JP2005158092A - Magnetic recording medium, magnetic storage device, and manufacturing method for magnetic recording medium - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、高密度記録が可能な磁気記録媒体および磁気記憶装置に係り、磁気ヘッドと磁性層とのスペーシングを低減した磁気記録媒体に関する。 The present invention relates to a magnetic recording medium and a magnetic storage device capable of high-density recording, and more particularly to a magnetic recording medium in which the spacing between a magnetic head and a magnetic layer is reduced.
近年、インターネットの急速な普及及び通信速度の向上等により、取り扱うデータ量が飛躍的に増加し、記憶容量が百Gバイト台の磁気記憶装置がパソコンや画像記録装置に搭載されるようになってきている。記憶容量がさらに大きな記憶装置のニーズが高まると共に、一般家庭の通常環境下で使用されるのでこれまで以上の耐久性も要求される。記憶装置において、高記録密度化及び耐久性の向上の両立がますます困難となってきている。 In recent years, due to the rapid spread of the Internet and improvement in communication speed, the amount of data handled has increased dramatically, and magnetic storage devices with storage capacities on the order of 100 GB have been installed in personal computers and image recording devices. ing. The need for a storage device having a larger storage capacity is increased, and since it is used in a normal environment of a general household, higher durability than ever is required. In storage devices, it has become increasingly difficult to achieve both higher recording density and improved durability.
記憶装置、例えばハードディスクドライブでは、記録密度向上のためには、磁気記録媒体の記録層と、磁気ヘッドの記録再生素子との間隔を低減する必要がある。その手法としては、磁気記録媒体の記録層や磁気ヘッドの記録再生素子を覆う保護膜を薄膜化することや、磁気記録媒体からの磁気ヘッドの浮上量を低減することが挙げられる。しかし、単に保護膜を薄膜化すると、保護膜の機械的脆弱化や耐蝕性の低下を招き、磁気記録媒体の長期信頼性が問題となる。 In a storage device such as a hard disk drive, in order to improve recording density, it is necessary to reduce the distance between the recording layer of the magnetic recording medium and the recording / reproducing element of the magnetic head. The methods include thinning the protective film covering the recording layer of the magnetic recording medium and the recording / reproducing element of the magnetic head, and reducing the flying height of the magnetic head from the magnetic recording medium. However, if the protective film is simply thinned, the protective film is mechanically weakened and the corrosion resistance is lowered, and the long-term reliability of the magnetic recording medium becomes a problem.
従来、これらの保護膜には機械的強度が高く化学的に不活性なスパッタ法によるDLC膜(ダイヤモンドライクカーボン膜)が用いられてきた。しかし、保護膜を一層薄膜化するにあたって、均一で高品質の膜質のカーボン膜が形成可能なCVD(化学気相成長)法やIBD(Ion Beam Deposition)法、FCA法(Filtered Cathodic Arc法)が用いられるようになってきた。これらの方法では、薄膜であっても従来と同様の耐久性や耐蝕性を維持する高硬度・高密度化に向けた膜質改善への探求が続けられ、これまでにカーボン膜の前駆体であるイオン化された炭素もしくは炭化水素に、適切な基板バイアスを印加して基板に堆積することによって、炭素間結合のsp3性の割合を多くし、結果として高硬度・高密度化が達成されることが見出されている(例えば特許文献1参照。)。 Conventionally, a DLC film (diamond-like carbon film) formed by sputtering, which has high mechanical strength and is chemically inert, has been used for these protective films. However, in order to further reduce the thickness of the protective film, a CVD (chemical vapor deposition) method, an IBD (Ion Beam Deposition) method, or an FCA method (Filtered Cathodic Arc method) that can form a carbon film having a uniform and high quality film quality is available. It has come to be used. In these methods, even in the case of thin films, the search for film quality improvement toward high hardness and high density that maintains the same durability and corrosion resistance as in the past has been continued, and it has been a precursor of carbon films so far. By applying an appropriate substrate bias to ionized carbon or hydrocarbon and depositing on the substrate, the sp 3 property ratio of carbon-carbon bonds is increased, resulting in high hardness and high density. (For example, refer to Patent Document 1).
また、保護膜の薄膜化に伴い保護膜上に形成される潤滑層の役割が一層重要となってきている。潤滑層は、一般にパーフルオロポリエーテル(PFPE)の骨格を有し、骨格の末端基として水酸基やフェニル基を有するPFPE系潤滑剤が主として用いられている。潤滑層は、末端基が保護膜と結合し、PFPEの骨格が磁気ヘッドの接触や摺動による応力を緩和して、記録層の磁気的特性の劣化や機械的損傷を防止する役割を有している。 Further, as the protective film becomes thinner, the role of the lubricating layer formed on the protective film has become more important. The lubricating layer generally has a skeleton of perfluoropolyether (PFPE), and a PFPE lubricant having a hydroxyl group or a phenyl group as a terminal group of the skeleton is mainly used. The lubricating layer has a role in which the end group is bonded to the protective film, and the PFPE skeleton relaxes the stress caused by the contact or sliding of the magnetic head, thereby preventing the magnetic characteristics of the recording layer from deteriorating and mechanical damage. ing.
保護膜がカーボン膜の場合、PFPE系潤滑剤の濡れ性や付着性が低いと、長期間の使用により潤滑剤が磁気ディスクの回転の遠心力により飛散する現象や、磁気ヘッドと磁気記録媒体との空隙に生じる空気流により飛散する現象により、潤滑層の膜厚が減少し、ついにはいわゆるヘッドクラッシュが生じてしまう。これに対し、従前より様々な保護膜の表面処理により濡れ性及び付着性を向上する手法が提案されている。表面処理は、例えば紫外線照射処理(例えば特許文献2及び3参照。)、酸素含有プラズマ処理(例えば特許文献4参照。)などが挙げられる。
しかしながら、本願発明者の検討によれば、高記録密度化を目指した保護膜の更なる薄膜化の点から、以下のような問題点が明らかとなっている。 However, according to the study by the present inventor, the following problems have been clarified from the viewpoint of further thinning of the protective film aiming at higher recording density.
図1は、従来の磁気記録媒体の磁性層と保護層のカーボン膜との界面を拡大して示す断面図である。図1に示すように、従来の磁気記録媒体100では、情報を記録する磁性層101上にスパッタ法等でカーボン膜103を形成する際に、硬度を向上させるために基板バイアスを高く設定すると、磁性層101とカーボン膜103との界面に界面混合層102が形成される。界面混合層102は、カーボン膜103の前駆体であるイオン化された炭素が基板に衝突した際に磁性層101の最表面にダメージを与え、炭素等と磁性材料とが物理的に混合し、あるいは化学的に結合したものである。
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view showing an interface between a magnetic layer of a conventional magnetic recording medium and a carbon film of a protective layer. As shown in FIG. 1, in the conventional
界面混合層102は磁気的性質の点では、磁性層101が物理的にダメージを受け、あるいは磁性層101を構成する材料の炭化物等が形成されるため、磁気特性が劣化しあるいは強磁性がほぼ消失している状態である。また、界面混合層102は、保護膜としての機能の点からは、カーボン膜103に磁性層101の金属元素が混じった状態であるので腐食され易く膜質が劣化している。したがって、かかる磁気記録媒体100は磁性層101及びカーボン膜103の膜厚が減少し、電磁変換特性、耐久性及び耐蝕性の劣化を招く。さらに、耐久性及び耐蝕性を向上するためにカーボン膜103の膜厚を増加すると磁気ヘッドと磁性層とのスペーシングが増加し、さらに電磁変換特性が劣化するという問題がある。
In the interface mixed
また、潤滑剤塗布後の潤滑層104表面の紫外線照射処理により、潤滑層104を構成する潤滑剤の分子とカーボン膜103との結合力は紫外線照射時間及び紫外線強度を制御することによって高めることができる。しかし、カーボン膜103表面の活性点密度は成膜後の大気曝露から次第に減少するため、潤滑剤塗布までの大気曝露時間によって潤滑剤の被覆率が変化するので、磁気記録媒体間の潤滑剤の被覆率のバラツキが生じる。また、活性点密度の減少により潤滑剤が島状に分布し、紫外線照射によりそのまま固着され、潤滑機能の低下を招くという問題がある。
Further, by the ultraviolet irradiation treatment on the surface of the lubricating
また、カーボン膜103表面に対する酸素含有プラズマ処理は、潤滑剤の付着率向上及び結合力を増加させる点では効果的である。しかし、カーボン膜103がプラズマやラジカルに曝されることで、カーボン膜103の奥部まで酸化が進み硬度変化を生じたり、カーボン膜103が局部的にエッチングされて消失してしまうので、カーボン膜103の薄膜化に伴って致命的な問題となる。さらに、酸素含有プラズマ処理により形成されたカーボン膜103表面の活性点は時間と共に減少するので、潤滑剤塗布直前に行うことが好ましい。したがって、新たなプラズマ処理装置の導入が必要となり、設備的な煩雑さや工程数の増加が不可避となる。
The oxygen-containing plasma treatment on the surface of the
また、FCA法では、アーク放電によりグラファイトのカソードターゲットからカーボン膜の前駆体であるカーボンイオンと中性のカーボン粒子(マクロパーティクル)が蒸発・生成される。中性のカーボン粒子は、磁気記録媒体100が配設された成膜室に達する前にフィルタ部により捕獲・除去される。しかし、フィルタ部において捕獲しきれなかった極微量のカーボン粒子が磁性層101上に堆積するおそれがあり、かかるカーボン粒子は低浮上量の磁気ヘッドのクラッシュの原因となる。フィルタ部を多段構成としてカーボン粒子を完全に除去する構成とすることもできるが、それに伴ってカーボンイオンも捕獲されロスが多くなるので生産効率が低下するという問題がある。
In the FCA method, carbon ions, which are carbon film precursors, and neutral carbon particles (macroparticles) are evaporated and generated from a graphite cathode target by arc discharge. The neutral carbon particles are captured and removed by the filter unit before reaching the film formation chamber in which the
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、本発明の概括目的は、薄膜化が可能で、耐蝕性及び耐久性に優れた保護膜を備え、高密度記録が可能な磁気記録媒体、その磁気記憶装置、及び磁気記録媒体の製造方法を提供することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and the general purpose of the present invention is to provide a magnetic recording film that can be thinned, has a protective film excellent in corrosion resistance and durability, and can perform high-density recording. It is to provide a medium, a magnetic storage device thereof, and a method of manufacturing a magnetic recording medium.
本発明の具体的な第1の目的は、磁気ヘッドと磁性層とのスペーシングを低減した高密度記録が可能で長期信頼性を有する磁気記録媒体、その磁気記憶装置、及び磁気記録媒体の製造方法を提供することである。本発明の具体的な第2の目的は、薄膜化された保護膜に損傷を与えることなく被覆率及び付着性の優れた潤滑層を形成し、高信頼性を有し、高密度記録が可能な磁気記録媒体の製造方法を提供することである。本発明の具体的な第3の目的は、マクロパーティクルの堆積を防止して保護膜の薄膜化を図る磁気記録媒体の製造方法を提供することである。 A specific first object of the present invention is to manufacture a magnetic recording medium capable of high-density recording with reduced spacing between the magnetic head and the magnetic layer and having long-term reliability, its magnetic storage device, and magnetic recording medium Is to provide a method. A specific second object of the present invention is to form a lubricating layer with excellent coverage and adhesion without damaging the thinned protective film, and with high reliability, high density recording is possible. And a method for manufacturing a magnetic recording medium. A specific third object of the present invention is to provide a method of manufacturing a magnetic recording medium that prevents the deposition of macro particles and reduces the thickness of the protective film.
本発明の一観点によれば、基板と、該基板の上方に設けられた磁性層と、該磁性層上に設けられた保護膜と、該保護膜上に設けられた潤滑層を有する磁気記録媒体の製造方法であって、保護膜材料のイオンを用いて真空プロセス成膜法により前記保護膜を形成する保護膜形成工程とを備え、前記保護膜形成工程において基板バイアスを負電圧で0V以上80V未満の範囲に設定することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, a magnetic recording includes a substrate, a magnetic layer provided above the substrate, a protective film provided on the magnetic layer, and a lubricating layer provided on the protective film. A protective film forming step of forming the protective film by a vacuum process film forming method using ions of the protective film material, wherein the substrate bias is set to 0 V or more at a negative voltage in the protective film forming step. A method for manufacturing a magnetic recording medium is provided, wherein the magnetic recording medium is set to a range of less than 80V.
