JP2006277779A - Magnetic recording medium and magnetic recording apparatus - Google Patents

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哲一 中村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a magnetic recording medium, having high durability and high corrosion resistance and to provide a magnetic recording apparatus provided with the magnetic recording medium. <P>SOLUTION: The magnetic recording medium has two protective layers of a lower layer and an upper layer, both in contact with a magnetic layer, the lower protective layer is a silicon nitride film having satisfactory covering properties. By making the upper protective layer a discontinuous film of an amorphous carbon film, having high hardness and film-deposited by FCA method, the magnetic recording medium will have high durability and high corrosion resistance; and the magnetic recording apparatus is provided with the magnetic recording medium. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は磁気記録媒体に関するものである。   The present invention relates to a magnetic recording medium.

情報記録装置である記録変換素子(ヘッド)の浮上を伴う磁気記録装置の一つであるハードディスクドライブは、コンピュータや各種情報端末などの外部記憶装置として一般に広く使用されている。   2. Description of the Related Art A hard disk drive, which is one of magnetic recording devices with a floating recording conversion element (head), which is an information recording device, is generally widely used as an external storage device such as a computer or various information terminals.

現在の磁気ディスクは、硬質非磁性基板上に良好な磁気特性を示すコバルト系の合金を薄膜磁性合金層として設けたものを磁性層として使用しているが、磁性合金層は耐久性、耐蝕性に著しく劣るため、ヘッドとの接触、摺動による摩擦、摩耗や湿気吸着による腐食発生により、磁気特性の劣化や機械的または化学的損傷が生じ易い。そこで現状では、磁性合金層表面に、保護層を設け、さらにその直上を潤滑剤よりなる潤滑層で被覆することで、耐久性、耐蝕性の向上を図っている。   The current magnetic disk uses a thin magnetic alloy layer made of a cobalt-based alloy showing good magnetic properties on a hard non-magnetic substrate, but the magnetic alloy layer is durable and corrosion resistant. Therefore, magnetic properties are deteriorated and mechanical or chemical damage is likely to occur due to contact with the head, friction due to sliding, wear, and corrosion due to moisture adsorption. Therefore, at present, durability and corrosion resistance are improved by providing a protective layer on the surface of the magnetic alloy layer and further covering the protective layer with a lubricating layer made of a lubricant.

上記保護層には、SiOやAlなど様々な材質が用いられるが、現状はアモルファスカーボン等の炭素系保護層が、耐熱性、耐蝕性および耐摩耗性の点で磁気記録媒体およびヘッドの保護層として好適であるとされ、一般的に、スパッタリング法やCVD法(化学気相成長法)で堆積された炭素系保護層が使用されている。 Various materials such as SiO 2 and Al 2 O 3 are used for the protective layer. Currently, a carbon-based protective layer such as amorphous carbon is used for a magnetic recording medium and a magnetic recording medium in terms of heat resistance, corrosion resistance, and wear resistance. A carbon-based protective layer deposited by sputtering or CVD (chemical vapor deposition) is generally used as a protective layer for the head.

ところで、近年の情報化社会ではあらゆる用途において取り扱う情報量が増大傾向にあり、これに伴って磁気ディスクについては、一層の高記録密度、大容量化が切望されている。高記録密度化への要求に応えるためには、磁気記録媒体の記録層とヘッドの記録/読み取り部との間隔、いわゆるマグネティックスペーシングを短縮することが不可欠である。マグネティックスペーシングは、磁気記録媒体の記録層上に形成される保護層、潤滑層とヘッドの浮上量、ヘッドの保護層によって決まるが、その中でも磁気記録媒体上の保護層自身の薄層化が必要とされてきている。   By the way, in the information-oriented society in recent years, the amount of information handled in every application tends to increase, and accordingly, a further increase in recording density and capacity is demanded for magnetic disks. In order to meet the demand for higher recording density, it is essential to shorten the distance between the recording layer of the magnetic recording medium and the recording / reading portion of the head, so-called magnetic spacing. Magnetic spacing is determined by the protective layer formed on the recording layer of the magnetic recording medium, the flying height of the lubricating layer and the head, and the protective layer of the head. Among these, the protective layer itself on the magnetic recording medium is thinned. It has been needed.

磁気記録媒体の保護層には、HDI(ヘッド・ディスク・インターフェース)特性の観点から、5nm以下の極薄膜においても十分な耐久性を確保できる保護層のニーズが高まっており、近年では従来以上に良好な耐久性が得られる保護層の形成が可能なフィルタードカソーディックアーク(Filtered Cathodic Arc:FCA)法に注目が集まっている(たとえば非特許文献1参照。)。FCA法で作製されたアモルファスカーボンはDLC(ダイアモンドライクカーボン)と呼ばれることが多い。   From the viewpoint of HDI (Head Disk Interface) characteristics, there is an increasing need for a protective layer for magnetic recording media that can ensure sufficient durability even for ultra-thin films of 5 nm or less. Attention has been focused on a filtered cathodic arc (FCA) method capable of forming a protective layer with good durability (see, for example, Non-Patent Document 1). Amorphous carbon produced by the FCA method is often called DLC (diamond-like carbon).

