JP2527623B2 - 磁気記録媒体の磁性層保護膜構造および製膜方法 - Google Patents
磁気記録媒体の磁性層保護膜構造および製膜方法Info
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- JP2527623B2 JP2527623B2 JP1208935A JP20893589A JP2527623B2 JP 2527623 B2 JP2527623 B2 JP 2527623B2 JP 1208935 A JP1208935 A JP 1208935A JP 20893589 A JP20893589 A JP 20893589A JP 2527623 B2 JP2527623 B2 JP 2527623B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、金属薄膜型磁気記録媒体の磁性層の保護膜
構造およびその製膜方法に関する。
構造およびその製膜方法に関する。
非磁性基体に金属系薄膜を磁性膜として形成した金属
薄膜型磁気記録媒体の機能および耐用寿命を安定化する
には、磁性膜面とこれに近接対向する記録・再生用磁気
ヘッドの接触を滑らかにし、磁気ヘッドと磁性膜の摩耗
・損傷を防止することが必要であり、従来よりその磁性
層保護膜として、グラファイト、ダイヤモンド状炭素等
の炭素膜をスパッタ法等により製膜することが行われて
きた。
薄膜型磁気記録媒体の機能および耐用寿命を安定化する
には、磁性膜面とこれに近接対向する記録・再生用磁気
ヘッドの接触を滑らかにし、磁気ヘッドと磁性膜の摩耗
・損傷を防止することが必要であり、従来よりその磁性
層保護膜として、グラファイト、ダイヤモンド状炭素等
の炭素膜をスパッタ法等により製膜することが行われて
きた。
近時は、その保護膜の耐久性の改善、潤滑特性の向上
等を目的として各種セラミックを膜材料とし、スパッタ
リング等により磁性層を被覆するセラミック膜を形成す
ることが提案されている。
等を目的として各種セラミックを膜材料とし、スパッタ
リング等により磁性層を被覆するセラミック膜を形成す
ることが提案されている。
スパッタリングによるセラミック膜の形成法には、製
膜しようとするセラミックの膜体と同じ化学組成を有す
るセラミック（例えば、酸化ジルコニウム，窒化チタン
等）をターゲットとしてAr減圧雰囲気下にターゲットか
らのスパッタ蒸発粒子を磁性膜面に蒸着させる方法、ま
たはジルコニウム、チタン等をターゲットとし、酸化あ
るいは窒化ガス雰囲気中で所謂活性スパッタを行うこと
により目的とする化学組成のセラミック（酸化ジルコニ
ウム，窒化チタン等）を磁性膜面に沈積させる反応スパ
ッタリング法等がある。
膜しようとするセラミックの膜体と同じ化学組成を有す
るセラミック（例えば、酸化ジルコニウム，窒化チタン
等）をターゲットとしてAr減圧雰囲気下にターゲットか
らのスパッタ蒸発粒子を磁性膜面に蒸着させる方法、ま
たはジルコニウム、チタン等をターゲットとし、酸化あ
るいは窒化ガス雰囲気中で所謂活性スパッタを行うこと
により目的とする化学組成のセラミック（酸化ジルコニ
ウム，窒化チタン等）を磁性膜面に沈積させる反応スパ
ッタリング法等がある。
セラミック膜を磁性層保護膜として有効に機能させる
には、磁性層表面に対するセラミック膜の密着力が強
く、かつその界面における整合性の良いことが必要であ
る。しかし、金属層である磁性層と非金属化合物である
セラミック膜との界面の密着力は必ずしも十分ではな
く、記録再生操作の反復過程で剥離・損傷を生じ易い傾
向がある。また、磁性層、例えばCo（六方最密格子）の
格子定数ｃが4.10Åであるのに対し、セラミック膜、例
えば窒化チタン（体心立方格子）の格子定数ａは4.26Å
であり、両層界面の整合性は良くない。この積層界面の
ミスマッチッングは、磁性層の結晶歪みとそれに伴う磁
気特性（例えば、角型比Mr/Ms）の低下の原因となる。
には、磁性層表面に対するセラミック膜の密着力が強
く、かつその界面における整合性の良いことが必要であ
