(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録素子と再生素子を備えた磁気ヘッドスライダーにおいて、前記磁気ヘッドスライダーの空気潤滑面は、外気遮断膜で被覆し、前記外気遮断膜全面には、連続膜に成る前に製膜操作を止めることにより形成した多数の島状ＤＬＣ薄膜が分散して覆っており、
前記外気遮断膜は珪素による単一元素により構成されるとともに、前記島状ＤＬＣ薄膜に覆われていない部分の前記外気遮断膜は、自然酸化により二酸化珪素に変化していることを特徴とする磁気ヘッドスライダー。
【請求項２】
前記外気遮断膜はアモルファス珪素膜により構成される請求項１記載の磁気ヘッドスライダー。
【請求項３】
前記外気遮断膜の膜厚は１．０ｎｍ以上、かつ２．０ｎｍ以下、前記島状ＤＬＣ薄膜の膜厚は０．５ｎｍ以上、かつ２．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気ヘッドスライダー。
【請求項４】
前記島状ＤＬＣ薄膜が前記外気遮断膜を覆っている面積の割合が４０％以上、かつ１００％未満の範囲であることを特徴とする請求項１から３に記載の磁気ヘッドスライダー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録再生装置に装備される磁気ヘッドに係り、特に磁気ヘッドスライダーの記録媒体と対向する面に設ける積層膜の構造を工夫して更なる薄膜化によりスペーシングを減らして磁気ヘッドの高感度化を図る技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ハードディスク装置に用いられる磁気ヘッドでは磁気記録特性の向上のために、磁気ヘッドスライダーと記録媒体との浮上距離の低減が求められている。このため、記録媒体の表面形状の制御のみならず磁気ヘッドスライダーの空気潤滑面の形状の工夫による低浮上化、空気潤滑面上にＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ−Ｃａｒｂｏｎ）等の薄膜を形成して摺動時の摩擦力の低減を図っている。
【０００３】
一方、薄膜で形成された記録素子と再生素子を構成する材料は、外気中の水分や化学物質により腐食され易い材料が一部使用されている。このため記録媒体との摩擦低減のみならず腐食をも防止する積層膜が要求されている。
【０００４】
以上の課題に対して従来の技術では、記録再生素子を含む空気潤滑面全面に５〜１０ｎｍの厚みで緻密なＤＬＣ薄膜を被覆し、摺動時の摩擦係数の低減と外気からの水分や化学物質の進入を防いで記録再生素子の腐食を防いでいる。
【０００５】
しかしながらＤＬＣ薄膜は一般的に大きな内部圧縮応力を有しているため、ＤＬＣ薄膜のみを空気潤滑面に製膜しても空気潤滑面から剥離する。ＤＬＣ膜の剥離を防ぐため、ＡＴＣ（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）等の材料で構成された空気潤滑面とＤＬＣ薄膜の密着性を高めるために珪素等を含んだ厚み１〜３ｎｍほどの薄膜を配している。
【０００６】
すなわち空気潤滑面上の薄膜は二層の積層構造になっており、珪素等含んだ薄膜は空気潤滑面とＤＬＣ薄膜の密着力強化の役割を担い、ＤＬＣ薄膜は記録再生素子の腐食防止機能と記録媒体との摺動時における摩擦係数低減の機能を担っている。
【０００７】
【発明の解決しようとする課題】
コンピューター等の記憶装置として用いられるハードディスク装置の記録密度は、磁気抵抗効果型再生素子（ＭＲ，ＧＭＲ素子）が実用化され、急激に向上した。高密度記録に伴う磁気媒体上の磁気信号の微弱化に対応するため、再生素子自体の高感度化のみならず、媒体から僅かに漏れる磁界を効率良く拾うために、記録媒体の磁性層表面から磁気ヘッドスライダーが備えている記録再生素子のギャップ部分までの距離（以下、磁気的浮上量と言う）を出来うる限り小さくする必要がある。
