗熱起伏磁化的穩定性，并可認為這是一種記錄方法，使得記錄極限有顯著提升變為可能。對于記錄介質，垂直記錄介質與橫向記錄介質非常密切相關，有可能使用基本相同的傳統的技術，在磁記錄的讀與寫方面也都這樣的。
垂直磁記錄介質包括軟磁性內襯層(典型地是坡莫合金等)，記錄膜(其候選材料為基于CoCr的合金，PtCo層和Pd及Co超薄膜的交替層壓層的多層膜，以及SmCo無定形膜)，保護層，和潤滑層，都形成于襯底上。垂直磁記錄介質的內襯層必須是軟磁性的，并且膜厚度為約100nm到約500nm。由于軟磁性內襯層上的記錄膜是磁通量的通道，因此軟磁性內襯層也是來自記錄磁頭寫流量的通道。由此，它與永久磁鐵上鐵軛的磁電路扮演著相同的角色，由此也就需要其是厚的膜。
與橫向記錄介質中的基于Cr的無磁性底膜的形成相比，形成垂直記錄介質的軟磁性內襯層膜不是一件簡單的事情。通常，構成橫向記錄介質的膜都是通過干燥處理的(主要使用磁控濺射法)(日本專利臨時公開號5-143972/1993)。通過干燥處理形成垂直記錄介質的膜也已經研究出來了。然而從批量生產和產率這方面來看，由于處理的穩定性，參數設定的復雜性，以及更多其他因素，處理速度等，使得通過干燥處理形成膜還存在著很大問題。此外，為達到更高密度的目的，必須使得磁盤表面上方的頭浮標的高度(飛行高度)盡可能低。因此，制造垂直記錄介質過程中，需要用金屬膜覆蓋襯底，其金屬膜的厚度能夠通過磨擦調平。然而，通過干燥處理獲得的厚膜的粘合力很低，通過研磨調平很成問題。因而，進行了各種測試，通過鍍敷方法用金屬膜覆蓋無磁性襯底，厚膜能夠通過比真空沉積方法更容易的方法而形成。
為了通過濕法鍍敷進行良好粘合的鍍敷，在鍍膜和基材之間的連接部分存在大量的能夠充當減少鍍液中金屬離子的催化劑材料是非常重要的。此外，已形成的鍍膜和電鍍襯底之間的粘結強度隨著由電鍍襯底表面不平坦引起的機械粘固效應的改變而改變，或隨著電鍍襯底與鍍膜之間的化學相互作用。
例如，為了對一個化學反應活性弱的材料如塑料，陶瓷或玻璃表面進行電鍍，基于機械粘固的可靠粘結方法被廣泛應用，其中，在通過拋光等操作對襯底表面進行粗糙化之后，通過將襯底浸漬在Pd-Sn膠體溶液中，使膠粒固定在其表面的鋸齒狀部分，并利用這些附著的膠體作為催化起點進行電鍍。
另一方面，在對如Fe等金屬表面進行電鍍時，電鍍開始之后立即在鍍膜與電鍍金屬之間進行金屬鍵，并且據信通過在原子層水平生產合金來確保強的粘結力。
再一方面，作為電鍍襯底的硅晶片的表面是防水的，非常干燥，并且其被鈍化而使表面覆蓋一層化學反應活性弱的SiO2天然氧化物膜。出于這個原因，很難與鍍膜形成化學鍵。另外，存在這樣的問題，進行表面處理后硅晶片的表面是防水的，非常干燥，并且在鍍膜時形成不均勻的膜。
硅表面的天然氧化膜能夠通過浸在HF等中而被除去，這是眾所周知的。然而，表面上被除去天然氧化膜的硅很容易又被氧化，以至于當硅浸在鍍液中時，在鍍膜形成之前，又與溶液中的OH基反應再次形成氧化膜。從而，不能獲得一個良好的鍍膜。
因此，當電鍍硅襯底的時候，將襯底表面粗糙化加工之后將其浸濕在Pd-Sn膠體中來進行電鍍，類似于前面描述的電鍍塑料等材料的方法。作為選擇，電鍍金屬層能夠通過如濺射噴鍍的氣相沉積作用來形成。
然而，將表面粗糙化加工之后進行電鍍加工，如果電鍍層的粘度增加，襯底表面的粗糙度也必須相應地增加。因此，這就不適合電鍍那些在電子材料等中用到的半導體片等。另外，如果通過機械加工使襯底表面粗糙化，就會產生加工痕跡，由該痕跡的尺寸和形狀引起的襯底強度在很大程度上減弱的問題就會發生。
發明內容