る。しかし、金属層である磁性層と非金属化合物である
セラミック膜との界面の密着力は必ずしも十分ではな
く、記録再生操作の反復過程で剥離・損傷を生じ易い傾
向がある。また、磁性層、例えばCo（六方最密格子）の
格子定数ｃが4.10Åであるのに対し、セラミック膜、例
えば窒化チタン（体心立方格子）の格子定数ａは4.26Å
であり、両層界面の整合性は良くない。この積層界面の
ミスマッチッングは、磁性層の結晶歪みとそれに伴う磁
気特性（例えば、角型比Mr/Ms）の低下の原因となる。
本発明は磁気記録媒体の磁性層をセラミック膜で被覆
保護する場合の上記問題点を解決することを目的として
なされたものである。
保護する場合の上記問題点を解決することを目的として
なされたものである。
本発明は、金属系磁性層をセラミック膜（その化学組
成をMaXbとする。Ｍは金属もしくは半金属元素,XはO,N,
C等の非金属元素,aおよびｂは原子数を表わす）で被覆
した磁気記録媒体の保護膜構造において、 金属系磁性層とセラミック膜との間に中間層が形成さ
れ、該中間層は、その下部から上方に向って、Ｍ元素と
Ｘ元素の原子数比（X/M）が、連続的ないし段階的にb/a
まで漸増する層厚方向の組成勾配を有していることを特
徴としている。
成をMaXbとする。Ｍは金属もしくは半金属元素,XはO,N,
C等の非金属元素,aおよびｂは原子数を表わす）で被覆
した磁気記録媒体の保護膜構造において、 金属系磁性層とセラミック膜との間に中間層が形成さ
れ、該中間層は、その下部から上方に向って、Ｍ元素と
Ｘ元素の原子数比（X/M）が、連続的ないし段階的にb/a
まで漸増する層厚方向の組成勾配を有していることを特
徴としている。
第１図は本発明の磁性層の保護膜の断面構造を、第２
図はその保護膜の膜厚方向における組成勾配をそれぞれ
模式的に示している。（22）は所定の化学組成を有する
セラミック膜（以下、「オーバコート」ともいう）、
（21）はオーバコート（22）と磁性層（10）との間に形
成された中間層である。
図はその保護膜の膜厚方向における組成勾配をそれぞれ
模式的に示している。（22）は所定の化学組成を有する
セラミック膜（以下、「オーバコート」ともいう）、
（21）はオーバコート（22）と磁性層（10）との間に形
成された中間層である。
オーバコート（22）を形成するセラミックは、酸化物
（例えばジルコニア，アルミナ）、窒化物（例えば窒化
チタン，窒化けい素，窒化ほう素）、炭化物（例えば、
炭化クロム，炭化けい素）等である。
（例えばジルコニア，アルミナ）、窒化物（例えば窒化
チタン，窒化けい素，窒化ほう素）、炭化物（例えば、
炭化クロム，炭化けい素）等である。
中間層（21）は、オーバコート（22）を形成するセラ
ミック（MaXb）の構成元素である金属または半金属元素
Ｍと非金属元素Ｘとの原子数比X/Mがその下部から上方
に向って肉厚方向に連続的ないし段階的に漸増する組成
勾配が与えられている。なお、第２図では、中間層（2
1）の最下位部分（磁性層と接する部分）がＭ元素単
体、すなわち原子数比（X/M）が０である例を示してい
るが、必ずしもそれに限定されず、最下位部分を一定の
原子数比（X/M）の組成とすることが磁性層（10）の界
面との整合性・密着性の点で有利な場合には、最下位部
分にその原子数比の組成を与えて層厚方向に所定の組成
勾配をもたせればよい。中間層（21）の上方部分、すな
わちオーバコート（22）と接する側は、層厚方向の組成
変化に伴って次第にオーバコート（22）のセラミック組
成（MaXb）へと移行する。
ミック（MaXb）の構成元素である金属または半金属元素
Ｍと非金属元素Ｘとの原子数比X/Mがその下部から上方
に向って肉厚方向に連続的ないし段階的に漸増する組成
勾配が与えられている。なお、第２図では、中間層（2
1）の最下位部分（磁性層と接する部分）がＭ元素単
体、すなわち原子数比（X/M）が０である例を示してい
るが、必ずしもそれに限定されず、最下位部分を一定の
原子数比（X/M）の組成とすることが磁性層（10）の界