【０００８】
しかしながら、磁気ヘッドスライダー及び記録媒体の対向面側には各々の信頼性を上げる目的で保護膜が形成されている。磁気ヘッドスライダーには前述した二層構造の積層膜が付けられている。この記録媒体側の表面と磁気ヘッドスライダー側の表面の距離を一般的には磁気ヘッドスライダーの浮上量（以下、物理的浮上量と言う）と呼ぶ。
【０００９】
記録密度を上げるために、物理的浮上量が０．０５μｍよりも小さくなっている現状においては、単純に物理的浮上量を減らすことは、記録再生時に記録媒体と磁気ヘッドスライダーの衝突等により、データーエラー等が発生し易くなり信頼性の面から限界に近くなっている。物理的浮上量を下げずに磁気的浮上量を下げるには、磁気媒体の保護膜の厚みを薄くする、もしくは磁気ヘッドスライダーの空気潤滑面上の積層膜の厚みを薄くして磁気的浮上量と物理的浮上量を近づける必要がある。
【００１０】
磁気ヘッド側からの試みとしては、磁気ヘッドスライダーの空気潤滑面上の二層構造の積層膜の各々の膜厚を薄くする、もしくはＤＬＣ薄膜のみの単層にする検討がされている。
【００１１】
しかしながら単純に二層構造の積層膜の各々の膜厚を薄くするだけでは積層膜が記録再生素子の腐蝕を防止するほど緻密な膜にならず、また同様にＤＬＣ膜と空気潤滑面の間に配置した珪素等含む薄膜が薄すぎて緻密な膜にならずに密着強度が落ちる問題が出てきた。
【００１２】
一方、空気潤滑面上にＤＬＣ薄膜だけの単層膜を形成する試みについては、ＤＬＣ薄膜の大きな内部圧縮応力のため空気潤滑面との密着強度が得られず、剥離してしまう問題が解決できず採用は難しい。
【００１３】
本発明は前述の問題点を解決すべく、空気潤滑面上のＤＬＣ薄膜を含む二層構造の積層膜を工夫して物理的浮上量を下げずに磁気的浮上量を下げることを可能とし、かつ薄膜素子の耐腐食性、摺動時の記録媒体との低摩擦特性維持が出来ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、記録素子と再生素子を備えた磁気ヘッドスライダーにおいて、前記磁気ヘッドスライダーの空気潤滑面は、外気遮断膜で被覆し、前記外気遮断膜全面には、連続膜に成る前に製膜操作を止めることにより形成した多数の島状ＤＬＣ薄膜が分散して覆っており、前記外気遮断膜は珪素による単一元素により構成されるとともに、前記島状ＤＬＣ薄膜に覆われていない部分の前記外気遮断膜は、自然酸化により二酸化珪素に変化していることを特徴とする磁気ヘッドスライダーである。
【００１５】
本発明では、前記外気遮断膜はアモルファス珪素膜により構成されることが好ましい。また、前記外気遮断膜の膜厚は１．０ｎｍ以上、かつ２．０ｎｍ以下、前記島状ＤＬＣ薄膜の膜厚は０．５ｎｍ以上、かつ２．０ｎｍ以下であることを特徴とする磁気ヘッドスライダーである。
【００１７】
島状ＤＬＣ薄膜が前記外気遮断膜を覆っている面積の割合が４０％以上、かつ１００％未満の範囲であることを特徴とする磁気ヘッドスライダーである。
【００１８】
以下、本願第一の発明について図１及び図２を用いて説明する。図１は本発明の磁気ヘッドスライダー外観図、そして図２は図１上に記した磁気ヘッドスライダー上のａ−ａ’のラインを切断線としたときに現れる記録再生素子近傍の断面の模式形状である。
【００１９】
ＭＲ素子やＧＭＲ素子のように薄膜で形成された再生素子８と、記録素子７で構成される記録再生素子１を備えた、磁気ヘッドスライダー２の空気潤滑面３上に島状ＤＬＣ薄膜４と第４族元素を含むピンホール等の欠陥の無い緻密な外気遮断膜５で構成されている。
