JPH05205254A

JPH05205254A - 磁気記録媒体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH05205254A
Application number: JP13815892A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Onodera; 克己小野寺; Yoshifumi Matsui; 良文松井; Yoshiaki Ishizawa; 義明石澤; Yoshiharu Kashiwakura; 良晴柏倉; Hiroshi Kusafuka; 浩志草深
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1992-05-29
Publication date: 1993-08-13

Abstract

(57)【要約】【目的】磁気記録媒体において、磁性層を保護するカ
ーボン保護層の硬度を高くし、磨耗量の減少を図ると同
時に、硬度の高いスライダー材料を用いてもクラッシュ
の発生の少ない磁気記録媒体を実現する。【構成】シリコンを埋め込まれたターゲットを用いて
カーボン保護層をスパッタリング成膜すると、カーボン
保護層の硬度が高くなり、磨耗量の減少が図られる。カ
ーボン保護層中のダイヤモンド結合の比率を増加させる
ことにより、硬度を高くすることができると考えられ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータのハード
ディスク装置などに用いられる磁気ディスク等の磁気記
録媒体の構成に関するものであり、特に、磁気記録媒体
の磁性層を保護するために形成される保護層に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータなどの情報処理装置
の外部記録装置として固定磁気ディスク装置が多く用い
られている。図１４に、この固定磁気ディスク装置に用
いられている一般的な磁気記録媒体の構成を示してあ
る。この磁気記録媒体は、非磁性基板１１上に非磁性金
属層１２を形成し、非磁性の基体１とし、この基体１の
上に、非磁性の金属下地層２を積層してある。そして、
この金属下地層２上に、強磁性合金体であるＣｏ−Ｃｒ
−Ｔａ（コバルト−クロム−タンタル）、またはＣｏ−
Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）などにより磁性
層３を薄膜状に積層形成し、さらに、これらの磁性層上
にアモルファスカーボン保護層４を形成する。そして、
この保護層４の上に、必要に応じて液体潤滑剤からなる
潤滑層５を設けて磁気ディスクを形成している。

【０００３】非磁性の基体１としては、例えばＡｌ−Ｍ
ｇ合金の非磁性基板１１に無電解メッキによりＮｉ−Ｐ
メッキ層１２を形成したもの、アルマイト基体、ガラス
基体、セラミック基体、などが用いられる。そして、こ
の基体１を必要に応じて研磨し、テクスチャーなどによ
り凹凸を形成する場合もある。この非磁性の基体１を〜
２００°Ｃに加熱しながらＡｒ雰囲気下のスパッタリン
グによりＣｒからなる非磁性金属下地層２、Ｃｏ−Ｃｒ
−Ｔａなどからなる磁性層３、およびアモルファスカー
ボンからなる保護層４を順次スパッタ法により積層成形
する。そして、保護層４上に、フロロカーボン系の液体
潤滑剤を塗布して潤滑層を形成し、磁気ディスクを製造
する。

【０００４】このような磁気ディスクがハードディスク
装置などに実装されると、装置の記録ヘッドとの接触動
作を繰り返すこととなる。これは、一般に、ハードディ
スク装置などにおいて、停止時にヘッドと磁気記録ディ
スク表面が接触する状態であり、この状態から稼動時に
のみにヘッドが磁気記録ディスク表面から空気ベアリン
グの作用により僅かに浮上して、情報の読み取り動作ま
たは書込み動作が行われるＣＳＳ（コンタクトスタート
ストップ）方式が採用されているためである。

【０００５】従って、ＣＳＳ方式では、電源のオン・オ
フ、およびヘッドのシーク動作に伴いヘッドと磁気ディ
スクの間には、瞬間的にエネルギーの高いヘッドタッチ
が発生する。このような物理的な衝撃などから磁性層を
保護するために磁性層の表面に保護層を形成しており、
また、場合によっては、液体潤滑膜も形成する。一般的
に、５インチ以下の少口径のディスクの場合は、保護層
の材料としてカーボンが用いられ、アルゴン雰囲気中で
のスパッタリングにより層を形成することが多いが、こ
の他にも酸化物系、例えば、酸化ジルコニアなどが使用
されることもある。保護層としてカーボンが採用される
理由の一つとして、スパッタリングにより形成されるア
モルファスカーボン層は、比較的グラファイト性が強い
ため、グラファイト特有の水を含んだ大気下において低
い摩擦係数を示すという特徴を有する点がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなカーボン保護膜は、記録ヘッドのスライダー材料で
あるＡｌ₂Ｏ₃ＴｉＣやＣａＴｉＯ₃と比較すると硬度
が低く、ＭｎＺｎフェライトとは同程度の硬度である。
従って、ＭｎＺｎフェライトスライダーに対しては良好
な耐ＣＳＳ特性を示すが、Ａｌ₂Ｏ₃ＴｉＣスライダー
やＣａＴｉＯ₃スライダーに対しては、磨耗を引き起こ
すし易く、場合によっては、ヘッドがクラッシュするこ
ともある。