面との整合性・密着性の点で有利な場合には、最下位部
分にその原子数比の組成を与えて層厚方向に所定の組成
勾配をもたせればよい。中間層（21）の上方部分、すな
わちオーバコート（22）と接する側は、層厚方向の組成
変化に伴って次第にオーバコート（22）のセラミック組
成（MaXb）へと移行する。
磁性層（10）の表面に対する上記中間層（21）とオー
バコート（22）からなる保護膜の形成は、Arガスに反応
ガスとしてＸ元素を含むガスを添加した混合ガスをスパ
ッタガスとし、Ｍ元素の金属ないし半金属をターゲット
とする反応スパッタにおいて、スパッタガス中の反応ガ
ス濃度を連続的ないし段階的に漸増させながら磁性層へ
のスパッタ蒸着を行うことにより達成される。その反応
スパッタに使用されるスパッタガスは、製膜しようとす
るオーバコートのセラミックの化学組成に応じて、例え
ば酸化物系セラミックの場合は酸素ガス、窒化物系セラ
ミックの場合は窒素ガスを、また炭化物系セラミックの
場合はメタン、エタン等をそれぞれ反応ガスとしArガス
との混合ガスとして適宜濃度に調節される。そのスパッ
タガス中の反応ガス濃度やスパッタ投入電力、その他の
スパッタ条件は任意に制御することができ、その条件の
制御により、中間層（21）に所望の組成勾配をもたせ、
またその中間層（21）とオーバコート（22）との製膜を
連続する一つのスパッタ工程として完結させることがで
きる。例えば、窒化チタン（TiN）セラミックをオーバ
コートとする保護膜を形成する場合において、後記実施
例に示すように、Arガス（約１×10-4〜１×10-2Torr）
に窒素ガスを反応ガスとして添加した窒化ガス雰囲気
下、金属チタンターゲットのスパッタ過程で、窒素ガス
圧を約１×10-5Torrから約１×10-3Torrまで徐々に高め
ていくことにより、中間層を、最下部のTiNx相から最上
部のTiNに漸次変化していく組成勾配を有する層とな
し、その中間層の最上部につづくTiNオーバコートを有
する保護膜を形成することができる。その中間層は、層
厚方向の組成勾配に対応して下部から上方に向って漸次
変化する結晶構造を有している。すなわち、本発明にお
ける磁性層保護膜は、層厚方向の組成勾配が与えられた
中間層に、その中間層と組成上の連続性を有するセラミ
ックからなるオーバコートが積層された構造を有してい
るので、磁性層に直接セラミック膜を形成した場合のよ
うな結晶構造上の無理がなく、また磁性層に対して良好
な密着状態が与えられる。
バコート（22）からなる保護膜の形成は、Arガスに反応
ガスとしてＸ元素を含むガスを添加した混合ガスをスパ
ッタガスとし、Ｍ元素の金属ないし半金属をターゲット
とする反応スパッタにおいて、スパッタガス中の反応ガ
ス濃度を連続的ないし段階的に漸増させながら磁性層へ
のスパッタ蒸着を行うことにより達成される。その反応
スパッタに使用されるスパッタガスは、製膜しようとす
るオーバコートのセラミックの化学組成に応じて、例え
ば酸化物系セラミックの場合は酸素ガス、窒化物系セラ
ミックの場合は窒素ガスを、また炭化物系セラミックの
場合はメタン、エタン等をそれぞれ反応ガスとしArガス
との混合ガスとして適宜濃度に調節される。そのスパッ
タガス中の反応ガス濃度やスパッタ投入電力、その他の
スパッタ条件は任意に制御することができ、その条件の
制御により、中間層（21）に所望の組成勾配をもたせ、
またその中間層（21）とオーバコート（22）との製膜を
連続する一つのスパッタ工程として完結させることがで
きる。例えば、窒化チタン（TiN）セラミックをオーバ
コートとする保護膜を形成する場合において、後記実施
例に示すように、Arガス（約１×10-4〜１×10-2Torr）
に窒素ガスを反応ガスとして添加した窒化ガス雰囲気
下、金属チタンターゲットのスパッタ過程で、窒素ガス
圧を約１×10-5Torrから約１×10-3Torrまで徐々に高め
ていくことにより、中間層を、最下部のTiNx相から最上
部のTiNに漸次変化していく組成勾配を有する層とな
