JP2009283036A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気記録媒体の耐久性、耐腐食性を向上させる磁気記録媒体の製造方法を提供することを課題とする。
【解決手段】非磁性基板１の上に、密着層２、軟磁性層３、中間層４、磁性層５、保護膜層６及び潤滑層７が順次積層されてなる磁気記録媒体の製造方法において、保護膜層６を成膜後に、当該保護膜層６を特定の条件で窒化処理することにより、磁気記録媒体の耐久性、耐腐食性を向上させることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などの磁気記録装置に搭載される磁気記録媒体の製造方法に関わり、特に耐久性、耐腐食性に優れた磁気記録媒体に関する。

近年の情報処理の大容量化に伴い、各種の情報記録技術が開発されている。特に磁気記録技術を用いたＨＤＤの面記録密度は年率１００％程度の割合で増加し続けている。最近では、ＨＤＤ等に用いられる２．５インチ径垂直磁気記録媒体にして、１枚あたり１６０ＧＢを超える情報記録容量が求められるようになってきており、このような要請にこたえるためには１平方インチあたり２５０Ｇビットを超える情報記録密度を実現することが求められる。

ＨＤＤ等に用いられる磁気記録媒体において高記録密度を達成するために、近年、垂直磁気記録方式の垂直磁気記録媒体が提案されている。垂直磁気記録方式は、磁気記録層の磁化容易軸が基板面に対して垂直方向に配向するよう調整されている。垂直磁気記録方式は従来の面内記録方式に比べて熱揺らぎ現象を抑制することができるので、高記録密度化に対して好適である。

現在の磁気記録媒体は、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からなるが、磁性合金層は耐久性、耐蝕性に劣るため、磁気ヘッドとの接触、摺動による摩擦、摩耗や湿気吸着による腐食発生のため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膜層を数ｎｍの厚さで設け、さらにその直上を潤滑剤で被覆することで、耐久、耐蝕性の向上を図っている。

上記のような近年の情報量の増大に伴う磁気記録媒体の高記録密度化への要求に応えるためには、磁気記録媒体が磁気記録装置に搭載された場合における、磁気記録層と磁気ヘッドの記録／読み取り部間の間隔、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り、そのため磁気ヘッドの浮上量は年々縮小しており、さらには保護膜層自身の薄層化も進行している。

しかしながら、保護膜層の薄膜化は微細な欠陥部の増加をもたらすため、湿気を有する雰囲気中では合金磁性層の腐食による磁気特性の劣化が生じるという欠点があり、記録媒体としての長期信頼性に問題が生じやすくなる。この劣化を防止する措置として保護膜層と磁気記録層との間に不動態層を設け、耐腐食性を向上させることが提案されている（特許文献１参照）。
特開平７−３２０２５７号公報

しかしながら上記従来例においては、保護膜層と磁気記録層との間の不動態層の存在が、マグネティックスペーシングの増加をもたらし、磁気記録媒体の高記録密度化の弊害となり得るという課題があった。

本発明は、磁気記録装置に搭載された場合に、磁気記録層と磁気ヘッドの記録／読み取り部間の間隔を増加させることなく、耐久性、耐腐食性に優れた磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明者らは、保護膜層に特定の条件で窒化処理することにより、磁気記録媒体の耐久性、耐腐食性を向上させることを考えた。

つまり、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法は、基板上に、磁性層と保護膜層を順次成膜してなる磁気記録媒体の製造方法であって、前記保護膜層を成膜した後に、前記保護膜層を窒化処理することを特徴とする。

上記本発明に係る磁気記録媒体の製造方法において、窒化処理を、ガス圧と印加電圧の比が０．０２０〜０．００２５（Ｐａ／Ｗ）となる条件で行うと好適である。また、窒化処理を、ガス圧が３Ｐａ以上となる条件で行っても良い。

本発明に係る磁気記録媒体の製造方法においては、保護膜層を最適化した条件で窒化処理するので、磁気記録媒体の耐久性、耐腐食性を向上させることができる。

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。

本発明に係る磁気記録媒体の断面構造は、図１に示すように、非磁性基板１の上に、密着層２、軟磁性層３、中間層４、磁性層５、保護膜層６及び潤滑層７が順次積層されてなる。

非磁性基板１は、ソーダガラス等のガラス基板や、Ａｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板を用いることができる。密着層２は、非磁性基板１と上層との付着性を向上させるための層であり、例えば、Ｔｉ合金を用いることができる。

軟磁性層３は密着層２の上に形成され、記録時の書き込み磁界を補助すると共に磁性層５における磁化の方向をより強固に垂直な方向に固定するための層であり、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等の軟磁性材料等を用いることができる。

中間層４は、シード層や配向制御層等からなり、単層でも複数の層からなるものでも良く、ｈｃｐ構造、ｆｃｃ構造、アモルファス構造を有する材料が好ましく、特に、Ｒｕ系合金、Ｎｉ系合金、Ｃｏ系合金、Ｐｔ系合金が好ましい。