【０００７】此れに対し、硬度の高い酸化物系の保護層
を用いた場合は、磨耗は起こしにくいが、その硬すぎる
性質と、摩擦係数が高い点が問題となる。すなわち、シ
ーク動作に伴う浮上動作中、あるいはＣＳＳ動作中にデ
ィスク表面の異物や突起物によって起きる瞬間的なエネ
ルギーの高い状態でのヘッドタッチにより、瞬時にヘッ
ドがクラッシュしてしまうのである。

【０００８】さらに、近年の情報量の増加に伴い、磁気
記録媒体の高記録密度化が求められており、このために
は、磁気ヘッドの浮上量を低減、およびカーボン保護層
の薄膜化が要求される。しかし、従来のカーボン保護層
では、硬度が不足しているため、耐久性が高くなく、磨
耗等を考慮すると保護層の薄膜化が困難である。一方、
硬度の高い酸化物系の保護層では、摩擦係数が高いた
め、テクスチャーなどの凹凸を導入して摩擦を下げる必
要があることから磁気ヘッドの浮上量の低減が難しい。

【０００９】そこで、本発明においては、上記の問題点
に鑑みて、カーボン保護層の特質を保持しながら、硬度
の高いスライダー材料に対応できる保護層の形成された
磁気記録媒体を実現することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明においては、グラファイト的なカーボンの
摩擦係数が低いという性質を残しながら、硬度の高いＡ
ｌ₂Ｏ₃ＴｉＣスライダーやＣａＴｉＯ₃スライダーに
対応するために、スパッタリングにより形成されるカー
ボン保護層の性質のうち、硬度の高いダイヤモンド的な
性質を増長するようにしている。すなわち、本発明に係
る非磁性の基体上に積層された磁性層を保護するカーボ
ン保護層を少なくとも有する磁気記録媒体においては、
カーボン保護層の主成分である炭素のラマンスペクトル
解析におけるダイヤモンド結合状態が、グラファイト結
合状態に比して高いことを特徴としている。このような
磁気記録媒体としては、カーボン保護層を主成分である
炭素に、ダイヤモンド構造を取る第２成分を添加するこ
とにより形成できる。そして、この２成分としてシリコ
ンを採用する場合は、その添加量を５〜２０アトミック
％とすることが望ましい。

【００１１】また、カーボン保護層の主成分である炭素
に水素が添加されていることを特徴とする磁気記録媒
体、カーボン保護層の微小硬度が４〜５ＧＰａであるこ
とを特徴とする磁気記録媒体も含む。カーボン保護層の
表面に液体潤滑層が形成されていても良い。

【００１２】このような磁気記録媒体は、非磁性の基体
上に積層された磁性層の表面に、Ａｒガスを主成分とす
るスパッタリングガス雰囲気下のスパッタリングにより
カーボン保護層を形成する保護層形成工程を有する磁気
記録媒体の製造方法において、スパッタリングに用いら
れるターゲットが、炭素にシリコンを埋設した混合ター
ゲットであることを特徴とする製造方法により製造する
ことができる。さらに、スパッタリング中の前記基体温
度を１００°Ｃ以下に保持することによっても製造する
ことが可能である。また、スパッタリングガスとしてメ
タン（ＣＨ₄）を３〜３０モル％含有した混合ガスを用
いることによっても製造することが可能であり、特に、
硬度が高く、摩擦係数が小さなカーボン保護層の形成に
は、３〜１２モル％のメタンを含有したスパッタリング
ガスを用いることが有効である。