し、その中間層の最上部につづくTiNオーバコートを有
する保護膜を形成することができる。その中間層は、層
厚方向の組成勾配に対応して下部から上方に向って漸次
変化する結晶構造を有している。すなわち、本発明にお
ける磁性層保護膜は、層厚方向の組成勾配が与えられた
中間層に、その中間層と組成上の連続性を有するセラミ
ックからなるオーバコートが積層された構造を有してい
るので、磁性層に直接セラミック膜を形成した場合のよ
うな結晶構造上の無理がなく、また磁性層に対して良好
な密着状態が与えられる。
上記保護膜のスパッタ製膜におけるスパッタ方式は任
意であり、例えばターゲットを陰極、磁気記録媒体を陽
極として両極間にグロー放電を生じさせる直流スパッ
タ、その直流電源を高周波電源に代えた高周波スパッ
タ、あるいは直交電磁界配置を有するマグネトロンスパ
ッタ等により行えばよい。
意であり、例えばターゲットを陰極、磁気記録媒体を陽
極として両極間にグロー放電を生じさせる直流スパッ
タ、その直流電源を高周波電源に代えた高周波スパッ
タ、あるいは直交電磁界配置を有するマグネトロンスパ
ッタ等により行えばよい。
また、中間層（21）とオーバコート（22）の膜厚は、
オーバコートのセラミックの種類、磁性層の材質、記録
再生操作の形式等により適宜決めればよく、例えば、C
o,CoCr,CoCrNi等のCo系磁性膜を有する磁気ディスクの
該磁性膜面に窒化チタンセラミックのオーバコートを形
成する場合、その中間層厚を約50〜250Å、オーバコー
ト厚さを約50〜250Åとすることができる。
オーバコートのセラミックの種類、磁性層の材質、記録
再生操作の形式等により適宜決めればよく、例えば、C
o,CoCr,CoCrNi等のCo系磁性膜を有する磁気ディスクの
該磁性膜面に窒化チタンセラミックのオーバコートを形
成する場合、その中間層厚を約50〜250Å、オーバコー
ト厚さを約50〜250Åとすることができる。
なお、本発明の対象とする磁気記録媒体は、磁気ディ
スクをはじめ、各種磁気ドラム、磁気テープ、磁気シー
ト等が包含される。また、その磁性膜面に前記保護膜を
形成したのち、所望により、磁気ヘッドの摩耗に対する
潤滑性を向上させる目的で、そのオーバコートの膜面上
に、潤滑剤（例えば、モンテジソソン社製「AM2001」
等）の薄膜（例えば10〜100Å）か塗布される。
スクをはじめ、各種磁気ドラム、磁気テープ、磁気シー
ト等が包含される。また、その磁性膜面に前記保護膜を
形成したのち、所望により、磁気ヘッドの摩耗に対する
潤滑性を向上させる目的で、そのオーバコートの膜面上
に、潤滑剤（例えば、モンテジソソン社製「AM2001」
等）の薄膜（例えば10〜100Å）か塗布される。
〔Ｉ〕供試磁気ディスクの製作 アルミニウム合金基板の表面に、Ni−Ｐ無電解めっき
膜（膜厚20μｍ）を形成し、表面をポリッシュした後、
テキスチャ処理し、ついで直流マグネトロンスパッタリ
ング（雰囲気:0.7×10-2Torr Ar）により、下地層とし
てCr膜（膜厚:1500Å）および記録層としてCoNi系磁性
膜（膜厚:700Å）をこの順に形成した。
膜（膜厚20μｍ）を形成し、表面をポリッシュした後、
テキスチャ処理し、ついで直流マグネトロンスパッタリ
ング（雰囲気:0.7×10-2Torr Ar）により、下地層とし
てCr膜（膜厚:1500Å）および記録層としてCoNi系磁性
膜（膜厚:700Å）をこの順に形成した。
ついで下記の製膜条件により窒化チタン（TiN）をオ
ーバコートとする保護膜を磁性層表面に積層形成した。
ーバコートとする保護膜を磁性層表面に積層形成した。
（１）ターゲット： 金属チタン （２）スパッタガスの調整： Arガスと窒素ガスとの混合ガスを使用。但し、Arガス
は１×10-2Torr（一定）とし、窒素ガス圧は１×10-5To
rr（中間層製膜開始時）から３分を要して１×10-3Torr
まで段階的に増加（中間層形成）したのち、その窒素ガ
ス圧をそのまま保持して３分間スパッタ（オーバコート
形成）を行って供試ディスクＡを得た。
