JP3311308B2

JP3311308B2 - 垂直磁気記録媒体用ガラスセラミックス基板

Info

Publication number: JP3311308B2
Application number: JP34852798A
Authority: JP
Inventors: 直雪後藤; 耕介中島
Original assignee: Ohara Inc
Current assignee: Ohara Inc
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1998-12-08
Publication date: 2002-08-05
Anticipated expiration: 2018-12-08
Also published as: EP0940806A1; JPH11314939A; CN1237546A; CN1100733C; DE69932553D1; TW436469B; EP0940806B1; DE69932553T2; SG85620A1; KR19990077549A; KR100329002B1; MY121799A; US6387509B1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、各種情報記録装置
に用いられる磁気記録媒体用基板の中でも、特に垂直磁
気記録媒体において、高温成膜．高温アニーリングにも
適応し得る高耐熱性特性，基板表面の超平滑性，高温成
膜もしくは高温アニーリング時における基板材からのア
ルカリ成分の低溶出特性を兼ね備えた、ディスク状情報
記録媒体用基板に関する。尚、本明細書において「磁気
情報記録媒体」とは、パーソナルコンピューターのハー
ドディスクとして使用される、固定型ハードディスク，
リムーバル型ハードディスク，カード型ハードディス
ク，デジタルビデオカメラやデジタルカメラにおいて使
用可能な情報磁気記録媒体等のディスク状磁気情報記録
媒体を意味する。

【０００２】

【従来の技術】近年実用化されている情報磁気記録装置
は、パ−ソナルコンピュ−タのマルチメディア化やデジ
タルビデオカメラ・デジタルカメラ等に見られるよう
に、動画や音声等の大容量デ−タが扱われるため、１Ｇ
ｂ／ｉｎ²を超える高密度な記録密度に到達している。
ところで、これらの磁気記録装置の大半は、磁性媒体の
磁化方向が面内方向である面内記録方式を用いている
が、高記録密度化に伴って記録波長，トラック幅，媒体
膜厚のいずれもが縮小化し、１ビットを構成する磁性体
の磁気エネルギーがどんどん小さくなり、信号出力の低
下，Ｓ／Ｎ比の増大を招いている。更に記録密度が１０
Ｇｂ／ｉｎ²を超えると、このような小さい磁化単位で
は、熱的に不安定になり、磁気記録が困難となることが
問題となる。

【０００３】これに対し、垂直記録方式は、磁化容易軸
を垂直方向とするため、ビットサイズを極めて小さくす
ることができ、また、所望の媒体膜厚(面内記録方式の
５〜１０倍)を有することにより反磁界の低減や形状磁
気異方性による効果も望むことができるため、従来の面
内方向記録磁気方式の高密度化において生じる、記録エ
ネルギーの減少や熱的不安定という問題を解決でき、面
内方向の記録方式よりも格段の記録密度向上を実現でき
る。この様なことから、垂直記録方式では２０Ｇｂ／ｉ
ｎ²以上の記録密度を達成する事が十分可能であり、１
００Ｇｂ／ｉｎ²の検討が既に行われている。

【０００４】この垂直磁気記録方式では、媒体面に対し
て垂直方向に磁化を行うため、従来の面内方向に磁化容
易軸を有する媒体とは異なり、垂直方向に磁化容易軸を
有する媒体が用いられる。現在垂直磁化膜として有望視
されているのは、バリウムフェライト膜であり、他にも
Ｃｏ−γＦｅ₂Ｏ₃やＣｏ系合金，Ｆｅ系合金，Ｎｉ系合
金等の各種合金膜が挙げられる。

【０００５】このように、従来の面内方向磁化とは異な
る新しい技術に用いる媒体基板には、以下のような特性
が要求される。

【０００６】バリウムフェライト等をはじめとする酸
化物系の媒体は、磁性体結晶粒子の微細化と垂直方向へ
の生成のために、成膜温度を高温化する必要があり、更
に最近の研究では、磁気特性向上のために高温（５００
〜９００℃程度）でアニーリングを行う場合もある。し
たがって、基板材はこのような高温にも耐え得るもので
あり、基板の変形や表面粗度の変化等を発生してはいけ
ない。

【０００７】垂直磁気記録媒体は記録密度向上に伴
い、ヘッド浮上高さが０．０２５μm以下と低浮上化の
傾向にあり、更にはニアコンタクトレコーディングある
いはコンタクトレコーディング化の方向にある。一方、
媒体表面をデータ領域として有効に活用するため、従来
のランディング領域を設ける方式から、ランディング領
域のないランプローディング方式が注目されている。こ
のため、ディスク表面のデ−タ領域または基板表面の全
面が、この浮上高さの低減やコンタクトレコーディング
を可能にする、超平滑面でなければならない。

【０００８】垂直磁気記録媒体基板は、成膜する媒体
結晶に影響を及ぼす、結晶異方性・異物・不純物等がな
く、組織も緻密で均質、微細でなければならない。

【０００９】垂直磁気記録媒体の記録密度向上に伴
い、磁性膜の高精度化・微細化が必要となるが、材料中
にＮａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ、ＯＨ成分を含有すると、これらのイ
オンが成膜工程中に拡散し、磁性媒体膜粒子の粗大化や
配向性の悪化を引き起こすため、これらの成分を実質的
に含有してはならない。また、環境上好ましくないＰｂ
Ｏ成分も実質的に含有してはならない。