【００１３】さらに、３〜１２モル％のメタンに加え１
〜８モル％の水素を含有するスパッタリングガスを用い
ることも有効である。また、これらの方法のいずれかを
組み合わせることも可能である。

【００１４】

【作用】スパッタリングにより形成されたカーボン保護
層は、アモルファス状態に近く、微視的には、すなわち
短周期的には、グラファイト結合とダイヤモンド結合を
有し、全体として、すなわち長周期的にはこれらの結合
の混合状態である。従って、ダイヤモンド結合の比率を
高めることによりカーボン保護層の硬度を高めることが
できる。そして、硬度の高いＡｌ₂Ｏ₃ＴｉＣスライダ
ーやＣａＴｉＯ₃スライダーに対応可能なカーボン保護
層を実現することができる。

【００１５】このようなカーボン保護層を形成するため
には、幾つかの手段が考えられるが、ダイヤモンド構
造、すなわち、立体対角線の方向に１／４だけずれた２
個の面心立方格子の核となる第２成分を添加すること、
６炭素環の層状構造であるグラファイト構造をなす炭素
原子間の２重結合を断ち切ることが有効である。従っ
て、ダイヤモンド構造を有するシリコンなどを第２成分
として添加することにより硬度の高いカーボン保護層を
形成できる。また、水素を添加することにより２重結合
を断ち切ることが可能であり、これによっても硬度の高
いカーボン保護層を形成できる。また、スパッタリング
中の基体温度を低下させることにより成膜時の条件を変
えた場合であっても、ダイヤモンド結合の比率の高く硬
度の高いカーボン保護層を形成することができる。

【００１６】さらに、スパッタリングガスにメタンを添
加することによっても、カーボン保護層を構成するカー
ボン中のダイヤモンド結合の比率を増加させることが可
能である。メタンに加えて、スパッタリングガスに水素
を添加することにより、炭素原子間の２重結合を断ち切
り、一層ダイヤモンド結合の比率を増加させることがで
きる。

【００１７】

【実施例】以下に図面を参照して、本発明の実施例を説
明する。

【００１８】〔実施例１〕図１に、実施例１に係るシリ
コン（Ｓｉ）を添加してカーボン保護層を形成した磁気
ディスクの磨耗特性を示してある。本例の磁気ディスク
は、先に図９に基づき説明した従来の磁気ディスクと同
様の構成で、同様の製造方法により製造したディスクで
あり、共通する部分の説明は省略する。なお、本例の磁
気ディスクは、Ａｌ−Ｍｇ合金の基板１１にＮｉ−Ｐメ
ッキ１２を施して基体１を製造しており、この基体表面
はテープ研磨により、Ｒａ８０Å（２μｍ探針スタイラ
スによる）程度に調整した後、各層のスパッタリングを
行っている。また、本例の磁気ディスクにおいては、カ
ーボン保護層４をスパッタリングにより形成する際に、
カーボンにシリコンを埋め込んだターゲットを用いてい
る。そして、炭素を主成分としながらシリコン添加量を
変えてカーボン保護層４を成膜し、磨耗量のＳｉ添加量
に対する変化を調査している。なお、カーボン保護層４
の成膜条件は、基体温度を２００°Ｃ、スパッタリング
ガスであるＡｒ圧を５ｍｍＴｏｒｒの一定条件としてい
る。

【００１９】図１に示す磨耗量は、カーボン保護層４の
形成されたディスク表面を、液体潤滑剤を塗布せずに２
μｍのアルミナの砥粒で覆われた研磨テープにより３分
間研磨し、その前後で測定した膜厚の差を示している。
図１にて判るように、シリコンの添加量が増加するに連
れて磨耗量が減少しており、カーボン保護層４の硬度が
増加していることが想定される。

【００２０】一方、同時に、このディスクを用いてＣＳ
Ｓの繰り返し試験を行っており、その結果、シリコン添
加量が２０ａｔ％を越えると、ＣＳＳを１００００〜１
５０００回繰り返したところでヘッドのクラッシュが発
生する。この試験は、ＣａＴｉＯ₃の薄膜型ヘッド、お
よびＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣのコンポジット型ヘッドを用い
て９８ｍＮの荷重によりＣＳＳ動作を繰り返す試験であ
り、２５０００〜３００００回の繰り返し耐力が通常要
求される。しかしながら、シリコン添加量が２０ａｔ％
を越えると、保護層４の硬度が上がりすぎ、ヘッドに対
して硬すぎるため、クラッシュが起きやすい状態となっ
ていると思われる。以上の結果より、シリコンを添加し
たカーボン保護層においては、シリコンの添加量は５〜
２０ａｔ％が有効であり、また、１５ａｔ％程度のシリ
コン添加量が望ましい添加量と言える。