アモルファスカーボンは、FCA法により、次のようにして作製することができる。図3は、FCA法を行うためのFCA成膜システムの略図である。図3を参照して、グラファイト等の炭素源をカソード31として、アノード32との間にアーク放電を起こし、生じたカーボンイオン、電子、カーボンの中性原子、マクロ粒子の内、カーボンの中性原子やマクロ粒子をマグネチックフィルタ(フィルタコイル33,ラスタコイル34)で除去し、カーボンイオンと電子のみを基板35上に導き、基板上にDLCの層36を形成させるものである。イオンガン37は、他の元素によるドーピングを行うときに使用できる。   Amorphous carbon can be produced by the FCA method as follows. FIG. 3 is a schematic diagram of an FCA film forming system for performing the FCA method. Referring to FIG. 3, a carbon source such as graphite is used as a cathode 31, and arc discharge is generated between the anode 32 and the generated carbon ions, electrons, carbon neutral atoms, and carbon neutral particles. Atoms and macro particles are removed by a magnetic filter (filter coil 33, raster coil 34), and only carbon ions and electrons are guided onto the substrate 35, and a DLC layer 36 is formed on the substrate. The ion gun 37 can be used when doping with other elements.

FCA法はその成膜原理から、一般にダイヤモンド結合と呼ばれるsp結合量を50%以上に増加させることが容易であり、それ故ダイヤモンドに近い硬度・密度をアモルファス状で実現することができる。しかしながら、FCA法で形成された保護層は大きな内部応力を持つため、保護すべき磁性層から剥離し易いという欠点を有している。 The FCA method makes it easy to increase the sp 3 bond amount, generally called diamond bond, to 50% or more because of its film formation principle, and therefore it is possible to realize hardness and density close to diamond in an amorphous state. However, since the protective layer formed by the FCA method has a large internal stress, it has a drawback that it is easily peeled off from the magnetic layer to be protected.

さらに、FCA法で形成した保護層は膜自身の被覆性は高いものの、従来方式で形成した保護層より腐食耐性に劣り、その傾向は薄膜時に顕著であることがわかった。この理由についてもFCA膜が有する高内部応力に遠因があると考えられる。すなわち、腐食が進行した保護層と磁性層の界面で応力解放による保護層の破壊が生じ、結果として保護層の剥離面での腐食が促進されるためであると推定される。   Furthermore, although the protective layer formed by the FCA method has a high covering property, the protective layer is inferior in corrosion resistance to the protective layer formed by the conventional method, and it has been found that the tendency is conspicuous when the thin film is formed. Also for this reason, it is considered that the high internal stress of the FCA film is far away. That is, it is presumed that the protective layer is broken due to stress release at the interface between the protective layer and the magnetic layer where corrosion has progressed, and as a result, corrosion on the peeled surface of the protective layer is promoted.

また、FCA法で形成した保護層は膜自身の被覆性は高いものの、たとえば4nm以下というごく薄い層の場合には、ピンホール等の僅かな欠陥から、湿気が磁性層まで進入し、磁性層が腐食されるという問題を無視するわけには行かない。   In addition, although the protective layer formed by the FCA method has a high coverage of the film itself, in the case of a very thin layer of, for example, 4 nm or less, moisture enters the magnetic layer from slight defects such as pinholes, and the magnetic layer The problem of being corroded cannot be ignored.

以上のような現状から、FCA法で形成したアモルファスカーボンの保護層は、確かに機械的強度に優れるものの、磁気記録媒体の保護層という観点からはただちに適用することが困難である。

H.ヒョウドウ(Hyodo)等、「アイ・トリプルイー トランザクションズ オン マグネチックス(IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS)」,2001年7月,第37巻,p.1789〜1791
From the above situation, the amorphous carbon protective layer formed by the FCA method is certainly excellent in mechanical strength, but is difficult to apply immediately from the viewpoint of the protective layer of the magnetic recording medium.

H. Hyodo et al., “IEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS”, July 2001, Vol. 37, p. 1789-1791

本発明はこのような問題を解決し、耐久性、耐蝕性に優れた磁気記録媒体やこの磁気記録媒体を備えた磁気記録装置を提供することを目的としている。   An object of the present invention is to solve such problems and to provide a magnetic recording medium excellent in durability and corrosion resistance and a magnetic recording apparatus provided with the magnetic recording medium.

本発明の一態様によれば、基板上に磁性層、保護層および潤滑層を順次積層した磁気記録媒体において、保護層が磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成されており、当該上層の保護層が不連続膜である磁気記録媒体が提供される。本発明により、内部応力の緩和を図ることで、高耐久性かつ高耐蝕性の磁気記録媒体を提供できる。   According to one aspect of the present invention, in a magnetic recording medium in which a magnetic layer, a protective layer, and a lubricating layer are sequentially laminated on a substrate, the protective layer is composed of two layers: a lower layer in contact with the magnetic layer and an upper layer thereover. Thus, a magnetic recording medium in which the upper protective layer is a discontinuous film is provided. According to the present invention, a magnetic recording medium having high durability and high corrosion resistance can be provided by reducing internal stress.