【００１０】種々の薬品による洗浄やエッチングに耐
え得る、化学的耐久性を有していなければならない。

【００１１】垂直磁気記録媒体の記録密度向上に伴
い、ビットおよびトラック密度が増加するが、このビッ
トセルのサイズの縮小化においては、基板材の熱膨張係
数が大きく影響する。したがって、−５０℃〜＋６００
℃の温度範囲における熱膨張係数が−１０×１０^-7〜８
０×１０^-7／℃でなければならない。

【００１２】ところで、従来磁気ディスク基板材には、
アルミニウム合金が使用されているが、アルミニウム合
金製基板では、研磨工程において基板表面に突起または
スポット状の凹凸を生じ易く、平坦性・平滑性の点で十
分なものが得られ難い。またアルミニウム合金は軟かい
材料で変形が生じやすいため、薄形化に対応することが
難しい。更に高速回転時の撓みによりヘッドクラッシュ
を生じ、メディアを損傷させてしまう等の問題点を有し
ており、今後の高密度記録化に十分対応できる材料では
ない。しかも、垂直磁気記録方式で最も重要となる、成
膜時の耐熱温度が３００℃以下であるため、５００℃以
上で成膜を行ったり、５００〜９００℃程度という高温
でのアニーリングを行うと、基板が熱変形してしまうた
め、この様な高温処理を必要とする垂直磁気記録媒体用
基板としての適用は困難である。

【００１３】また、アルミニウム合金基板の問題点を解
消する材料として、化学強化したソーダライムガラス
（ＳｉＯ₂−ＣａＯ−Ｎａ₂Ｏ）やアルミノシリケートガ
ラス（ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｎａ₂Ｏ）が知られている
が、この場合、

【００１４】研磨は化学強化後に行なわれるため、デ
ィスクの薄板化における強化層の不安定要素が高く、且
つ基板自体の耐熱性が低い、すなわち、所定のサンプル
に垂直磁気記録媒体を５００℃以上で高温成膜後、所定
の方法により測定した平坦度が５μｍ以上と高値を示す
ため、媒体成膜後の変形が問題となったり、強化層と未
強化層の変質が大きな問題となる。

【００１５】ガラス中にＮａ₂Ｏ・Ｋ₂Ｏ成分を必須成
分として含有するため、成膜時にＮａ，Ｋが基板から記
録媒体中に溶出するという問題を有する。あるいはＮａ
₂Ｏ・Ｋ₂Ｏ溶出防止のための全面バリアコート処理が必
要となり、製品の低コスト安定生産性が難しいという欠
点を有している。

【００１６】更に、アルミニウム合金基板や化学強化ガ
ラス基板に対して、いくつかの結晶化ガラスが知られて
いる。例えば、特開平６−３２９４４０号公報記載のＳ
ｉＯ₂−Ｌｉ₂Ｏ−ＭｇＯ−Ｐ₂Ｏ₅系結晶化ガラスは、主
結晶相として二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）お
よびα−クオーツ（α−ＳｉＯ₂）を有し、α−クオー
ツ（α−ＳｉＯ₂）の球状粒子サイズをコントロールす
る事で、従来のメカニカルテクスチャー、ケミカルテク
スチャーを不用とし、研磨後の表面粗度（Ｒａ）を１５
〜５０Åの範囲で制御を可能とした、基板表面全面テク
スチャー材として非常に優れた材料であるが、目標とす
る表面粗度（Ｒａ）が１Å〜５Åと、急速に進む記録容
量向上に伴うヘッドの低浮上化に十分対応することがで
きない。

【００１７】また強化ガラスと同様に、耐熱性が低い
（すなわち所定温度環境(５００℃以上で５分間以上)を
経た後に、所定の方法により測定した平坦度が５μｍよ
り大きい）ため、媒体成膜後やアニーリング後の基板の
変形の問題や、他にも表面粗度の変化が問題となる。

【００１８】特開平７−１６９０４８号公報には、Ｓｉ
Ｏ₂−Ｌｉ₂Ｏ系ガラスに感光性金属のＡｕ、Ａｇを含有
する感光性結晶化ガラス、特開平９−３５２３４号公報
には、ＳｉＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃−Ｌｉ₂Ｏ系ガラスにおいて主
結晶相が二珪酸リチウム（Ｌｉ₂Ｏ・２ＳｉＯ₂）とβ−
スポジューメン（Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂）から
なる磁気ディスク用基板がそれぞれ開示されているが、
いずれのガラスセラミックス基板材も、前記結晶化ガラ
スと同様に、耐熱性が低い（すなわち所定温度環境(５
００℃以上で５分間以上)を経た後に、所定の方法によ
り測定した平坦度が５μｍより大きい）ため、媒体成膜
後やアニーリング後の基板の変形の問題や、他にも表面
粗度の変化が問題となる。

【００１９】ＵＳＰ−５３３６６４３号公報にはＳｉＯ
₂-Ａｌ₂Ｏ₃-Ｌｉ₂Ｏ系低膨張透明結晶化ガラスが、ＵＳ
Ｐ−５，０２８，５６７号公報にはＳｉＯ₂-Ａｌ₂Ｏ₃-
ＺｎＯ系の結晶化ガラスがそれぞれ開示されているが、
いずれのガラスセラミックス材料も、垂直磁気記録媒体
用基板材として上記のような耐熱性（すなわち所定温度
環境(５００℃以上で５分間以上)を経た後に、所定の方
法により測定した平坦度の大きさ）に関する検討や示唆
は全くなされていない。特に重要な、高温成膜後やアニ
ーリング後における基板表面の超平滑性の維持について
は、なんら議論がなされていない。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術に見られる諸欠点を解消しつつ、今後の垂直磁
気記録方式による高記録密度化に対応し得る、高い耐熱
特性と超平滑表面を兼ね備えた情報磁気記録媒体用ガラ
スセラミックス基板を提供することにある。

