(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性基板上に、情報を記憶する磁気記録層と該磁気記録層の損傷を防止する炭素系保護層および潤滑層を順次形成した磁気記録媒体において、
該炭素系保護層は、磁気記録層側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3以上の第１水素含有炭素膜、潤滑層側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3未満の第２水素含有炭素膜、からなる２層構成になっており、
前記潤滑層を構成する潤滑剤が、水酸基あるいは芳香族をもつ官能基を有するパーフロロポリエーテルであることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】
非磁性基板上に、情報を記憶する磁気記録層と該磁気記録層の損傷を防止する炭素系保護層および潤滑層を順次形成した磁気記録媒体において、
該炭素系保護層は、磁気記録層側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3以上であり、
潤滑層側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3未満であるように、磁気記録層側と潤滑層側との間の水素含有量が徐々に変化するように連続的に成膜されており、
前記潤滑層を構成する潤滑剤が、水酸基あるいは芳香族をもつ官能基を有するパーフロロポリエーテルであることを特徴とする磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、コンピュータの外部記憶装置として用いられている磁気ディスク装置や磁気テープ装置における磁気記録媒体に関し、特に長期的信頼性の高い磁気記録媒体に関する。
【０００２】
近年、情報量の増大に伴い、磁気ディスク装置に対して、より一層の高密度、大容量化が切望されている。この大容量化、高密度化を促進する上で、現在のキーテクノロジーとなっているのが、ヘッド・媒体系の高性能化とヘッド・媒体間の浮上隙間の低減である。実際、各メーカでは、ヘッド・媒体系で磁気抵抗効果型ヘッドや垂直記録用ヘッド・媒体の新規適用を図る一方、ヘッド・媒体間の低浮上化は０.1μｍレベルに至っている。
【０００３】
【従来の技術】
図１１は磁気ディスク装置の内部構造の全容を示す平面図であり、磁気ディスクＤが高速回転している状態で、その半径方向に磁気ヘッド７が移動してシーク動作し、情報の記録／再生が行なわれる。この磁気ヘッド７の位置で磁気ディスクＤ切断し拡大すると、図９のようになる。
【０００４】
薄膜型の磁気ディスクＤにおいて、１はアルミニウムやガラスなどの非磁性体からなる基板であり、その表面に形成したNiＰめっき層２上に、下地膜３としてＣｒなどをスパッタする。そして、CoCrTaまたはCoNiCrなどの磁性体をスパッタして薄膜磁性膜４を形成した後、保護膜５としてカーボンなどをスパッタし、最後にパーフロロポリエーテルなどの潤滑剤６を塗布して、完成する。この磁気ディスクを矢印a1方向に高速回転させ、風力によって磁気ヘッド７が浮上した状態で、情報の記録／再生を行なう。
【０００５】
図10は従来の薄膜型の磁気ディスクの製造方法を工程順に示す断面図であり、本発明の出願人が先に出願した特願平３−336495号においても開示されている。工程 (1)において、１はアルミニウムなどの非磁性体からなるドーナツ状の基板であり、作製しようとする磁気ディスクと同じサイズに形成されている。例えば、2.５インチの小径磁気ディスクを製造する場合は、非磁性円板１も2.５インチのものを用いる。
【０００６】
そして、工程(2) において、非磁性円板１の両面に、NiＰメッキ下地層２を形成し、その上に工程(3) において、回転している非磁性基板の板面に研摩テープを押し当てて、円周方向に微細なテクスチャー溝８を形成する。
【０００７】