本発明によれば、成膜材料をイオン化する真空プロセス成膜法、例えば、化学的気相成長法やFCA法を用いて保護膜を形成する際に、基板バイアスを負電圧で0V以上80V未満の範囲に設定することにより、保護膜材料のイオンが磁性層表面に堆積する際に、磁性層表面に与える物理的ダメージや、磁性層及び保護膜を構成する材料が化学的に結合して形成される界面混合層の発生を抑制あるいは防止することができる。したがって、磁気ヘッド−磁性層間のスペーシングを低減しS/Nを向上することができ、高記録密度化を図ることができる。また、磁性層表面の保護膜のほぼ全厚分が良質の膜質を有するので、保護膜を薄膜化しても優れた耐久性及び耐蝕性を有し、長期信頼性に優れている。 According to the present invention, when a protective film is formed using a vacuum process film forming method that ionizes a film forming material, for example, chemical vapor deposition method or FCA method, the substrate bias is 0 V or more and less than 80 V as a negative voltage. When the ions of the protective film material are deposited on the surface of the magnetic layer, the physical damage to the surface of the magnetic layer and the material constituting the magnetic layer and the protective film are chemically combined. The generation of the interfacial mixed layer can be suppressed or prevented. Therefore, the spacing between the magnetic head and the magnetic layer can be reduced, the S / N can be improved, and the recording density can be increased. In addition, since almost the entire thickness of the protective film on the surface of the magnetic layer has a good quality, even if the protective film is thinned, it has excellent durability and corrosion resistance and excellent long-term reliability.
本発明の他の観点によれば、基板と、前記基板の上方に形成された記録層と、前記記録層上に形成された保護膜とを備えた磁気記録媒体であって、前記記録層と保護膜との界面に、記録層および保護膜を構成する材料が互いに混合して形成されてなる界面混合層の平均膜厚が0.5nm以下であることを特徴とする磁気記録媒体が提供される。 According to another aspect of the present invention, a magnetic recording medium comprising a substrate, a recording layer formed above the substrate, and a protective film formed on the recording layer, the recording layer comprising: Provided is a magnetic recording medium characterized in that the average film thickness of an interface mixed layer formed by mixing the recording layer and the material constituting the protective film is 0.5 nm or less at the interface with the protective film. The
本発明によれば、従来の数百V(絶対値)もの基板バイアスを印加して保護膜を形成した従来の磁気記録媒体と比較して、保護膜を形成する際に低運動エネルギーの保護膜材料のイオンを磁性層表面に堆積することにより、磁性層と保護膜材料のイオンが物理的あるいは化学的に混合して形成される界面混合層の形成を抑制あるいは防止して、界面混合層の薄膜化を図り、0.5nm以下にする。したがって、磁気ヘッド−磁性層間のスペーシングを低減しS/Nを向上することができ、高記録密度化を図ることができる。ここで、0.5nmは、例えばカーボン膜として単原子層〜2原子層の膜厚であり、磁気記録媒体、例えば面内記録媒体の面密度が60Gb/inch2以上において、磁気ヘッド−磁性層間のスペーシングの点から許容される膜厚でもある。もちろん界面混合層の平均膜厚は小さいほどよい。 According to the present invention, compared to the conventional magnetic recording medium in which a protective film is formed by applying a substrate bias of several hundreds V (absolute value), the protective film having a low kinetic energy is formed when the protective film is formed. By depositing material ions on the surface of the magnetic layer, the formation of an interfacial mixed layer formed by physically or chemically mixing ions of the magnetic layer and the protective film material is suppressed or prevented. Reduce the thickness to 0.5 nm or less. Therefore, the spacing between the magnetic head and the magnetic layer can be reduced, the S / N can be improved, and the recording density can be increased. Here, 0.5 nm is a film thickness of a monoatomic layer to a diatomic layer as a carbon film, for example, and when the surface density of a magnetic recording medium, for example, an in-plane recording medium is 60 Gb / inch 2 or more, the magnetic head-magnetic layer It is also an allowable film thickness in terms of spacing. Of course, the smaller the average film thickness of the interfacial mixed layer, the better.
本発明のその他の観点によれば、基板と、前記基板の上方に形成された記録層と、前記記録層上に形成されたカーボン保護膜とを備えた磁気記録媒体であって、前記カーボン保護膜は、磁性層側に形成された第1の保護膜と、該第1の保護膜上に形成された第2の保護膜とからなり、前記第1の保護膜は第2の保護膜よりも炭素原子量に対する水素原子量比が高いことを特徴とする磁気記録媒体が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetic recording medium comprising a substrate, a recording layer formed above the substrate, and a carbon protective film formed on the recording layer, wherein the carbon protection The film is composed of a first protective film formed on the magnetic layer side and a second protective film formed on the first protective film. The first protective film is formed by the second protective film. There is also provided a magnetic recording medium characterized in that the ratio of the amount of hydrogen atoms to the amount of carbon atoms is high.
本発明によれば、磁気記録媒体の表面側に設けられた第2の保護膜は炭素原子量に対する水素原子量比が低いのでより硬質であり耐久性に優れる。一方、磁性層側に形成された第1の保護膜は、炭素原子量に対する水素原子量比が第2の保護膜より高いので比較的軟質となる。第1の保護膜は、例えば基板バイアスを低く(負の電圧で、絶対値を低下させ)、あるいは0Vに設定して、化学的気相成長法などにより形成し、第2の保護膜は基板バイアスを増加(負の電圧で、絶対値を増加)して同様に形成する。初期保護膜を形成する際には、基板バイアスが低減され、硬質保護膜を形成する際には、初期保護膜が磁性層表面を保護するので、磁性層表面の界面混合層の形成が抑制されあるいは防止される。 According to the present invention, the second protective film provided on the surface side of the magnetic recording medium is harder and more durable because the ratio of the hydrogen atomic weight to the carbon atomic weight is low. On the other hand, the first protective film formed on the magnetic layer side is relatively soft because the ratio of the amount of hydrogen atoms to the amount of carbon atoms is higher than that of the second protective film. The first protective film is formed by, for example, a chemical vapor deposition method with a low substrate bias (a negative voltage is used to reduce the absolute value) or set to 0 V, and the second protective film is a substrate. It is formed in the same manner by increasing the bias (increasing the absolute value with a negative voltage). When the initial protective film is formed, the substrate bias is reduced, and when the hard protective film is formed, the initial protective film protects the surface of the magnetic layer, thereby suppressing the formation of an interface mixed layer on the magnetic layer surface. Or it is prevented.
本発明のその他の観点によれば、上記いずれかの磁気記録媒体と、記録再生手段とを備えた磁気記憶装置が提供される。 According to another aspect of the present invention, there is provided a magnetic storage device including any one of the above magnetic recording media and recording / reproducing means.
本発明によれば、界面混合層の形成を抑制・防止することにより、磁気ヘッド−磁性層間のスペーシングを低減しS/Nを向上すると共に、優れた耐久性及び耐蝕性を有する保護膜を有しているので、高記録密度化が可能であり、長期信頼性を有している。 According to the present invention, by suppressing / preventing the formation of the interface mixed layer, the spacing between the magnetic head and the magnetic layer is reduced, the S / N is improved, and a protective film having excellent durability and corrosion resistance is provided. Therefore, the recording density can be increased and long-term reliability can be obtained.
本発明によれば、磁性層と保護膜との間の界面混合層の形成を抑制あるいは防止することにより、S/Nを向上すると共に、優れた耐久性及び耐蝕性を有し、高密度記録化が可能で長期信頼性を有する磁気記録媒体を実現することができる。 According to the present invention, the S / N is improved by suppressing or preventing the formation of an interface mixed layer between the magnetic layer and the protective film, and it has excellent durability and corrosion resistance, and has a high density recording. And a magnetic recording medium having long-term reliability can be realized.
本発明に係る実施の形態を必要に応じて図面を参照しつつ具体的に説明する。 Embodiments according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings as necessary.
(第1の実施の形態)
図2は、本発明の第1の実施の形態に係る磁気記録媒体の断面図である。図2を参照するに、磁気記録媒体10は、基板11と、基板11上に下地層12、非磁性中間層13、磁性層14、保護膜16が順次積層され、さらに保護膜16上に潤滑層18が形成された構成となっている。磁性層14と保護膜16との界面にある界面混合層15は保護膜16を成膜した際に自己形成的に形成されたものである。
(First embodiment)
FIG. 2 is a sectional view of the magnetic recording medium according to the first embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, in the
界面混合層15は、磁性層14が保護膜16を構成する材料が堆積する際に磁性層14に与えた物理的ダメージや、磁性層14を構成する材料と保護膜16を構成する材料とが化学的に結合して形成されるため、磁気特性が劣化しあるいは強磁性がほぼ消失している状態である。界面混合層15は、磁気ヘッドと磁性層14とのスペーシングを増大させるため、できる限り薄いか、あるいは形成されないことが好ましい。
The interface mixed
本発明では、保護膜16を形成するために真空プロセスを用いた成膜方法のうち、例えばプラズマCVD法、ALCVD(Atomic Layer CVD)法などのCVD法、及びFCA法により保護膜16を形成する。保護膜16を形成する際に磁性層14表面に形成される界面混合層15を薄膜化あるいは形成されないようにするために、保護膜16となる前駆体、例えば保護膜16がカーボン膜である場合のカーボンイオンの磁性層14表面に堆積する際の運動エネルギーを低下させ、あるいは、成膜雰囲気ガスのガスイオンが磁性層14表面に衝突する際の運動エネルギーを低下させる。前駆体やガスイオンの運動エネルギーを低減する手法としては、(1)基板バイアスを低くすること、(2)雰囲気ガス圧力を高めること、(3)保護膜材料の吸着現象を利用すること等が挙げられる。特に、磁性層14表面に保護膜16を単原子層、あるいは二原子層程度、すなわち膜厚0.5nm程度を形成する際の前駆体やガスイオンの運動エネルギーを低減することが好ましい。
In the present invention, the
基板バイアスは負電圧で0V以上80V未満(好ましくは、負電圧で0V以上30V以下、特に好ましくは0V)の範囲に設定する。前駆体やガスイオンが基板バイアスによる加速の程度が低くなるので、運動エネルギーを低減することができる。また、雰囲気ガス圧力は、プラズマCVD法などのCVD法では1Pa〜50Pa(特に10〜20Pa)に設定することが好ましい。前駆体やガスイオンが雰囲気ガス分子と衝突して運動エネルギーが低減される。以下、具体的な保護膜16の成膜方法について説明する。