【００２１】

【課題を解消するための手段】本発明者は、上記目的を
達成するために鋭意試験研究を重ねた結果、特定の主結
晶相を有するガラスセラミックスにおいて、所定の方法
により測定された平坦度が１μｍ以下で、−５０℃〜＋
６００℃の温度範囲における熱膨張係数が−１０×１０
^-7〜＋８０×１０^-7／℃の範囲に限定され、且つ結晶粒
子径が０．００１μm〜０．１０μmと微細な結晶粒子で
あり、研磨後の表面が超平滑性を有し、高温成膜で問題
となるＮａ₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ成分イオンの拡散の心配がなく、
高温成膜時に表面粗度の変化も２０％以下となることを
兼ね備えた、従来の基板よりも一段と有利な、垂直磁気
記録媒体用ガラスセラミックが得られることを見い出
し、本発明に至った。

【００２２】すなわち、請求項１に記載の発明は、ガラ
スセラミックスの主結晶相は、β−石英（β−Ｓｉ
Ｏ₂），β−石英固溶体（β−ＳｉＯ₂固溶体），β−ス
ポジューメン（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂），
β−スポジューメン固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・
４ＳｉＯ₂固溶体），β−ユークリプタイト（β−Ｌｉ₂
Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂、但し、Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇ
Ｏおよび／またはＺｎＯとの置換可能），β−ユークリ
プタイト固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂固
溶体、但し、Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇＯおよび／またはＺ
ｎＯとの置換可能）の中から選ばれる、１種または２種
以上であり、基板の温度を５００℃に加熱し、５分間保
持し、冷却した後のディスク基板の平坦度が１μｍ以下
であり、その組成に重量％で７％を超えるＰ _２Ｏ _５を含
有することを特徴とする、垂直磁気記録媒体用ガラスセ
ラミックス基板であり、

【００２３】請求項２に記載の発明は、−５０℃〜＋６
００℃の温度範囲において、熱膨張係数が−１０×１０
^-7〜＋８０×１０^-7／℃の範囲であることを特徴とす
る、請求項１に記載の垂直磁気記録媒体用ガラスセラミ
ックス基板であり、

【００２４】請求項３に記載の発明は、前記ガラスセラ
ミック基板において、研磨後の表面粗度Ｒａ（算術平均
粗さ）が１〜５Å、Ｒｍａｘ（最大粗さ）が１００Å以
下であることを特徴とする、請求項１または２のいずれ
かに記載の垂直磁気記録媒体用ガラスセラミックス基板
であり、

【００２５】請求項４に記載の発明は、前記ガラスセラ
ミック基板において、析出結晶相の結晶粒子径が０．０
０１μｍ〜０．１０μｍの範囲であることを特徴とす
る、請求項１〜３のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体
用ガラスセラミックスであり、

【００２６】請求項５に記載の発明は、前記ガラスセラ
ミック基板において、ＰｂＯ，Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ成分を含
有しないことを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに
記載の垂直磁気記録媒体用ガラスセラミックス基板であ
り、

【００２７】請求項６記載の発明は、前記ガラスセラミ
ック基板のガラスセラミックは重量百分率で、ＳｉＯ₂ ５０〜６２％Ｐ₂Ｏ₅ ７％を超え１０％までＡｌ₂Ｏ₃ ２２〜２６％Ｌｉ₂Ｏ３〜５％ＭｇＯ０．５〜２％ＺｎＯ０．２〜２％但し、Ｌｉ₂Ｏ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ４〜６．５％ＣａＯ０．３〜４％ＢａＯ０．５〜４％但し、ＣａＯ＋ＢａＯ０．８〜５％ＴｉＯ₂ １〜４％ＺｒＯ₂ １〜４％Ａｓ₂Ｏ₃＋Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜４％の範囲の各成分を含有しながらも、ＰｂＯ，Ｎａ₂Ｏ，
Ｋ₂Ｏを実質的に含まない原ガラスを熱処理することに
より得られ、該ガラスセラミックの主結晶相は、β−石
英（β−ＳｉＯ₂），β−石英固溶体（β−ＳｉＯ₂固溶
体），β−スポジューメン（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・
４ＳｉＯ₂），β−スポジューメン固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ
・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂固溶体），β−ユークリプタイ
ト（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂、但し、Ｌｉ₂
Ｏの一部はＭｇＯおよび／またはＺｎＯとの置換可
能），β−ユークリプタイト固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａ
ｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂固溶体、但し、Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇ
Ｏおよび／またはＺｎＯとの置換可能）の中から選ばれ
る１種または２種以上であることを特徴とする、請求項
１〜５のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体用ガラスセ
ラミックス基板であり、