本発明の他の一態様によれば、上記の磁気記録媒体を備えた磁気記録装置も提供される。   According to another aspect of the present invention, a magnetic recording apparatus including the magnetic recording medium is also provided.

本発明により、内部応力の緩和を図ることで、高耐久性かつ高耐蝕性の磁気記録媒体およびこの磁気記録媒体を備えた磁気記録装置を提供できる。このため、たとえば、ヘッドクラッシュや磁性層腐食を防止することができ、記録密度と信頼性を著しく向上できる。また、マグネティックスペーシングをより小さくすることに寄与し得る。   According to the present invention, it is possible to provide a highly durable and highly corrosion-resistant magnetic recording medium and a magnetic recording apparatus including the magnetic recording medium by reducing internal stress. For this reason, for example, head crash and magnetic layer corrosion can be prevented, and the recording density and reliability can be remarkably improved. Moreover, it can contribute to making magnetic spacing smaller.

以下に、本発明の実施の形態を図、実施例等を使用して説明する。なお、これらの図、実施例等および説明は本発明を例示するものであり、本発明の範囲を制限するものではない。本発明の趣旨に合致する限り他の実施の形態も本発明の範疇に属し得ることは言うまでもない。なお、図中、同一の番号は同一の要素を指す。また、本発明に係る、「記録媒体」および「磁気記録装置」は、磁気情報の記録(書き込み)のみ、磁気情報の再生(読み取り)のみおよび磁気情報の記録と再生の両方のいずれにも使用可能である。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings, examples and the like. In addition, these figures, Examples, etc. and description illustrate the present invention, and do not limit the scope of the present invention. It goes without saying that other embodiments may belong to the category of the present invention as long as they match the gist of the present invention. In the drawings, the same number indicates the same element. The “recording medium” and “magnetic recording apparatus” according to the present invention are used only for recording (writing) magnetic information, for reproducing (reading) magnetic information, and for both recording and reproducing magnetic information. Is possible.

以下、本発明を主としてハードディスク装置について説明するが、本発明に係る「磁気記録媒体」は、ハードディスク装置に使用される、面内媒体、SFM(Synthetic Ferri Coupled Media)、垂直記録媒体、パターンド媒体など、どのような記録媒体であってもよい。また、本発明に係る「磁気記録装置」には、このような磁気記録媒体を使用するすべての磁気記録装置が含まれる。   Hereinafter, the present invention will be mainly described with respect to a hard disk device. The “magnetic recording medium” according to the present invention is an in-plane medium, SFM (Synthetic Ferri Coupled Media), perpendicular recording medium, patterned medium used in the hard disk device. Any recording medium may be used. The “magnetic recording apparatus” according to the present invention includes all magnetic recording apparatuses using such a magnetic recording medium.

図1はハードディスク装置の内部構造を示す模式的平面図であり、図2は、ヘッドと、磁気記録媒体との関係を示す模式的横断面図(磁気記録媒体磁性層に垂直な方向で切断した図)である。   FIG. 1 is a schematic plan view showing the internal structure of the hard disk device, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the relationship between the head and the magnetic recording medium (cut in a direction perpendicular to the magnetic layer of the magnetic recording medium). Figure).

このハードディスク装置は、図1に示すように磁気記録媒体1とヘッドを備えたヘッドスライダ2、磁気記録媒体1の回転制御機構(たとえばスピンドルモータ)3、ヘッドの位置決め機構4および記録再生信号の処理回路(リードライトアンプ等)5を主要構成要素としている。   As shown in FIG. 1, the hard disk device includes a magnetic recording medium 1 and a head slider 2 having a head, a rotation control mechanism (for example, a spindle motor) 3 of the magnetic recording medium 1, a head positioning mechanism 4, and a recording / reproducing signal processing. A circuit (read / write amplifier, etc.) 5 is a main component.

ヘッドスライダ2は、図2に示すように、サスペンジョン6およびヘッドスライダ2を柔軟に支持するためのジンバル7により、ヘッドの位置決め機構4と連結されており、その先端にヘッド8が設けられている。ヘッドスライダ面にはヘッド保護層9とヘッド潤滑層10が設けられている。   As shown in FIG. 2, the head slider 2 is connected to the head positioning mechanism 4 by a suspension 6 and a gimbal 7 for flexibly supporting the head slider 2, and a head 8 is provided at the tip thereof. . A head protective layer 9 and a head lubricating layer 10 are provided on the head slider surface.

磁気記録媒体11は、図2の下方から基板12、Cr下地層13,磁性層14,磁気記録媒体保護層(本発明では、単に保護層とも呼称する)15,磁気記録媒体潤滑層(本発明では、単に潤滑層とも呼称する)16等がある。シード層等のその他の層が設けられる場合もあるが本図では省略してある。各層の厚さは、ハードディスクの場合、潤滑層で数nm程度、保護層で5nm程度、磁性層で50nm程度、Cr下地層で10nm程度が一般的である。   The magnetic recording medium 11 includes a substrate 12, a Cr underlayer 13, a magnetic layer 14, a magnetic recording medium protective layer (also referred to simply as a protective layer in this invention) 15, and a magnetic recording medium lubricating layer (in accordance with the present invention) from the bottom of FIG. Then, it is also referred to as a lubricating layer) 16 or the like. Although other layers such as a seed layer may be provided, they are omitted in this figure. In the case of a hard disk, the thickness of each layer is generally about several nm for the lubricating layer, about 5 nm for the protective layer, about 50 nm for the magnetic layer, and about 10 nm for the Cr underlayer.

