(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気的な原理に基づき読み出し／書き込みを行うヘッドにより、情報を記録／再生するための記録媒体であって、該記録媒体が、基板、該基板上に形成された磁性記録層、該磁性記録層上に形成された保護層、および該保護層上に形成された潤滑剤層を含み、
該保護層が、該磁性記録層上に形成されたシリコンオキサイド層、該シリコンオキサイド層上に形成されたシリコン層、および該シリコン層上に形成されたアモルファスカーボン層から構成され、
該シリコンオキサイド層の厚さは０．３ｎｍ以上であり、該シリコン層の厚さは０．２ｎｍ以上であり、該アモルファスカーボン層の厚さは０．２ｎｍ以上であり、該保護層合計の厚さは１ｎｍ以上、２ｎｍ以下であり、
該アモルファスカーボン層の水素含有率は２５．６ａｔ％以上、４３．３ａｔ％以下であることを特徴とする記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は記録媒体に関し、好適にはコンピュータなどの情報処理機器または民生機器に搭載される情報記録装置（特にハードディスク装置）に用いられる磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年コンピュータなどの情報処理機器で取り扱う情報量の増加および情報処理機器の小型化に伴って、情報記録装置の記録容量の増大が図られ、情報記録装置に使用される記録媒体に求められる記録容量は増加の一途を辿っている。
【０００３】
記録媒体の記録容量を増加させて記録性能を向上させるには、磁気ヘッドの読み出し／書き込み素子と記録媒体の磁性記録層との距離、すなわち磁気的スペーシングを極限まで低下させる必要がある。磁気的スペーシングは、磁気ヘッドの保護層の厚さ、磁気ヘッドの浮上量、記録媒体の保護層および潤滑層の厚さに基づいて決定されるため、記録媒体側の開発課題の一つとして記録媒体の保護層の厚さの低減が挙げられる。記録媒体の保護層は一般的にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ  Ｌｉｋｅ  Ｃａｒｂｏｎ）と呼ばれるアモルファスカーボンが適用されている。
【０００４】
このように磁気的スペーシングを低減させる一方で、記録媒体の磁性記録層については、高記録密度を達成するための新しい技術である熱アシスト磁気記録方式が提案されており、その実用化に向けた開発が進んでいる。熱アシスト磁気記録方式では、熱ゆらぎに強い高保磁力を有する磁性材料を磁性記録層に適用し、情報を書き込む際、磁気ヘッドからレーザ光を照射して磁性記録層の保磁力を一時的に下げて記録を行う。
【０００５】
図１は従来の熱アシスト磁気記録方式を用いて形成された記録媒体の断面模式図である。図１において、記録媒体１は、基板２、磁性記録層３、保護層４、および潤滑層５から構成される。基板２はガラス材あるいは表面にメッキ処理を施したアルミ材等から形成され、基材としての役割を果たす。磁性記録層３は、磁気ヘッド（図示せず）により情報が記録／再生される層である。熱アシスト磁気記録方式を適用する場合、磁性記録層３には例えばＦｅＰｔ等の金属材料をスパッタ法により成膜する。保護層４は、磁性記録層３上に形成され、磁性記録層３を腐食、摩耗、衝撃等の損傷より保護する層である。保護層４としては一般にＤＬＣが適用され、スパッタ法、あるいはプラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ＝化学気相成長法）等により成膜される。潤滑層５は、保護層４の表面を被覆する層である。潤滑層５は一般にＰＦＰＥ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙｅｔｈｅｒ）からディップ法等により１ｎｍ程度の厚さに形成される。
【０００６】
従来の記録媒体１の記録密度は約５００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ2であり、保護層４の厚さは２〜３ｎｍである。記録媒体１の記録密度を７５０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ2以上に引上げるには保護層４の厚さを２ｎｍ以下にする必要があり、記録媒体１の記録密度を２０００Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ2まで引上げるには保護層４の厚さを１ｎｍにする必要がある。
【０００７】