次に、工程(4) において、テクスチャー溝８の上に、Co合金の水平配向性を高めるためのCr下地層３を1000Å程度成膜し、その上に工程(5) において、例えばCo合金などから成る磁性膜４が５00Å程度成膜される。この磁性膜４の上に、工程(6) のように、保護膜として水素含有炭素膜５を３00Å程度形成し、最後にフッ素系の潤滑層６が塗布される。Cr層３、薄膜型の磁性膜４およびカーボン膜５は、スパッタなどの薄膜技術で成膜される。
【０００８】
工程(3) で形成したテクスチャー溝８は、情報を記録／再生する際の電磁変換特性が向上するように、磁気異方性を付与するためのものである。
【０００９】
また、テクスチャー溝８に沿ってカーボン膜５も凹凸となるため、潤滑剤で磁気ヘッドが磁気ディスク面に吸着されるのを抑制でき、かつ磁気ヘッドと磁気ディスク面との間の摩擦を小さくすることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、最近のようにヘッド・媒体間が低浮上化することにより、ヘッドが媒体と接触する確率が必然的に高くなるため、その実現には優れた耐久性を示す保護・潤滑処理を開発することが不可欠となる。
【００１１】
この耐久性を向上させる手法としては、従来のアモルファス炭素膜をスパッタ成膜する手法から、水素を炭素膜中に導入してダイヤモンドライク化することにより、膜硬度・耐衝撃性を高め機械的特性を改善することや、潤滑剤として下地との官能基をもつパーフロロポリエーテルを適用すること等が提案され、一部実用化されている。
【００１２】
水素含有炭素膜の適用は、前記のように機械的特性の改善には有効であることが確認されている。しかしながら、本発明の発明者らが鋭意調査した結果、特定以上の水素量を含むと潤滑剤との付着力が低下してしまうことが判明した。保護膜と潤滑剤との付着力低下は、ＣＳＳ(Cotact Start Stop )方式や高速回転が採用される磁気ディスク装置においては、潤滑層の膜減りが顕著となり、耐久性、信頼性の低下を招いてしまう。
【００１３】
本発明の技術的課題は、このような問題に着目し、保護膜の機械的強度が高く、しかも保護膜と潤滑剤との付着力が向上する磁気記録媒体を実現することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
請求項１〜２は磁気記録媒体の発明である。
【００１５】
請求項１の磁気記録媒体は、非磁性基板上に、情報を記憶する磁気記録層と該磁気記録層の損傷を防止する炭素系保護層および潤滑層を順次形成した磁気記録媒体において、該炭素系保護層は、磁気記録層４側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3以上の第１水素含有炭素膜５１、潤滑層６側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3未満の第２水素含有炭素膜５２、からなる２層構成になっており、前記潤滑層６を構成する潤滑剤が、水酸基あるいは芳香族をもつ官能基を有するパーフロロポリエーテルであることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の磁気記録媒体は、非磁性基板上に、情報を記憶する磁気記録層と該磁気記録層の損傷を防止する炭素系保護層および潤滑層を順次形成した磁気記録媒体において、該炭素系保護層は、磁気記録層４側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3以上であり、潤滑層６側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3未満であるように、磁気記録層側と潤滑層側との間の水素含有量が徐々に変化するように連続的に成膜されており、前記潤滑層６を構成する潤滑剤が、水酸基あるいは芳香族をもつ官能基を有するパーフロロポリエーテルであることを特徴とする。
【００２７】
【作用】