本發明的第一方面的目的是提供一種經表面處理的磁記錄介質用襯底，其在無磁性襯底上方具有成膜均勻性并且可含有厚膜，并且磁記錄介質包括記錄層。
根據對經表面處理的磁記錄介質用襯底(其在無磁性襯底上方具有成膜均勻性并且可含有厚膜)，以及軟磁層和包含記錄層的磁記錄介質的反復認真研究，本發明的發明人發現，為了達到上述目的，提供一個包括無磁性襯底以及位于無磁性記錄襯底上的底鍍層的經表面處理的磁記錄介質用襯底是有效的，其中無磁性襯底的表面經過親水性處理。本發明的發明人發現，優選地，親水性處理是醇處理或過氧化氫溶液處理。發明人還發現，包括磁記錄介質用襯底，以及軟磁層和記錄層的磁記錄介質優選作為垂直記錄介質。
根據本發明的第一方面，表面進行了親水處理的無磁性襯底，在襯底上或其上方具有有利的成膜均勻性。從而，能夠提供一個能夠包含厚膜的經表面處理的磁記錄介質用襯底。
本發明的第二方面的目的在于提供一種經表面處理的磁記錄介質用襯底，其具有充分強的粘合力，在無磁性襯底上方成膜時能夠承受如拋光等的調平加工且其能夠包含厚膜，以及提供包括記錄層的磁記錄介質。
根據對含有粘結在無磁性襯底上的厚膜的經表面處理的磁記錄介質用襯底，以及軟磁層和包括記錄層的磁記錄介質的反復認真研究，本發明的發明人發現，為了達到上述目的，提供一種包括無磁性襯底和位于無磁性襯底上的底鍍層的經表面處理的磁記錄介質用襯底是有效的，其中優先地，無磁性襯底的整個表面包含有直徑至少為50nm且小于1000nm的凹坑形狀，且其深度小于其直徑。還發現凹坑形狀的深度至少為0.1nm且至多為100nm是優選的。此外，也可以進一步在底鍍層上或上方提供一個軟磁層。
無磁性襯底與底鍍層之間的粘合力的增加的原因是因為具有預定凹坑形狀的無磁性襯底的表面。因此，有可能提供一種具有充分強的粘合力，能夠承受如拋光等的調平加工且能夠包含厚膜的經表面處理的磁記錄介質用襯底。
圖1是根據本發明的一個例子的垂直磁記錄型硬盤介質的代表性示意圖。
圖2是用電子顯微鏡拍得的例3的Si單晶襯底表面的照片。
圖3是用電子顯微鏡拍得的例4的Si單晶襯底表面的照片。
具體實施例方式
在無磁性襯底上方形成膜之前形成一個高粘性材料的底鍍層，這樣可以不必在襯底表面進行不必要的粗糙化處理或各種活化處理等，就可以得到具有良好粘合力的軟磁性膜。另外，因為本發明能夠進行濕法無電置換鍍敷法，與氣相沉積法等相比，濕法非常簡單，且產率優異。而且，底鍍層作為底膜具有非常良好的特性，因為成膜后的底鍍膜的表面活性很高，以至于無需進行特殊的活化步驟就可以繼續進行鍍敷處理了。
對于本發明中用作無磁性襯底的襯底沒有特殊的限制。該無磁性襯底可以預先在其表面用鎳磷鍍敷處理。該無磁性襯底可以是一種可在其上進行鍍敷的襯底。
本發明的無磁性襯底可以特別優選地是一種通過CZ(Czochralski)方法或FZ(Floating Zone)方法制造的Si單晶材料。襯底的表面方位可以是任何方位，包括例如(100)，(110)或(111)。此外，無磁性襯底可以在襯底中含有一種或多種如B、P、N、As以及Sn的雜質，總量為0至1022原子/平方厘米。然而，當利用在同一襯底表面上具有不同結晶方位的多晶Si，或雜質的分布極其局部化的Si作為襯底時，在襯底上形成的底鍍層就會因為化學反應活性的差異而不均勻。此外，如果使用具有極其局部化的襯底，將不可能獲得本發明中所述的底鍍層結構，因為在底鍍膜形成過程中在襯底表面的局部形成了局部電池。
發明中，有可能通過輕微蝕刻如Si襯底這樣的無磁性襯底的表面的氧化層來優選地實現形成底鍍層的活化過程。在發明中，優選地使用2至60重量％苛性鈉等的堿水溶液來進行蝕刻，在輕微腐蝕襯底表面的同時，除去表面氧化層。此時，達到活化基材的蝕刻速度優選地是20nm/min至5μm/min，蝕刻總量優選地至少為40nm的Si材料。雖然蝕刻過程中的流體溫度根據濃度和處理持續時間而不同，然而從可操作性這一點來看，優選溫度在30至100℃范圍內。