本発明は、上記に例示されるように、基板上に磁性層、保護層および潤滑層を順次積層した磁気記録媒体において、保護層が磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成されており、当該上層の保護層が不連続膜とすることにより、上記課題を解決するものである。即ち、下層の保護層としては耐久性に多少劣るが、耐蝕性に優れた膜を用い、上層の保護層としては、耐蝕性に劣る不連続膜ではあるが、耐久性を有する膜を用いることで課題を解決するものである。   As described above, the present invention provides a magnetic recording medium in which a magnetic layer, a protective layer, and a lubricating layer are sequentially laminated on a substrate. The protective layer has two layers: a lower layer in contact with the magnetic layer and an upper layer on the magnetic layer. The above-mentioned subject is solved by making the upper protective layer into a discontinuous film. That is, the lower protective layer is somewhat inferior in durability, but a film having excellent corrosion resistance is used, and the upper protective layer is a discontinuous film having inferior corrosion resistance, but a film having durability is used. It solves the problem.

上層の保護層は耐久性を維持できる範囲で膜厚を減少できるが、マグネティックスペーシング削減の観点から平均膜厚は2nm以下が好ましい。また耐久性の観点から上層の保護層は硬質であるアモルファス状の炭素系保護層が好適であり、特にsp3/sp2比が1以上となる膜質が得られるFCA法による形成が最適である。   The upper protective layer can reduce the film thickness within a range in which durability can be maintained, but the average film thickness is preferably 2 nm or less from the viewpoint of reducing magnetic spacing. Also, from the viewpoint of durability, the upper protective layer is preferably a hard amorphous carbon-based protective layer, and is particularly optimally formed by the FCA method, which can obtain a film quality with an sp3 / sp2 ratio of 1 or more.

なお、この場合に上層の保護層は下層の保護層を完全に被覆する必要は無く、保護層の最表面において下層の保護層の構成元素が露出している割合が上層の構成元素との原子数比で5%以上70%以下であれば良い。換言すれば、上層の保護層の被服率は、30%以上95%以下であれば良い。理由としては、5%以下の高被覆性を炭素材料で達成するためには4nm以上の平均膜厚が必要であるため、結果として磁気スペーシングが削減できない。一方、70%以上では最大膜厚が0.5nm以下となり十分な耐久性を維持できなくなるからである。さらに、上層の保護層には直上に塗布する潤滑剤の付着性を向上させるために窒素や酸素を添加、あるいはプラズマ処理やオゾン水処理による表面官能基の付与を施しても良い。さらに上層の保護層の特性として重要なものは、耐久性を維持するための硬度である。具体的には、20GPa以上の硬度が好ましい。   In this case, the upper protective layer does not need to completely cover the lower protective layer, and the ratio of the constituent elements of the lower protective layer exposed on the outermost surface of the protective layer is the number of atoms with the upper constituent element. The number ratio may be 5% or more and 70% or less. In other words, the coverage of the upper protective layer may be 30% or more and 95% or less. The reason is that an average film thickness of 4 nm or more is required to achieve high coverage of 5% or less with a carbon material, and as a result, magnetic spacing cannot be reduced. On the other hand, if it is 70% or more, the maximum film thickness is 0.5 nm or less, and sufficient durability cannot be maintained. Further, nitrogen or oxygen may be added to the upper protective layer, or surface functional groups may be imparted by plasma treatment or ozone water treatment in order to improve the adhesion of the lubricant applied immediately above. Further, an important characteristic of the upper protective layer is the hardness for maintaining durability. Specifically, a hardness of 20 GPa or more is preferable.

一方、下層の保護層は耐蝕性に優れており、比較的高い硬度を有する点も考慮して窒化シリコンが好適となる。なお下層の保護層には耐蝕性を向上させるため、水素やフッ素など、母材と結合することで撥水性を向上させる元素を添加しても良い。なお、下層の保護層の平均膜厚は耐蝕性が維持できる範囲で縮小できるが、マグネティックスペーシング削減の観点から平均膜厚3nm以下が好ましく、上層も含めた全保護層の膜厚は4nm以下が好ましい。このときの窒化シリコン膜の被覆率は、90%であり、上層の保護層の被覆率が70%程度の場合でも2層構造とすることで十分な耐触性を確保することができる。   On the other hand, the lower protective layer is excellent in corrosion resistance, and silicon nitride is suitable in consideration of relatively high hardness. In order to improve the corrosion resistance, an element that improves water repellency by combining with a base material such as hydrogen or fluorine may be added to the lower protective layer. The average film thickness of the lower protective layer can be reduced within a range where the corrosion resistance can be maintained, but the average film thickness is preferably 3 nm or less from the viewpoint of reducing magnetic spacing, and the film thickness of all protective layers including the upper layer is 4 nm or less. Is preferred. At this time, the coverage of the silicon nitride film is 90%, and even when the coverage of the upper protective layer is about 70%, the two-layer structure can ensure sufficient touch resistance.