本発明の磁気記録媒体は、請求項１に記載のように、炭素系保護層の磁気記録層４側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3以上の第１水素含有炭素膜５１からなるため、磁気ヘッドが衝突した時の耐衝撃性などの機械的特性が高く、耐久性にすぐれている。一方、炭素系保護層の潤滑層６側は、Ｃ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3未満の第２水素含有炭素膜５２からなるため、潤滑剤との付着力が強く、潤滑作用を長期間維持できる。さらに、潤滑層６を構成する潤滑剤が、水酸基あるいは芳香族をもつ官能基を有するパーフロロポリエーテルからなるため、化学反応性が高く、反応時間を短縮でき、磁気記録媒体製造の所要時間を短縮できる。しかも、潤滑剤と第２水素含有炭素膜５２間の結合力も高まる。
【００２８】
また、請求項２に記載のように、炭素系保護層は、磁気記録層４側がＣ−Ｈ量が0.4 ×1022ｃｍ-3以上であり、潤滑層６側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3未満であるように、磁気記録層側と潤滑層側との間の水素含有量が徐々に変化するように連続的に成膜されており、前記潤滑層６を構成する潤滑剤が、水酸基あるいは芳香族をもつ官能基を有するパーフロロポリエーテルであるように構成することで、請求項１と同様の作用効果に加え、炭素系保護層の膜内結合力を高めることができるという利点が得られる。
【００３５】
【実施例】
次に本発明による磁気記録媒体とその製造方法が実際上どのように具体化されるかを実施例で説明する。
【００３６】
〔磁気記録媒体について〕
図１(a)(b)は本発明による磁気記録媒体の実施例を、従来の磁気記録媒体と比較して示した模式断面図である。そして、両者の炭素系保護層５、51・52の水素含有量をパラメータとして、潤滑層６との付着性を調査した結果を図２に示す。
【００３７】
図１（ｂ）に示す従来構成の評価サンプルは、スパッタリング装置を用いて、Ni-Pめっき処理を施したアルミニウムからなる非磁性ディスク基板上に、Ｃｒ下地層３を1000Å、CoCrTa記録層４を５00Å、水素含有炭素保護膜５を３00Å順次積層形成した後、その上に芳香族を官能基にもつパーフロロポリエーテル（商品名：フォンブリンＡＭ3001、モンテカチーニ社製) を約25Åの厚さで塗布し、完成した。なお、炭素系保護膜５の水素含有量は、Arとメタンガスの混合比を変えることによって制御し、また潤滑剤の付着性は、フッ素系溶剤によるリンス後の残存量によって評価した。
【００３８】
図２から明らかなように、炭素膜５中の水素含有量が20％を越え、33％、52％、54％となると、初期膜厚25Åの潤滑層がリンス後は５Å程度しか残っておらず、官能基をもつ潤滑剤といえども、その付着性が著しく低下してしまうことが分かる。つまり、従来の水素含有量20％以上の炭素系保護層は、機械的特性はすぐれているが、潤滑剤との付着力が弱い。なお、本明細書において水素含有量の％とは、炭素と水素の組成比率を述べる場合に一般的に使われているａｔ％を意味する。
【００３９】
図３は図２の測定結果をグラフ化して、炭素系保護層中の水素含有量と潤滑剤の付着性との関係を示したものである。この図からも明らかなように、炭素系保護層中の水素含有量が減少するほど、溶媒リンス後の残存潤滑剤の膜厚が厚くなる傾向にあり、潤滑剤付着性の効果が現れている。
【００４０】
図４は第１６回日本応用磁気学会学術講演概要集（１９９２年）第５２９頁で紹介されている内容であり、横軸は炭素系膜中の水素含有量（％）、縦軸はビッカース硬度である。この図からも明らかなように、水素含有量が５２％程度以下では、水素含有量が増えるほどカーボン膜硬度が増し、耐摩耗性、摺動特性が向上する。
【００４１】
図１（ａ）のように、本発明の磁気記録媒体も、スパッタリング装置を用いて、Ni-Pめっき処理を施したアルミニウムからなる非磁性ディスク基板１上に、Cr下地層３を1000Å、CoCrTa記録層４を５00Åを順次積層形成するまでは、従来と同じである。
