JP2002150529A - 磁気記録媒体 - Google Patents
磁気記録媒体Info
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- JP2002150529A JP2002150529A JP2000345461A JP2000345461A JP2002150529A JP 2002150529 A JP2002150529 A JP 2002150529A JP 2000345461 A JP2000345461 A JP 2000345461A JP 2000345461 A JP2000345461 A JP 2000345461A JP 2002150529 A JP2002150529 A JP 2002150529A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- protective film
- hardness
- recording medium
- carbon
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Magnetic Record Carriers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、磁気記録媒体の保護膜を形成する工
程において膜表面に生じる応力を緩和させ、耐摩耗性に
優れた保護膜を形成する方法を提供する。 【解決手段】保護膜の組成を膜厚方向に２周期以上の周
期性を持たせ、各周期内では硬質な膜と軟質な膜の２層
を含むことで耐摩耗性に優れた保護膜を形成することに
より、硬度が高く、かつ内部応力の増大を抑制する耐摩
耗性の強い保護膜を形成し、信頼性の高い磁気ディスク
装置を製造する。
程において膜表面に生じる応力を緩和させ、耐摩耗性に
優れた保護膜を形成する方法を提供する。 【解決手段】保護膜の組成を膜厚方向に２周期以上の周
期性を持たせ、各周期内では硬質な膜と軟質な膜の２層
を含むことで耐摩耗性に優れた保護膜を形成することに
より、硬度が高く、かつ内部応力の増大を抑制する耐摩
耗性の強い保護膜を形成し、信頼性の高い磁気ディスク
装置を製造する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、コンピュータの外
部記憶装置として広く用いられている磁気ディスク装置
の磁気ヘッド、及び磁気記録媒体に関するものである。
特に前記磁気ヘッド、磁気記録媒体の信頼性向上のため
の表面保護膜形成に関する技術を提供するものである。
部記憶装置として広く用いられている磁気ディスク装置
の磁気ヘッド、及び磁気記録媒体に関するものである。
特に前記磁気ヘッド、磁気記録媒体の信頼性向上のため
の表面保護膜形成に関する技術を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁気ディスク装置では、高記録密度化に
伴い磁気ヘッドの浮上量が数十nmまで狭くなってきてい
る。磁気ヘッドが頻繁に磁気記録媒体と接触，摺動する
と摩耗による損傷が発生するため、その表面には保護膜
および潤滑層が形成されている。今後も年々浮上量は小
さくなる傾向にあり、磁気ヘッドが直接ディスク側に接
触する機会は急増していくと予想される。また回転数の
高速化に伴い、潤滑剤をディスク表面に一様に保つこと
も困難になっていくため、ヘッド側の保護膜とディスク
側の保護膜が接触した場合の摩耗低減が重要な課題とな
っている。
伴い磁気ヘッドの浮上量が数十nmまで狭くなってきてい
る。磁気ヘッドが頻繁に磁気記録媒体と接触，摺動する
と摩耗による損傷が発生するため、その表面には保護膜
および潤滑層が形成されている。今後も年々浮上量は小
さくなる傾向にあり、磁気ヘッドが直接ディスク側に接
触する機会は急増していくと予想される。また回転数の
高速化に伴い、潤滑剤をディスク表面に一様に保つこと
も困難になっていくため、ヘッド側の保護膜とディスク
側の保護膜が接触した場合の摩耗低減が重要な課題とな
っている。
【０００３】従来から知られている磁気ディスク用保護
膜は、主に黒鉛状ターゲットのスパッタリングで形成し
た材料から成り、化学的に安定で摩擦係数が小さく、摺
動時に摩耗粉を発生しにくいなど、保護膜に適した性質
を有するが、黒鉛状の炭素を多く含む欠点がある。この
ため、硬度や耐摩耗性を更に高めることは困難であり、
炭素のみからなる上記保護膜に他の元素を添加すること
により硬度を上げるといった対策が提案されている。添