上記のようにして、本発明に係る保護層を持つ磁気記録媒体は、記録密度と信頼性を著しく向上できる。従って、高記録密度と高信頼性を有する磁気記録装置を得ることができる。   As described above, the magnetic recording medium having the protective layer according to the present invention can remarkably improve the recording density and reliability. Therefore, a magnetic recording apparatus having a high recording density and high reliability can be obtained.

次に本発明の実施例および比較例を詳述する。なお、各物性地は次のようにして測定した。   Next, examples and comparative examples of the present invention will be described in detail. Each physical property was measured as follows.

(被服率試験)
上層の保護層の被服率は、同軸型直衝突イオン散乱分光法(Co-Axial Impact Collision Ion Scattering Spectroscopy:CAICISS、島津製作所製TALIS 9700)で測定することができる。CAICISSは希ガスイオンをkeV程度の低エネルギーでサンプルに照射し、180度に散乱した同一粒子のエネルギー変化を測定することで、元素分析や構造解析を行う手法であるが、CAICISSで用いるエネルギー領域では入射イオンが膜中に侵入できず、表面1、2原子層の極めて浅い領域で散乱が生じるため、X線光電子分光法(X-ray photoelectron spectroscopy : XPS)などとは異なり極めて表面のみの元素分析を行うことができる測定法である。
(Clothing rate test)
The coverage ratio of the upper protective layer can be measured by coaxial direct collision ion scattering spectroscopy (CA-ISS, TALIS 9700 manufactured by Shimadzu Corporation). CAICISS is a technique for performing elemental analysis and structural analysis by irradiating a sample with rare gas ions at a low energy of about keV and measuring the energy change of the same particles scattered at 180 degrees. In X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), the incident ions cannot penetrate into the film and scatter in the very shallow region of the first and second atomic layers. It is a measurement method that can be analyzed.

(膜硬度)
膜硬度の測定はナノインデンテーション法を用いた。ナノインデンテーション法は、μN程度の微小荷重を用いてダイヤモンド圧子を材料に押し込み、除荷する際の微小変形を測定することで力学特性を評価する方法である。押し込み量を数nm程度に制御できるため薄膜試料の特性評価に適している。
(Film hardness)
The film hardness was measured using the nanoindentation method. The nanoindentation method is a method for evaluating mechanical characteristics by measuring a minute deformation when a diamond indenter is pushed into a material using a minute load of about μN and unloaded. Since the amount of indentation can be controlled to about several nanometers, it is suitable for evaluating the characteristics of thin film samples.

(摺動試験)
実施例および比較例の磁気記録媒体完成品にアルミナのピンを回転数600回転/分(rpm)で接触させ炭素系保護層が破断するまで摺動させて評価した。アルミナのピンは直径が2mmであり、磁気記録媒体と接触する部分の幅は5μm程度であった。破断は、摩擦力が変化すること、磁気記録媒体表面に筋が生じること、電子顕微鏡観察で保護層が消失している部分が見られること等によって検出した。
(Sliding test)
Evaluation was made by contacting an alumina pin with the finished magnetic recording media of Examples and Comparative Examples at a rotational speed of 600 revolutions / minute (rpm) and sliding until the carbon-based protective layer was broken. The alumina pin had a diameter of 2 mm, and the width of the portion in contact with the magnetic recording medium was about 5 μm. The breakage was detected by changing the frictional force, generating streaks on the surface of the magnetic recording medium, or observing a portion where the protective layer disappeared by observation with an electron microscope.

(耐蝕性試験)
磁気記録媒体完成品を室温下24時間放置した後、希硝酸を表面へ1mL滴下し、1時間後に滴下した希硝酸を吸い出して回収し、誘導結合プラズマ質量分析装置(ICP−MS)による元素分析を行って求めた。
(Corrosion resistance test)
After the magnetic recording medium finished product is allowed to stand at room temperature for 24 hours, 1 mL of diluted nitric acid is dropped on the surface, and 1 hour later, the diluted nitric acid is sucked out and collected, and elemental analysis by an inductively coupled plasma mass spectrometer (ICP-MS) is performed. Asked to go.

[実施例1]
FCA法で作製した保護層の膜厚と被覆率の関係を図1に示す。図中で使用したサンプルは、アルミ合金基板上に下地層およびCo金属層をスパッタリング法で積層した後、FCA装置を用いグラファイトターゲットを原料として、アーク電流60A、アーク電圧30V、カソードコイル電流10Aの条件でアモルファス状炭素を保護層として成膜したものを用いている。サンプルの保護層膜厚は成膜時間を調整することで変更しており、平均膜厚の決定にはTEMによる断面観察を行った。
[Example 1]
FIG. 1 shows the relationship between the thickness of the protective layer manufactured by the FCA method and the coverage. In the sample used in the figure, an underlayer and a Co metal layer are laminated on an aluminum alloy substrate by a sputtering method, and an arc current of 60 A, an arc voltage of 30 V, and a cathode coil current of 10 A are obtained using a graphite target as a raw material using an FCA apparatus. Under these conditions, amorphous carbon is used as a protective layer. The thickness of the protective layer of the sample was changed by adjusting the film formation time, and the average film thickness was determined by observing a cross section with TEM.