【００２１】図２に、炭素のみによる保護層のラマンス
ペクトルと、シリコンを添加した場合の保護層のラマン
スペクトルを示してある。炭素のみにより形成された保
護層のラマンスペクトル（図２（ａ））においては、グ
ラファイト結合（ＳＰ２）を示すピークと、ダイヤモン
ド結合（ＳＰ３）を示すピークとが略等しい。これに対
し、シリコンが８％添加された保護層のラマンスペクト
ル（図２（ｂ））においては、ＳＰ３のピークがＳＰ２
のピークと比較し大きく、シリコンを添加することによ
り、ダイヤモンド結合の比率が増加していることが判
る。この結果より、ダイヤモンド構造の結晶構造を有す
るシリコンを添加してカーボン保護層を形成することに
より、アモルファス状のカーボン保護層の形成過程にお
いて、短周期範囲におけるダイヤモンド結合の比率が増
加する。そのため、カーボン保護層の硬度が高くなって
いると考えられる。勿論、本例の保護層においても、グ
ラファイト結合も多く残っているので、グラファイト特
有の水を含んだ大気下において低い摩擦係数を示すとい
う長所も有している。

【００２２】〔実施例２〕図３に、スパッタリングの際
の基体温度を変えてカーボン保護層を成膜し、その基体
温度と、磨耗量との関係を示してある。本例の磁気ディ
スクは、実施例１と同様の構成、および同様の製造方法
により製造されたものであり、共通する部分の説明は省
略する。カーボン保護層のスパッタリングの条件は、タ
ーゲットとしてはシリコンを含まない炭素のみのターゲ
ットを用い、基体温度の他は実施例１と同様の条件であ
る。スパッタリングガスであるＡｒ圧も５ｍｍＴｏｒｒ
の一定条件としている。また、磨耗量の測定条件も実施
例１と同様である。

【００２３】図３から判るように、基体温度を下げる
程、磨耗量は減少する。従って、基体温度を下げてカー
ボン保護層を成膜すると、硬度の高い保護層が形成され
ると想定される。基体温度を１００°Ｃに下げて成膜さ
れたカーボン保護層のラマンスペクトルを図４に示して
ある。本例の保護層のスペクトルにおいても、図２
（ａ）に示す基体温度が２００°Ｃで成膜されたカーボ
ン保護層のラマンスペクトルと比較し、ＳＰ３のピーク
がＳＰ２のピークより高く、ダイヤモンド結合の比率が
増加していることが判る。これらの結果より、基体温度
が低い状態でスパッタリングを行い保護層を成膜するこ
とによりダイヤモンド結合の比率が高く、硬度の高い保
護層を形成できることが判る。

【００２４】〔実施例３〕図５に、スパッタリングガス
中に、メタン（ＣＨ₄）を混入してカーボン保護層を形
成した場合の磨耗量とメタンの混入量との関係を示して
いる。本例の磁気ディスクも実施例１と同様の構成であ
り、また、同様の製造方法により製造されたものである
ので、共通する部分については説明を省略する。スパッ
タリングの条件は、メタンを混入する以外は同様の条件
であり、ターゲットとしてはシリコンを含まない炭素を
用い、基体温度は２００°Ｃ、スパッタリングガスの主
成分であるＡｒ圧も５ｍｍＴｏｒｒの一定条件としてい
る。