The substrate bias is set to a negative voltage in the range of 0 V to less than 80 V (preferably, a negative voltage of 0 V to 30 V, particularly preferably 0 V). Since the degree of acceleration of the precursor and gas ions due to the substrate bias is reduced, kinetic energy can be reduced. Moreover, it is preferable to set atmospheric gas pressure to 1 Pa-50 Pa (especially 10-20 Pa) in CVD methods, such as a plasma CVD method. Precursors and gas ions collide with atmospheric gas molecules to reduce kinetic energy. Hereinafter, a specific method for forming the
[プラズマCVD法による保護膜形成方法]
本実施の形態の磁気記録媒体の製造方法を構成する、プラズマCVD法を用いた保護膜16の形成方法を以下に説明する。
[Protective film formation method by plasma CVD method]
A method for forming the
先ず、後述する方法で磁性層14まで形成した基板11をプラズマCVD装置内に配設し、10-6Pa以下まで排気する。基板温度は例えば0℃〜300℃の範囲に設定し、プロセスガスを導入する。保護膜16としてカーボン膜を形成する場合は、プロセスガスは、CH4、C2H4、C2H6、及びC6H5CH3を用い、キャリアガスは例えばH2を用いる。
First, the
更に、成膜チャンバ内の圧力を高めるために不活性ガス、例えばArガスを導入して、成膜チャンバ内の全圧を1Pa〜50Pa(好ましくは10Pa〜20Pa)の範囲に設定することが好ましい。プラズマにより電離したプロセスガスのイオンがAr原子に衝突する確率を高めて平均自由行程を低減することによりプロセスガスのイオンの運動エネルギーを低下させる。不活性ガスは、Arの他、He、Ne、Kr、Xeでもよい。プラズマの電子温度を低下させ、かつプロセスガスのイオンの電離率を高める点からはArガスにKrやXeなどの原子量の大なる不活性ガスを混合することが好ましい。また、基板バイアスにより不活性ガスイオンが磁性層14表面に与えるダメージの点では、軽元素が好ましく、例えばHe、Neが好ましい。
Further, it is preferable to introduce an inert gas such as Ar gas in order to increase the pressure in the film forming chamber, and to set the total pressure in the film forming chamber to a range of 1 Pa to 50 Pa (preferably 10 Pa to 20 Pa). . The kinetic energy of the process gas ions is reduced by increasing the probability that the ions of the process gas ionized by the plasma collide with the Ar atoms to reduce the mean free path. The inert gas may be He, Ne, Kr, or Xe in addition to Ar. From the viewpoint of lowering the plasma electron temperature and increasing the ionization rate of process gas ions, it is preferable to mix an inert gas having a large atomic weight such as Kr or Xe with Ar gas. Further, in terms of damage caused by inert gas ions to the surface of the
また、基板バイアスは負電圧で0V以上80V未満(好ましくは負電圧で0V以上30V以下、特に好ましくは0V)に設定する。基板バイアスを低下させることによりプロセスガス及び雰囲気ガスのイオンが加速されて速度が増加することを抑制する。放電電力を例えば1000Wに設定して、カーボン膜の初期層の厚さが少なくとも0.5nmになるまで成膜する。初期層膜厚を0.5nm以上とすることで磁性層14表面を保護することができる。なお、初期層16A−1を形成する条件でカーボン膜の全厚分を形成してもよい。
The substrate bias is set to a negative voltage of 0 V to less than 80 V (preferably a negative voltage of 0 V to 30 V, particularly preferably 0 V). By reducing the substrate bias, the ions of the process gas and the atmospheric gas are accelerated and the increase in speed is suppressed. The discharge power is set to 1000 W, for example, and the film is formed until the initial thickness of the carbon film is at least 0.5 nm. The surface of the
次いで、放電を停止し、雰囲気ガス圧力を0.1Pa〜5Paの範囲に設定し、初期層を形成する際の雰囲気ガス圧力よりも低下させる。雰囲気ガス圧力の制御はArガスの流量により行い、Arガスの導入を停止してもよい。必要に応じてプロセスガスの流量を制御してもよい。また、基板バイアスを−80V〜−1000Vに増加し、初期層を形成する際の基板バイアスよりも絶対値を大きくする。磁性層14表面は初期層に覆われているので、基板バイアスを増加させても界面混合層15は形成されず、プロセスガスのイオンが加速されて十分な運動エネルギーを有するので硬質化することができる。雰囲気ガス圧力及び基板バイアスが安定したところで放電を開始し、所望の膜厚まで硬質層を形成する。
Next, the discharge is stopped, the atmospheric gas pressure is set to a range of 0.1 Pa to 5 Pa, and is lower than the atmospheric gas pressure when the initial layer is formed. The atmospheric gas pressure may be controlled by the flow rate of Ar gas and the introduction of Ar gas may be stopped. The flow rate of the process gas may be controlled as necessary. Further, the substrate bias is increased from −80 V to −1000 V, and the absolute value is made larger than the substrate bias when the initial layer is formed. Since the surface of the
以上により、図3に示す磁気記録媒体20のように、本方法により形成されたカーボン膜16Aは、初期層16A−1と硬質層16A−2からなり、初期層16A−1は運動エネルギーの低いプロセスガスのイオンにより形成されているので、磁性層14表面へのダメージが抑制され、界面混合層15の形成がほぼ防止される。初期層16A−1は運動エネルギーの低い状態で堆積されているのでカーボン原子同士の結合は、硬質層16A−2ではsp3結合が多く含まれるのに対して、sp2結合を多く含んでいる。なお、初期層16A−1と硬質層16A−2との界面では硬質層16A−2を構成するプロセスガスのイオンが高い運動エネルギーにより堆積されているのでsp3結合が支配的になっていると推察される。
As described above, as in the
また、初期層16A−1は基板バイアスが硬質層16A−2よりも絶対値が小さいので、入射するカーボンイオンや保護膜の前駆体の運動エネルギーが低いため、硬質層16A−2に対して炭素原子量に対する水素原子量比が高い。なお、水素原子量と炭素原子量との比は例えばラザフォード後方散乱法(Rutherford Backscattering Spectroscopy)及び水素前方散乱法(Hydrogen Forwardscattering Spectroscopy)を用いて測定することが可能である。
In addition, since the
また、プラズマCVD装置はプラズマを形成する領域と基板との位置が離隔された装置を用いることが好ましい。プラズマが磁性層14表面に接触して表面を研削等することを防止することができる。
In addition, it is preferable to use an apparatus in which the position of the plasma formation region and the substrate are separated from each other as the plasma CVD apparatus. It is possible to prevent the plasma from contacting the surface of the
[ALCVD法よる保護膜形成方法]
本実施の形態の磁気記録媒体の製造方法を構成する、ALCVD法を用いた保護膜16の形成方法を以下に説明する。
[Protective film formation method by ALCVD method]
A method for forming the
ALCVD法は、膜を形成する表面に材料ガスからなる単原子層を吸着させ酸化反応を起こさせて酸化物層を単原子層毎に形成する方法である。材料ガスの化学的吸着と熱酸化により酸化物層を形成するので、図2に示す磁性層14表面に界面混合層15が形成されることを防止することができる。ALCVD法では、例えば、Al(CH3)3、ZrCl4、TiI4を原料として、酸化性ガスとしてH2O、H2O2、O2を用いることにより、それぞれ、Al2O3膜、ZrO2膜、TiO2膜を形成することができる。
The ALCVD method is a method in which a monoatomic layer made of a material gas is adsorbed on a surface on which a film is formed to cause an oxidation reaction to form an oxide layer for each monoatomic layer. Since the oxide layer is formed by chemical adsorption and thermal oxidation of the material gas, it is possible to prevent the interface mixed
先ず、磁性層14まで形成した基板をALCVD装置内に配設し10-6Pa以下まで排気する。基板温度は例えば70℃〜500℃の範囲に設定する。保護膜16としてAl2O3膜を形成する場合は、Al(CH3)3を用い、酸化性ガスとしてH2Oを用いる。
First, the substrate formed up to the
次いで、例えば圧力100Pa〜1000PaのトリメチルアルミニウムAl(CH3)3の気体をALCVD装置内に導入して、磁性層14表面に単原子層を吸着させ(約3秒間)、すぐにAl(CH3)3を十分に排気して、次いで、例えば圧力100Pa〜1000PaのH2Oを導入する。CH3基がOH基に置換され、Al2O3膜が形成される。次いでH2Oを排気し、材料ガス導入からH2Oの排気までの手順を繰り返し、所望の膜厚のAl2O3膜を形成する。 Next, for example, a gas of trimethylaluminum Al (CH 3 ) 3 having a pressure of 100 Pa to 1000 Pa is introduced into the ALCVD apparatus to adsorb a monoatomic layer on the surface of the magnetic layer 14 (about 3 seconds), and immediately Al (CH 3). 3 ) is exhausted sufficiently, and then, for example, H 2 O at a pressure of 100 Pa to 1000 Pa is introduced. The CH 3 group is replaced with an OH group, and an Al 2 O 3 film is formed. Next, H 2 O is exhausted, and the procedure from the introduction of the material gas to the exhaust of H 2 O is repeated to form an Al 2 O 3 film having a desired film thickness.
ALCVD法では、磁性層14表面に保護膜の前駆体を吸着させているため磁性層14表面に物理的ダメージが生じない。したがった、磁性層14と保護膜16との界面に界面混合層15が形成されず、磁気ヘッド−磁性層間のスペーシングを低減することができる。
In the ALCVD method, since the precursor of the protective film is adsorbed on the surface of the
[FCA法による保護膜形成方法]
本実施の形態の磁気記録媒体の製造方法を構成する、FCA法を用いた保護膜16の形成方法を以下に説明する。
[Protective film formation method by FCA method]
A method for forming the
FCA装置は、放電部において、グラファイトからなるカソードターゲットとアノードと間にアーク放電を形成することにより、アーク放電により1万℃以上に加熱されたカソードターゲットから、カーボンイオンやカーボン原子が塊状となったカーボン粒子などが蒸発・生成され、45°ベントタイプのフィルタ部によりカーボン粒子が捕獲され、カーボンイオンだけが基板表面に到達するようになっている。 The FCA apparatus forms an arc discharge between the cathode target made of graphite and the anode in the discharge section, so that carbon ions and carbon atoms are agglomerated from the cathode target heated to 10,000 ° C. or more by the arc discharge. The carbon particles and the like are evaporated and generated, and the carbon particles are captured by the 45 ° vent type filter portion so that only the carbon ions reach the substrate surface.
FCA法を用いて保護膜16を形成する場合は、以下のようにして形成する。先ず、磁性層14まで形成した基板をFCA装置内に配設し、10-5Pa以下まで排気する。基板温度は例えば0℃〜300℃の範囲に設定する。界面混合層15の形成を抑制する点ではArガスなどの不活性ガスを導入し、圧力は10-2Pa〜10-1Paであることが好ましい。基板に到達する際のカーボンイオンの運動エネルギーを低減することができる。
When the
カーボンイオンの運動エネルギーは、アーク放電によりカソードターゲットから蒸発する際の運動エネルギーと基板バイアスが支配的である。カソードターゲットとアノードと間に印加される直流電源電力を1kW〜4kWに設定することが好ましい。また、基板バイアスは負電圧で0V以上80V未満(好ましくは負電圧で0V以上30V以下、特に好ましくは0V)の範囲に設定する。基板に到達する際のカーボンイオンの運動エネルギーを低減することができる。 The kinetic energy of carbon ions is dominated by kinetic energy and substrate bias when evaporating from the cathode target by arc discharge. It is preferable to set the direct-current power applied between the cathode target and the anode to 1 kW to 4 kW. The substrate bias is set to a negative voltage in the range of 0 V to less than 80 V (preferably a negative voltage of 0 V to 30 V, particularly preferably 0 V). The kinetic energy of carbon ions when reaching the substrate can be reduced.
次いで、放電を開始して放電が安定した後、基板への成膜を開始し、例えば成膜時間により堆積するカーボン膜の膜厚を制御する。 Next, after the discharge is started and the discharge is stabilized, film formation on the substrate is started. For example, the film thickness of the carbon film deposited is controlled by the film formation time.