【００４２】
そして、本発明の実施例では、水素含有炭素保護膜が、水素含有量の異なる２層構成になっている。すなわち、磁気記録層４側の第１水素含有炭素膜51は水素含有量が20％（あるいはＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3）以上であり、潤滑層６側の第２水素含有炭素膜52は水素含有量20％（あるいはじＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3）未満である。そして、潤滑層６は官能基を有するパーフロロポリエーテルで構成されている。
【００４３】
図２から明らかなように、水素含有量が20％を越えると、潤滑剤の付着性は劣るが、機械的特性にすぐれている。一方、水素含有量が20％未満、すなわち16％の場合は、溶媒でリンス後でも、10Åの潤滑剤が残っており、付着性にすぐれていることが分かる。
【００４４】
したがって、本発明のように水素含有量が20％以上で機械的特性にすぐれた第１水素含有炭素膜５１上に、水素含有量が20％未満で潤滑剤との付着性にすぐれた第２水素含有炭素膜５２を積層した２層構造にすると、機械的特性がよく耐久性にすぐれ、かつ前潤滑剤との付着性がよく潤滑作用の持続する磁気記録媒体を実現でき、耐久性と信頼性との双方の要望を実現できる。
【００４５】
炭素系保護層が厚くなるほど、磁気ヘッドと磁気記録層４間の距離が増大して電磁変換効率が低下するので、２層構造の水素含有炭素膜５１、５２を合わせた膜厚は、500 Å以下とするのがよい。なお、潤滑層６側の第２水素含有炭素膜５２は、潤滑剤の付着力が高まる程度の膜厚で足り、一方機械的強度を高めるための磁気記録層４側の第１水素含有炭素膜51は、厚めに成膜するのがよい。
【００４６】
本実施例では、炭素系保護層の形成法として、メタンガスを混合したスパッタリング法を用いているが、水素を含む混合ガスならよく、またスパッタリング法に代わってＣＶＤ法などを利用してもよい。さらに、潤滑剤も、フォンブリンＡＭ3001だけでなく、フォンブリンZdolといった他の官能基をもつパーフロロポリエーテルを用いても、同様な効果が得られる。
【００４７】
図１（ａ）の説明では、第１水素含有炭素膜５１と第２水素含有炭素膜５２との境界面で水素含有量が変化しているが、水素含有量を少しずつ変化させることもできる。この場合は、磁気記録層４側の水素含有量を20％以上とし、次第に水素含有量を減らすことで、潤滑層６側の水素含有量を20％以下とする。このように、水素含有量が次第に減少する炭素系保護層とし、境界を無くすことで、炭素系保護層内部の密着強度を高めることができる。
【００４８】
図１（ａ）におけるＣｒ下地膜３、記録層４、第１及び第２水素含有炭素膜51、52の成膜は、図５（ａ）に示すように基板ホルダー８に円板１を保持させた状態で、キャリヤ９を図５（ｂ）に示すようなＣｒターゲットｔ１、磁性材ターゲットｔ２、水素含有炭素ターゲットｔ３、ｔ４の前を通過させて、各円板１の両面に順次積層していく。
【００４９】
図５（ｂ）において、スパッタ室１０中の水素含有炭素ターゲットｔ３は、図１における第１水素含有炭素膜５１を形成するためのもので、水素含有量が20％以上となるように、スパッタ室１０中のメタンガス混合比は１０％以上に設定される。次のスパッタ室１１中の水素含有炭素ターゲットｔ４は、図１における第２水素含有炭素膜５２を形成するためのもので、水素含有量が20％未満となるように、スパッタ室１１中のメタンガス混合比は10％未満に設定される。
【００５０】
そして、両スパッタ室１０、１１間の仕切り開口１２を可能な限り狭くしておくと、図１（ａ）のように第１水素含有炭素膜51と第２水素含有炭素膜52との間で水素含有量の異なった成膜が行なわれる。
【００５１】
〔磁気記録媒体の製造方法について〕
図６(a)(b)は本発明による磁気記録媒体の製造方法の実施例を、従来の製造方法と比較して示した模式断面図である。そして、両者の炭素系保護層の水素含有量および紫外線照射時間をパラメータとして、潤滑剤との付着性を調査した結果を図７に示す。