熱アシスト磁気記録方式では、レーザ照射により磁性記録層３の温度を例えば３００℃から４００℃程度まで上昇させ、保護層４および潤滑層５もこの熱に晒されるため、特に潤滑層５の分解、消失が懸念される。保護層４および潤滑層５を耐熱性の高い材料に置き換えることも一つの考え方であるが、保護層４および潤滑層５が本来担っている潤滑性、耐食保護性、および衝撃保護性を同時に満たす材料の開発は非常に難しい。そこで保護層４および潤滑層５の材料を大きく変えることなく、磁性記録層３と保護層４との間に断熱層を導入し、熱の影響を緩和する提案がなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−１５３０１２号公報
【特許文献２】特開２０１０−３３５９号公報
【特許文献３】特開平９−１３８９４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１は、熱伝導率が小さいＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2などの材料を磁性記録層とカーボン保護層との間に断熱層として介在させ、発熱する磁性記録層からの熱の流入を緩和することによりカーボン保護層および潤滑層の信頼性を確保する、という提案である。この提案ではカーボン保護層に加え断熱層を新たに介在させる構造としている。元々のカーボン保護層だけのときの磁気的スペーシングを保つため、例えば新たに介在させた断熱層の分カーボン保護層を薄くすると、カーボン保護層の機能、すなわち耐食性、摺動耐久性、およびヘッド浮上性が低下する。これは、断熱層は本来保護層としての役割を持つものではないためである。従ってカーボン保護層の特性を維持するためにカーボン保護層の厚さに断熱層の厚さを加えると、その保護層全体の厚さを２．０ｎｍ以下にすることは困難であった。
【００１０】
特許文献２は、保護層を複数層から構成し、その界面熱抵抗により断熱効果を得ようとする提案である。しかしながら、通常、層の界面付近には密度が低く構造的欠陥を多く含む初期成長層が存在する。このため複数層から構成される保護層では初期成長層の影響が大きく、同じ耐食性、摺動耐久性、およびヘッド浮上性を得るためその分膜厚が大きくならざるを得ない。
【００１１】
特許文献３は、断熱性を考慮せずに、保護層の厚さを小さくして磁気的スペーシングを低減しようとする提案である。引用文献３においては、Ｓｉ／ａ−Ｃの２層構成が採用されており、Ｓｉ膜はカーボン膜の初期成長層を低減する効果を持つことが記載されている（段落００１４−００１６）。しかしながら、熱アシスト磁気記録方式に適用するための断熱性を確保する手段についてはなんら開示が無い。当然耐熱性については考慮されていないため、新たに断熱層を適用する必要があり、その分の磁気的スペーシングの拡大が避けられない。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであって、その目的とするところは、断熱性を持たせながら保護層厚を２．０ｎｍ以下とすることにある。
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明の記録媒体は、磁気的な原理に基づき読み出し／書き込みを行うヘッドにより、情報を記録／再生するための記録媒体であって、該記録媒体が、基板、該基板上に形成された磁性記録層、該磁性記録層上に形成された保護層、および該保護層上に形成された潤滑剤層を含み、該保護層が、該磁性記録層上に形成されたシリコンオキサイド層、該シリコンオキサイド層上に形成されたシリコン層、および該シリコン層上に形成されたアモルファスカーボン層から構成され、該シリコンオキサイド層の厚さは０．３ｎｍ以上であり、該シリコン層の厚さは０．２ｎｍ以上であり、該アモルファスカーボン層の厚さは０．２ｎｍ以上であり、該保護層合計の厚さは１ｎｍ以上、２ｎｍ以下であり、該アモルファスカーボン層の水素含有率は２５．６ａｔ％以上、４３．３ａｔ％以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、保護層の厚さを小さくして磁気的スペーシングを増大させることなく耐食性、摺動耐久性、ヘッド浮上性を確保した記録媒体を提供できる。例えば、保護層の合計厚さが２．０ｎｍ以下の領域で７５０〜２０００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2の記録密度に対応する記録媒体を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来の記録媒体の層構成を説明した断面模式図である。