【００２８】請求項７に記載の発明は、前記ガラスセラ
ミックスは、ガラス原料を溶融、成型および徐冷後、結
晶化熱処理条件として、核形成温度が６５０〜７５０
℃，結晶化温度が７５０℃〜９５０℃で熱処理する事に
より得られ、−５０℃〜＋６００℃の温度範囲における
熱膨張係数が−１０×１０^-7〜＋２０×１０^-7／℃の範
囲であることを特徴とする、請求項１〜６のいずれかに
記載の垂直磁気記録媒体用ガラスセラミックス基板であ
り、

【００２９】請求項８に記載の発明は、請求項１ないし
７のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体用ガラスセラミ
ックス基板を用い、基板温度を５００〜９００℃に加熱
した状態で磁化膜を成膜し、必要に応じてアニーリング
処理を行った後の、情報記録媒体の平坦度が１μｍ以下
であることを特徴とする、ディスク状垂直磁気記録媒体
である。

【００３０】本発明のガラスセラミックの物理特性，主
結晶相および粒径，表面特性，組成範囲等について、上
記の様に限定した理由を以下に述べる。

【００３１】まず、耐熱性についてであるが、前述のよ
うに垂直磁化用媒体として有望視されているバリウムフ
ェライト等の酸化物系磁性媒体を、基板上に成膜する
際、基板温度は約５００℃以上となる場合が多く、更に
磁気特性向上のためにアニーリング処理(５００〜９０
０℃程度)を行う場合もあるため、基板はこの様な温度
においても、変形や結晶系および結晶粒径等の構造変化
を生じてはならない。すなわち、基板温度を５００℃ま
で加熱、５分間保持し、冷却した後の、触針式形状測定
機によって測定される、基板の平坦度は５μｍ以下でな
ければならない。好ましくは３μｍ、より好ましくは１
μｍである。また温度についても、より高い温度，長い
保持時間に加熱した後でもその平坦度が低いことが望ま
しく、好ましくは５００℃，１０分間、より好ましくは
６００℃，１０分間、更に好ましくは７００℃もしくは
８００℃，１０分間でも、上記平坦度が維持できること
が望ましい。

【００３２】次に熱膨張係数についてであるが、前述の
ように酸化物系磁性媒体の成膜温度は高く、変形や構造
変化の課題に加えて、熱膨張係数の問題もクリアしなけ
ればならない。つまり、熱膨張係数が大きいと、成膜中
と成膜後の媒体の歪みや伸縮によって、磁気特性の変化
や媒体の剥離等を生じてしまう。また、垂直磁気記録媒
体が使用される条件も多種多様であり、低温から高温ま
で、熱膨張係数を一定範囲としなければならなず、これ
により−５０〜＋６００℃の温度範囲における熱膨張係
数を、−１０×１０^-7〜＋８０×１０^-7／℃としなけれ
ばならない。好ましくは、−５×１０^-7〜＋７０×１０
^-7／℃、より好ましくは−３×１０^-7〜＋６０×１０^-7
／℃である。

【００３３】次に表面粗度についてであるが、前述のよ
うに磁気記録密度の向上に伴い、ヘッドの浮上高さを低
減しなければならず、最近では０．０２５μｍ以下とな
っており、今後は１００Å以下からニアコンタクトレコ
ーディング、コンタクトレコーディングへと更に低減さ
れていく。特に高密度化に好適なランプローディング方
式においては、低浮上化の傾向が著しい。以上の様な理
由により、ヘッドの低浮上化を実現するためには、基板
表面の平滑度が従来に比べて格段に良好でなければなら
ず、よって、研磨後の表面粗度（Ｒａ）は１〜５Åの範
囲でなければならない。これよりも表面粗度が大きい
と、前記高密度記録において所望のヘッド浮上量低減を
実現できず、これよりも小さいと、ヘッドと媒体の吸着
力が大きくなり、媒体破損を引き起こす。

【００３４】次に析出結晶相の粒径についてであるが、
前述の研磨後の表面粗度の低減を実現するためには、こ
れら析出結晶の粒径を０．００１〜０．１０μｍの範囲
としなければならない。析出結晶の粒径が０．１０μｍ
を超えたり、０．００１μｍ未満であると、所望の表面
粗度を得ることができない。好ましくは０．００１〜
０．０７μｍ、より好ましくは０．００１〜０．０５μ
ｍである。

【００３５】次いで析出した主結晶相についてである
が、これは熱膨張係数を左右する重要な要因であり、正
の熱膨張係数を有するガラスに対し、負の熱膨張係数を
有する結晶相を析出させ、全体としての熱膨張係数を所
望の範囲としなければならない。この目的を実現するた
めの主結晶相は、β−石英（β−ＳｉＯ₂），β−石英
固溶体（β−ＳｉＯ₂固溶体），β−スポジューメン
（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂），β−スポジュ
ーメン固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂固溶
体），β−ユークリプタイト（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃
・２ＳｉＯ₂、但し、Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇＯおよび／ま
たはＺｎＯとの置換可能），β−ユークリプタイト固溶
体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂固溶体、但し、
Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇＯおよび／またはＺｎＯとの置換
可能）の中から選ばれる、１種または２種以上である。