【００２５】図４にて判るように、メタンの混入量を増
加させると、磨耗量が減少する。そして、混入量が２０
モル％を越えると、再び磨耗量が増加してくる。図６
に、メタンの混入量を１０モル％としてカーボン保護層
を成膜した場合（図６（ａ））と、メタンの混入量を３
０モル％としてカーボン保護層を成膜した場合のラマン
スペクトル（図６（ｂ））を示してある。図２（ａ）に
示したメタンを混入しないでスパッタリング成膜した保
護層のラマンスペクトルと比較すると、ダイヤモンド結
合であるＳＰ３の比率がＳＰ２と比較し増加しているこ
とが判る。メタンをスパッタリングガスに混入すること
により、水素原子によりグラファイト結合の２重結合が
断ち切られ、ダイヤモンド結合の比率が増加すると想定
される。また、メタンの混入量が３０モル％の保護層に
おいては、顕著なピークが表れておらず、ポリマー性が
強い保護層となっていることが判る。このため、メタン
の混入量が３０モル％程度となると、硬度が低下し、磨
耗量が増加してしまうと考えられる。

【００２６】これらの結果から、スパッタリングガスに
メタンを混入することにより、ダイヤモンド結合が増加
し、カーボン保護層の硬度が増加すると考えられる。そ
して、再度磨耗量が増加することを避けるために、メタ
ンの混入量は、３〜３０％が有効であり、１０％前後の
範囲が望ましいと言える。

【００２７】〔実施例４〕図７に、実施例１と実施例３
の条件を組み合わせて成膜したカーボン保護層のラマン
スペクトルを示してある。本例の磁気ディスクは、実施
例１において説明したものと同様の構成および同様の製
造過程により製造されたものであり、共通する部分につ
いての説明は省略する。本例においては、実施例１と３
の条件を組み合わせており、シリコンの埋め込まれたタ
ーゲットを用い、スパッタリングガスとしてＡｒに１０
モル％のメタンを混入させたガスを用いて成膜してい
る。そして、カーボン保護層中のシリコンの添加量をａ
ｔ８％に制御している。

【００２８】図７において判るように、本例のディスク
のカーボン保護層においては、ダイヤモンド結合を示す
ＳＰ３のピークが、グラファイト結合を示すＳＰ２のピ
ークと比して大きく、硬度が高くなっていることが予想
される。

【００２９】図８に、カーボン保護層の硬度を検証する
ために、微小硬度の測定を行った結果を示してある。本
図には、従来のスパッタリング条件下で成膜したカーボ
ン保護層の微小硬度（ａ）、基体温度を２５°Ｃとして
成膜したカーボン保護層の微小硬度（ｂ）、シリコンが
ａｔ８％添加されたカーボン保護層の微小硬度（ｃ）、
スパッタリングガス中にメタンを１０モル％混入して成
膜されたカーボン保護層の微小硬度（ｄ）、そして上記
のシリコンがａｔ８％添加され、スパッタリングガス中
にメタンを１０モル％混入して成膜されたカーボン保護
層の微小硬度（ｅ）の測定結果を示している。微小硬度
は、ピッカースの四角錐圧子と押し込まれた体積が等し
くなるように形成さえた三角錐状のダイアモンド圧子を
用いて測定されており、そのダイアモンド圧子の対稜角
は１１５°である。そして、この圧子をカーボン保護層
に押し込み、以下の式より微小硬度を算出している。

【００３０】Ｐ＝ｈ²×（ｔａｎ²α・π）×Ｈ・・・（１）ここで、Ｐは圧子の押し込み荷重であり、ｈは押し込み
深さである。また、角度αは、圧子の先端半角であり、
ｔａｎ²α・πの値は、２３．８８２となる。そして、
Ｈが微小硬度である。

【００３１】図８および先の磨耗量の測定結果より、磨
耗量の少ないもの程、微小硬度が高いことが判る。従っ
て、上記の各実施例の条件を組み合わせてカーボン保護
層の硬度を上げることにより磨耗量を減少させることが
できると考えられる。しかしながら、石英ガラス（微小
硬度５．５ＧＰａ）、コーニングガラス（微小硬度５．
２ＧＰａ）のように、微小硬度が５ＧＰａを越えると、
ＣＳＳにおいてクラッシュを起こす確立が非常に高くな
り、磁気ディスクとしては好ましくない。従って、微小
硬度が５ＧＰａ程度のカーボン保護層を用いることによ
り、クラッシュの発生も少なく、同時に耐久性の高い磁
気ディスクを実現することができる。