加元素としては、炭素と共有結合する水素，酸素，硼
素，窒素，フッ素，珪素の他、金属化合物等が検討され
ている。また、保護膜の硬度を高めただけでは膜内の応
力が高まり、転位が生じて破壊に至る、あるいは下地と
の剥離が生じる可能性もある。
膜は、主に黒鉛状ターゲットのスパッタリングで形成し
た材料から成り、化学的に安定で摩擦係数が小さく、摺
動時に摩耗粉を発生しにくいなど、保護膜に適した性質
を有するが、黒鉛状の炭素を多く含む欠点がある。この
ため、硬度や耐摩耗性を更に高めることは困難であり、
炭素のみからなる上記保護膜に他の元素を添加すること
により硬度を上げるといった対策が提案されている。添
加元素としては、炭素と共有結合する水素，酸素，硼
素，窒素，フッ素，珪素の他、金属化合物等が検討され
ている。また、保護膜の硬度を高めただけでは膜内の応
力が高まり、転位が生じて破壊に至る、あるいは下地と
の剥離が生じる可能性もある。
【０００４】特開2000−123359号公報では、保護膜とそ
の下部に存在する膜との密着力を向上させ、薄膜でかつ
耐久性に優れた保護膜を形成する手法が提案されてい
た。
の下部に存在する膜との密着力を向上させ、薄膜でかつ
耐久性に優れた保護膜を形成する手法が提案されてい
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術では、保護膜及びその下部に存在する膜内部に生じる
応力の増大までは考慮に入れていなかった。保護膜の密
着力が強くなるとヘッドの接触による応力増大がそのま
ま下の膜に伝わり、積層膜下部に位置する薄膜の耐久性
を悪化させる可能性がある。
術では、保護膜及びその下部に存在する膜内部に生じる
応力の増大までは考慮に入れていなかった。保護膜の密
着力が強くなるとヘッドの接触による応力増大がそのま
ま下の膜に伝わり、積層膜下部に位置する薄膜の耐久性
を悪化させる可能性がある。
【０００６】本発明の目的は、高硬度で内部応力の増大
を抑制する耐摩耗性に優れた磁気記録媒体を提供するこ
とにある。
を抑制する耐摩耗性に優れた磁気記録媒体を提供するこ
とにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、保護膜の組
成を膜厚方向に２周期以上の周期性を持たせ、各周期内
では硬質な膜と軟質な膜の２層を含むことで達成され
る。
成を膜厚方向に２周期以上の周期性を持たせ、各周期内
では硬質な膜と軟質な膜の２層を含むことで達成され
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図を用い
て説明する。
て説明する。
【０００９】図１，２は本発明の実施例を示す断面図と
説明図である。磁気記録媒体の構造は図１に示すよう
に、基板上に下地層（図示略）、その上に磁性層１があ
り、磁性層を摩擦・摩耗から保護するために炭素系の保
護膜を５nm〜１０nmの厚さで積層させている。保護膜と
しては硬質な膜２を堆積した後、軟質な膜３を堆積させ
た構造を例えば図１のように３周期で形成させる。この
ときの膜厚方向の硬度は、図２の実線、あるいは点線に
示すような変化をする。炭素保護膜の成膜方法として
は、ＣＶＤ，スパッタリング等の方法があるが、一般に
磁気記録媒体の保護膜は、ターゲットに大電流を流せて
高速成膜が可能であることから量産性に優れているマグ
ネトロンスパッタリング法を用いて形成される。
説明図である。磁気記録媒体の構造は図１に示すよう
に、基板上に下地層（図示略）、その上に磁性層１があ
り、磁性層を摩擦・摩耗から保護するために炭素系の保
護膜を５nm〜１０nmの厚さで積層させている。保護膜と
しては硬質な膜２を堆積した後、軟質な膜３を堆積させ
た構造を例えば図１のように３周期で形成させる。この
ときの膜厚方向の硬度は、図２の実線、あるいは点線に
示すような変化をする。炭素保護膜の成膜方法として
は、ＣＶＤ，スパッタリング等の方法があるが、一般に
磁気記録媒体の保護膜は、ターゲットに大電流を流せて
高速成膜が可能であることから量産性に優れているマグ
ネトロンスパッタリング法を用いて形成される。
【００１０】ここで、非晶質炭素膜の硬さを変化させる
第一の実施例として異種原子を添加させる方法があり、
その種類は窒素や酸素，水素，珪素などが考えられる。
窒素や酸素は炭素と強い結合エネルギーで結合すること
により硬度を高めると考えられる。例えば窒化カーボン
（β−Ｃ3Ｎ4）はダイヤモンド以上の硬度が理論的に予
測されている。また、水素は膜内部の炭素のダングリン
グ・ボンド(未結合手)を終端させることにより、珪素は