【００３６】尚、β−石英（β−ＳｉＯ₂），β−石英
固溶体（β−ＳｉＯ₂固溶体），β−スポジューメン
（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂），β−スポジュ
ーメン固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂固溶
体），β−ユークリプタイト（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃
・２ＳｉＯ₂、但し、Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇＯおよび／ま
たはＺｎＯとの置換可能），β−ユークリプタイト固溶
体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂固溶体、但し、
Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇＯおよび／またはＺｎＯとの置換
可能）の中から選ばれる、１種または２種以上の主結晶
相については、特定組成範囲内におけるＬｉ₂ＯとＡｌ₂
Ｏ₃ とＳｉＯ₂の含有割合により、β−石英とβ−スポジ
ューメンとβ−ユークリプタイトの中から選ばれる１種
または２種以上の結晶相の析出とその割合が、また他の
成分の含有量により、これらの中から選ばれる１種また
は２種以上の各結晶相とこれらの中から選ばれる１種ま
たは２種以上の各結晶相の固溶体相の析出とその割合が
決定される。

【００３７】次いでＮａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ，ＰｂＯを実質的に
含有しないことについてであるが、まずＮａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ
については、前述のように、媒体結晶の異常粒子成長や
配向性の悪化をもたらすため、実質的にこれらを含有し
てはならない。また、ＰｂＯについては環境上好ましく
ない成分であるため、極力用いるべきではない。

【００３８】次に各組成成分について述べる。まず、本
発明の一側面である、β−石英（β−ＳｉＯ₂），β−
石英固溶体（β−ＳｉＯ₂固溶体），β−スポジューメ
ン（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂），β−スポジ
ューメン固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂固
溶体），β−ユークリプタイト（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ
₃・２ＳｉＯ₂、但し、Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇＯおよび／
またはＺｎＯとの置換可能），β−ユークリプタイト固
溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂固溶体、但
し、Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇＯおよび／またはＺｎＯとの
置換可能）の中から選ばれる、１種または２種以上を、
主結晶相とするガラスセラミックス基板についてである
が、ＳｉＯ₂成分は、原ガラスの熱処理により、主結晶
相として析出する上記結晶を生成するきわめて重要な成
分であるが、その量が５０％未満では、得られたガラス
セラミックスの析出結晶が不安定で組織が粗大化しやす
く、結果的に機械的強度が低下し、研磨して得られる表
面粗度も大きくなる。また、６２％を超えると原ガラス
の溶融・成形性が困難になり均質性が低下する。好まし
くは５３〜５７％、より好ましくは５４〜５６％の範囲
である。

【００３９】Ｐ₂Ｏ₅成分は、ＳｉＯ₂成分と共存させる
ことにより、原ガラスの溶融・清澄性を向上させる効果
を有するが、その量が５％未満では上記効果が得られ
ず、また１０％を超えると、原ガラスの耐失透性が低下
し、これが原因となって結晶化段階でガラスセラミック
スの組織が粗大化して、機械的強度を低下させてしま
う。好ましくは６〜１０％、より好ましくは７〜９％の
範囲である。

【００４０】更に上記効果を著しく向上させるには、好
ましくはＳｉＯ₂＋Ｐ₂Ｏ₅＝６１〜６５％、Ｐ₂Ｏ₅／Ｓ
ｉＯ₂＝０．１２〜０．１６、より好ましくはＳｉＯ₂＋
Ｐ₂Ｏ₅＝６２〜６４％、Ｐ₂Ｏ₅／ＳｉＯ₂＝０．１３〜
０．１５の範囲である。

【００４１】Ａｌ₂Ｏ₃成分は、その量が２２％未満では
原ガラスの溶融が困難となるため得られるガラスセラミ
ックスの均質性が低下し、更にガラスセラミックスの化
学的耐久性も悪化する。また、２６％を超えるとやはり
原ガラスの溶融性が悪化して均質性が低下すると共に、
原ガラスの耐失透性が低下し、これが原因となって結晶
化段階でガラスセラミックスの組織が粗大化して、機械
的強度を低下させてしまう。好ましくは２３〜２６％、
より好ましくは２３〜２５％の範囲である。

【００４２】Ｌｉ₂Ｏ、ＭｇＯ、ＺｎＯの３成分は、β
−石英固溶体，β−スポジューメン，β−スポジューメ
ン固溶体，β−ユークリプタイト，β−ユークリプタイ
ト固溶体の構成要素である重要な成分であるが、これら
の３成分は、上記の限定されたＳｉＯ₂成分およびＰ₂Ｏ
₅成分との共存により、ガラスセラミックスの低膨張特
性向上や高温時のたわみ量を低減させ、更に原ガラスの
溶融性、清澄性を著しく向上させる重要な成分である。

【００４３】Ｌｉ₂Ｏ成分は、その量が３％未満では上
記効果が得られず、また溶融性の低下に伴う均質性の低
下も招き、更に目的とする結晶相が析出し難くなる。ま
た５％を超えると上記低膨張特性が得られず、原ガラス
の耐失透性が低下し、これが原因となって結晶化段階で
ガラスセラミックスの組織が粗大化して、機械的強度を
低下させてしまう。好ましくは３．５〜５％、より好ま
しくは３．５〜４．５％の範囲である。

【００４４】ＭｇＯ成分は、その量が０．５％未満では
上記効果が得られず、また２％を超えると上記低膨張特
性が得られない。好ましくは０．５〜１．８％、より好
ましくは０．６〜１．５％の範囲である。

【００４５】ＺｎＯ成分は、その量が０．２％未満で
は、上記効果が得られず、また２％を超えると上記低膨
張特性が得られず、原ガラスの耐失透性が低下し、これ
が原因となって結晶化段階でガラスセラミックスの組織
が粗大化して、機械的強度を低下させてしまう。好まし
くは０．２〜１．８％、より好ましくは０．２〜１．５
％の範囲である。