【００２０】
前記外気遮断膜５として使用する膜は主にスパッタリングにより製膜するが、均一で欠陥の無い膜を形成するためには少なくとも１．０ｎｍの膜厚が必要である。また、外気遮断膜５を必要以上に厚くすると積層膜１０全体の厚みが大きくなり磁気的浮上量が大きくなるので外気遮断膜５の膜厚が２．０ｎｍを越えないようにする。外気遮断膜５を二層以上で構成する場合は、各層の合計膜厚が２．０ｎｍを越えないようにする。ここで、積層膜１０の厚みとは、外気遮断膜５の膜厚とＤＬＣ薄膜４の膜厚の和を指している。ただし、ＤＬＣ薄膜の膜厚は後述するが、均一な連続膜でない島状であるので最も厚みの厚い箇所を膜厚と定義する。
【００２１】
外気遮断膜５の成分としてＤＬＣ薄膜の主成分である炭素と同族の元素（珪素、ゲルマニウム等の第４族元素）が含まれているため、島状ＤＬＣ薄膜４と外気遮断膜５はなじみが良く互いの密着力が大きくなり、ＤＬＣ薄膜の剥離を防止する効果がある。外気遮断膜５を二層以上で構成した場合は、各層に成分の異なった膜を採用することもできる。
【００２２】
前記ＤＬＣ薄膜４の構造は前記外気遮断膜５とは異なり、連続膜構造に成る前に製膜操作を止めることにより形成した多数の微細な島状である。この島状のＤＬＣ薄膜が分散して前記外気遮断膜５を被覆している。具体的にはプラズマＣＶＤでＤＬＣ薄膜を製膜する際に従来よりも製膜速度を下げるか、製膜時間を短くすることにより、ＤＬＣ薄膜が充分成長して連続膜になる前に製膜を止め、不連続膜（島状構造膜）として実質的に膜厚を小さくする。
【００２３】
第４族元素を含む外気遮断膜５に記録再生素子１の腐食防止機能を持たせ、島状ＤＬＣ薄膜４には低摩擦係数等の摺動特性向上のみの機能だけを持たせることにより、実質的な積層膜の膜厚を小さくすることが出来る。
【００２４】
即ち、本願第一の発明は、記録再生素子１を備えた磁気ヘッドスライダー２において、前記磁気ヘッドスライダーの空気潤滑面３は、主に第４族元素を含む緻密な外気遮断膜５で被覆され、前記外気遮断膜５の全面には、連続膜に成る前に製膜操作を止めることにより形成した多数の微細な島状ＤＬＣ薄膜が分散して覆っている磁気ヘッドスライダーである。
【００２５】
本願第二の発明は、第一の発明の磁気ヘッドスライダーにおいて、前記外気遮断膜５の厚みは１．０ｎｍ以上、かつ２．０ｎｍ以下、島状ＤＬＣ薄膜の膜厚は０．５ｎｍ以上、かつ２．０ｎｍ以下であることを特徴とする磁気ヘッドスライダーである。
【００２６】
本願第三の発明について同じく第１図と第２図を用いて説明する。第一の発明の磁気ヘッドスライダーと同様に、ＭＲ素子やＧＭＲ素子のように薄膜で形成された再生素子８と、記録素子７で構成される記録再生素子１を備えた、磁気ヘッドスライダー２の空気潤滑面３上に、第４族元素を含むピンホール等の欠陥の無い緻密な外気遮断膜５と、島状ＤＬＣ薄膜４とで構成されている。前記外気遮断膜５の材質としては、アモルファス珪素膜又は、二酸化珪素膜、窒化珪素等の珪素の酸化物、炭化物、窒化物などが使用できる。
【００２７】
特に珪素による外気遮断膜５は単一元素により構成するので化合物薄膜よりもより薄い状態でも欠陥の無い膜が形成出来る上、微細な島状ＤＬＣ薄膜で覆われなかった部分のアモルファス珪素膜表面は、自然酸化されて耐環境性の良い二酸化珪素に変化するため、外気遮断膜として優れている。外気遮断膜５に含まれる第４族元素として珪素が含まれていることを特徴としている。
【００２８】
即ち第三の発明は外気遮断膜５に、第４族元素として珪素が含まれていることを特徴とする発明一と二の磁気ヘッドスライダーである。
【００２９】