は１×10-2Torr（一定）とし、窒素ガス圧は１×10-5To
rr（中間層製膜開始時）から３分を要して１×10-3Torr
まで段階的に増加（中間層形成）したのち、その窒素ガ
ス圧をそのまま保持して３分間スパッタ（オーバコート
形成）を行って供試ディスクＡを得た。
（３）スパッタ電力： 1.0KW（直流スパッタ） 〔II〕供試磁気ディスクの保護膜構造 上記供試ディスクについて、スパッタリングにおける
スパッタガス中の窒素ガス圧、形成された中間層および
オーバコートの化学組成、結晶構造等を、磁性層（CoCr
系合金）の結晶構造等と併せて第１表に示す。
スパッタガス中の窒素ガス圧、形成された中間層および
オーバコートの化学組成、結晶構造等を、磁性層（CoCr
系合金）の結晶構造等と併せて第１表に示す。
第１表に示したように、中間層はそのスパッタ製膜時
のN2ガス圧力の経時変化（１×10-5Torr→１×10-3Tor
r）に対応してその層厚方向に結晶構造が次第に変化し
てオーバコート（TiN膜）に移行している。また、磁性
層との界面はTiNx相（体心立方格子、格子定数a:4.09
Å）であり、磁性相のCoCr系合金（六方最密格子，格子
定数c:4.10Å）と良好な整合性をなしている。
のN2ガス圧力の経時変化（１×10-5Torr→１×10-3Tor
r）に対応してその層厚方向に結晶構造が次第に変化し
てオーバコート（TiN膜）に移行している。また、磁性
層との界面はTiNx相（体心立方格子、格子定数a:4.09
Å）であり、磁性相のCoCr系合金（六方最密格子，格子
定数c:4.10Å）と良好な整合性をなしている。
〔II〕摩耗試験 上記供試ディスク（Ａ）の保護膜面に磁気ヘッド（フ
ェライト系モノヘッド）を接触させ（垂直荷重10g）、
回転速度100rpmで回転摺接させる摩耗試験（試験時間:4
8時間）を行って保護膜面上の疵の有無を目視観察し
た。また、比較例として、中間層の形成を省略して磁性
膜面に直接窒化チタンセラミック膜（膜層:300Å）を製
膜した供試ディスクB1、および中間層として金属チタン
膜（膜層:150Å）を形成し、これにオーバコートとして
窒化チタンセラミック膜（膜層:150Å）を製膜した供試
ディスクB2を製作し、それぞれについて上記と同じ摩耗
試験を行った。
ェライト系モノヘッド）を接触させ（垂直荷重10g）、
回転速度100rpmで回転摺接させる摩耗試験（試験時間:4
8時間）を行って保護膜面上の疵の有無を目視観察し
た。また、比較例として、中間層の形成を省略して磁性
膜面に直接窒化チタンセラミック膜（膜層:300Å）を製
膜した供試ディスクB1、および中間層として金属チタン
膜（膜層:150Å）を形成し、これにオーバコートとして
窒化チタンセラミック膜（膜層:150Å）を製膜した供試
ディスクB2を製作し、それぞれについて上記と同じ摩耗
試験を行った。
上記各供試ディスクＡ、B1、B2の摩耗試験結果を第２
表に示す。中間層を有しない供試ディスクB1および金属
チタンを中間層とした供試ディスクB2はともに24時間の
摩耗試験で疵が発生しているのに対し、発明例の供試デ
ィスクＡでは48時間の摩耗試験経過後も、疵の発生は全
くなく、健全な膜面状態を保持していることが観察され
た。
表に示す。中間層を有しない供試ディスクB1および金属
チタンを中間層とした供試ディスクB2はともに24時間の
摩耗試験で疵が発生しているのに対し、発明例の供試デ
ィスクＡでは48時間の摩耗試験経過後も、疵の発生は全
くなく、健全な膜面状態を保持していることが観察され
た。
〔発明の効果〕 本発明の磁気記録媒体の磁性層保護膜は、層厚方向の
組成勾配を有する中間層を介して、その中間層と組成上
の連続性を有するセラミック膜が形成された積層構造を
有しているので、結晶構造的な無理がなく、磁性層に対
する密着性にもすぐれている。このため、記録再生操作
の反復過程における損傷が少なく、安定した保護膜機能
が維持され、また磁性層と保護膜の積層界面の整合性に
より、磁性層の結晶歪みとそれに伴う磁気特性の低下等
が回避され、結果として磁気記録媒体および磁気ヘッド