炭素のｓｐ3 性を高めることにより、膜全体の構造を安
定化させる効果がある。窒素を添加する際の成膜条件
は、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリングで黒鉛状
のターゲットを用い、スパッタガスには窒素を加えた純
アルゴンを使う。水素を添加する場合は、反応ガスとし
て、水素や炭化水素（メタンなど）を混合する。一般に
動作圧力を０.３〜１.３Ｐａ程度として、１kW／面程度
の電力でスパッタリングを行なう。異種原子の添加割合
によって膜硬度は図３のように変化すると考えられるの
で、高硬度の膜形成を行う際には最適添加割合Ｙ２で添
加させ、軟質の膜を形成させる際には添加割合をＹ１に
減らすと良い。最適添加割合は原子種により多少異なる
が、５ａｔ％〜30at％の間に存在することが多い。した
がって、硬度を膜厚方向に変化させる手段として、異種
原子添加割合を変化させる（ガス流量を変える）、ある
いは添加原子種を変化させることで可能になる。
第一の実施例として異種原子を添加させる方法があり、
その種類は窒素や酸素，水素，珪素などが考えられる。
窒素や酸素は炭素と強い結合エネルギーで結合すること
により硬度を高めると考えられる。例えば窒化カーボン
（β−Ｃ3Ｎ4）はダイヤモンド以上の硬度が理論的に予
測されている。また、水素は膜内部の炭素のダングリン
グ・ボンド(未結合手)を終端させることにより、珪素は
炭素のｓｐ3 性を高めることにより、膜全体の構造を安
定化させる効果がある。窒素を添加する際の成膜条件
は、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリングで黒鉛状
のターゲットを用い、スパッタガスには窒素を加えた純
アルゴンを使う。水素を添加する場合は、反応ガスとし
て、水素や炭化水素（メタンなど）を混合する。一般に
動作圧力を０.３〜１.３Ｐａ程度として、１kW／面程度
の電力でスパッタリングを行なう。異種原子の添加割合
によって膜硬度は図３のように変化すると考えられるの
で、高硬度の膜形成を行う際には最適添加割合Ｙ２で添
加させ、軟質の膜を形成させる際には添加割合をＹ１に
減らすと良い。最適添加割合は原子種により多少異なる
が、５ａｔ％〜30at％の間に存在することが多い。した
がって、硬度を膜厚方向に変化させる手段として、異種
原子添加割合を変化させる（ガス流量を変える）、ある
いは添加原子種を変化させることで可能になる。
【００１１】非晶質炭素膜の硬さを変化させる第二の実
施例として、アークイオンプレーティング法により炭素
膜を作成し、基板バイアス電圧を変化させることにより
硬度を制御させる方法がある。基板バイアスを変化させ
ると、炭素膜の硬度は図４のように変化する。第一の実
施例と同様、高硬度の膜形成を行う際にはバイアス電圧
を最適値ｂ２に設定し、軟質の膜を形成させる際にはバ
イアス電圧をｂ１に下げると硬度の異なる層が形成され
る。膜硬度を上げる最適バイアス値が存在する理由とし
ては、適当なイオン衝撃を膜表面に加えることにより炭
素のｓｐ3 性が高められ、ダイヤモンド状の炭素膜が増
加することによると考えられる。また、バイアス電圧ｂ
１の軟質な膜はグラファイト状の炭素が多く存在すると
考えられる。グラファイトは層状の構造をしていること
から潤滑性に優れており、図１のように保護膜内部に存
在することにより表面で受けたせん断による変形を緩和
吸収させる役割をする。以上の実施例によると、バイア
ス電圧を変えるだけで保護膜硬度が変化し、また成膜原
子種も炭素のみであることから、成膜工程が複雑になる
ことはなく量産に適している。
施例として、アークイオンプレーティング法により炭素
膜を作成し、基板バイアス電圧を変化させることにより
硬度を制御させる方法がある。基板バイアスを変化させ
ると、炭素膜の硬度は図４のように変化する。第一の実
施例と同様、高硬度の膜形成を行う際にはバイアス電圧
を最適値ｂ２に設定し、軟質の膜を形成させる際にはバ
イアス電圧をｂ１に下げると硬度の異なる層が形成され
る。膜硬度を上げる最適バイアス値が存在する理由とし
ては、適当なイオン衝撃を膜表面に加えることにより炭
素のｓｐ3 性が高められ、ダイヤモンド状の炭素膜が増
加することによると考えられる。また、バイアス電圧ｂ
１の軟質な膜はグラファイト状の炭素が多く存在すると
考えられる。グラファイトは層状の構造をしていること
から潤滑性に優れており、図１のように保護膜内部に存
在することにより表面で受けたせん断による変形を緩和
吸収させる役割をする。以上の実施例によると、バイア