FCA法では、基板バイアス、更に高周波電源電力を制御することにより界面混合層15の形成を抑制あるいは防止することができる。
In the FCA method, the formation of the interface mixed
以下、本実施の形態に係る磁気記録媒体10の保護膜16以外の構成について説明する。
Hereinafter, the configuration other than the
図2(または図3)を参照するに、基板11は、ガラス基板、NiPメッキアルミニウム合金基板、シリコン基板、セラミクス基板等を用いることができる。ガラス基板、シリコン基板、セラミクス基板等にはスパッタ法などによりNiP層などを形成してもよい。
Referring to FIG. 2 (or FIG. 3), the
下地層12は、スパッタ法、蒸着法により、基板温度を200℃に設定し、厚さ40nmの(002)面方向に成長したCr層が形成される。具体的には、下地層12は、厚さ10nmから100nmであり、Cr層に限定されず、例えば、Cr層の替わりにCr合金層、例えばCrW、CrMo、CrTi等が用いられる。CrにW等を添加することにより格子定数を制御して下地層12上に形成される非磁性中間層13との格子整合を図り、非磁性中間層13のエピタキシャル成長をより完全なものにすることができる。下地層12の厚さは2nm以上50nm以下であることが好ましい。50nmより厚いと下地層12の結晶粒が成長し、結晶粒の面内方向の大きさ(例えば直径)が過度になり、下地層12上に成長する各層に順次引き継がれてしまい、最終的に記録層16の結晶粒が過度に大となり、媒体ノイズを増加させてしまう。また2nmより小さいと非磁性中間層13の結晶性を低下させてしまう。
As the
非磁性中間層13は、スパッタ法、蒸着法により形成され、例えば基板温度180℃に設定し厚さ20nmの(11−20)面方向に成長したCoCr合金、あるいはCoCrTa合金等が用いられる。具体的には、非磁性中間層13は、厚さ1nm〜10nmのCoCr合金(Crの含有量が25原子%以上)、またはCoCr合金にTa、Pt、W等を添加した合金が用いられる。非磁性中間層13は、下地層12と安定化層14(及び記録層16)との格子不整合を緩和するバッファ層として機能すると共に、(11−20)面を成長方向として、安定化層14(及び記録層16)のCoCrPt合金のc軸の面内配向性を向上させる機能を有する。
The nonmagnetic
記録層16は、これらの層間に非磁性結合層15を有し、面内方向にc軸が配向し(例えば(11−20)面方向に成長し)、互いに反強磁性結合する、すなわち安定化層14及び記録層16の磁化が反平行となる積層フェリ構造を有している。安定化層14及び記録層16はそれぞれ強磁性層であり、例えば同じ組成の異なる膜厚の強磁性層が形成される。具体的には、安定化層14及び記録層16は、CoCrPt(Cr:10原子%〜25原子%、Pt:3原子%〜15原子%)、CoCrPtB(B:2原子%〜10原子%)、CoCrPtTa、CoCrPtTaNb等のCoCrPtを主成分とし、これに第4、第5元素を添加した組成を有する。これらのうち、CoCrPtBは例えばCoCrPtTaと比較して少ないPt含有量で保磁力を増すことができるので、高記録密度化および低コスト化の観点から好適である。また、CoCrPtBは、結晶粒の微細化の観点からも好適である。CoCrPtBにさらに第5元素を添加してもよい。
The
磁性層14は積層フェリ構造でもよい。積層フェリ構造は、第1の強磁性層と、膜厚0.6nmから0.9nmのRu膜などの非磁性結合層と、第2の強磁性層が積層された構造を有している。
The
また、本実施の形態に係る磁気記録媒体10は垂直磁気記録媒体であってもよい。垂直磁気記録媒体においても高記録密度化においてスペーシングの低減が重要である。垂直磁気記録媒体は、図2に示す基板11と下地層12との間に、FeSi、FeAlSi、FeTaC、CoNbZr、CoCrNb、NiFeNbなどの非晶質もしくは微結晶合金の軟磁性材料からなる軟磁性裏打ち層を設け、更に磁性層14を膜厚方向に磁化容易軸を有する垂直磁化膜とする。非磁性中間層13の組成を適宜選択することにより磁性層14の磁化容易軸を膜厚方向に配向させることができる。例えば非磁性中間層13にRu膜、RuCo膜、CoCr膜などを用いる。さらに垂直磁化膜が(CoCrPt)−(SiO2)の柱状構造を有するグラニュラー膜であってもよい。グラニュラー膜は媒体ノイズが低いので高密度記録には好適である。
Further, the
潤滑層19は、保護膜16上に厚さ0.5nm〜3nmに設定し、浸漬法、スピンコーティング法により形成される。具体的には、潤滑剤はパーフルオロポリエーテルを主鎖とするZDOL、Z25、AM3001(以上、アウジモント社製商品名)等をフロン系溶媒(例えば、フロリナート(3M社製商品名))に希釈して、浸漬法、例えば基板を引き上げる際の速度により潤滑層の膜厚を制御する引き上げ法を用いることができる。もちろん潤滑剤を含んだフロン系溶媒の液面を所定の速度で低下させて潤滑層の膜厚を制御してもよい。
The lubricating layer 19 is formed on the
潤滑層19を塗布する前に、保護膜16表面をオゾン水により処理して表面を改質してもよい。潤滑剤の付着性、被覆性を向上することができ、薄膜化された保護膜16が磁気ヘッドとの摺動による破壊を防止・抑制することができる。
Before the lubricating layer 19 is applied, the surface of the
オゾン水は、例えば無声放電方式のオゾン発生器により発生したオゾンガスを純水に溶解させたものを用いる。オゾン水のオゾン濃度は0.3ppm〜50ppmの範囲に設定されることが好ましい。0.3ppmより低いと処理時間が長時間を有し、50ppmを超えるとカーボン膜が酸化して消耗する速度が大きくなり、処理時間の制御がし難くなる。 また、オゾン水の温度は、オゾン濃度の制御性の点から0℃〜25℃であることが好ましい。なお、オゾン発生方式に制限はなく、他の方式を用いたものでもよい。 As the ozone water, for example, ozone water generated by a silent discharge type ozone generator is dissolved in pure water. The ozone concentration of the ozone water is preferably set in the range of 0.3 ppm to 50 ppm. If it is lower than 0.3 ppm, the processing time is long, and if it exceeds 50 ppm, the rate at which the carbon film is oxidized and consumed increases, making it difficult to control the processing time. Moreover, it is preferable that the temperature of ozone water is 0 degreeC-25 degreeC from the point of controllability of ozone concentration. The ozone generation method is not limited, and other methods may be used.
オゾン水処理は、例えば磁気記録媒体が磁気ディスクの場合はスピン式洗浄機を用いて、オゾン水を回転する磁気ディスク表面に噴射する。周波数が数十kHz〜数MHzの超音波を付加したオゾン水を用いてもよく、周波数が数十kHz〜数MHz、好ましくは高周波(700kHz〜3MHz)の超音波を用いた、オゾン水を満たした超音波洗浄機に磁気記録媒体を浸漬してしてもよい。超音波の付加により、オゾン水の有機付着物除去や表面酸化の効果を高めることができる。 In the ozone water treatment, for example, when the magnetic recording medium is a magnetic disk, the ozone water is sprayed onto the rotating magnetic disk surface using a spin cleaning machine. Ozone water to which ultrasonic waves having a frequency of several tens of kHz to several MHz may be used, and the ozone water is filled with ultrasonic waves having a frequency of several tens of kHz to several MHz, preferably high frequency (700 kHz to 3 MHz). A magnetic recording medium may be immersed in an ultrasonic cleaner. By adding ultrasonic waves, the effect of removing organic deposits and surface oxidation of ozone water can be enhanced.
オゾン水処理後は、純水により保護膜16表面を洗浄し残存するオゾン水を除去し、次いで乾燥する。また、乾燥後速やかに、具体的には1時間以内、好ましくは20分以内に潤滑剤を塗布することが好ましい。1時間を超えると効果が著しく低減してしまう。
After the ozone water treatment, the surface of the
オゾン水処理により保護膜16の表面に吸着した有機物、金属微粒子、金属イオン等を除去することができ、保護膜16の表面を酸化することにより、潤滑剤の分子の吸着点を形成することができる。その結果、潤滑剤の付着性、被覆性を向上することができる。
Organic substances, metal fine particles, metal ions, and the like adsorbed on the surface of the
[実施例1]
アルミ合金基板上に、基板側から、NiP膜(25nm)/AlRu膜(25nm)/CrW膜(4.5nm)/CoCrPtB膜(厚さ15nm)をDCマグネトロン・スパッタ装置を用いて形成した。
[Example 1]
On the aluminum alloy substrate, a NiP film (25 nm) / AlRu film (25 nm) / CrW film (4.5 nm) / CoCrPtB film (
次いで、プラズマCVD装置を用いて、原料ガスとしてC2H4ガス(流量:100sccm)及び水素ガス(流量:10sccm)を使用して、さらにArガスを導入して雰囲気ガス圧力(全圧)を10Paに保持し、プラズマ出力を1000W、基板バイアスを0V、基板温度を200℃として、厚さ0.5nmのカーボン膜を形成した。 Next, using a plasma CVD apparatus, C 2 H 4 gas (flow rate: 100 sccm) and hydrogen gas (flow rate: 10 sccm) are used as source gases, and Ar gas is further introduced to adjust the atmospheric gas pressure (total pressure). A carbon film having a thickness of 0.5 nm was formed while maintaining 10 Pa, with a plasma output of 1000 W, a substrate bias of 0 V, and a substrate temperature of 200 ° C.
次いで、基板バイアスを−500V、Arガスの導入を停止して雰囲気ガス圧力(全圧)を3Paに設定して、他の条件は上記条件と同様にして、さらに厚さ1.5nmのカーボン膜を形成した。なお、上記の基板バイアスと雰囲気ガス圧力を変更している間はプラズマ放電を停止した。 Next, the substrate bias is set to −500 V, the introduction of Ar gas is stopped, the atmospheric gas pressure (total pressure) is set to 3 Pa, and the other conditions are the same as those described above. Formed. The plasma discharge was stopped while the substrate bias and the atmospheric gas pressure were changed.
次いで、0.2vol%のAM3001溶液を使用して、引き上げ法(浸漬時間30秒)により、カーボン膜上に厚さ1.0nmの潤滑層を形成した。
Next, a lubricating layer having a thickness of 1.0 nm was formed on the carbon film by a pulling method (
このようにして作製した磁気ディスクの断面をFETEM(高分解能透過型電子顕微鏡)により写真撮影し、写真を観察したところCoCrPtB膜とカーボン膜との界面に界面混合層は認められなかった。すなわち界面混合層の平均膜厚は0.0nm、平均最大膜厚は0.9nmであった。 The cross section of the magnetic disk thus produced was photographed with a FETEM (high resolution transmission electron microscope) and the photograph was observed. As a result, no interfacial mixed layer was observed at the interface between the CoCrPtB film and the carbon film. That is, the average film thickness of the interface mixed layer was 0.0 nm, and the average maximum film thickness was 0.9 nm.
なお、平均膜厚は、磁気ディスクの半径方向のほぼ中央を90度おきに4点サンプリングし断面TEM像(50万倍)を撮影し、図4の説明図に示すように、写真印画紙(印画紙上総合倍率800万倍、)上で、面内方向にほぼ等間隔に10点の界面混合層の膜厚X1〜X10を測定し、計40点の膜厚を平均して平均膜厚とした。 The average film thickness was obtained by sampling four points every 90 degrees in the radial center of the magnetic disk and taking a cross-sectional TEM image (500,000 times). As shown in the explanatory diagram of FIG. On the photographic paper, the total magnification is 8 million times, and the film thicknesses X 1 to X 10 of the 10 interfacial mixed layers are measured at approximately equal intervals in the in-plane direction. Thickness.
また、平均最大膜厚は、界面混合層の下面の谷部分結んだ直線LN1と界面混合層の表面の山部分を結んだ直線LN2との距離を平均膜厚と同様に10点の距離Y1〜Y10を測定し、計40点の膜厚を平均して平均最大膜厚とした。平均最大膜厚は、上記の平均膜厚に加え、磁性層表面の面内方向がナノメートルから数十ナノメートルの範囲の周期の凹凸の大きさを加えたものに相当する。このような微小な周期の凹凸は、イオン化された炭素や雰囲気ガスイオンが基板に衝突した際に形成され、記録密度の向上すなわち一記録単位を構成する記録層の面内方向の大きさが微小化するに従ってS/Nに与える影響が大となる。平均最大膜厚は、1.0nm以下であることが好ましく、0.0nmであることが特に好ましい。 The average maximum thickness is the distance Y 1 of the distance between the connecting peak portions of the surface of the lower surface of the connecting valleys linear LN1 and interfacial mixing layer of the interfacial mixing layer linear LN2 average film thickness as well as 10 the to Y 10 was measured and the average maximum thickness by averaging the thickness of the total 40 points. The average maximum film thickness corresponds to a value obtained by adding the size of irregularities having a period in the in-plane direction of the magnetic layer surface in the range of nanometers to several tens of nanometers in addition to the above average film thickness. Such minute irregularities are formed when ionized carbon or atmospheric gas ions collide with the substrate, and the recording density is improved, that is, the in-plane size of the recording layer constituting one recording unit is very small. The effect on the S / N increases as the ratio increases. The average maximum film thickness is preferably 1.0 nm or less, and particularly preferably 0.0 nm.