根據本發明的第二方面，根據對蝕刻以及蝕刻前后的無磁性襯底的認真研究結果，發明人發現，當無磁性襯底的整個表面優選地具有直徑至少為50nm且小于1000nm，且深度小于直徑的凹坑形狀時，底鍍層的粘合力有顯著的改進。凹坑形狀的深度優選地為至少0.1nm和至多100nm。凹坑形狀是一種可通過電子顯微鏡測量其尺寸的微小凹陷。優選地，該微小凹陷有規則地形成在無磁性襯底的整個表面上，并且優選地，凹陷部分與非凹陷部分的比率為(1至100)∶1。
具有凹坑形狀的無磁性襯底能夠在無磁性襯底上形成具有良好粘合力的膜，以使得它能夠承受如拋光等的調平加工。這可能是因為無磁性襯底表面與底鍍層之間的接觸面積增加的緣故。此外，這也可能是因為無磁性襯底在被蝕刻之后很難立刻干燥的緣故，雖然原因還不很清楚，但是形成底鍍層過程的反應可以順利進行。
根據本發明的第一方面，經過蝕刻的無磁性襯底要進行親水性處理。親水性處理可以優選地通過使用醇或過氧化氫溶液來實現。
醇優選地包含具有1至5個碳的一元醇或多元醇如乙二醇，乙醇以及異丙醇。過氧化氫溶液優選地是1至20重量％的水溶液。通過加入氨水來得到PH值為9至12的過氧化氫溶液也是優選的。
在進行蝕刻過后，親水性處理能夠通過例如將無磁性襯底在醇或過氧化氫溶液中浸泡或者洗滌來實現。優選的親水性處理的時間和溫度為在15至80℃處理30秒到10分鐘，盡管根據處理的片數和處理溶液的體積的不同而不同，但更優選的處理溫度是20至40℃。
進行了親水性處理的無磁性襯底上形成的底鍍層的粘合力增加了，并且使得無磁性襯底上或上方具有良好的成膜均勻性。這可能是在形成底鍍層的過程中，由于親水處理，由鍍液完全覆蓋了無磁性襯底的最外表面，或者由鍍液具有良好的再循環性而引起的。
蝕刻之后，或者優選地進行額外的親水性處理之后，通過形成表層而得到一個高粘合力的鍍膜材料。該表層可通過浸在鍍液中產生，該鍍液包含至少0.01N，優選地0.05N至0.3N下列金屬離子中的至少一種Ag、Co、Cu、Ni、Pd以及Pt，或包含上述金屬離子作為主要金屬離子的一種或多種元素成分。底鍍層的厚度優選地為10至1000nm，更優選地是50至500nm。當層的厚度小于10nm時，將不能獲得多晶粒的均勻分布。當大于1000nm時，晶粒將膨脹并且不適合作為底鍍膜。
優選的成膜方法一般認為是無電置換鍍敷法。雖然使用不含如連二磷酸和次氯酸這樣起還原劑作用的成分的溶液與傳統的置換鍍敷法相同，但是本發明中更優選地使用不含如糖精這樣的光澤劑的硫酸鹽浴液。硫酸鹽可包含硫酸鎳和硫酸銅。硫酸鹽優選的濃度為0.01至0.5N。次氯酸浴液，或者包含不少于0.05N氯離子的浴液不被采納。這不僅因為很難獲得本發明的底鍍層，而且還因為在這種情況下Si襯底自身變得不可能鍍敷。此外，為了實現本發明的目的，不能使如K、Ca或Na這樣的元素以各自濃度不少于0.003N存在于溶液中。因此，氯離子可被限制在小于0.05N，且溶液中可限制分別含有K、Ca及Na等小于0.003N。
關于本發明的鍍敷條件，在70至100℃的浴液的PH值可在7.2至12.8范圍內。更優選地7.6至8.4。當鍍液的溫度低于70℃，鍍敷將不能進行。當鍍液的溫度高于100℃，或鍍敷期間PH值不在上述的范圍之內，自身鍍敷是可能的，但是不能獲得本發明的底鍍膜。優選地PH值可通過加氨水來控制。如果用如苛性鈉那樣的氫氧化物來控制PH值，那么即使pH值在上述的范圍內，實現本發明的技術方案也成問題。雖然其原因現在還不完全清楚，然而溶液中的金屬離子能夠與如氨水這樣的絡合物形成劑形成絡合離子這一點似乎很重要。