図4の縦軸は、最表面における保護層の構成元素である炭素と下地であるCoとの原子数比を示しており、100%は保護層が完全に被覆している状態(下地露出が無い状態)であり、0%は完全にCoが露出している状態を示す。なお、最表面の原子数比の算出には、同軸型直衝突イオン散乱分光法(CAICISS)で測定した炭素とCoのスペクトル比から計算した。   The vertical axis of FIG. 4 shows the atomic ratio of carbon, which is a constituent element of the protective layer, and Co, which is the base, on the outermost surface, and 100% is in a state where the protective layer is completely covered (the base exposure is 0% indicates a state where Co is completely exposed. The atomic ratio on the outermost surface was calculated from the spectral ratio of carbon and Co measured by coaxial direct collision ion scattering spectroscopy (CAICISS).

図4から理解できるように、下地であるCoの露出量は4nm以下から増加し、保護層の平均膜厚が1nmになると、露出割合は35%に達する。   As can be understood from FIG. 4, the exposure amount of the underlying Co increases from 4 nm or less, and when the average thickness of the protective layer is 1 nm, the exposure ratio reaches 35%.

[実施例2]
図7は本実施例で作製した磁気記録媒体11の概略断面図である。アルミ合金基板12上に下地層13及び磁性層14をスパッタリング法により順次積層形成した。続いてRF−スパッタ装置を用いシリコンターゲットを原料として、パワー2 kW、窒素流量10sccm、Ar流量3sccmの条件で2nmの窒化シリコンを形成し下層の保護層15aを形成した。その後、FCA装置を用いグラファイトターゲットを原料として、アーク電流60A、アーク電圧30V、カソードコイル電流10Aの条件でアモルファス状炭素を1nm形成し上層の保護層15bを形成した。
[Example 2]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the magnetic recording medium 11 produced in this example. An underlayer 13 and a magnetic layer 14 were sequentially stacked on the aluminum alloy substrate 12 by sputtering. Subsequently, 2 nm of silicon nitride was formed under the conditions of power 2 kW, nitrogen flow rate 10 sccm, and Ar flow rate 3 sccm, using a silicon target as a raw material, using an RF-sputtering device to form a lower protective layer 15a. Thereafter, an amorphous carbon was formed to a thickness of 1 nm under the conditions of an arc current of 60 A, an arc voltage of 30 V, and a cathode coil current of 10 A using an FCA apparatus and a graphite target as a raw material to form an upper protective layer 15 b.

続いて本保護層上に、イタリア・アウジモンド社のFomblin TETRAOLをハイドロデカフルオロペンタンで約0.2体積%に希釈した潤滑剤溶液を用い、浸漬時間30秒の条件で引き上げ法により、各試料へ塗布することで潤滑層16を設け、磁気記録媒体を完成した。   Subsequently, on this protective layer, a lubricant solution obtained by diluting Fomblin TETRAOL of Italy-Augmond Inc. with hydrodecafluoropentane to about 0.2% by volume is applied to each sample by a pulling method under the condition of an immersion time of 30 seconds. The lubricating layer 16 was provided by coating to complete the magnetic recording medium.

耐久性試験の結果、500周回を超えても保護層は破壊しなかった。   As a result of the durability test, the protective layer did not break even when the number of rounds exceeded 500.

さらに耐食性試験の結果、Coの溶出量は0.8μg/mであった。 As a result of the corrosion resistance test, the elution amount of Co was 0.8 μg / m 2 .

[比較例1]
実施例1と同様の手法で磁性層までを積層した後、FCA装置を用いグラファイトターゲットを原料として、アーク電流60A、アーク電圧30V、カソードコイル電流10Aの条件下、0.1nm/秒の成膜速度で5nm厚の炭素系保護層を単層で成膜した。
[Comparative Example 1]
After laminating up to the magnetic layer by the same method as in Example 1, a film was formed at a rate of 0.1 nm / second under the conditions of an arc current of 60 A, an arc voltage of 30 V, and a cathode coil current of 10 A using a graphite target as a raw material using an FCA apparatus. A carbon-based protective layer having a thickness of 5 nm was formed as a single layer at a rate.

続いて実施例1と同様に潤滑層を設け、磁気記録媒体を完成した。   Subsequently, a lubricating layer was provided in the same manner as in Example 1 to complete the magnetic recording medium.

耐久性試験の結果、500周回を超えても保護層は破壊しなかった。   As a result of the durability test, the protective layer did not break even when the number of rounds exceeded 500.

さらに耐食性試験の結果、Coの溶出量は1.5μg/mであり、実施例1と比べてCo溶出量が増大しており、十分な被覆性が得られていない。 Further, as a result of the corrosion resistance test, the elution amount of Co is 1.5 μg / m 2 , the Co elution amount is increased as compared with Example 1, and sufficient coverage is not obtained.

[比較例2]
実施例と同様の手法で磁性層までを積層した後、RF−スパッタ装置を用いシリコンターゲットを原料として、パワー2kW、窒素流量10sccm、Ar流量3sccmの条件で窒化シリコンを3nm形成し保護層とした。
[Comparative Example 2]
After laminating up to the magnetic layer by the same method as in the example, a silicon target was used as a raw material by using an RF-sputtering apparatus, and a silicon nitride film having a power of 2 kW, a nitrogen flow rate of 10 sccm and an Ar flow rate of 3 sccm was formed to form a protective layer .