【００５２】
図６（ｂ）に示す従来構成の評価サンプルは、スパッタリング装置を用いて、Ni-Pめっき処理を施したアルミニウムからなる非磁性ディスク基板１上に、Ｃｒ下地層３を1000Å、CoCrTa記録層４を５00Å、水素含有炭素保護膜５を３00Å順次積層形成した後、その上に芳香族を官能基にもつパーフロロポリエーテル（商品名：フォンブリンＡＭ3001、モンテカチーニ社製) を約25Åの厚さで塗布し、完成した。なお、炭素系保護膜５の水素含有量は、Arとメタンガスの混合比を変えることによって制御し、また潤滑剤の付着性は、フッ素系溶剤によるリンス後の残存量によって評価した。
【００５３】
図７から明らかなように、炭素膜５中の水素含有量が20％を越えて33％となると、初期膜厚25Åの潤滑剤がリンス後は５Å程度しか残っておらず、官能基をもつ潤滑剤といえども、その付着性が著しく低下してしまうことが分かる。
【００５４】
これに対し、図６（ａ）のように、スパッタリング装置を用いて、Ni-Pめっき処理を施したアルミニウムからなる非磁性ディスク基板１上に、Ｃｒ下地層３を1000Å、CoCrTa記録層４を 500Åを順次積層形成し、パーフロロポリエーテルからなる潤滑剤に紫外線照射すると、図７のように水素含有量が33％の場合でも、潤滑剤の残量は２倍以上に増えている。しかし、図７から明かなように水素含有量が20％未満の場合と比べると潤滑剤の残量は少ない。なお、紫外線として 185nmと 254nmの波長成分のものを用いた。
【００５５】
図８は別の測定結果であり、横軸は紫外線照射時間、縦軸は潤滑層の厚さで、斜線領域は溶媒リンス後に残った膜厚である。（１）図と（２）図とでは潤滑層の膜厚は異なるが、水素含有量が20％未満のノーマルカーボンの例である。この場合でも、紫外線を30秒間以上照射すると、潤滑剤の付着性が向上している。
【００５６】
（３）図と（４）図とでは潤滑層の膜厚は異なるが、水素含有量が20％以上のダイヤモンドライクカーボンの例である。この場合も、紫外線を30秒間以上照射すると、潤滑剤の付着が良くなっている。しかし、水素含有量が20％未満の（１）図と（２）図のノーマルカーボンの場合と比べると潤滑剤の厚さは薄くなっている。
【００５７】
本発明は、上記の調査結果をふまえ、図６（ａ）のように、従来の水素含有量20％以上の炭素系保護層５を有する磁気記録媒体において潤滑剤を塗布した後、紫外線照射を行ない、磁気記録媒体を完成した。付着力の指標として、“溶媒リンス後の潤滑膜厚／リンス前の潤滑膜厚”の比率を用いた場合、従来の純Ａｒ雰囲気でスパッタ成膜した炭素膜上の潤滑剤は約40％であり、本発明の磁気記録媒体も紫外線照射の条件により、その比率を40％以上に設定することが可能となる。なお、磁気ヘッドと磁気記録層４間の距離が増大し信号品質が低下しないように、炭素系保護層５の膜厚は、５00Å以下とするのがよい。
【００５８】
図５のスパッタ装置を用いて、磁気記録層側の水素含有量20％以上の第１水素含有炭素膜51の上に水素含有量20％未満の第２水素含有炭素膜52を積層し、潤滑剤を塗布した後に紫外線照射すると、紫外線照射と第２水素含有炭素膜52の潤滑剤付着の作用が相まって、潤滑剤と水素含有炭素系保護層との付着力がより向上する。
【００５９】
本実施例では、炭素系保護層の形成法として、メタンガスを混合したスパッタリング法を用いているが、水素を含む混合ガスならよく、またスパッタリング法に代わってＣＶＤ法などを利用してもよい。さらに、潤滑剤も、フォンブリンＡＭ3001だけでなく、フォンブリンZdolといった他の官能基をもつパーフロロポリエーテルを用いても、同様な効果が得られる。潤滑剤の層の膜厚は、20Å以上で評価したが、20Å以下の膜厚も可能であり、特に本発明により潤滑剤の付着力が高くなると１０Å以下も可能である。
【００６０】
【発明の効果】