磁性層５は、磁化容易軸が非磁性基板に対して実質的に垂直に配向した垂直磁化膜を用いることができる。主としてＣｏを主成分とする合金から形成するのが好ましい。例えば、ＣｏＣｒＰｔ合金や、ＣｏＣｒＰｔに例えばＳｉＯ_２などの酸化物がグラニュラー構造を形成する材料を利用することができる。

上記、密着層２、軟磁性層３、中間層４及び磁性層５は、例えば、ＤＣマグネトロンスパッタリング法により、順次成膜することができる。

保護膜層６は、磁気ヘッドの衝撃から垂直磁気記録層を防護するための層である。一般に、カーボン等からなり、ＣＶＤ法やスパッタ法により成膜することができる。本実施の形態に係る磁気記録媒体においては、ダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）をプラズマＣＶＤ法により成膜し、成膜後に、ＤＬＣ膜の表面を所定の条件で窒化処理した。

潤滑層７は、磁気記録媒体が磁気記録装置に搭載された場合に、磁気ヘッドと磁気記録媒体との接触時における摩擦や磨耗を低減させることでヘッドクラッシュを防止するとともに、撥水表面を形成する性質により、大気中のコンタミネーションに起因する磁気記録層の腐食を抑制する役割がある。潤滑層７は、パーフロロポリエーテル、フッ素化アルコール又はフッ素化カルボン酸等の潤滑剤を、例えばディップコート法等により成膜することができる。

本発明に係る磁気記録媒体は、上記のように保護膜層６の表面を所定の条件で窒化処理したので、耐久性、耐腐食性に優れたものとなる。

［実施例］
以下、本発明に係る磁気記録媒体の実施例について説明する。本実施例においては、まず、図１に示した断面構造を有する磁気記録媒体を製造した。

まず、非磁性基板１としては、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型し、ガラスディスクを作製した。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性基板１を得た。

次に、得られた非磁性基板１上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、Ａｒ雰囲気中でＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、密着層２としてＣｒＴｉ合金を１０ｎｍ成膜し、次いで軟磁性層３としてＦｅＣｏＴａＺｒ合金を５０ｎｍ成膜してその間にＲｕを挟んだいわゆるＡＦＣ−ＳＵＬ構造とした。次いで中間層４としてＲｕを２５ｎｍ成膜した。続いて、磁性層５としてＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ_２を１３ｎｍ成膜した。

その後、真空を保ったまま、保護膜層６としてダイアモンドライクカーボン（ＤＬＣ）を、エチレンガス等の炭化水素ガスを用いたプラズマＣＶＤ法により５ｎｍ成膜した。成膜後に、真空を保持したまま、保護膜層６の表面を窒化処理した。窒化処理は、Ｎ_２ガスをプラズマ化し、ＲＦ放電による窒素の打ち込みにより行った。窒化処理の際のプロセスガス圧を１．０〜７．０Ｐａの範囲で変化させると共に、印加電力を５０〜３００Ｗの範囲で変化させることにより、打ち込み窒素の深さ及び量を調整し、数種類のサンプルを製造した。

さらに、上述のように製造したサンプルそれぞれの保護膜層６の上にディップコート法によりフルオロカーボン系の潤滑材層７を１．４ｎｍの膜厚で設けた。以上のような製造方法で、保護膜層６の窒化処理条件を変えた数種類のサンプルを製造した。

次に上記方法により製造した各サンプルについて、保護膜層６中の窒素量と窒化の深さ領域、そして保護膜の硬さついて測定したので、以下その結果を説明する。

保護膜層６中の窒素量と窒化の深さ領域の測定は、ＥＲＤＡ分析装置（神戸製鋼所製ＨＲＢＳ５００）を用いて水素含有量を測定することにより行った。その結果を図２に示す。図２において、横軸は保護膜層６の表面からの深さ（ｎｍ）を示し、縦軸は水素含有量（ａｔ％）を示す。折線１は、窒素化処理をプロセス圧力５Ｐａ、印加電力１００Ｗで行った場合の結果を示す。同様に、折線２は、プロセス圧力３Ｐａ、印加電力１００Ｗで行った場合、折線３は、プロセス圧力１Ｐａ、印加電力１００Ｗで行った場合、折線４は、プロセス圧力５Ｐａ、印加電力１６０Ｗで行った場合をそれぞれ示す。

ＤＬＣからなる保護膜層６には、水素、炭素及び窒素が主成分であり、窒化の程度を強くすると表面付近の水素の量が相対的に小さくなる。よって、ＥＲＤＡ分析装置での分析の結果、水素含有量が小さい場合には、窒素量が多いことになる。折線１〜折線４の結果から窒化深さ領域の変化はガス圧に依存し、窒素量の増加は印加電力に依存することが分かった。

また、インデンター（エリオニクス社製）により各サンプルの押込み硬さ試験を行った結果を図３に示す。図３において、横軸は、保護膜層６の窒化処理におけるプロセスガス圧（Ｐａ）であり、縦軸は硬さ（Ｎ／ｍｍ^２）を示す。折線１は、上記窒化処理の際の印加電力を１００Ｗにした場合、折線２は、１６０Ｗにした場合を示す。図３に示すとおり、いずれの印加電力においても、１．０Ｐａの低ガス圧で窒化処理を行うと硬さが低下する傾向が見られた。