盡管可以根據最初的pH值來調整氨水的供給量，然而也可以向鍍液中加入0.02至0.5N的氨水，優選地在0.05至0.2N范圍內。
也可以聯合使用前面描述的蝕刻處理和底鍍敷處理方法來形成底鍍層。
軟磁層可以形成于本發明的底鍍層上或其上方。對軟磁層沒有特殊的限定，任何現有技術的軟磁層都可以使用。軟磁層優選地包含Fe、Co、Ni、P、Nb、Zr、B和V等中的一種或多種。例如包含坡莫合金(Fe80Ni20)。
形成軟磁層的方法也沒有特殊的限制，任何現有技術的方法都可以使用，例如可以使用濺射法。
軟磁層的厚度隨著其應用以及使用的環境而變動，例如可以是100至1000nm，優選地是100至500nm。
本發明的磁記錄介質可優選作為垂直磁記錄介質。本發明的磁記錄介質可包括無磁性襯底，底鍍層以及軟磁層。該軟磁層可以是單層，或可以是由多層膜組成的多層體。根據本發明，優選地，底鍍層和軟磁層通過濕法鍍敷法形成。通過使用濕法鍍敷法形成這些層，能得到良好的特性，其中很容易得到極高產率的簡化方法，保持活性還可以繼續成膜。
圖1示出了本發明的垂直磁記錄型硬盤介質的一個例子。本發明的磁記錄介質用襯底包括無磁性襯底1，底鍍層2和軟磁層3。能夠提供一種在軟磁層3上包括記錄層4的磁記錄介質。此外，在所述記錄膜上或上方形成保護層5以及潤滑層6。這些層可以用已知的技術如濺射法或類似方法來形成。
Co記錄層是作為記錄層的一個實施例，碳保護層是作為保護層的一個實施例，以及，基于氟的潤滑層是作為潤滑層的一個實施例。也就是說，記錄層，保護層以及潤滑層都是已知技術。其厚度隨著其應用和使用環境而變動。
根據本發明，軟磁層和記錄層可以只提供在襯底的一面，也可以在襯底的兩面都提供軟磁層和記錄層。
本發明將以下面的例子為基礎進行說明，但本發明并不局限于此。
例1通過CZ方法對直徑200mm的Si單晶襯底進行裁剪，切邊和折疊，產生一個直徑65mm的(100)Si單晶(P摻雜N型襯底)，其兩面都用平均粒子尺寸為15nm的膠態二氧化硅進行拋光以得到4nm的表面粗糙度(Rms)。Rms是粗糙度的均方值且可通過AFM(原子力顯微鏡)進行測量。將Si襯底浸在45℃的10重量％的苛性鈉水溶液中3分鐘，除去襯底表面的薄氧化膜來完成對Si的蝕刻處理。之后，將襯底浸在乙二醇溶液中1分鐘。
接著，向0.1N的硫酸鎳水溶液中加入0.5N硫酸銨制備底鍍浴液(溶液)，之后再加入氨水使PH值達到9.8。將溶液加熱到80℃，再次測量PH值為7.6。繼續加入氨水使PH值在80℃時達到8.0(氨水的總量為0.1N)，通過將預先蝕刻過的Si襯底浸在底鍍液中5分鐘，形成底鍍層。
通過熒光X射線分析以及透射電子顯微鏡顯示研究該材料膜，確定有200nm+10nm的均勻底鍍層形成。
例2Si襯底表面的Si蝕刻處理與例1的方法相同，將Si襯底浸在50℃的45重量％的苛性鈉水溶液中2分鐘，除去襯底表面的薄氧化膜來完成對Si的蝕刻處理。之后，將Si襯底浸在通過加入氨水而調整pH值為9.5的5重量％的過氧化氫溶液中1分鐘。接著，向0.2N的硫酸銅水溶液中加入0.2N硫酸銨制備底鍍浴液，之后再加入氨水使pH值達到8.3。將溶液加熱到80℃，再次測量pH值為6.9。繼續加入氨水使PH值在80℃時達到8.0(氨水的總量為0.2N)，通過將預先蝕刻過的Si襯底浸在底鍍液中7分鐘，得到底鍍層。
通過熒光X射線分析以及透射電子顯微鏡顯示研究該材料膜，證實有150nm+6nm的均勻底鍍層形成。