耐久性試験の結果、500周回に達する前に保護層は破断した。   As a result of the durability test, the protective layer broke before reaching 500 turns.

さらに耐蝕性試験の結果、Coの溶出量は0.7μg/mであり、実施例1と同程度の耐蝕性があり、実施例1の本発明の構成でも十分な耐食性を確保することができた。 Furthermore, as a result of the corrosion resistance test, the Co elution amount is 0.7 μg / m 2, which is comparable in corrosion resistance to that of Example 1. Even with the configuration of the present invention of Example 1, sufficient corrosion resistance can be ensured. did it.

[実施例2]
図5は、実施例1と同様のサンプルを用いて摺動強度を評価した結果である。保護層の膜厚が薄くなるに従い摺動強度は減少するが、FCA法で成膜した上層の保護層は、従来法で作製した膜厚4nmの単層の保護層が破断する500周回を、本発明の保護層の構成では、膜厚1nmでも達成できる。
[Example 2]
FIG. 5 shows the results of evaluating the sliding strength using the same sample as in Example 1. Although the sliding strength decreases as the thickness of the protective layer becomes thinner, the upper protective layer formed by the FCA method has 500 turns, in which the single protective layer having a thickness of 4 nm prepared by the conventional method breaks. With the configuration of the protective layer of the present invention, even a film thickness of 1 nm can be achieved.

[実施例3]
図6は、実施例1と同様のサンプルを用いて耐蝕性を評価した結果である。Coの溶出量は保護層の膜厚が4nm以下から増大し、膜厚1nmで従来法で作製した4nmの保護層で溶出する量の8倍に達した。即ち、単層の保護層では、膜厚が減少すると共に、被覆率が減少し、それに伴いCo溶出量が増大していく。
[Example 3]
FIG. 6 shows the results of evaluating the corrosion resistance using the same sample as in Example 1. The Co elution amount increased from the thickness of the protective layer to 4 nm or less, and reached 8 times the amount eluted with the protective layer of 4 nm prepared by the conventional method at a film thickness of 1 nm. That is, in the single protective layer, the film thickness decreases, the coverage decreases, and the Co elution amount increases accordingly.

なお、上記に開示した内容から、下記の付記に示した発明が導き出せる。   In addition, the invention shown to the following additional remarks can be derived from the content disclosed above.

(付記1)
基板上に磁性層、保護層および潤滑層を順次積層した磁気記録媒体において、
当該保護層が磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成されており、
当該上層の保護層が不連続膜である磁気記録媒体。(1)
(付記2)
前記上層の保護膜の被覆率が30%以上95%以下であることを特徴とした付記1記載の磁気記録媒体。(2)
(付記3)
前記上層の保護層の膜厚が0.5nm以上2nm以下であることを特徴とする付記1乃至2記載の磁気記録媒体。(3)
(付記4)
前記上層の保護層の硬度が20GPa以上であることを特徴とする付記1乃至3記載の磁気記録媒体。
(Appendix 1)
In a magnetic recording medium in which a magnetic layer, a protective layer and a lubricating layer are sequentially laminated on a substrate,
The protective layer is composed of two layers, a lower layer in contact with the magnetic layer and an upper layer above it.
A magnetic recording medium in which the upper protective layer is a discontinuous film. (1)
(Appendix 2)
The magnetic recording medium according to appendix 1, wherein the upper protective film has a coverage of 30% to 95%. (2)
(Appendix 3)
3. The magnetic recording medium according to appendix 1 or 2, wherein the upper protective layer has a thickness of 0.5 nm to 2 nm. (3)
(Appendix 4)
The magnetic recording medium according to any one of appendices 1 to 3, wherein the upper protective layer has a hardness of 20 GPa or more.

(付記5)
前記下層の保護膜が連続膜であることを特徴とした付記1記載の磁気記録媒体。
(Appendix 5)
2. The magnetic recording medium according to appendix 1, wherein the lower protective film is a continuous film.

(付記6)
前記下層の保護膜の被覆率が90%以上であることを特徴とした付記1記載の磁気記録媒体。

(付記7) 前記下層の保護膜が窒化シリコン膜であることを特徴とした付記1記載の磁気記録媒体。
(Appendix 6)
The magnetic recording medium according to appendix 1, wherein the lower protective film has a coverage of 90% or more.

(Supplementary note 7) The magnetic recording medium according to supplementary note 1, wherein the lower protective film is a silicon nitride film.

(付記8)
前記上層の保護膜がアモルファス状炭素である付記1乃至7のいずれかに記載の磁気記録媒体。(4)
(付記9)
前記上層の保護膜における炭素間結合の割合がsp3/sp2≧1である付記1乃至8のいずれかに記載の磁気記録媒体。
(Appendix 8)
The magnetic recording medium according to any one of appendices 1 to 7, wherein the upper protective film is amorphous carbon. (4)
(Appendix 9)
The magnetic recording medium according to any one of appendices 1 to 8, wherein a ratio of carbon-carbon bonds in the upper protective film is sp3 / sp2 ≧ 1.