また、X線光電子分光機(XPS、VG Scientific社製、型式ESXALAB220iXL)を用いて、スポット径1000μm、検出角度12度、X線源にAl・Kα線を用いてC1sスペクトルを測定した。 In addition, a C1s spectrum was measured using an X-ray photoelectron spectrometer (XPS, manufactured by VG Scientific, model ESXALAB220iXL) using a spot diameter of 1000 μm, a detection angle of 12 degrees, and an Al · Kα ray as an X-ray source.
図5は実施例1のXPSのC1sスペクトルを示す図、図6は、実施例1のピーク面積比を示す図である(後述する比較例1の結果も合わせて示している。)。図5を参照するに、カーバイド(Co−Cの結合)のピーク(結合エネルギー:283.5eV)はほとんど認められず、XPSに付属の解析ソフトにより求めた面積比は、図6に示すように全炭素ピークの面積の1%であった。また、この結果からカーバイドモデルを仮定して求めた界面混合層の膜厚は0.5nm以下であった。 FIG. 5 is a diagram showing the XPS C1s spectrum of Example 1, and FIG. 6 is a diagram showing the peak area ratio of Example 1 (the results of Comparative Example 1 described later are also shown). Referring to FIG. 5, a peak of carbide (Co—C bond) (binding energy: 283.5 eV) is hardly recognized, and the area ratio obtained by the analysis software attached to XPS is as shown in FIG. It was 1% of the total carbon peak area. Moreover, the film thickness of the interface mixed layer calculated | required on the assumption of the carbide model from this result was 0.5 nm or less.
次いで、耐蝕性試験を行った。耐蝕性試験は希硝酸を基板表面に1cm3滴下し、1時間後に回収して誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)によりCo溶出量を測定したところ1.2μg/m2であった。 Next, a corrosion resistance test was performed. In the corrosion resistance test, 1 cm 3 of dilute nitric acid was dropped on the substrate surface, recovered after 1 hour, and the Co elution amount measured by an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) was 1.2 μg / m 2 .
[比較例1]
比較例1の磁気ディスクは、カーボン膜の成膜条件以外は実施例1と同様にして形成した。カーボン膜は、Arガスを導入せず、雰囲気ガス圧力(全圧)を3Paに保持し、基板バイアスを−500Vとした以外は実施例1と同様にして、厚さ2.0nmのカーボン膜を形成した。
[Comparative Example 1]
The magnetic disk of Comparative Example 1 was formed in the same manner as in Example 1 except for the carbon film formation conditions. A carbon film having a thickness of 2.0 nm was formed in the same manner as in Example 1 except that Ar gas was not introduced, the atmospheric gas pressure (total pressure) was maintained at 3 Pa, and the substrate bias was −500 V. Formed.
このようにして作製した磁気ディスクの断面を実施例1と同様にしてFETEMにより写真撮影して観察するとCoCrPtB膜とカーボン膜との界面の界面混合層の平均膜厚は0.8nm、平均最大膜厚は1.8nmであった。 When the cross section of the magnetic disk thus prepared was photographed and observed by FETEM in the same manner as in Example 1, the average film thickness of the interface mixed layer at the interface between the CoCrPtB film and the carbon film was 0.8 nm, and the average maximum film The thickness was 1.8 nm.
図7は比較例1のC1sスペクトルを示す図である。図6と図7を参照するに、比較例1のC1sスペクトルのカーバイドのピークの面積比は全炭素ピークの面積の10%であり、カーバイドモデルを仮定して求めた界面混合層の膜厚は、カーバイドモデルにより異なるが0.7nm〜1.7nmの範囲であった。また、耐蝕性試験によるCo溶出量は、2.8μg/m2であった。 FIG. 7 is a diagram showing the C1s spectrum of Comparative Example 1. 6 and FIG. 7, the area ratio of the carbide peak of the C1s spectrum of Comparative Example 1 is 10% of the area of the total carbon peak, and the film thickness of the interface mixed layer obtained by assuming the carbide model is Depending on the carbide model, it was in the range of 0.7 nm to 1.7 nm. Further, the Co elution amount by the corrosion resistance test was 2.8 μg / m 2 .
実施例1及び比較例1によれば、比較例1の界面混合層の平均膜厚が0.8nmに対して、実施例1の界面混合層の平均膜厚が0.0nmであるので、実施例1の界面混合層が大幅に低減されていることが分かる。このことは平均最大膜厚においても同様に、実施例1の界面混合層が大幅に低減されていることが分かる。 According to Example 1 and Comparative Example 1, since the average film thickness of the interface mixed layer of Comparative Example 1 is 0.8 nm, the average film thickness of the interface mixed layer of Example 1 is 0.0 nm. It can be seen that the interfacial mixed layer of Example 1 is greatly reduced. This also shows that the interface mixed layer of Example 1 is significantly reduced in the average maximum film thickness.
また、XPSによるC1sスペクトルの分析によっても、比較例1のカーバイドのピークの面積比が10%に対して、実施例1が1%であるので、化学的な結合状態による分析から見ても実施例1の界面混合層が大幅に低減されていることが分かる。 Also, the analysis of the C1s spectrum by XPS shows that since the area ratio of the carbide peak of Comparative Example 1 is 10%, Example 1 is 1%. It can be seen that the interfacial mixed layer of Example 1 is greatly reduced.
さらに、耐食性試験については、比較例1のCo溶出量は、2.8μg/m2であるのに対して、実施例1は1.2μg/m2であるので、実施例1のカーボン膜の耐蝕性が優れていることが分かる。 Further, for the corrosion resistance test, the Co elution amount of Comparative Example 1 is 2.8 μg / m 2 , whereas Example 1 is 1.2 μg / m 2 , so that the corrosion resistance of the carbon film of Example 1 is It can be seen that the properties are excellent.
以上により、プラズマCVD法を用いて、基板バイアスを0Vとしてカーボン膜の初期層を形成し、さらに基板バイアスを−500Vとして硬質層を形成した実施例1のカーボン膜が、基板バイアスを−500Vとして形成した比較例1のカーボン膜に対して、界面混合層の平均膜厚及び平均最大膜厚が低減されて、スペーシングが低減されたことが分かる。また、耐蝕性の点においても実施例1が優れていることが分かる。 As described above, the carbon film of Example 1 in which the initial layer of the carbon film was formed by using the plasma CVD method with the substrate bias set to 0 V, and the hard layer was formed with the substrate bias set to −500 V, the substrate bias set to −500 V. It can be seen that the average film thickness and the average maximum film thickness of the interfacial mixed layer were reduced and the spacing was reduced with respect to the formed carbon film of Comparative Example 1. It can also be seen that Example 1 is superior in terms of corrosion resistance.
[実施例2]
ガラス基板上に、基板側から、CrTi膜(25nm)/AlRu膜(25nm)/CrW膜(4.5nm)/CoCrPtB膜(厚さ15nm)をDCマグネトロン・スパッタ装置を用いて形成した。
[Example 2]
On the glass substrate, a CrTi film (25 nm) / AlRu film (25 nm) / CrW film (4.5 nm) / CoCrPtB film (
次いで、FCA(Filtered Cathodic Arc)装置を用いて、真空度10-3Pa、アーク電流100A、アーク電圧25V、基板バイアスを0Vに設定してCoCrPtB膜上に厚さ5.0nmのカーボン膜を形成した。次いで、実施例1と同様にして潤滑層を形成した。 Next, a carbon film having a thickness of 5.0 nm is formed on the CoCrPtB film using an FCA (Filtered Cathodic Arc) apparatus with a degree of vacuum of 10 −3 Pa, an arc current of 100 A, an arc voltage of 25 V, and a substrate bias of 0 V. did. Next, a lubricating layer was formed in the same manner as in Example 1.
このようにして作製した磁気ディスクの断面を実施例1と同様にしてFETEMにより写真撮影して観察するとCoCrPtB膜とカーボン膜との界面の界面混合層の平均膜厚は0.0nm、平均最大膜厚は1.0nm、CoCrPtB膜表面からカーボン膜表面まで5.0nmであった。 When the cross section of the magnetic disk thus prepared was photographed and observed by FETEM in the same manner as in Example 1, the average film thickness of the interface mixed layer at the interface between the CoCrPtB film and the carbon film was 0.0 nm, and the average maximum film The thickness was 1.0 nm, and the thickness from the CoCrPtB film surface to the carbon film surface was 5.0 nm.
また、複合型磁気ヘッドを用いて300kFCIにおけるS/Nは15dBであった。なお、複合型磁気ヘッドはGMR再生ヘッドを有し、浮上量を13nm、周速を15m/sとした。 The S / N at 300 kFCI using a composite magnetic head was 15 dB. The composite magnetic head had a GMR reproducing head, the flying height was 13 nm, and the peripheral speed was 15 m / s.
耐久性試験は、磁気ヘッドに荷重40g、試験半径23mm、回転数500rpmにおいて、目視判定によりカーボン膜のキズつき状態を観察し、4000周回までキズは認められなかった。 In the durability test, the scratch condition of the carbon film was observed by visual judgment at a load of 40 g, a test radius of 23 mm, and a rotation speed of 500 rpm on the magnetic head, and no scratch was recognized up to 4000 turns.
[比較例2]
比較例2の磁気ディスクは、カーボン膜の成膜条件以外は実施例2と同様にして形成した。カーボン膜は、FCA装置を用いて、基板バイアスを−250Vに設定して以外は実施例2と同様にしてCoCrPtB膜上に厚さ5.0nmのカーボン膜を形成した。次いで、実施例2と同様にして潤滑層を形成した。
[Comparative Example 2]
The magnetic disk of Comparative Example 2 was formed in the same manner as in Example 2 except for the carbon film forming conditions. As the carbon film, a carbon film having a thickness of 5.0 nm was formed on the CoCrPtB film in the same manner as in Example 2 except that the substrate bias was set to −250 V using an FCA apparatus. Next, a lubricating layer was formed in the same manner as in Example 2.
このようにして作製した磁気ディスクの断面を実施例2と同様にしてFETEMにより写真撮影して観察するとCoCrPtB膜とカーボン膜との界面の界面混合層の平均膜厚は1.2nm、平均最大膜厚は2.5nm、CoCrPtB膜表面からカーボン膜表面まで6.2nmであった。 When the cross section of the magnetic disk thus produced was photographed and observed by FETEM in the same manner as in Example 2, the average film thickness of the interface mixed layer at the interface between the CoCrPtB film and the carbon film was 1.2 nm, and the average maximum film The thickness was 2.5 nm and the thickness from the CoCrPtB film surface to the carbon film surface was 6.2 nm.
また、S/Nは実施例2と同様にして測定し13dBであった。耐久性試験は、実施例2と同様にして測定し、4000周回までキズは認められなかった。
実施例2及び比較例2によれば、比較例2の界面混合層の平均膜厚が1.2nmに対して、実施例2の界面混合層の平均膜厚が0.0nmであるので実施例2のスペーシングが低減されることが分かる。このことは平均最大膜厚においても同様に、実施例2の界面混合層が大幅に低減されていることが分かる。
The S / N was measured in the same manner as in Example 2 and was 13 dB. The durability test was measured in the same manner as in Example 2, and no scratch was observed until 4000 turns.
According to Example 2 and Comparative Example 2, the average film thickness of the interface mixed layer of Example 2 is 0.0 nm, whereas the average film thickness of the interface mixed layer of Comparative Example 2 is 1.2 nm. It can be seen that the spacing of 2 is reduced. This also shows that the interface mixed layer of Example 2 is significantly reduced in the average maximum film thickness.
このことと対応して、比較例2のS/Nが13dBであるのに対して、実施例2のS/Nが15dBと2dB高くなっていることが分かる。一方、耐久性試験については実施例2と比較例2では同程度であることが分かる。 Correspondingly, it can be seen that the S / N of Comparative Example 2 is 13 dB, whereas the S / N of Example 2 is 15 dB, which is 2 dB higher. On the other hand, it can be seen that the durability test is similar in Example 2 and Comparative Example 2.
したがって、FCA法により基板バイアスの絶対値を低下させてカーボン膜を形成することにより、耐久性を保ちつつスペーシングを低減して、S/N比を向上することができた。 Therefore, by forming the carbon film by reducing the absolute value of the substrate bias by the FCA method, it was possible to reduce the spacing while maintaining the durability and to improve the S / N ratio.