本願第四の発明は、第一から三の発明の磁気ヘッドスライダーにおいて、外気遮断膜５の４０％以上の面積を島状ＤＬＣ薄膜が分散して覆っていれば、ＣＳＳ特性の悪化が見られない。前記外気遮断膜の４０％以上、かつ１００％未満の範囲で覆っていることを特徴とする発明第一から第三の磁気ヘッドスライダーである。
【００３０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施例を示す磁気ヘッドスライダーの外観図である。磁気ヘッドスライダー２の空気潤滑面３上にピンホール等の欠陥の無い連続したアモルファス珪素膜で形成された外気遮断膜５があり、その上に微細な島状ＤＬＣ薄膜４が分散して形成されており、外気遮断膜５と島状ＤＬＣ薄膜で積層膜１０を構成している。
【００３１】
本発明では外気遮断機能を持たせるアモルファス珪素膜を、スパッターを用い製膜し、島状ＤＬＣ薄膜はＥＣＲプラズマＣＶＤを用いて製膜を行った。
【００３２】
外気遮断膜５と島状ＤＬＣ薄膜４からなる積層膜１０の形成に使用した装置には、ロードロック方式を採用した。外気遮断膜５を製膜するスパッター室と、島状ＤＬＣ薄膜４を製膜するプラズマＣＶＤ室がロードロック室を介して分離されている。スパッター室とプラズマＣＶＤ室は、ロードロック室を介して試料の移動を行うことが出来る。このため積層膜を形成する場合、一層目の外気遮断膜５の製膜終了後、真空を破らずに二層目の島状ＤＬＣ薄膜４を形成出来るため、アモルファス珪素で構成される一層目の外気遮断膜５と二層目の島状ＤＬＣ薄膜４の界面に珪素酸化物等が生じない。
【００３３】
スパッター室内に移送した試料は表面の有機物等の除去等のために、アルゴンガス流量３０ｓｃｃｍ、圧力１．５Ｐａ、ＲＦ電力１５０Ｗの条件にてイオンミリングを行った。この後、同室でアルゴンガス流量３０ｓｃｃｍ、圧力０．６６Ｐａ、ＲＦ電力２００Ｗ、製膜時間４０秒で膜厚２．０ｎｍのアモルファス珪素膜の製膜を行った。ロードロック室を介して試料をプラズマＣＶＤ室に移送し、ＥＣＲプラズマＣＶＤにて、原料ガスであるメタン流量３０ｓｃｃｍ、圧力０．６６Ｐａ、マイクロ波電力２００Ｗ、ＲＦ電力１００Ｗの条件で膜厚１．５ｎｍのＤＬＣ薄膜を形成した。２．０ｎｍ厚の外気遮断膜５と１．５ｎｍ厚の島状ＤＬＣ薄膜４で構成された３．５ｎｍ厚の積層膜１０を形成した。
【００３４】
上記の条件で形成した積層膜１０を、原子間力顕微鏡にて表面形状を観察することによりＤＬＣ薄膜が連続膜でなく、島状構造を呈する不連続膜であることが確認された。また同時に外気遮断膜５の全面積に対して、島状ＤＬＣ薄膜の総面積が８５％であることも確認した。
【００３５】
外気遮断膜５および島状ＤＬＣ薄膜４の各々の効果を確認するため、外気遮断膜５を０．５〜３．０ｎｍの範囲で製膜し、島状ＤＬＣ薄膜４を１．５ｎｍ製膜した試料を用い、環境試験を行った。また、外気遮断膜５を２．０ｎｍ製膜したのち、島状ＤＬＣ薄膜４を０．４〜１．５ｎｍの範囲で製膜し、ＣＳＳ試験を行った。
【００３６】
外気遮断膜５を、０．５〜３．０ｎｍの範囲で約０．３ｎｍ間隔で８試料製膜した。島状ＤＬＣ薄膜は１．５ｎｍの膜厚とした。環境試験はＰＣＴ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｃｏｏｋｅｒ  Ｔｅｓｔ）を行い記録再生素子１に腐蝕が発生したものを不良とした。ＰＣＴの条件は圧力容器に１０８〜１０９（Ω−ｃｍ）の電気抵抗を持つイオン交換水と、試料を入れ１２１℃に１００時間保持した。１２１℃の温度下では、湿度１００％、２気圧の条件となる。表１に外気遮断膜５の膜厚とＰＣＴ結果を示す。
【００３７】
【表１】
0003704000.tif 000002
【００３８】