【００４６】更に上記効果を著しく向上させるには、Ｌ
ｉ₂Ｏ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯの３成分の合計量が４．０〜
６．５％の範囲にすべきであり、好ましくは４．３〜
６．５％、より好ましくは４．５〜６．５％の範囲であ
る。

【００４７】ＣａＯ、ＢａＯの２成分は、基本的にガラ
ス中に析出した結晶以外のガラスマトリックスとして残
存するものであり、上記の低膨張性および溶融性改善の
効果に対して、結晶相とガラスマトリックス相の微調整
成分として重要であるが、ＣａＯ成分は、その量が０．
３％未満ではこの効果が得られず、４％を超えると目標
とする結晶相が得られず、更に原ガラスの耐失透性が低
下し、これが原因となって結晶化段階でガラスセラミッ
クスの組織が粗大化して、機械的強度を低下させてしま
う。好ましくは０．５〜３％、より好ましくは０．５〜
２％の範囲である。

【００４８】ＢａＯ成分は、その量が０．５％未満で
は、上記効果が得られず、４％を超えると原ガラスの耐
失透性が低下し、これが原因となって結晶化段階でガラ
スセラミックスの組織が粗大化して、機械的強度を低下
させてしまう。好ましくは０．５〜３％、より好ましく
は０．５〜２％の範囲である。

【００４９】更に上記効果を著しく向上させるには、Ｃ
ａＯ＋ＢａＯの２成分の合計量が０．８％〜５％の範囲
にすべきであり、好ましくは１〜４％、より好ましくは
１〜３％の範囲である。

【００５０】ＴｉＯ₂およびＺｒＯ₂成分は、いずれも結
晶核形成剤として不可欠であるが、これらの量がそれぞ
れ１％未満では、所望の結晶を析出することができず。
またそれぞれ４％を超えると原ガラスの溶融性が悪化し
て均質性が低下し、最悪の場合は不溶物が発生してしま
う。好ましくはＴｉＯ₂が１．５〜４％，ＺｒＯ₂が１．
５〜３．５％、より好ましくはＴｉＯ₂が１．５〜３．
５％，ＺｒＯ₂が１〜３％の範囲である。

【００５１】Ａｓ₂Ｏ₃、Ｓｂ₂Ｏ₃成分は、均質な製品を
得るためガラス溶融の際の清澄剤として添加し得るが、
その量は４％以下で十分である。好ましくはＡｓ₂Ｏ₃＋
Ｓｂ₂Ｏ₃が０〜２％、より好ましくはＡｓ₂Ｏ₃が０〜２
％である。

【００５２】尚、上記成分の他に特性の微調整等を目的
として、本発明のガラスセラミックス基板の特性を損な
わない範囲で、ＳｒＯ，Ｂ₂Ｏ₃，Ｆ₂，Ｌａ₂Ｏ₃，Ｂｉ₂
Ｏ₃，ＷＯ₃，Ｙ₂Ｏ₃，Ｇｄ₂Ｏ₃，ＳｎＯ₂成分を１種ま
たは２種以上の合計量で２％以下、他にもＣｏＯ，Ｎｉ
Ｏ，ＭｎＯ₂，Ｆｅ₂Ｏ₃，Ｃｒ₂Ｏ₃等の着色成分を１種
または２種以上の合計量で２％以下まで、それぞれ添加
し得る。

【００５３】上記の本発明による系統の結晶化ガラスか
らなるガラスセラミックス基板は、上記各成分の合計量
を９０％以上とすべきであり、好ましくは９５％以上、
より好ましくは９８％以上とすると更に良好なガラスセ
ラミックス基板が得られる。

【００５４】次に、本発明による系統の結晶化ガラスか
らなる情報磁気記録媒体用ガラスセラミック基板を製造
するには、上記の組成を有するガラスを溶解し、熱間成
形および／または冷間加工を行った後６５０℃〜７５０
℃の範囲の温度で１〜１２時間熱処理して結晶核を形成
し、続いて７５０℃〜９５０℃の範囲の温度で約１〜１
２時間熱処理して結晶化を行う。

【００５５】

【発明の実施の形態】次に本発明の好適な実施例につい
て説明する。表１〜表４は本発明の情報磁気記録媒体用
ガラスセラミック基板の実施組成例（No.１〜No.２０）
およびこれらガラスセラミックス基板のガラスセラミッ
クスの核形成温度，結晶化温度，結晶相，結晶粒子径，
研磨後の表面粗度（Ｒａ）と最大表面粗さ（Ｒｍａ
ｘ），基板加熱テスト後の基板の平坦度，基板を５００
℃以上の高温状態として成膜後（実施例１については成
膜後に８００℃：１５分のアニーリング処理を実施）の
ディスク状情報磁気記憶媒体の平坦度，基板の熱膨張係
数（−６０℃〜＋６００℃）を示したものであり、表５
は、従来のＡｌ₂Ｏ₃-ＳｉＯ₂系化学強化ガラス（比較例
１）および従来のＬｉ₂Ｏ−ＳｉＯ₂系ガラスセラミック
ス（比較例２）の組成および前記各特性を示したもので
ある。尚、本発明は以下の実施例にのみ限定されるもの
ではない。尚、平坦度の測定は、未処理ディスク基板
（直径６５ｍｍ、板厚０．６３５ｍｍ）を用い、加熱テ
スト後もしくは成膜後の表面を触針式形状測定機にて計
測評価した。尚、表の中の析出結晶については、β−石
英はβ-Q，β−石英固溶体はβ-Q-SS，β−スポジュー
メンはβ-Sp，β−スポジューメン固溶体は＝β-Sp-S
S，β−ユークリプタイトはβ-Eu，β−ユークリプタイ
ト固溶体はβ-Eu-SSと表している。