[実施例3]
実施例2と同様にしてガラス基板上にCoCrPtB膜まで形成した。
[Example 3]
In the same manner as in Example 2, a CoCrPtB film was formed on a glass substrate.
次いで、ALCVD法により厚さ7.2nmのアルミナ膜をCoCrPtB膜上に形成した。具体的には、成膜チャンバにCoCrPtB膜まで形成した基板を配置し、5×10-5Paまで排気して基板を75℃に加熱する
次いで成膜チャンバにArガスをキャリアガスとしてトリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)ガスを導入し(圧力5×10-2Pa)、1秒間放置してトリメチルアルミニウム膜を形成後排気し、次いでArガスをキャリアガスとして水蒸気を導入し(圧力5×10-2Pa)、1秒間放置してトリメチルアルミニウム膜をアルミナ膜に変換後排気する。これらを厚さが7.2nmになるまで繰り返した。次いで、実施例1と同様にして潤滑層を形成した。
Next, an alumina film having a thickness of 7.2 nm was formed on the CoCrPtB film by the ALCVD method. Specifically, a substrate on which a CoCrPtB film is formed is placed in a deposition chamber, the substrate is evacuated to 5 × 10 −5 Pa, and the substrate is heated to 75 ° C. Next, trimethylaluminum (Ar gas is used as a carrier gas in the deposition chamber) Al (CH 3 ) 3 ) gas was introduced (pressure 5 × 10 −2 Pa), left for 1 second to form a trimethylaluminum film and then evacuated, and then water vapor was introduced using Ar gas as a carrier gas (pressure 5 × 10 −2 Pa) Leave for 1 second and convert the trimethylaluminum film to an alumina film and exhaust. These were repeated until the thickness was 7.2 nm. Next, a lubricating layer was formed in the same manner as in Example 1.
このようにして作製した磁気ディスクの断面を実施例1と同様にしてFETEMにより写真撮影して観察するとCoCrPtB膜とアルミナ膜との界面の界面混合層の平均膜厚は0.0nm、平均最大膜厚は1.0nm、CoCrPtB膜表面からアルミナ膜表面まで7.2nmであった。 When the cross section of the magnetic disk thus prepared was photographed and observed by FETEM in the same manner as in Example 1, the average film thickness of the interface mixed layer at the interface between the CoCrPtB film and the alumina film was 0.0 nm, and the average maximum film The thickness was 1.0 nm, and 7.2 nm from the CoCrPtB film surface to the alumina film surface.
また、S/Nは実施例2と同様にして測定し12dBであった。耐久性試験は、実施例2と同様にして行い、1800周回までキズは認められなかった。 The S / N was measured in the same manner as in Example 2 and was 12 dB. The durability test was performed in the same manner as in Example 2, and no scratch was observed until 1800 laps.
[比較例3]
比較例3の磁気ディスクは、アルミナ膜の成膜条件以外は実施例3と同様にして形成した。アルミナ膜は、RFスパッタ装置を用いて、アルミナターゲットを使用し、Arガス雰囲気中(0.5Pa)で基板バイアスを−200Vに設定し、放電パワー500W、基板加熱を行わないで厚さ7.6nmのアルミナ膜を形成した。次いで、実施例2と同様にして潤滑層を形成した。
[Comparative Example 3]
The magnetic disk of Comparative Example 3 was formed in the same manner as in Example 3 except for the conditions for forming the alumina film. The alumina film is formed using an RF sputtering apparatus, an alumina target, an Ar gas atmosphere (0.5 Pa), a substrate bias set to −200 V, a discharge power of 500 W, and no substrate heating. A 6 nm alumina film was formed. Next, a lubricating layer was formed in the same manner as in Example 2.
このようにして作製した磁気ディスクの断面を実施例3と同様にしてFETEMにより写真撮影して観察するとCoCrPtB膜とアルミナ膜との界面の界面混合層の平均膜厚は1.2nm、平均最大膜厚は2.4nm、CoCrPtB膜表面からアルミナ膜表面まで8.8nmであった。 When the cross section of the magnetic disk thus prepared was photographed and observed by FETEM in the same manner as in Example 3, the average film thickness of the interface mixed layer at the interface between the CoCrPtB film and the alumina film was 1.2 nm, and the average maximum film The thickness was 2.4 nm, and the surface from the CoCrPtB film surface to the alumina film surface was 8.8 nm.
また、S/Nは実施例2と同様にして測定し8.5dBであった。耐久性試験は、実施例3と同様にして測定し、1800周回までキズは認められなかった。 Further, S / N was measured in the same manner as in Example 2 and was 8.5 dB. The durability test was measured in the same manner as in Example 3, and no scratch was observed until 1800 laps.
実施例3及び比較例3によれば、比較例3の界面混合層の平均膜厚が1.2nmに対して、実施例3の界面混合層の平均膜厚が0.0nmであるので実施例3のスペーシングが低減されることが分かる。このことは平均最大膜厚においても同様に、実施例3の界面混合層が大幅に低減されていることが分かる。 According to Example 3 and Comparative Example 3, the average film thickness of the interface mixed layer of Example 3 is 0.0 nm, while the average film thickness of the interface mixed layer of Comparative Example 3 is 1.2 nm. It can be seen that the spacing of 3 is reduced. This also shows that the interface mixed layer of Example 3 is greatly reduced in the average maximum film thickness as well.
このことと対応して、比較例3のS/Nが8.5dBであるのに対して、実施例3のS/Nが12dBと3.5dB高くなっていることが分かる。一方、耐久性試験については実施例3と比較例3では同程度であることが分かる。 Correspondingly, it can be seen that the S / N of Comparative Example 3 is 8.5 dB, whereas the S / N of Example 3 is 12 dB and 3.5 dB higher. On the other hand, it can be seen that the durability test is similar between Example 3 and Comparative Example 3.
したがって、ALCVD法により材料を化学吸着させて酸化することにより、界面混合層の形成を回避してアルミナ膜を形成することにより、スパッタ法により作製されたアルミナ膜と比較して、耐久性を保ちつつスペーシングを低減して、S/N比を向上することができた。 Therefore, the material is chemically adsorbed by the ALCVD method and oxidized, thereby avoiding the formation of the interface mixed layer and forming the alumina film, thereby maintaining durability compared to the alumina film produced by the sputtering method. However, the spacing was reduced and the S / N ratio was improved.
[実施例4]
本実施例に係る磁気記録媒体を実施例1と同様にして保護膜まで形成し、次いで、スピン洗浄機を用いて、スピン洗浄機内を窒素ガス雰囲気に置換し、オゾン32ppmを含んだオゾン水を噴射して30秒間洗浄した。次いで、4000rpm20秒間のスピン乾燥を行い、保護膜上にz-テトラオールをバートレルXF(三井デュポンフロロケミカル社製)0.2wt%程度に希釈した溶液を用いて厚さ1nm塗布した。次いで、潤滑層の熱処理(130℃、1時間)行った。
[Example 4]
The magnetic recording medium according to this example is formed up to the protective film in the same manner as in Example 1, and then using a spin cleaning machine, the inside of the spin cleaning machine is replaced with a nitrogen gas atmosphere, and ozone water containing 32 ppm of ozone is added. Sprayed and washed for 30 seconds. Next, spin drying was performed at 4000 rpm for 20 seconds, and z-tetraol was applied on the protective film with a thickness of 1 nm using a solution obtained by diluting z-tetraol to about 0.2 wt% of Vertrel XF (Mitsui DuPont Fluorochemical). Next, the lubricating layer was heat-treated (130 ° C., 1 hour).
このようにして作製した磁気ディスクの純水による接触角をJISK6800に記載に準じて測定し潤滑剤被覆率を評価したところ、接触角は103度であった。 The contact angle of the magnetic disk thus produced with pure water was measured according to JIS K6800 and the lubricant coverage was evaluated. The contact angle was 103 degrees.
また、バートレルXFに浸漬して本実施例に係る磁気ディスクを洗浄し、潤滑層の洗浄前の膜厚に対する洗浄後の膜厚の比(残存率)を測定し保護膜への吸着力を評価した。残存率は90%以上であった。耐久性試験は実施例2と同様にして行い、8500周回まで保護膜にキズが認められなかった。 In addition, the magnetic disk according to the present embodiment is cleaned by immersing it in the bartrel XF, and the ratio (residual ratio) of the film thickness after cleaning to the film thickness before cleaning of the lubricating layer is measured to evaluate the adsorption force to the protective film. did. The residual rate was 90% or more. The durability test was performed in the same manner as in Example 2, and no scratch was observed on the protective film until 8500 laps.
[比較例4]
オゾン水の替わりに純水を用いた以外は実施例4と同様にして比較例4に係る磁気ディスクを作製した。接触角、潤滑層の残存率、耐久性試験を実施例4と同様にして行った。接触角は81度、残存率は45%、耐久性試験では4000周回で保護膜にキズが発生した。
[Comparative Example 4]
A magnetic disk according to Comparative Example 4 was produced in the same manner as in Example 4 except that pure water was used instead of ozone water. The contact angle, the residual ratio of the lubricating layer, and the durability test were performed in the same manner as in Example 4. The contact angle was 81 degrees, the residual rate was 45%, and in the durability test, the protective film was scratched after 4000 turns.
実施例4及び比較例4によれば、比較例4の接触角が81度に対し、実施例4の被覆率が103度であるので、比較例4より実施例4の方が被覆率が高いことが分かる。また、残存率が比較例4が45%に対して実施例4が90%以上であるので、実施例4の方が、潤滑剤分子と保護膜との結合力が高いことが分かる。 According to Example 4 and Comparative Example 4, since the contact angle of Comparative Example 4 is 81 degrees and the coverage of Example 4 is 103 degrees, Example 4 has a higher coverage than Comparative Example 4. I understand that. Further, since the remaining ratio is 45% in Comparative Example 4 and 90% or more in Example 4, it can be seen that Example 4 has a higher bonding force between the lubricant molecules and the protective film.
これらのことと関係して、比較例4は耐久性試験において4000周回で保護膜にキズが発生したのに対して、実施例4では8500回までキズが認められず、実施例4の方が大幅に耐久性が向上していることが分かる。
(第2の実施の形態)
FCA法を用いて形成した保護膜を備えた本発明の第2の実施の形態に係る磁気記録媒体について説明する。磁気記録媒体の保護膜以外の基本的構成は、第1の実施の形態及び図2において示した磁気記録媒体と同様であるので説明を省略する。
In relation to these, in Comparative Example 4, scratches occurred in the protective film after 4000 turns in the durability test, whereas in Example 4, scratches were not recognized up to 8,500 times. It can be seen that the durability is greatly improved.
(Second Embodiment)
A magnetic recording medium according to a second embodiment of the present invention provided with a protective film formed using the FCA method will be described. Since the basic configuration other than the protective film of the magnetic recording medium is the same as that of the magnetic recording medium shown in the first embodiment and FIG.