ス電圧を変えるだけで保護膜硬度が変化し、また成膜原
子種も炭素のみであることから、成膜工程が複雑になる
ことはなく量産に適している。
【００１２】図５，６では本手法で形成された周期構造
の膜が摩耗を減らす効果について説明する。図５は、摩
耗解析を行った解析モデルを示す。図１に示したように
保護膜組成を３周期に変化させ、その上からダイヤモン
ドピン４を一定荷重で押し付け、矢印方向に摺動させる
（ここで磁性層の解析は省略している）。黒丸は全て炭
素原子を現している。また、硬質な膜２はダイヤモンド
ライクカーボン、軟質な膜はグラファイトライクカーボ
ンである。解析手法は分子動力学法を用い、炭素原子間
ポテンシャルにはTersoff 型ポテンシャルを使用した。
このとき、硬質な膜の厚さをａ、軟質な膜の厚さをｂ、
組成が変わる周期幅をｃ（＝ａ＋ｂ）とおく。荷重を
０.１μＮ とし、５０ｍ／ｓの摺動速度で約３０Å摺動
させた後の解析結果の一例を図６に示す。摺動により保
護膜の表面層が破壊されている様子が分かる。ここでピ
ンの押し込み深さを計り、押し込み深さが浅い場合は摩
耗に強い膜、深い場合は摩耗に弱い膜であると判断す
る。
の膜が摩耗を減らす効果について説明する。図５は、摩
耗解析を行った解析モデルを示す。図１に示したように
保護膜組成を３周期に変化させ、その上からダイヤモン
ドピン４を一定荷重で押し付け、矢印方向に摺動させる
（ここで磁性層の解析は省略している）。黒丸は全て炭
素原子を現している。また、硬質な膜２はダイヤモンド
ライクカーボン、軟質な膜はグラファイトライクカーボ
ンである。解析手法は分子動力学法を用い、炭素原子間
ポテンシャルにはTersoff 型ポテンシャルを使用した。
このとき、硬質な膜の厚さをａ、軟質な膜の厚さをｂ、
組成が変わる周期幅をｃ（＝ａ＋ｂ）とおく。荷重を
０.１μＮ とし、５０ｍ／ｓの摺動速度で約３０Å摺動
させた後の解析結果の一例を図６に示す。摺動により保
護膜の表面層が破壊されている様子が分かる。ここでピ
ンの押し込み深さを計り、押し込み深さが浅い場合は摩
耗に強い膜、深い場合は摩耗に弱い膜であると判断す
る。
【００１３】図７はｃとｂ／ａをパラメータとして振っ
たときのピンの押し込み深さである。ここで保護膜全体
の膜厚は一定で考える。全体的にはｂ／ａが小さいほ
ど、また組成が変わる周期幅ｃが小さいほど押し込み深
さは浅くなっている。ただしｃの幅が小さすぎると硬質
な膜の結晶構造が崩れる恐れもあり、最低でも１０Åは
取った方がよい。したがって周期幅ｃを約１０Å、軟質
な膜と硬質な膜の膜厚比ｂ／ａを例えば約１／４にとる
と摩耗に強い保護膜が形成される。
たときのピンの押し込み深さである。ここで保護膜全体
の膜厚は一定で考える。全体的にはｂ／ａが小さいほ
ど、また組成が変わる周期幅ｃが小さいほど押し込み深
さは浅くなっている。ただしｃの幅が小さすぎると硬質
な膜の結晶構造が崩れる恐れもあり、最低でも１０Åは
取った方がよい。したがって周期幅ｃを約１０Å、軟質
な膜と硬質な膜の膜厚比ｂ／ａを例えば約１／４にとる
と摩耗に強い保護膜が形成される。
【００１４】以上の実施例によると、非晶質炭素系保護
膜の硬度を膜厚方向に周期的に変化させることができ、
耐摩耗性の強い磁気記録媒体の保護膜が製造可能とな
る。
膜の硬度を膜厚方向に周期的に変化させることができ、
耐摩耗性の強い磁気記録媒体の保護膜が製造可能とな
る。
【００１５】
【発明の効果】本発明によれば、非晶質炭素系保護膜を
形成する際、保護膜の組成を膜厚方向に２周期以上の周
期性を持たせ、各周期内では硬質な膜と軟質な膜の２層
を含むことにより、高硬度で内部応力の増大を抑制する
耐摩耗性に優れた保護膜を形成することが可能であり、
結果として信頼性の高い磁気記録媒体を製造することが
出来る。
形成する際、保護膜の組成を膜厚方向に２周期以上の周
期性を持たせ、各周期内では硬質な膜と軟質な膜の２層
を含むことにより、高硬度で内部応力の増大を抑制する
耐摩耗性に優れた保護膜を形成することが可能であり、
結果として信頼性の高い磁気記録媒体を製造することが
出来る。
【図１】本発明の実施例である保護膜を示す断面図。
【図２】本発明の実施例である保護膜の厚さ方向の硬度
変化を示す特性図。
変化を示す特性図。
【図３】本発明の第一の実施例である異種原子添加割合
と膜硬度の関係を示す特性図。
と膜硬度の関係を示す特性図。
【図４】本発明の第二の実施例による基板バイアス電圧
と膜硬度の関係を示す特性図。
と膜硬度の関係を示す特性図。
【図５】本発明の効果を解析したモデル図。
【図６】本発明の効果を解析した解析結果の一例を示す