本発明の磁気記録媒体によると、炭素系保護層の磁気記録層４側がＣ−Ｈ量が0.4 ×1022ｃｍ-3以上の第１水素含有炭素膜５１からなるため、耐衝撃性などの機械的特性が高く、耐久性にすぐれており、しかも潤滑層６側のＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3未満の第２水素含有炭素膜５２からなるため、潤滑剤との付着力が向上し、潤滑作用を長期間維持できる。さらに、潤滑層６を構成する潤滑剤が、水酸基あるいは芳香族をもつ官能基を有するパーフロロポリエーテルからなるため、化学反応性が高く、反応時間を短縮でき、磁気記録媒体製造の所要時間を短縮できる。しかも、潤滑剤と第２水素含有炭素膜５２間の結合力も高まる。したがって、保護層としての機械的強度と潤滑剤の付着力の両方の要望を満たすことができ、長期的信頼の高い磁気記録媒体を実現できる。
【００６１】
また、炭素系保護層と潤滑層との付着力が向上することで、潤滑膜の膜減りが抑制されるので、膜減りを考慮した量分だけ潤滑層や炭素系保護層の膜厚を薄くできる。その結果、磁気ヘッドと磁気記録層との距離を短縮することができ、電磁変換特性が改善され、信号品質が向上するほか、磁気記録媒体の薄型化も実現される。
【００６２】
さらに、炭素系保護層は、磁気記録層４側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3以上であり、潤滑層６側がＣ−Ｈ量が 0.4×1022ｃｍ-3未満であるように、磁気記録層側と潤滑層側との間の水素含有量が徐々に変化するように連続的に成膜され、かつ潤滑層６を構成する潤滑剤が、水酸基あるいは芳香族をもつ官能基を有するパーフロロポリエーテルであるように構成すると、炭素系保護層内部の膜結合力も高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明による磁気記録媒体の実施例を従来構成と比較して示す模式断面図である。
【図２】  図１に示した従来構成と本発明の実施例との特性を比較して示す図である。
【図３】図２の結果をグラフ化した図である。
【図４】水素含有量と炭素系保護層の膜硬度の関係を示す図である。
【図５】水素含有量の異なる２層を連続スパッタする装置を例示する図である。
【図６】  本発明による磁気記録媒体製造方法の実施例を従来方法と比較して示す、磁気記録媒体の模式断面図である。
【図７】  図６に示した従来方法と本発明方法との特性を比較して示す図である。
【図８】紫外線照射時間と潤滑剤付着量との関係を示した測定結果である。
【図９】従来の薄膜磁気ディスクの断面構造を示す図である。
【図１０】従来の薄膜磁気ディスクの製造方法を工程順に示す断面図である。
【図１１】磁気ディスク装置の内部構造の全容を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｄ  磁気ディスク
１  非磁性基板
２  NiＰめっき層
３  Ｃｒ下地層
４  磁気記録層（薄膜磁性膜）
５  炭素系保護層（保護膜）
51  第１水素含有炭素膜（Ｃ−Ｈ量が0.4 ×1022ｃｍ-3以上）
52  第２水素含有炭素膜（Ｃ−Ｈ量が0.4 ×1022ｃｍ-3未満）
６  潤滑剤の層（潤滑層）
７  磁気ヘッド
10,11   スパッタ室
12  スパッタ室間の開口
ｔ１〜ｔ４  ターゲット
【図１】
0003651489.tif 000002
【図２】
0003651489.tif 000003
【図３】
0003651489.tif 000004
【図４】
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【図５】
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【図６】
0003651489.tif 000007
【図７】
0003651489.tif 000008
【図８】
0003651489.tif 000009
【図９】
0003651489.tif 000010
【図１０】
0003651489.tif 000011
【図１１】
0003651489.tif 000012