【００５６】

【表１】

【００５７】

【表２】

【００５８】

【表３】

【００５９】

【表４】

【００６０】

【表５】

【００６１】本発明の上記実施例のガラスは、いずれも
酸化物、炭酸塩、硝酸塩等の原料を混合し、これを通常
の溶解装置を用いて約１４００〜１５００℃の温度で溶
解し攪拌均質化した後、ディスク状に成形して、冷却し
ガラス成形体を得た。その後これを６５０〜７５０℃で
約１〜１２時間熱処理して結晶核形成後、７５０〜９５
０℃で約１〜１２時間熱処理結晶化して、所望のガラス
セラミックを得た。次いで上記ガラスセラミックを平均
粒径５〜３０μmの砥粒にて約１０分〜６０分ラッピン
グし、その後平均粒径０．５μm〜２μmの酸化セリュー
ムにて約３０分〜６０分間研磨し仕上げた。

【００６２】表１〜４に示されるとおり、本発明のガラ
スセラミックスは、析出結晶の粒子径が０．００１〜
０．１０μmの範囲にあるのと同時に、研磨後の表面粗
度Ｒａが１〜５Åの範囲、Ｒｍａｘが５０Å以下と平滑
性に非常に優れている。

【００６３】ガラスセラミックの結晶相については、β
−石英（β−ＳｉＯ₂），β−石英固溶体（β−ＳｉＯ₂
固溶体），β−スポジューメン（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ
₃・４ＳｉＯ₂），β−スポジューメン固溶体（β−Ｌｉ
₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂固溶体），β−ユークリプタ
イト（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂、但し、Ｌｉ
₂Ｏの一部はＭｇＯおよび／またはＺｎＯとの置換可
能），β−ユークリプタイト固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａ
ｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂固溶体、但し、Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇ
Ｏおよび／またはＺｎＯとの置換可能）の中から選ばれ
る１種または２種以上の結晶相であった。

【００６４】更に基板加熱テスト後における基板の平坦
度は、いずれも０．１μｍ以下と所望の平坦度（すなわ
ち、５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下、更に好ましく
は１μｍ以下。）をクリアしており、また基板加熱温度
を５００℃以上としても、その平坦度は上述のように所
望の平坦度（すなわち、５μｍ以下、好ましくは３μｍ
以下、更に好ましくは１μｍ以下。）をクリアしてい
る。実施例によっては、６００℃：１０分や７００℃：
１０分や８００℃：１０分においてもその平坦度は前記
の所望の範囲をクリアしている。

【００６５】磁性膜の成膜については、以下の工程によ
って、垂直磁気記録媒体を成膜した。まず、真空蒸着装
置を用いて、下地層としてＰｔを１．２×１０^-6Ｔｏｒ
ｒの真空度において基板を回転（２４ｒｐｍ）させなが
ら膜厚３０ｎｍとなるまで蒸着する。次いでＲＦマグネ
トロンスパッタ装置により、磁性層としてＢａＦｅ₁₂Ｏ
₁₉を膜厚２５０ｎｍ成膜した。尚、磁性層の成膜条件
は、ターゲット：焼結法によるＢａＦｅ₁₂Ｏ₁₉、全ガス
圧：２×１０^-4Ｔｏｒｒ、ガス分圧：Ｘｅ：Ａｒ：Ｏ₂
＝５０：４９：１、基板温度：６００，７００，８００
℃（比較例は５００，５５０℃）、成膜時の基板回転
数：２４ｒｐｍ、ＲＦ電力密度：１０．２Ｗ／ｃｍ²、
アニーリング（実施例１，２４，２５のみ）：８００℃
−１０分である。

【００６６】前述のように、本願のガラスセラミックス
基板は良好な耐熱性を有していることから、酸化物系
（主にバリウムフェライト）の垂直磁化膜を基板上に成
膜する場合において、基板を５００℃以上の高温状態と
しても、成膜後の垂直磁気記録媒体の平坦度は所望の範
囲（すなわち、５μｍ以下、好ましくは３μｍ以下、更
に好ましくは１μｍ以下。）をクリアしている。

【００６７】尚、この実施例にあるような成膜装置以外
でも、垂直磁化膜を作成できる装置例えば真空蒸着装
置，イオンプレーティング装置，イオンビームスパッタ
装置，ＭＢＥ装置，ＰＶＤ法による装置，ＣＶＤ法によ
る装置，プラズマを用いた成膜装置であっても構わな
い。

【００６８】一方、表５に示したように従来の化学強化
ガラスは、研磨後の最大表面粗さ（Ｒｍａｘ）が大き
く、且つ、高温成膜下におけるディスク基板の熱変形た
わみ量がいずれの材料も８μｍ以上と大きく、スパッタ
時においては変形を生じ、更にガラス中に含まれるＮａ
₂Ｏ、Ｋ₂Ｏ成分が、垂直磁化膜を成膜した際に磁性膜中
にこれらイオンが拡散し、良好な成膜を作ることが困難
であった。また従来のガラスセラミックスについては、
研磨後の表面粗度（Ｒａ）および最大表面粗さ（Ｒｍａ
ｘ）が大きく、且つスパッタ後においては、化学強化ガ
ラスと同様に磁性膜との反応相が認められるものであっ
た。