【００３２】図８に示したように、例えばメタンをスパ
ッタリングガスに混入させて、成膜しただけでは、カー
ボン保護層の微小硬度を５ＧＰａまで向上させることは
できない。しかし、シリコンを添加することにより、所
望の微小硬度のカーボン保護層を成膜することができ
る。そして、このメタンを混入したスパッタリングガス
下において成膜されたカーボン保護層は、水素により、
保護膜中の炭素のダンブリングボンドがつぶされている
と考えられることから、高いＣＳＳ耐久性を備えてい
る。このことは、シリコンを添加したカーボン保護層
と、メタンの混入されたスパッタリング下で成膜された
カーボン保護層とを同程度の硬度、同程度の磨耗耐久性
を有するように形成した後、ＣＳＳ耐久性を確認する
と、メタンの混入されたスパッタリング下で成膜された
カーボン保護層の方が優れた耐久性を示すことより確認
されている。メタン（ＣＨ₄）中の水素が成膜中にカー
ボンに取り込まれ、ダンブリングボンドをつぶして、機
械的な磨耗を抑制すると同時に酸化による磨耗を抑制す
るためであろうと想定される。

【００３３】〔実施例５〕カーボン保護層の成膜過程に
おけるメタンの影響をさらに詳しく調べるために、アル
ゴンガス中のメタン濃度が０〜２０モル％の範囲におい
て、電気抵抗、微小硬度、ラマンスペクトル、およびＣ
ＳＳ下における動摩擦係数μの変化の測定を行った。

【００３４】電気抵抗および微小硬度の測定用試料は、
シリコンウェハーを基板として採用し、このシリコンウ
ェハー上に、アルゴンガスに所定の濃度のメタンを添加
した各スパッタリングガスを用いて約２０００Å程度の
炭素を成膜したものである。

【００３５】成膜時の条件は、スパッタリングガス圧力
が約５ｍＴｏｒｒ、基板温度が約２５０°Ｃ、スパッタ
電力は１５００Ｗに設定した。また、スパッタ装置とし
ては、磁性層と炭素層とをそれぞれ独立してスパッタリ
ング可能なスパッタ室をゆうするインライン搬送式装置
を使用してＤＣマグネトロン式スパッタを用いた。

【００３６】ラマンスペクトルおよびＣＳＳ−μの測定
用試料は、アルミ（Ａｌ）基体にニッケル・燐（Ｎｉ−
Ｐ）メッキを施し、表面粗さＲａ約６０Å程度に仕上げ
られた基板を用いた。そして、この基板上に、下地層と
してクロム（Ｃｒ）を約１０００Å、また、磁性層とし
てコバルト（Ｃｏ）合金を約４００Å、純アルゴンガス
（純度９９．９９９９％）雰囲気にてスパッタリング成
膜した。さらに、この磁性層の上に、アルゴンガスに所
定の濃度のメタンを添加した各スパッタリングガスを用
いて炭素（Ｃ）保護層を約２５０Åの膜厚にスパッタリ
ング成膜した。

【００３７】なお、スパッタリングの諸条件は電気抵抗
および微小硬度の測定用試料と同様である。そして、こ
の保護層上に液体潤滑剤を約２０Å塗布し、ラマンスペ
クトルおよびＣＳＳ−μの測定に用いた。

【００３８】微小硬度の測定結果を図９に示す。本図
は、カーボン保護層の成膜に用いたスパッタリングガス
中のメタン濃度に対し、カーボン保護層の微小硬度の変
化を、シリコンウェハーの微小硬度を１０００とした相
対硬度として示してある。本図にて判るように、微小硬
度は、メタンの濃度が増加するとともに、増大し、メタ
ン濃度が８モル％程度にて最大値を取り、その後減少し
ていく。そして、メタン濃度が１４モル％を越えると略
一定の値となる。従って、微小硬度から判断すると、硬
度の向上が見込まれる３〜１３モル％のメタンを添加し
たスパッタリングガス中でカーボン保護層を成膜するこ
とが望ましく、特に、８モル％前後で最も硬度が高いカ
ーボン保護層を成膜することができると考えられる。