表１に示す結果から判るように、外気遮断膜５の膜厚が１．０ｎｍ未満の場合記録再生素子１に腐蝕が発生していることから、外気遮断膜５の厚みは１．０ｎｍ以上必要であることが判る。１．０ｎｍ以上で厚い分には外気遮断効果は増加するため問題は無いが、前述した物理的浮上量の低下に繋がるため好ましいものではないため、２．０ｎｍ以下に抑えることが良い。
【００３９】
次に、島状ＤＬＣ薄膜４効果を確認するため、外気遮断膜５を２．０ｎｍ製膜したのち、島状ＤＬＣ薄膜４を０．４〜１．５ｎｍの範囲で約０．３ｎｍ間隔で４試料製膜し、ＣＳＳ試験を行った。ＣＳＳ試験は１０万回まで行い、磁気ヘッドスライダーの空気潤滑面および磁気媒体表面の傷付き状態と、磁気ヘッドスライダーの記録再生特性再現率で評価した。記録再生特性の再現率Ｒは、ＣＳＳ試験用磁気媒体とは別個に準備した磁気媒体を用い、ＣＳＳ試験する前に記録再生した出力電圧Ｖ０とＣＳＳ試験後に記録再生した出力電圧Ｖ１との比率で、Ｒ＝Ｖ１／Ｖ０＊１００（％）で求めた。表２に島状ＤＬＣ薄膜の膜厚と島状ＤＬＣ薄膜の外気遮断膜の被覆率、ＣＳＳ試験の傷発生状況、記録再生特性の再現率Ｒを示す。比較のために５ｎｍの厚みで連続したＤＬＣ薄膜を付加した磁気ヘッドスライダーも同時に試験した。
【００４０】
【表２】
0003704000.tif 000003
【００４１】
表２に示す結果から判るように、島状ＤＬＣ薄膜４の膜厚が０．５ｎｍ以下、外気遮断膜５の全面積に対する被覆率が４０％以下では、１０万回のＣＳＳ回数に達する前に磁気ヘッドスライダーおよび磁気媒体に肉眼で確認できるような傷が入った。記録再生特性の劣化も大きく再現率Ｒも３０％以下と、記録再生素子１も損傷を受けていることが確認された。島状ＤＬＣ薄膜の膜厚が０．５ｎｍ以上あれば、１０万回のＣＳＳ試験後も磁気ヘッドスライダーおよび磁気媒体に付く傷は、５ｎｍの膜厚で付けた連続したＤＬＣ薄膜と同レベルであった。また、記録再生特性再現率Ｒも９８〜１０２（％）と測定誤差範囲と考えられるレベルである。これらのことから、島状ＤＬＣ薄膜の膜厚が０．５ｎｍ以上あれば、連続したＤＬＣ薄膜と同等の摺動特性を確保出来ることが判る。
【００４２】
外気遮断膜５の膜厚は１．０ｎｍ以上、島状ＤＬＣ薄膜４の膜厚は０．５ｎｍ以上あれば、記録再生素子１の外気からの遮断効果および摺動特性が得られることが判る。膜厚の上限は物理的および磁気的浮上量から決まることであるが、記録密度を上げる点から２ｎｍとした。以上のことから、外気遮断膜５の膜厚は１．０ｎｍ以上、かつ２．０ｎｍ以下とし、島状ＤＬＣ薄膜４の膜厚を０．５ｎｍ以上、かつ２．０ｎｍ以下とし、外気遮断膜５の全面積に対する島状ＤＬＣ薄膜４の被覆率が４０％以上、かつ１００％未満に規定した。
【００４３】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように本発明は、第４族元素を含む緻密で連続した状態の外気遮断膜と、製膜過程にて連続状態の膜構造に至る前に製膜を中断して、不連続状の島状構造膜にしたＤＬＣ薄膜からなる、積層膜とすることにより、記録再生素子に対する腐食防止能力、記録媒体に対する低摩擦係数性能を落とすことなくＤＬＣ薄膜の実質的な膜厚を減少させて磁気的浮上量を小さく出来るため、磁気ヘッドの感度を高める事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の磁気ヘッドスライダーの外観図
【図２】本発明の記録再生素子近辺の断面図
【符号の説明】
１  記録再生素子、２  磁気ヘッドスライダー、３  空気潤滑面、
４  島状ＤＬＣ薄膜、５  外気遮断膜、７  記録素子、８  再生素子、
１０  積層膜
【図１】
0003704000.tif 000004
【図２】
0003704000.tif 000005