【図２】本発明の記録媒体の層構成の一例を説明した断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下図２を参照して本発明を実施するための形態について説明する。図２は記録媒体１０の層構成の一例を説明した断面模式図であり、記録媒体１０は、基板２、磁性記録層３、保護層４０、および潤滑層５から構成される。基板２、磁性記録層３、潤滑層５は従来と同様の材料および製作方法により構成され得る。
【００１７】
保護層４０は、磁性記録層３上に形成され、磁性記録層３を腐食、摩耗、衝撃等の損傷より保護する層である。保護層４０は、シリコンオキサイド層（第１層）４１、該第１層４１上に形成されるシリコン層（第２層）４２、該第２層４２上に形成されるアモルファスカーボン層（第３層）４３から構成される。
【００１８】
シリコンオキサイド層４１は、スパッタ法、あるいはシランガスなどを原料としたＣＶＤ法等により形成される。シリコンオキサイドは熱伝導率が低く、その界面抵抗も大きいため優れた断熱効果が期待できる。シリコンオキサイド層４１の厚さは０．３ｎｍ以上であり、この厚さが０．３ｎｍ未満では耐熱性を満たすことができない。
【００１９】
シリコン層４２は、スパッタ法、あるいはシランガス、塩化シリコンガスを原料としたＣＶＤ法等により形成される。シリコン層４２の厚さは０．２ｎｍ以上であり、この厚さが０．２ｎｍ未満ではこれに倣うアモルファスカーボン層の緻密性が向上しないため、耐食性、ヘッド浮上性、摺動耐久性を満たすことができない。
【００２０】
アモルファスカーボン層４３は、エチレン、アセチレン等の炭化水素ガス原料、あるいはキシレン、トルエン、ベンゼン等の炭化水素液体原料を用いて、アモルファスカーボン層４３中に水素の導入が可能なプラズマＣＶＤ法により形成する。適用するプラズマソースは、平行平板方式、ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｐｌａｓｍａ）方式、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式、ＥＣＷＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ  Ｗａｖｅ  Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）方式等、用途に応じて選択できる。アモルファスカーボン層４３の厚さは０．２ｎｍ以上であり、この厚さが０．２ｎｍ未満では層の構造が損なわれ、カーボンが本来持ち得るヘッド浮上性および摺動耐久性が機能しない。
【００２１】
保護層４０の厚さは１ｎｍ以上２．０ｎｍ以下である。この厚さが１ｎｍ未満であると耐食性が得られず、この厚さが２．０ｎｍを超えると７５０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ２以上の記録密度が得られない。
【００２２】
なお、シリコンオキサイド層４１、シリコン層４２、およびアモルファスカーボン層４３は、それぞれシリコンオキサイド、シリコン、およびアモルファスカーボンだけでなく他の要素を含み得る。例えば本発明においてアモルファスカーボン層は水素を含む。
【００２３】
アモルファスカーボン層４３の水素含有率は２５．６ａｔ％以上４３．３ａｔ％以下である。水素含有率が２５．６ａｔ％未満であると耐食性が上がらず、４３．３ａｔ％を超えてもカーボン層はポリマー構造に近づき、本来のカーボンとしての特性が損なわれるため所望の耐食性が得られない。
【００２４】
通常、複数層からなる保護層は単一層からなる保護層よりも膜厚を厚くする必要があるが、アモルファスカーボン層の下地にシリコン層を組み合わせた構造では、構造的にｓｐ3結合を取るシリコン材料に倣ってカーボンが成長するので、成長初期からカーボンのｓｐ3結合性すなわち緻密性が向上する。これに加えアモルファスカーボン層が１．５ｎｍ以下の薄膜領域に限って言えば、水素を排除して膜を硬くするよりも、比較的低エネルギーで水素を適量（２５．６ａｔ％以上４３．３ａｔ％以下）含有するような条件で成膜したほうが良い。これは、シリコン層上でカーボンの粒子がマイグレーションし、ピンホール等を作らず被覆性が向上して耐食性が向上したアモルファスカーボン層が形成されるため、その分アモルファスカーボン層が単一層からなる保護層よりも薄膜化が可能となるからである。
【００２５】
シリコンオキサイドは、断熱性に優れ、安定的な構造で欠陥が少なく、それ自身で高い耐食性を持つ。またシリコンオキサイドはシリコンとほぼ同等の格子間隔を有するため、シリコンオキサイド層上に初期成長層の影響がほぼない状態でシリコンを成長させることができる。すなわちシリコンオキサイドとシリコンとを組み合わせた下地の層は、同様な膜厚のシリコン材料単一の下地層と比較しても遜色なく、アモルファスカーボン層との組み合わせで同等の耐食性、摺動耐久性、ヘッド浮上性を得ることができる。