図。
図。
【図７】本発明の効果の説明するために示した特性図。
１…磁性層、２…硬質な膜、３…軟質な膜、４…ダイヤ
モンドピン。
モンドピン。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K029 AA24 BA34 BB02 BC02 BC06 BD11 CA03 CA05 4K044 AA01 BA18 BB02 BC01 BC14 CA13 5D006 AA06 DA03 FA02
Claims (1)
- 【請求項１】基板上に磁性層と前記磁性層上に形成され
た保護膜とを有する磁気記録媒体において、前記保護膜
の組成が少なくとも２層以上に周期的変化をすることを
特徴とする磁気記録媒体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000345461A JP2002150529A (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | 磁気記録媒体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000345461A JP2002150529A (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | 磁気記録媒体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002150529A true JP2002150529A (ja) | 2002-05-24 |
Family
ID=18819490
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000345461A Pending JP2002150529A (ja) | 2000-11-08 | 2000-11-08 | 磁気記録媒体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002150529A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7317594B2 (en) | 2004-08-31 | 2008-01-08 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium, head slider and manufacturing methods therefor |
| US7514163B2 (en) | 2004-06-08 | 2009-04-07 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium and magnetic recording device |
| CN108411258A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-08-17 | 大连维钛克科技股份有限公司 | 一种超厚无氢类金刚石薄膜及其制备方法 |
-
2000
- 2000-11-08 JP JP2000345461A patent/JP2002150529A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7514163B2 (en) | 2004-06-08 | 2009-04-07 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium and magnetic recording device |
| US7317594B2 (en) | 2004-08-31 | 2008-01-08 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium, head slider and manufacturing methods therefor |
| US8018683B2 (en) | 2004-08-31 | 2011-09-13 | Fujitsu Limited | Head slider and magnetic recording device therewith |
| CN108411258A (zh) * | 2018-05-29 | 2018-08-17 | 大连维钛克科技股份有限公司 | 一种超厚无氢类金刚石薄膜及其制备方法 |
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