図8は、本実施の形態に係る磁気記録媒体の製造方法に用いるFCA成膜装置を模式的に示す断面図である。図8を参照するに、本実施の形態に用いたFCA成膜装置40は、大別して、放電部41、フィルタ部42、偏向部43、成膜室44より構成されている。
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing an FCA film forming apparatus used in the method for manufacturing a magnetic recording medium according to the present embodiment. Referring to FIG. 8, the FCA
放電部41は、カソードターゲット45、アノード46、カソードコイル48、及びストライカ49などにより構成されている。カソードターゲット45はグラファイトにより形成されており、直流電圧が印加されたカソードターゲット45の表面をストライカ49で叩くことで、カソードターゲット45及びアノード46間にアーク放電が開始され、アーク放電により1万℃以上に加熱されたカソードターゲット45より、カーボンイオンやカーボン原子、カーボン原子が塊状となったカーボン粒子、電子などが蒸発・生成される。カソードコイル48は、アーク放電の放電軸に平行に磁界を印加して、カソードターゲット45から蒸発したカーボン原子のイオン化率を高める機能を有する。このようにしてカーボンイオンや、カーボン原子、カーボン粒子、及び電子などよりなるカーボン粒子群が形成され、蒸発した際の運動エネルギー及びFCA成膜装置40内の電位差に起因するクーロン力によりビーム状となってフィルタ部42に供給される。なお、アーク放電によりカソードターゲット45及びアノード46等が高温となるので、外部より冷却水を供給して冷却される。
The discharge unit 41 includes a
フィルタ部42は、2つのフィルタコイル50A,50Bを備えた45°ベントタイプのフィルタを用いている。フィルタコイル50A,50Bによりカーボン粒子群の流れる方向に対して垂直に(図の紙面に垂直に)磁場を印加することにより、カーボン粒子群中の荷電粒子の流れを偏向させて、その他の粒子はFCA成膜装置40の内壁や内壁に設けられたフィン52にトラップさせる。フィルタの原理は、磁場中を移動する荷電粒子に作用するローレンツ力であり、曲げられる際の曲率半径をRとするとR=mv/(qB)で表され、ここで、カーボン粒子群中の荷電粒子の運動量mvと電荷量q、フィルタコイルにより印加される磁場Bである。したがって、v及びBを適切に選択することによりカーボンイオンのみを選別可能となり、カーボンの中性原子及び粒子、電子等はトラップされる。
The
また、フィルタ部42は一対または二対のラスターマグネット51が設けられている。ラスターマグネット51によりカーボンイオンの流れを上下、あるいは左右に振ることができ、均一な膜厚のカーボン膜を形成することができる。
The
成膜室44には、基板11を保持する基板保持台60が設けられ、直流電源を介して接地されている。直流電源の電源電圧により、基板11の基板バイアスを設定することができる。基板11はカーボンイオン束が流入する方向に略垂直に保持されるとともに、基板バイアスが0Vの場合のカーボンイオン束の中心軸CIに対して、基板中心が距離L1だけ離隔して配設されている。距離L1は基板11の大きさ、例えば基板11がディスク状である場合は基板半径RDとカーボンイオン束の半径RIの和よりも大きいこと、すなわちL1>RD+RIであることが好ましい。なお、カーボンイオン束の半径は実際に基板に成膜して成膜範囲から求めることができる。このような基板配置において、基板バイアス印加用電源61を用いて負の基板バイアスを印加してカーボンイオン束を基板11側に偏向する。
The
図9は、所定の基板バイアスを印加した場合のカーボンイオン束の偏向の様子を示す図である。図9を参照するに、正のイオンのカーボンイオンは、成膜室44内で、基板保持台60が負電圧に印加されているので、クーロン力(引力)により基板11側に誘導されて基板11の磁性層上に堆積する。中性のカーボン粒子は直進して基板11以外の部分に到達するので、中性のカーボン粒子を基板11上に堆積することを防止することができる。
FIG. 9 is a diagram showing how the carbon ion flux is deflected when a predetermined substrate bias is applied. Referring to FIG. 9, carbon ions of positive ions are guided to the
図10は、カーボン膜と基板バイアスとの関係を示す特性図である。図10を参照するに、基板バイアスを印加すると硬度が増加し最大を示し、さらに基板バイアスを負側に増加させていくと次第に硬度が減少する。基板バイアスが−150V付近でも十分な硬度を有するカーボン膜を形成することが可能である。基板バイアスを−150Vより負側に大とすると基板11に到達するカーボンイオン数が減少し、成膜速度が著しく低下してしまう。したがって、基板バイアスを印加することによって、中性のカーボン粒子を基板11上に堆積することを防止すると共に、同時にカーボン膜の硬度を向上することができる。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the carbon film and the substrate bias. Referring to FIG. 10, when the substrate bias is applied, the hardness increases and shows the maximum, and when the substrate bias is further increased to the negative side, the hardness gradually decreases. It is possible to form a carbon film having sufficient hardness even when the substrate bias is around −150V. When the substrate bias is increased to a negative side from −150 V, the number of carbon ions reaching the
図8に戻り、フィルタ部42と成膜室44との間に設けられた偏向部43を用いてカーボンイオン束を基板11側に偏向してもよい。偏向部43には、平行板電極58A,58Bと平行板電極58A,58Bに直流電圧を印加する直流電源59が設けられている。例えば電極58Bに対して電極58Aを所定の負電圧に設定することにより、カーボンイオン束を基板11側に偏向することができ、中性のカーボン粒子を基板11に到達することを回避できる。なお、偏向部43は設けてもよく、設けなくてもよい。また、基板バイアスと共に用いてもよい。
Returning to FIG. 8, the carbon ion flux may be deflected to the
なお、カーボン膜の厚さの均一性を確保するために、図8に示すように基板を基板保持台に連結された回転駆動部62により成膜時に基板を回転させてもよい。また、基板をカーボンイオン束にたいして傾けてもよい。さらに、下地となる磁性層等と真空中で連続して形成するため、記録層等を形成する成膜室とカーボン膜を形成する成膜室44との間は、基板11あるいは基板11を保持した基板保持台60が搬送されるようになっていてもよい。
In order to ensure the uniformity of the thickness of the carbon film, the substrate may be rotated at the time of film formation by a
FCA成膜装置40内の雰囲気ガスのArガスに窒素ガスを添加してもよい。窒素ガスがイオン化され、カーボン膜16中に取り込まれ、窒素がドープされたカーボン膜16を形成することができる。窒素がドープされることにより潤滑剤との濡れ性及び密着性を向上することができる。窒素ガスの添加量は、Arガス流量:窒素ガス流量が90:10〜0:100に設定される。また、圧力は1×10-3Pa〜1×10-2Paが好適である。
Nitrogen gas may be added to the atmospheric Ar gas in the FCA
図11は、イオンガンを備えたFCA成膜装置を模式的に示す断面図である。図中、先に説明した部分に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。 FIG. 11 is a cross-sectional view schematically showing an FCA film forming apparatus equipped with an ion gun. In the figure, portions corresponding to the portions described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
図11を参照するに、FCA成膜装置70は成膜室71にはイオンガン72が設けられ、
基板保持台60はイオンガン72の方向に傾けて設けられている。イオンガン72を用いて窒素イオンを基板11表面に照射することにより、上述した窒素ガスを添加した雰囲気中での成膜と同様に、カーボン膜に窒素が取り込まれ潤滑剤との濡れ性及び密着性を向上することができる。なお、図8に示したFCA成膜装置と同様に、カーボンイオン束の中心軸と基板中心との距離L1と、基板半径RD及びカーボンイオン束の半径RIの関係はL1>RD+RIであることが好ましい。
Referring to FIG. 11, the FCA
The
本実施の形態では、以上のようにして図2に示す保護膜16が形成される。なお、FCA成膜装置40、70を用いた場合、基板11の片面側にのみカーボン膜が形成されるので、磁気記録媒体10が両面型の場合は、片面ごとにFCA成膜装置を設けてもよく、基板面を裏返すことにより1台のFCA成膜装置により形成してもよい。カーボン膜16の厚さは0.5nm〜5nmに設定され、磁気ヘッドと磁気記録媒体とのスペーシングを低減する観点からは、0.5nm〜3nmであることが好ましい。
In the present embodiment, the
本実施の形態によれば、カーボン膜に中性のカーボン粒子が混入することを防止すると共に、硬度の高い薄膜のカーボン膜を形成することができる。その結果、長期信頼性の高い磁気記録媒体を実現することができる。 According to the present embodiment, it is possible to prevent neutral carbon particles from being mixed into the carbon film and to form a thin carbon film with high hardness. As a result, a magnetic recording medium with high long-term reliability can be realized.
(第3の実施の形態)
本発明の磁気記憶装置の第3の実施の形態を示す図12及び図13と共に説明する。図12は、本発明の第3の実施の形態に係る磁気記憶装置の要部を示す断面図である。図13は、図12に示す磁気記憶装置の要部を示す平面図である。
(Third embodiment)
A third embodiment of the magnetic storage device of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 12 is a cross-sectional view showing a main part of a magnetic memory device according to the third embodiment of the present invention. FIG. 13 is a plan view showing the main part of the magnetic memory device shown in FIG.
図12及び図13を参照するに、磁気記憶装置80は大略ハウジング83からなる。ハウジング83内には、モータ84、ハブ85、複数の磁気記録媒体86、複数の記録再生ヘッド87、複数のサスペンション88、複数のアーム89及びアクチュエータユニット81が設けられている。磁気記録媒体86は、モータ84より回転されるハブ85に取り付けられている。記録再生ヘッド87は、MR素子(磁気抵抗効果型素子)、GMR素子(巨大磁気抵抗効果型素子)、又はTMR素子(トンネル磁気効果型)、又はCPP素子(Current Perpendicular to Plane素子)の再生ヘッド87Aと薄膜ヘッドの記録ヘッド87Bとの複合型ヘッドからなる。各記録再生ヘッド87は対応するアーム89の先端にサスペンション88を介して取り付けられている。アーム89はアクチュエータユニット81により駆動される。この磁気記憶装置の基本構成自体は周知であり、その詳細な説明は本明細書では省略する。
Referring to FIGS. 12 and 13, the
本実施の形態の磁気記憶装置80は、磁気記録媒体86に特徴がある。磁気記録媒体86は、例えば、図2、図3に示す第1の実施の形態、及び第2の実施の形態に係る磁気記録媒体である。磁気記録媒体86の枚数は3枚に限定されず、1枚でも、2枚又は4枚以上であってもよい。
The
磁気記憶装置80の基本構成は、図12及び図13に示すものに限定されるものではない。本発明で用いる磁気記録媒体86は、磁気ディスクに限定されない。
The basic configuration of the
本実施の形態によれば、磁気記憶装置80は、磁気記録媒体86の書込み性能が良好であり、書き込まれたビットの優れた熱安定性及び低媒体ノイズ特性を有するので、信頼性が高くかつ高記録密度化を図ることができる。
According to the present embodiment, the
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications and changes can be made within the scope of the present invention described in the claims. Is possible.
例えば、第3の実施の形態では磁気記憶装置についてハードディスク装置を例として説明したが、本発明はハードディスク装置に限定されない。例えば、本発明は磁気テープ装置、例えばヘリカルスキャン型のビデオテープ装置や、磁気テープの幅方向に亘って多数のトラックが形成されたコンピュータ用磁気テープ装置に用いられる磁気テープに適用することができる。 For example, in the third embodiment, the hard disk device is described as an example of the magnetic storage device, but the present invention is not limited to the hard disk device. For example, the present invention can be applied to a magnetic tape used in a magnetic tape device such as a helical scan video tape device or a computer magnetic tape device in which a large number of tracks are formed in the width direction of the magnetic tape. .