【００３９】図１０に、電気抵抗の測定値をスパッタリ
ングガス中のメタン濃度に対し示してある。この測定結
果によると、電気抵抗は、メタンガスの添加量が増加す
るに伴い急激に増加し、メタンガスの添加量が１２モル
％を越えると、抵抗値が測定限界を越えてしまう。電気
抵抗が、カーボン保護層中の電気抵抗の低いグラファイ
トライクな結合と、電気抵抗の高いダイヤモンドライク
の結合との比率を反映していると考えると、スパッタリ
ングガス中にメタンガスを導入すると、ダイヤモンドラ
イクの結合の比率の増加が即座に現れているが判る。

【００４０】次に、それぞれのメタンが添加されたスパ
ッタリングガス中で成膜したカーボン保護層のラマンス
ペクトルを測定し、グラファイト結合を示すＳＰ２の強
度と、ダイヤモンド結合を示すＳＰ３の強度の比を以下
の表１に示す。

【００４１】

【表１】

【００４２】表１にて判るように、メタンを添加するこ
とにより、ＳＰ３の強度は増加し、メタンの添加量が８
モル％にてＳＰ３／ＳＰ２は最大値を取る。この測定結
果は、電気抵抗の測定結果および微小硬度の測定結果か
ら想定されるダイヤモンド結合とグラファイト結合との
状態と良く合っている。従って、これらの測定結果よ
り、メタンをスパッタリングガスに添加することによ
り、グラファイト性は低下し、絶縁性を高める構造の配
置が導入されると考えられる。そして、８モル％程度の
メタンが添加されたスパッタリングガス中で成膜される
と、この構造中にダイヤモンド結合が主力となり、高硬
度がカーボン保護層が形成され、さらに、メタンを添加
したスパッタリングガスを用いると、除々にポリマー性
の構造となり、硬度は低下してしまうと想定される。

【００４３】ラマンスペクトルを測定したと同じ試料を
用いてＣＳＳ−μの測定をした結果を図１１に示す。本
図は、ＣＳＳ動作における動摩擦係数の変動をＣＳＳ回
数に対して示してある。メタンを添加量しないスパッタ
リングガス中で成膜したものについては、ＣＳＳ回数が
３００００回前において磨耗が発生し、測定の継続が不
可能となった。メタンを１４モル％添加されたスパッタ
リングガス中で成膜した試料も同様である。これに対
し、メタンが３〜１２モル％添加されたスパッタリング
ガス中で成膜された試料においては、初期の動摩擦係数
μが若干高い値を示すが、６００００回のＣＳＳ動作を
行った場合であっても、動摩擦係数μに大きな変化は見
られず、極めて安定している。

【００４４】これらの結果より、メタンが３〜１２モル
％添加されたスパッタリングガス中でカーボン保護層を
成膜することにより、カーボン保護層にダイヤモンド結
合の比率を増加させることが可能であり、高硬度でＣＳ
Ｓ動作に極めて安定したカーボン保護層を形成できるこ
とが判る。このように本実施例において成膜されたカー
ボン保護層は、耐久性が非常に高く、摩擦係数も小さ
い。このため、上記の条件で磁気記録媒体にカーボン保
護層を成膜することにより、耐久性および摩擦係数を維
持しながらカーボン保護層の膜厚を低下することが可能
である。また、摩擦係数の増加も見られないことからテ
クスチャーなどの摩擦対策を縮小することも可能と考え
られる。従って、カーボン保護層の薄膜化、および磁気
ヘッドの低浮上化を図ることが可能となり、磁性層を磁
気ヘッドとの距離を削減し高記録密度の磁気記録媒体を
実現することができる。

【００４５】〔実施例６〕上記のように、メタンが３〜
１２モル％添加されたスパッタリングガス中でカーボン
保護層を成膜することにより、高硬度で低摩擦のカーボ
ン保護層を形成できることが判る。これはメタンを導入
することにより、ＳＰ２結合が強いグラファイトライク
な状態から、ＳＰ３結合が強いダイヤモンドライクな状
態に移行するためと考えられる。このダイヤモンドライ
クな状態は高硬度であり、さらに、摩擦係数が小さい。
これに加え、メタン中の水素原子により、カーボン保護
層のダングリングボンドが水素におり埋められ、カーボ
ン保護層の疎水性等が向上し、一層摩擦係数が減少でき
ているもの考えられる。従って、スパッタリングガス中
へのメタンの添加量を増加することにより、さらに摩擦
係数の低減が図られるはずであるが、メタンの添加量の
増加はカーボン保護層のポリマー性を高めるこにもな
る。このため、過剰なメタンの添加は、逆に軟質化の方
向となり、摩擦係数をさらに低減することは不可能であ
る。