(付記10)
基板上に磁性層、保護層、及び潤滑剤層を順次積層した磁気記録媒体の製造の方法において、当該保護層が磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成されており、当該上層の保護層が面内方向で不連続な膜で形成されていることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
(Appendix 10)
In the method of manufacturing a magnetic recording medium in which a magnetic layer, a protective layer, and a lubricant layer are sequentially laminated on a substrate, the protective layer is composed of two layers: a lower layer that is in contact with the magnetic layer and an upper layer on the magnetic layer. The method of manufacturing a magnetic recording medium, wherein the upper protective layer is formed of a discontinuous film in the in-plane direction.

(付記11)
前記上層の保護膜が、フィルターカソーディックアーク法により成膜されることを特徴とする付記10記載の磁気記録媒体の製造方法。
(Appendix 11)
11. The method of manufacturing a magnetic recording medium according to appendix 10, wherein the upper protective film is formed by a filter cathodic arc method.

(付記12)
前記下層の保護膜が、スパッタ法により成膜されることを特徴とする付記10記載の磁気記録媒体の製造方法。
(Appendix 12)
The method for manufacturing a magnetic recording medium according to appendix 10, wherein the lower protective film is formed by a sputtering method.

(付記13)
請求項1乃至9のいずれかに記載の磁気記録媒体を備えた磁気記録装置。(5)
(Appendix 13)
A magnetic recording apparatus comprising the magnetic recording medium according to claim 1. (5)

ハードディスク装置の内部構造を示す模式的平面図である。2 is a schematic plan view showing an internal structure of the hard disk device. FIG. ハードディスク装置のヘッドと磁気記録媒体との関係を示す模式的横断面図である。It is a typical cross-sectional view showing the relationship between the head of the hard disk device and the magnetic recording medium. FCA法を行うためのFCA成膜システムの略図である。1 is a schematic diagram of an FCA film forming system for performing an FCA method. FCA法により作製したDLC膜の膜厚に対する最表面における炭素とCoとの原子数の比の関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship of the ratio of the number of atoms of carbon and Co in the outermost surface with respect to the film thickness of the DLC film produced by FCA method. FCA法により作製したDLC膜の膜厚に対する摺動強度の関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship of the sliding strength with respect to the film thickness of the DLC film produced by FCA method. FCA法により作製したDLC膜の膜厚に対する耐蝕性の関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship of the corrosion resistance with respect to the film thickness of the DLC film produced by the FCA method. 本発明の磁気記録媒体の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic recording medium of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 磁気記録媒体
2 ヘッドスライダ
3 回転制御機構
4 ヘッドの位置決め機構
5 記録再生信号の処理回路
6 サスペンジョン
7 ジンバル
8 ヘッド
9 ヘッド保護層
10 ヘッド潤滑層
11 磁気記録媒体
12 基板
13 Cr下地層
14 磁性層
15 保護層
15a 下層の保護層
15b 上層の保護層
16 潤滑層
31 カソード
32 アノード
33 フィルタコイル
34 ラスタコイル
35 基板
36 DLCの層
37 イオンガン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic recording medium 2 Head slider 3 Rotation control mechanism 4 Head positioning mechanism 5 Recording / reproducing signal processing circuit 6 Suspension 7 Gimbal 8 Head 9 Head protective layer 10 Head lubricating layer 11 Magnetic recording medium 12 Substrate 13 Cr underlayer 14 Magnetic layer DESCRIPTION OF SYMBOLS 15 Protective layer 15a Lower protective layer 15b Upper protective layer 16 Lubricating layer 31 Cathode 32 Anode 33 Filter coil 34 Raster coil 35 Substrate 36 DLC layer 37 Ion gun

Claims (5)

基板上に磁性層、保護層および潤滑層を順次積層した磁気記録媒体において、
当該保護層が磁性層に接する下層とその上にある上層との二層で構成されており、
当該上層の保護層が不連続膜である磁気記録媒体。
In a magnetic recording medium in which a magnetic layer, a protective layer and a lubricating layer are sequentially laminated on a substrate,
The protective layer is composed of two layers, a lower layer in contact with the magnetic layer and an upper layer above it.
A magnetic recording medium in which the upper protective layer is a discontinuous film.
前記上層の保護膜の被覆率が30%以上95%以下であることを特徴とした請求項1記載の磁気記録媒体。   The magnetic recording medium according to claim 1, wherein a coverage of the upper protective film is 30% or more and 95% or less. 前記上層の保護層の膜厚が0.5nm以上2nm以下であることを特徴とする請求項1乃至2記載の磁気記録媒体。   3. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the upper protective layer has a thickness of 0.5 nm to 2 nm. 前記下層の保護膜が窒化シリコン膜であることを特徴とした請求項1記載の磁気記録媒体。   2. The magnetic recording medium according to claim 1, wherein the lower protective film is a silicon nitride film. 請求項1乃至4のいずれかに記載の磁気記録媒体を備えた磁気記録装置。
A magnetic recording apparatus comprising the magnetic recording medium according to claim 1.
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