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
(付記1) 基板と、該基板の上方に設けられた磁性層と、該磁性層上に設けられた保護膜と、該保護膜上に設けられた潤滑層を有する磁気記録媒体の製造方法であって、
保護膜材料のイオンを用いて真空プロセス成膜法により前記保護膜を形成する保護膜形成工程とを備え、
前記保護膜形成工程において基板バイアスを負電圧で0V以上80V未満の範囲に設定することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
(付記2) 前記保護膜形成工程において、成膜中の雰囲気ガス圧力を1Pa〜50Paの範囲に設定することを特徴とする付記1記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記3) 前記真空プロセス成膜法は、化学的気相成長法及びFCA法のうちいずれかであることを特徴とする付記1または2記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記4) 前記保護膜形成工程において、
第1の基板バイアス値に設定して0.5nm以上の膜厚の第1の保護膜を形成し、
次いで第2の基板バイアス値を設定して前記第1の保護膜上に第2の保護膜を更に形成し、
前記第1の基板バイアス値は前記第2の基板バイアス値よりも絶対値が小さいことを特徴とする付記1〜3のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記5) 前記第1の基板バイアス値は、負電圧で0V以上80V未満の範囲に設定することを特徴とする付記4記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記6) 前記第1の保護膜を形成する際の雰囲気ガス圧力は、前記第2の保護膜を形成する際の雰囲気ガスよりも高く設定することを特徴とする付記4または5記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記7) 前記第1の保護膜を形成する際と第2の保護膜を形成する際の雰囲気ガスは、保護膜材料を含むプロセスガスと、不活性ガスとを含み、不活性ガスの分圧を制御して前記第1の保護膜を形成する際の雰囲気ガス圧力を高めることを特徴とする付記6記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記8) 前記化学的気相成長法は、原子層堆積化学的気相成長法であって、
前記保護膜が酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及び酸化チタンの群のうちいずれか1種であることを特徴とする付記3記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記9) 前記FCA法を用いて基板バイアス値を負電圧で0V以上30V以下の範囲に設定して保護膜を形成することを特徴とする付記3記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記10) 基板と、該基板の上方に設けられた磁性層と、該磁性層上に設けられた保護膜と、該保護膜上に設けられた潤滑層を有する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記保護膜表面をオゾン水処理する表面改質工程と、
潤滑剤を塗布して前記潤滑層を形成する潤滑層形成工程を更に備えることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
(付記11) 前記保護膜形成工程の後に、前記保護膜表面をオゾン水処理する表面改質工程と、
潤滑剤を塗布して前記潤滑層を形成する潤滑層形成工程を更に備えることを特徴とする付記1〜10のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記12) 前記オゾン水処理は、オゾン水の濃度を0.3ppm〜50ppmの範囲に設定することを特徴とする付記10または11記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記13) 前記オゾン水処理は、オゾン水を保護膜表面に噴射して、あるいは磁気記録媒体をオゾン水に浸漬して行うことを特徴とする付記10〜12のうち、一項記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記14) 前記オゾン水処理は、超音波を印加しながら行うことを特徴とする付記13記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記15) 基板と、前記基板の上方に形成された記録層と、前記記録層上に形成された保護膜とを備えた磁気記録媒体であって、
前記記録層と保護膜との界面に、記録層および保護膜を構成する材料が互いに混合して形成されてなる界面混合層の平均膜厚が0.5nm以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
(付記16) 基板と、前記基板の上方に形成された記録層と、前記記録層上に形成されたカーボン保護膜とを備えた磁気記録媒体であって、
前記カーボン保護膜は、磁性層側に形成された第1の保護膜と、該第1の保護膜上に形成された第2の保護膜とからなり、
前記第1の保護膜は第2の保護膜よりも炭素原子量に対する水素原子量比が高いことを特徴とする磁気記録媒体。
(付記17) 基板と、前記基板の上方に形成された記録層と、前記記録層上に形成された保護膜とを備えた磁気記録媒体であって、
前記記録層と保護膜との界面に、記録層および保護膜を構成する材料が互いに混合して形成されてなる界面混合層の平均最大膜厚が1.0nm以下であることを特徴とする磁気記録媒体。
(付記18) 付記15〜17のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体と、記録再生手段とを備えた磁気記憶装置。
(付記19) カーボン粒子群を生成する発生部と、カーボン粒子群からカーボンイオンを選別してカーボンイオン束を形成するフィルタ部と、カーボンイオン束を入射して該基板上にカーボン膜を形成する磁気記録媒体の製造方法であって、
基板保持台上に基板を、基板バイアスを印加しない場合に前記カーボンイオン束が照射される位置から離隔して配置し、
所定の電圧の基板バイアスを印加して、前記カーボンイオン束を基板表面に誘引してカーボン膜を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
(付記20) 前記所定の電圧は−10V〜−150Vの範囲に設定されることを特徴とする付記19記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記21) 前記カーボン膜の形成時に基板を回転させることを特徴とする付記19または20記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記22) 前記カーボン膜の形成時の雰囲気がArガスに、窒素ガス、水素ガス、及びCF4ガスの群のうちいずれか一種を添加することを特徴とする付記19〜21のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体の製造方法。
(付記23) 前記カーボン膜の形成時にイオンガンを用いてCF4イオンまたは水素イオンを基板に照射することを特徴とする付記19〜22のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体の製造方法。
In addition, the following additional notes are disclosed regarding the above description.
(Supplementary Note 1) A method of manufacturing a magnetic recording medium having a substrate, a magnetic layer provided above the substrate, a protective film provided on the magnetic layer, and a lubricating layer provided on the protective film. There,
A protective film forming step of forming the protective film by a vacuum process film forming method using ions of the protective film material,
A method of manufacturing a magnetic recording medium, wherein the substrate bias is set in a range of 0 V or more and less than 80 V as a negative voltage in the protective film forming step.
(Additional remark 2) The said protective film formation process WHEREIN: The atmospheric gas pressure during film-forming is set to the range of 1 Pa-50 Pa, The manufacturing method of the magnetic recording medium of
(Additional remark 3) The said vacuum process film-forming method is either a chemical vapor deposition method and FCA method, The manufacturing method of the magnetic recording medium of
(Supplementary Note 4) In the protective film forming step,
Forming a first protective film having a thickness of 0.5 nm or more by setting the first substrate bias value;
Next, a second substrate bias value is set to further form a second protective film on the first protective film,
4. The method of manufacturing a magnetic recording medium according to
(Supplementary note 5) The method for manufacturing a magnetic recording medium according to supplementary note 4, wherein the first substrate bias value is set in a range of 0 V or more and less than 80 V as a negative voltage.
(Additional remark 6) The atmosphere gas pressure at the time of forming the said 1st protective film is set higher than the atmospheric gas at the time of forming the said 2nd protective film, The magnetic of Additional remark 4 or 5 characterized by the above-mentioned A method for manufacturing a recording medium.
(Additional remark 7) The atmosphere gas at the time of forming the first protective film and the second protective film includes a process gas including a protective film material and an inert gas. The method for manufacturing a magnetic recording medium according to
(Supplementary Note 8) The chemical vapor deposition method is an atomic layer deposition chemical vapor deposition method,
The method for manufacturing a magnetic recording medium according to
(Supplementary note 9) The method for manufacturing a magnetic recording medium according to
(Supplementary Note 10) In a method for manufacturing a magnetic recording medium having a substrate, a magnetic layer provided above the substrate, a protective film provided on the magnetic layer, and a lubricating layer provided on the protective film. There,
A surface modification step of treating the surface of the protective film with ozone water;
A method of manufacturing a magnetic recording medium, further comprising a lubricating layer forming step of forming a lubricating layer by applying a lubricant.
(Supplementary Note 11) After the protective film formation step, a surface modification step of treating the surface of the protective film with ozone water;
The method for manufacturing a magnetic recording medium according to any one of
(Additional remark 12) The said ozone water process sets the density | concentration of ozone water in the range of 0.3 ppm-50 ppm, The manufacturing method of the magnetic recording medium of
(Supplementary note 13) The magnetic treatment according to one of
(Supplementary note 14) The method for manufacturing a magnetic recording medium according to
(Supplementary note 15) A magnetic recording medium comprising a substrate, a recording layer formed above the substrate, and a protective film formed on the recording layer,
Magnetic recording, wherein an average film thickness of an interface mixed layer formed by mixing materials constituting the recording layer and the protective film is 0.5 nm or less at the interface between the recording layer and the protective film Medium.
(Supplementary Note 16) A magnetic recording medium comprising a substrate, a recording layer formed above the substrate, and a carbon protective film formed on the recording layer,
The carbon protective film comprises a first protective film formed on the magnetic layer side and a second protective film formed on the first protective film,
The magnetic recording medium according to
(Supplementary note 17) A magnetic recording medium comprising a substrate, a recording layer formed above the substrate, and a protective film formed on the recording layer,
A magnetic layer having an average maximum film thickness of 1.0 nm or less of an interface mixed layer formed by mixing materials constituting the recording layer and the protective film at the interface between the recording layer and the protective film. recoding media.
(Supplementary note 18) A magnetic storage device comprising the magnetic recording medium according to any one of
(Additional remark 19) The generation | occurrence | production part which produces | generates a carbon particle group, the filter part which selects a carbon ion from a carbon particle group, and forms a carbon ion bundle, injects a carbon ion bundle, and forms a carbon film on this board | substrate A method for manufacturing a magnetic recording medium, comprising:
A substrate is placed on a substrate holding table and spaced apart from the position where the carbon ion bundle is irradiated when no substrate bias is applied,
A method of manufacturing a magnetic recording medium, comprising applying a substrate bias at a predetermined voltage to attract the carbon ion flux to the substrate surface to form a carbon film.
(Additional remark 20) The said predetermined voltage is set to the range of -10V--150V, The manufacturing method of the magnetic recording medium of Additional remark 19 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary note 21) The method of manufacturing a magnetic recording medium according to
(Appendix 22) Of the appendices 19-21, the atmosphere during the formation of the carbon film is that Ar gas is added with any one of a group of nitrogen gas, hydrogen gas, and CF 4 gas. A method for producing a magnetic recording medium according to
(Supplementary note 23) The method for manufacturing a magnetic recording medium according to any one of supplementary notes 19 to 22, wherein the substrate is irradiated with CF 4 ions or hydrogen ions using an ion gun when the carbon film is formed.
10、20 磁気記録媒体
11 基板
14 磁性層
15 界面混合層
16 保護膜
16A カーボン膜
18 潤滑層
40、70 FCA成膜装置
DESCRIPTION OF
Claims (10)
保護膜材料のイオンを用いて真空プロセス成膜法により前記保護膜を形成する保護膜形成工程とを備え、
前記保護膜形成工程において基板バイアスを負電圧で0V以上80V未満の範囲に設定することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 A method for producing a magnetic recording medium comprising a substrate, a magnetic layer provided above the substrate, a protective film provided on the magnetic layer, and a lubricating layer provided on the protective film,
A protective film forming step of forming the protective film by a vacuum process film forming method using ions of the protective film material,
A method of manufacturing a magnetic recording medium, wherein the substrate bias is set in a range of 0 V or more and less than 80 V as a negative voltage in the protective film forming step.
第1の基板バイアス値に設定して0.5nm以上の膜厚の第1の保護膜を形成し、
次いで第2の基板バイアス値を設定して前記第1の保護膜上に第2の保護膜を更に形成し、
前記第1の基板バイアス値は前記第2の基板バイアス値よりも絶対値が小さいことを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体の製造方法。 In the protective film forming step,
Forming a first protective film having a thickness of 0.5 nm or more by setting the first substrate bias value;
Next, a second substrate bias value is set to further form a second protective film on the first protective film,
4. The method of manufacturing a magnetic recording medium according to claim 1, wherein the first substrate bias value is smaller in absolute value than the second substrate bias value. 5.
前記保護膜が酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、及び酸化チタンの群のうちいずれか1種であることを特徴とする請求項3記載の磁気記録媒体の製造方法。 The chemical vapor deposition method is an atomic layer deposition chemical vapor deposition method,
4. The method of manufacturing a magnetic recording medium according to claim 3, wherein the protective film is any one selected from the group consisting of aluminum oxide, zirconium oxide, and titanium oxide.
潤滑剤を塗布して前記潤滑層を形成する潤滑層形成工程を更に備えることを特徴とする請求項1〜3のうち、いずれか一項記載の磁気記録媒体の製造方法。 After the protective film forming step, a surface modification step of treating the surface of the protective film with ozone water;
4. The method of manufacturing a magnetic recording medium according to claim 1, further comprising a lubricating layer forming step of forming a lubricating layer by applying a lubricant.
前記記録層と保護膜との界面に、記録層および保護膜を構成する材料が互いに混合して形成されてなる界面混合層の平均膜厚が0.5nm以下であることを特徴とする磁気記録媒体。 A magnetic recording medium comprising a substrate, a recording layer formed above the substrate, and a protective film formed on the recording layer,
Magnetic recording, wherein an average film thickness of an interface mixed layer formed by mixing materials constituting the recording layer and the protective film is 0.5 nm or less at the interface between the recording layer and the protective film Medium.
前記カーボン保護膜は、磁性層側に形成された第1の保護膜と、該第1の保護膜上に形成された第2の保護膜とからなり、
前記第1の保護膜は第2の保護膜よりも炭素原子量に対する水素原子量比が高いことを特徴とする磁気記録媒体。 A magnetic recording medium comprising a substrate, a recording layer formed above the substrate, and a carbon protective film formed on the recording layer,
The carbon protective film comprises a first protective film formed on the magnetic layer side and a second protective film formed on the first protective film,
The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the first protective film has a higher ratio of hydrogen atomic weight to carbon atomic weight than the second protective film.
10. A magnetic storage device comprising the magnetic recording medium according to claim 8 and recording and reproducing means.
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