の機能の安定化・耐用寿命の改善等の効果が得られる。
組成勾配を有する中間層を介して、その中間層と組成上
の連続性を有するセラミック膜が形成された積層構造を
有しているので、結晶構造的な無理がなく、磁性層に対
する密着性にもすぐれている。このため、記録再生操作
の反復過程における損傷が少なく、安定した保護膜機能
が維持され、また磁性層と保護膜の積層界面の整合性に
より、磁性層の結晶歪みとそれに伴う磁気特性の低下等
が回避され、結果として磁気記録媒体および磁気ヘッド
の機能の安定化・耐用寿命の改善等の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の磁気記録媒体の保護膜の積層構造を示
す断面図、第２図は磁性層保護膜の層厚方向の化学組成
の変化を模式的に示すグラフである。 10:磁性層,20:保護膜,21:中間層,22:オーバコート（セ
ラミック膜）。
す断面図、第２図は磁性層保護膜の層厚方向の化学組成
の変化を模式的に示すグラフである。 10:磁性層,20:保護膜,21:中間層,22:オーバコート（セ
ラミック膜）。
Claims (2)
- 【請求項１】磁気記録媒体の記録層である金属系磁性層
に中間層を介してセラミック膜（その化学式をMaXbとす
る。Ｍは金属もしくは半金属元素,XはO,C,N等の非金属
元素,aおよびｂは原子数を表わす）が積層形成され、 前記中間層は、その下部から上方に向って、Ｍ元素とＸ
元素の原子数比（X/M）が連続的ないし段階的にb/aまで
漸増する層厚方向の組成勾配を有していることを特徴と
する金属薄膜型磁気記録媒体の磁性層保護膜構造。 - 【請求項２】Ｍ元素の金属または半金属をターゲットと
する反応スパッタリングにおいて、Arガスに対するＸ元
素を含む反応ガスの混合割合を連続的ないし段階的に漸
増させながら、磁性膜面に対するスパッタ蒸着を行うこ
とを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の磁性層
保護膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1208935A JP2527623B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 磁気記録媒体の磁性層保護膜構造および製膜方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1208935A JP2527623B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 磁気記録媒体の磁性層保護膜構造および製膜方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373412A JPH0373412A (ja) | 1991-03-28 |
| JP2527623B2 true JP2527623B2 (ja) | 1996-08-28 |
Family
ID=16564571
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1208935A Expired - Lifetime JP2527623B2 (ja) | 1989-08-11 | 1989-08-11 | 磁気記録媒体の磁性層保護膜構造および製膜方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2527623B2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-11 JP JP1208935A patent/JP2527623B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0373412A (ja) | 1991-03-28 |
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