【００２６】
このように、本発明のようにシリコンオキサイド層、シリコン層、およびアモルファスカーボン層を組み合わせれば、断熱性を発揮しながら、単一層からなるアモルファスカーボン層よりも保護層の厚さを小さくして磁気的スペーシングを低減させることができる。すなわち、本発明者により、アモルファスカーボン層を単一層からなるシリコン層と積層するのでなく、アモルファスカーボン層、シリコン層および、熱伝導率が小さく断熱に優れ、かつシリコンとの親和性にも優れるシリコンオキサイド層と積層させると、断熱性を持たせながら保護層の厚さを小さくして磁気的スペーシングを低減させ得ることが見出された。
【実施例】
【００２７】
次にまず評価方法について説明をした上で、具体的な例を示しその効果について説明する。
【００２８】
膜厚評価については、予め断面ＴＥＭ法（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ）により計測した膜厚との間で校正をした上で、ＸＰＳ（Ｘ−ｒａｙ  Ｐｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）による光電子の発生数から膜厚を求めた。含有水素量についてはＥＲＤＡ法（Ｅｌａｓｔｉｃ  Ｒｅｃｏｉｌ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）により、Ｎ2+イオン照射に対する反跳水素イオンを検出し、シミュレーションフィッティングにより算出した。
【００２９】
記録媒体の特性評価項目については、耐食性、摺動耐久性、ヘッド浮上性について評価を行った。耐食性は、３％の硝酸溶液を保護層表面に滴下し、１時間放置した後これを回収し、ＩＣＰ−ＭＳ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｐｌａｓｍａ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）によりＣｏの溶出量を測定し、硝酸溶液の液滴面積で除した値で評価した。耐食性の判定は、記録媒体をハードディスク装置に適用した際の信頼性試験で問題を起こさないために必要な溶出量０．１ｎｇ／ｃｍ2以下の場合を○（合格）、これを超える場合を×（不合格）とした。摺動耐久性は、記録媒体の表面にΦ２ｍｍのアルミナチタンカーバイドボールを３０ｇｆの荷重で押し付け回転動作をさせ、ボールと表面との間の潤滑性を摩擦力の変化として測定した。信頼性確保に必要な摺動耐久回数３００回まで、潤滑性を損なわなかった場合を○、摩擦力が急増して潤滑性が損なわれた場合を×とした。ヘッド浮上性は、記録媒体とヘッドとの接触を圧電素子により計測するヘッドを記録媒体の表面上で浮上させ、その圧電素子の最大出力電圧値を以って評価した。信頼性確保に必要な電圧値１５０ｍＶ以下の場合を○、これを上回った場合を×とした。耐熱性については、レーザ照射された部分についてＴＯＦ−ＳＩＭＳ（Ｔｉｍｅ−ｏｆ−ｆｌｉｇｈｔ  ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  ｉｏｎ  ｍａｓｓ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）により分析を行い、潤滑剤主鎖に起因するフラグメントピーク量で比較して、照射前に比べて９５％以上残っている場合を○とし、これ未満である場合を×として評価を行った。第１〜３層の厚さおよび第３層の含有水素量をパラメータとしてサンプルを製作し、第１表に示す評価結果を得た。各層の厚さは成膜時間を調整して、含有水素量はＲＦ出力を調整してサンプルを製作した。
【００３０】
【表１】
0005392375.tif 000002
【００３１】
［実施例］
２．５インチガラス基板上に、スパッタ法によりＦｅＰｔを含むグラニュラー層となる磁性記録層を形成した。この上に第１層であるシリコンオキサイド層をアルゴンガスを用いたスパッタ法により成膜し、これに続けて第２層であるシリコン層をアルゴンガスを用いたスパッタ法により成膜した。これに続きＥＣＷＲプラズマソースによりエチレンを原料として出力１９０〜１０５０Ｗ、圧力０．０９〜０．３５Ｐａで第３層であるアモルファスカーボン層を成膜した。この後アモルファスカーボン層上にディップ法によりＰＦＰＥ潤滑層を１ｎｍ形成し、サンプル番号１１〜１４を得た。何れのサンプルも第１表のように耐食性、摺動耐久性、ヘッド浮上性、耐熱性について基準をクリアできた。すなわち第１表のように含有水素量が２５．６ａｔ％以上４３．３ａｔ％以下、シリコンオキサイド層の厚さが０．３ｎｍ以上、シリコン層の厚さが０．２ｎｍ以上、アモルファスカーボン層の厚さが０．２ｎｍ以上、保護層すなわちシリコンオキサイド層、シリコン層、アモルファスカーボン層の厚さの合計が１．０ｎｍ以上の条件で保護層を構成すれば、上記評価項目が何れも満足できることが分かった。