例3通過CZ方法對直徑200mm的Si單晶襯底進行裁剪，切邊和折疊，產生一個直徑65mm的(100)Si單晶(P摻雜N型襯底)，其兩面都用平均粒子尺寸為15nm的膠態二氧化硅進行拋光以得到4nm的表面粗糙度(Rms)。Rms是粗糙度的均方值且可通過AFM(原子力顯微鏡)進行測量。將Si襯底浸在45℃的10重量％的苛性鈉水溶液中3分鐘，除去襯底表面的薄氧化膜來完成對Si的蝕刻處理。通過電子顯微鏡檢查此材料的表面，可以觀察到平均直徑為200nm以及平均深度為50nm的凹坑形狀(參見圖2)。
接著，向0.1N的硫酸鎳水溶液中加入0.5N硫酸銨制備底鍍浴液(溶液)，之后再加入氨水使pH值達到9.8。將溶液加熱到80℃，再次測量pH值為7.6。繼續加入氨水使pH值在80℃時達到8.0(氨水的總量為0.1N)，通過將預先蝕刻過的Si襯底浸在底鍍液中5分鐘，形成底鍍層。
以5mm間隔向底鍍膜中插入格狀切片，用透明膠帶(注冊商標)作一個剝離測試，根本觀察不到鍍膜分層。
例4Si襯底表面的Si蝕刻處理與例3的方法相同，將Si襯底浸在50℃的45重量％的苛性鈉水溶液中2分鐘，除去襯底表面的薄氧化膜來完成對Si的蝕刻處理。通過電子顯微鏡檢查此材料的表面，可以觀察到平均直徑為100nm以及平均深度為30nm的凹坑形狀(參見圖3)。
接著，向0.2N的硫酸銅水溶液中加入0.2N硫酸銨制備底鍍膜的液體，之后再加入氨水使pH值達到8.3。將溶液加熱到80℃，再次測量pH值為6.9。繼續加入氨水使pH值在80℃時達到8.0(氨水的總量為0.2N)，通過將預先蝕刻過的Si襯底浸在底鍍浴液中7分鐘，得到底鍍層。
以5mm間隔向底鍍膜中插入格狀切片，用透明膠帶(注冊商標)作剝離測試，根本觀察不到鍍膜分層。
權利要求
1.一種經表面處理的磁記錄介質用襯底，其包括表面經過親水性處理的無磁性襯底以及位于無磁性襯底上的底鍍層。
2.根據權利要求1的經表面處理的磁記錄介質用襯底，其中所述親水性處理是醇處理或過氧化氫溶液處理。
3.根據權利要求1或2的經表面處理的磁記錄介質用襯底，其進一步包括位于底鍍層上或上方的軟磁層。
4.一種磁記錄介質，其包括根據權利要求3的經表面處理的磁記錄介質用襯底，以及位于襯底上或上方的記錄層。
5.一種經表面處理的磁記錄介質用襯底，其包括無磁性襯底和位于無磁性襯底上的底鍍層；其中無磁性襯底的表面包括多個直徑至少為50nm且小于1000nm，以及深度小于所述直徑的凹坑形狀。
6.根據權利要求5的經表面處理的磁記錄介質用襯底，其中所述凹坑形狀的深度為至少0.1nm和至多100nm。
7.根據權利要求5或6的經表面處理的磁記錄介質用襯底，其進一步包括位于所述底鍍層上或上方的軟磁層。
全文摘要
本發明提供一種經表面處理的磁記錄介質用襯底，其在無磁性襯底上方具有均勻的成膜性并且可含有厚膜，以及提供包括記錄層的磁記錄介質。更具體的，本發明提供包括無磁性襯底以及位于無磁性襯底上的底鍍層的經表面處理的磁記錄介質用襯底是有效的，其中無磁性襯底進行了親水性處理。還發現，包括進表面處理的磁記錄介質用襯底、軟磁層和記錄層的磁記錄介質優選作為垂直記錄介質。此外，提供一種包括無磁性襯底和位于無磁性襯底上的底鍍層的經表面處理的磁記錄介質用襯底是有效的，其中無磁性襯底的表面包含有直徑至少為50nm且小于1000nm，且其深度小于其直徑的凹坑形狀。
文檔編號G11B5/73GK1577508SQ200410069808
公開日2005年2月9日 申請日期2004年7月9日 優先權日2003年7月10日
發明者石井政利, 津森俊宏, 濱口優 申請人:信越化學工業株式會社