【００６９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、上
記従来技術に見られる諸欠点を解消しつつ、高温成膜や
高温アニーリングにもに耐え得る高耐熱性と基板の超平
滑性を兼ね備えた、今後の高記録密度化を実現する垂直
磁化膜や他の高温成膜が必要な媒体に好適な特性を有す
る情報磁気記録媒体用ガラスセラミック基板を得ること
ができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C03C 10/00 C03C 3/076

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ガラスセラミックスの主結晶相は、β
−石英（β−ＳｉＯ₂），β−石英固溶体（β−ＳｉＯ₂
固溶体），β−スポジューメン（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ
₃・４ＳｉＯ₂），β−スポジューメン固溶体（β−Ｌｉ
₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂固溶体），β−ユークリプタ
イト（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂、但し、Ｌｉ
₂Ｏの一部はＭｇＯおよび／またはＺｎＯとの置換可
能），β−ユークリプタイト固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａ
ｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂固溶体、但し、Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇ
Ｏおよび／またはＺｎＯとの置換可能）の中から選ばれ
る、１種または２種以上であり、基板の温度を５００℃
に加熱し、５分間保持し、冷却した後のディスク基板の
平坦度が１μｍ以下であり、その組成に重量％で７％を
超えるＰ _２Ｏ _５を含有することを特徴とする、垂直磁気
記録媒体用ガラスセラミックス基板。
【請求項２】 −５０℃〜＋６００℃の温度範囲におい
て、熱膨張係数が−１０×１０^-7〜＋８０×１０^-7／℃
の範囲であることを特徴とする、請求項１に記載の垂直
磁気記録媒体用ガラスセラミックス基板。
【請求項３】前記ガラスセラミック基板において、研
磨後の表面粗度Ｒａ（算術平均粗さ）が１〜５Å、Ｒｍ
ａｘ（最大粗さ）が１００Å以下であることを特徴とす
る、請求項１または２に記載の垂直磁気記録媒体用ガラ
スセラミックス基板。
【請求項４】前記ガラスセラミック基板において、析
出結晶相の結晶粒子径が０．００１μｍ〜０．１０μｍ
の範囲であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
かに記載の垂直磁気記録媒体用ガラスセラミックス。
【請求項５】前記ガラスセラミック基板において、Ｐ
ｂＯ，Ｎａ₂Ｏ，Ｋ₂Ｏ成分を含有しないことを特徴とす
る、請求項１〜４のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体
用ガラスセラミックス基板。
【請求項６】前記ガラスセラミック基板のガラスセラ
ミックは重量百分率で、ＳｉＯ₂ ５０〜６２％Ｐ₂Ｏ₅ ７％を超え１０％までＡｌ₂Ｏ₃ ２２〜２６％Ｌｉ₂Ｏ３〜５％ＭｇＯ０．５〜２％ＺｎＯ０．２〜２％但し、Ｌｉ₂Ｏ＋ＭｇＯ＋ＺｎＯ４〜６．５％ＣａＯ０．３〜４％ＢａＯ０．５〜４％但し、ＣａＯ＋ＢａＯ０．８〜５％ＴｉＯ₂ １〜４％ＺｒＯ₂ １〜４％Ａｓ₂Ｏ₃＋Ｓｂ₂Ｏ₃ ０〜４％の範囲の各成分を含有しながらも、ＰｂＯ，Ｎａ₂Ｏ，
Ｋ₂Ｏを実質的に含まない原ガラスを熱処理することに
より得られ、該ガラスセラミックの主結晶相は、β−石
英（β−ＳｉＯ₂），β−石英固溶体（β−ＳｉＯ₂固溶
体），β−スポジューメン（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・
４ＳｉＯ₂），β−スポジューメン固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ
・Ａｌ₂Ｏ₃・４ＳｉＯ₂固溶体），β−ユークリプタイ
ト（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂、但し、Ｌｉ₂
Ｏの一部はＭｇＯおよび／またはＺｎＯとの置換可
能），β−ユークリプタイト固溶体（β−Ｌｉ₂Ｏ・Ａ
ｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂固溶体、但し、Ｌｉ₂Ｏの一部はＭｇ
Ｏおよび／またはＺｎＯとの置換可能）の中から選ばれ
る１種または２種以上であることを特徴とする、請求項
１〜５のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体用ガラスセ
ラミックス基板。
【請求項７】前記ガラスセラミックスは、ガラス原料
を溶融、成型および徐冷後、結晶化熱処理条件として、
核形成温度が６５０〜７５０℃，結晶化温度が７５０℃
〜９５０℃で熱処理する事により得られ、−５０℃〜＋
６００℃の温度範囲における熱膨張係数が−１０×１０
^-7〜＋２０×１０^-7／℃の範囲であることを特徴とす
る、請求項１〜６のいずれかに記載の垂直磁気記録媒体
用ガラスセラミックス基板。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載の垂
直磁気記録媒体用ガラスセラミックス基板を用い、基板
温度を５００〜９００℃に加熱した状態で磁化膜を成膜
し、必要に応じてアニーリング処理を行った後の、垂直
記録媒体の平坦度が１μｍ以下であることを特徴とす
る、ディスク状垂直磁気記録媒体。