【００３２】
［比較例１］
実施例の場合と同様に第１層および第２層を成膜した後、ＥＣＷＲプラズマソースによりエチレンを原料として、出力３０００〜４０００Ｗ、圧力０．０２Ｐａの条件で、含有水素量を低くしてアモルファスカーボン層である第３層を成膜した。この第３層上にディップ法によりＰＦＰＥ潤滑層を１ｎｍ形成し、第１表中のサンプル番号１〜３を得た。耐食性を評価したがその基準をクリアすることができなかった。このようにアモルファスカーボン層の膜厚が薄く、初期成長層の影響が大きな段階に限って言えば、含有水素量を低くして（２５．６ａｔ％未満）膜を硬質化する条件では耐食性は上がらず、むしろ比較的低エネルギーで水素が適量（２５．６ａｔ％以上４３．３ａｔ％以下）含有する実施例で示した条件の方が、耐食性には有利に働く。これはシリコン層上で成膜されるカーボン粒子がマイグレーションするので、ピンホールを作らずアモルファスカーボン層の被覆性が向上するためと考えられる。
【００３３】
［比較例２］
実施例の場合と同様に第１層および第２層を成膜した後、アモルファスカーボン層である第３層が０．２ｎｍ未満になるように成膜を行った。成膜条件は実施例の場合と同様である。この後第３層上にディップ法によりＰＦＰＥ潤滑層を１ｎｍ形成し、第１表中のサンプル番号４〜６を得た。評価の結果、耐食性および耐熱性はクリアできるものの、ヘッド浮上性および摺動耐久性がクリアできなかった。アモルファスカーボン層の厚さが０．２ｎｍ未満になると層の構造が損なわれ、カーボンが本来持ち得るヘッド浮上性および摺動耐久性が機能しないためと考えられる。
【００３４】
［比較例３］
実施例の場合と同様の条件で、シリコンオキサイド層である第１層を０．１ｎｍまたは０．２ｎｍ成膜し、その後第２層および第３層を実施例と同様の条件で成膜した。この後第３層上にディップ法によりＰＦＰＥ潤滑層を１ｎｍ形成し、第１表中のサンプル番号７〜８を得た。評価の結果、耐食性、ヘッド浮上性、および摺動耐久性はクリアできるものの、耐熱性がクリアできなかった。耐熱性を司るシリコンオキサイドが０．３ｎｍ未満になると耐熱性を満たすことができないためと考えられる。
【００３５】
［比較例４］
実施例の場合と同様の条件で第１層を成膜し、シリコン層である第２層の厚さが０．２ｎｍ未満になるように成膜を行い、続いて実施例と同様の条件で第３層を成膜した。この後第３層上にディップ法によりＰＦＰＥ潤滑層を１ｎｍ形成し、第１表中のサンプル番号９〜１０を得た。評価を行ったところ、耐熱性はクリアできるものの、耐食性、ヘッド浮上性、および摺動耐久性をクリアすることができなかった。これはシリコン層の厚さが０．２ｎｍ未満になると欠陥の部分が多くなり、これに倣うアモルファスカーボン層のｓｐ3結合性すなわち緻密性が向上しないため、カーボン層本来の特性が得られずこのような結果になったと考えられる。
【００３６】
［比較例５］
実施例の場合と同様の条件で第１層、第２層、第３層を成膜し、第１層、第２層、第３層の合計、すなわち保護層全体の厚さが１．０nm未満として第１表中のサンプル番号１５を得た。評価の結果、耐食性がクリアできなかった。これは各層の膜厚自身もそれぞれ耐食性に対して一定の寄与度を持つため、トータル膜厚が一定以下になるとその耐食性が不十分になるためと考えられる。
【００３７】
［比較例６］
実施例の場合と同様に第１層および第２層を成膜した後、ＥＣＷＲプラズマソースによりエチレンを原料として、含有水素量を高くしてアモルファスカーボン層である第３層を成膜した。この後第３層上にはディップ法によりＰＦＰＥ潤滑層を１ｎｍ形成し、第１表中のサンプル番号１６、１７を得た。評価の結果、耐食性がクリアできなかった。これは含有水素量が高くなる（４３．３ａｔ％を超える）と、カーボン層はポリマー構造に近づき、本来のカーボンとしての特性が損なわれるためと考えられる。
【符号の説明】
【００３８】
１、１０  記録媒体
２  基板
３  磁性記録層
４、４０  保護層
４１  第１層
４２  第２層
４３  第３層
５  潤滑層
【図１】
0005392375.tif 000003
【図２】
0005392375.tif 000004