さらに、各サンプルについて、ＡｌＴｉＣ球を各サンプル上に押し付け、サンプルを回転させて、サンプルが破壊するまでの回転数（回）で耐久性を試験（Ｐｉｎ Ｏｎ耐久性試験）したので、その結果を図４及び（表１）に示す。図４において、横軸は、保護膜層６の窒化処理における印加電力（Ｗ）であり、縦軸はＰｉｎ Ｏｎ回転数（回）を示す。折線１は、保護膜層６の窒化処理におけるプロセスガス圧を５Ｐａにした場合の結果を示し、折線２は、プロセスガス圧を３Ｐａにした場合、折線３は、プロセスガス圧を１Ｐａにした場合を示す。

図４からわかるとおり、各ガス圧でもっとも高い回転数を有するパワーが異なることが確認された。図３及び図４に示す結果から、３Ｐａ以上の圧力下でパワーを最適値に設定することが膜の耐久性に効果があることがわかった。

表１には、上記Ｐｉｎ Ｏｎ耐久性試験の各サンプルの結果を、プロセスガス圧／印加電力（Ｐａ／Ｗ）と共に示す。表１からガス圧/印加電力の値が０．０２０〜０．０２５（Ｐａ／Ｗ）の範囲で、Ｐｉｎ Ｏｎ耐久性試験の結果が良好であることがわかった。

次に、各サンプルについて、耐腐食性の評価をした結果を示す。耐腐食性の評価は、温度が９０℃で，相対湿度が９５％の温湿度環境槽内に３日間，各サンプルを放置し、３日後に、温湿度環境槽からサンプルを取り出し、各サンプルの腐食点（Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｏｕｎｔｓ）を、カンデラ社（Ｃａｎｄｅｌａ社）製ＯＳＡ２１２０を用いて計数した。その結果を図５に示す。図５において、横軸は、保護膜層６の窒化処理における印加電力（Ｗ）であり、縦軸は腐食点（個／ｍｍ^２）を示す。一例として保護膜層６の窒化処理におけるプロセスガス圧が５Ｐａの場合の折線を示す。図５からわかるように、印加電力が１６０Ｗ付近で最も腐食点の数が低い値を示した。なお、同じサンプルについて、表面エネルギーを測定したところ、図５と同様に、印加電力が１６０Ｗ付近で最も低い値となった。

次に、Ｐｉｎ Ｏｎ耐久性試験及び耐腐食性の評価の結果と保護膜層６の膜厚との関係を図６に示す。図６において、横軸は保護膜層６の膜厚（ｎｍ）を示し、縦軸（左側）は腐食点（個／ｍｍ^２）を、縦軸（右側）はＰｉｎ Ｏｎ回転数（回）を示す。図６の各曲線は、保護膜層６の窒化処理におけるプロセスガス圧を３．０Ｐａとし、印加電力を１５０Ｗとした場合、つまり、ガス圧/印加電力＝０．０２０（Ｐａ／Ｗ）にした場合の測定結果である。図６から、保護膜層６が３．５ｎｍと極めて薄い状態でも、窒化処理をガス圧/印加電力＝０．０２０〜０．０２５（Ｐａ／Ｗ）の範囲で最適化することにより、膜耐久性、耐腐食性に優れた磁気記録媒体を作製することが可能であることがわかった。

以上、本発明にかかる磁気記録媒体の製造方法においては、磁気ヘッドの耐摺動性、低浮上性及び耐腐食性、耐久性に優れた垂直磁気記録媒体を実現することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、適宜変更して実施することができる。また、上記実施の形態における材料、サイズ、処理手順などは一例であり、本発明の効果を発揮する範囲内において種々変更して実施することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。

本発明に係る磁気記録媒体の断面構造を示す図。 本発明に係る磁気記録媒体のＥＲＤＡ評価の結果を示す図。 本発明に係る磁気記録媒体の押込み硬さ試験の結果を示す図。 本発明に係る磁気記録媒体のＰｉｎ Ｏｎ耐久性試験の結果を示す図。 本発明に係る磁気記録媒体の耐腐食性の評価の結果を示す図。 本発明に係る磁気記録媒体の耐久性及び耐腐食性の膜厚依存性を示す図。

符号の説明

１ 非磁性基板
２ 密着層
３ 軟磁性層
４ 中間層
５ 磁性層
６ 保護膜層
７ 潤滑層

Claims (3)

1. 基板上に、磁性層と保護膜層を順次成膜してなる磁気記録媒体の製造方法であって、前記保護膜層を成膜した後に、前記保護膜層を窒化処理する磁気記録媒体の製造方法。
2. 前記窒化処理を、ガス圧と印加電圧の比が０．０２０〜０．００２５（Ｐａ／Ｗ）となる条件で行う請求項１記載の磁気記録媒体の製造方法。
3. 前記窒化処理を、ガス圧が３Ｐａ以上となる条件で行う請求項１又は２記載の磁気記録媒体の製造方法。

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