【００４６】そこで、本実施例においては、メタンに加
え、水素をスパッタリングガスに添加することにより、
ポリマー性の増加を抑えて摩擦係数の削減を図ってい
る。本実施例において用いた試料は、実施例５の試料と
略同様に、テクスチャー処理後のＮｉ−Ｐメッキが施さ
れたＡｌ基板に、下地層として１０００ÅのＣｒ、さら
に磁性層として５００ÅのＣｏを純アルゴンのスパッタ
リングガス中で成膜したものである。そして、この磁性
層の上に、同じく純アルゴンのスパッタリングガス中で
２５０Åのカーボン保護層をスパッタ成膜した試料と、
アルゴンにメタンを４モル％および水素を１．５モル％
添加されたスパッタリングガス中で２５０Åのカーボン
保護層をスパッタ成膜した試料とを用意した。なお、こ
れらの試料は、さらに液体潤滑剤を約２１Å塗布して測
定に用いた。

【００４７】図１２に、両試料のラマンスペクトルを示
す。本図にて判るように、メタンおよび水素を添加した
スパッタリングガス中で成膜したカーボン保護層におい
ては、ＳＰ２結合を示す１３６４ｃｍ^-1のピークが減少
し、逆にＳＰ３結合を示す１５５２ｃｍ^-1のピークが増
加している。従って、メタンおよび水素を添加したスパ
ッタリングガス中で成膜することにより、カーボン保護
層のダイヤモンド性が向上していることが判る。

【００４８】図１３に、この試料に対しドラッグテスト
を実行した際の摩擦係数の変動を示してある。測定条件
は試料を１ｒｐｍで回転させ、この試料に対しＡｌ₂Ｏ
₃−ＴｉＣスライダーを１０ｇｆの加重を掛けて押しつ
け、ドラッグテスト前の摩擦係数を測定する。次に、こ
のスライダーを押しつけた状態で１００ｒｐｍで６０分
継続して回転させるドラッグテストを実施する。そし
て、このドラッグテストを行った後の摩擦係数をドラッ
グテスト前と同じ条件下で測定する。図１３に示した測
定結果から判るように、メタンおよび水素を添加したス
パッタリングガス中で成膜したカーボン保護層は、アル
ゴンガスのみのスパッタリングガス中で成膜したものと
比較し、摩擦係数の増加は小さく、略１／３〜１／４に
低下する。

【００４９】なお、スパッタリングガス中に添加する水
素量としては、添加量が増加するとメタンと同様にポリ
マー性がでてくること、また、爆発性等からスパタリン
グガスの取り扱いが困難となることから１〜８モル％程
度までが有効な範囲と考えられる。

【００５０】このように、メタンに加えてさらに水素を
スパッタガスに添加することにより、摩擦係数の小さな
カーボン保護層を成膜することが可能となる。従って、
このようなカーボン保護層を用いて磁気記録媒体を製造
することにより、カーボン保護層の膜厚を削減でき、高
密度化に対応することが可能となる。そして、高密度化
に必要な、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ等の硬度の高いスライダ
ーを用いられる場合であっても、摩擦係数の増加の少な
く、耐久性に富んだ磁気記録媒体を実現することができ
る。

【００５１】

【発明の効果】以上において説明したように、本発明に
係る磁気記録媒体においては、その表面に、ダイヤモン
ド結合の比率の高く、硬度の高いカーボン保護層を形成
することができる。従って、優れた耐磨耗性を得ること
ができると同時に、Ａｌ₂Ｏ₃ＴｉＣやＣａＴｉＯ₃と
いった硬度の高いスライダー材料の用いられたヘッドに
対応可能することができる。そして、これらのヘッドに
対して良好な磨耗性と、ヘッドをクラッシュすることの
少ない磁気記録媒体を実現することができる。

【００５２】さらに、ダイヤモンド結合の比率の高いカ
ーボン保護層を成膜する製造方法を幾つか開示してお
り、これらの製造方法により、あるいは、これらの製造
方法を組み合わせることにより、所望の硬度のカーボン
保護層を容易に形成することができる。従って、安価で
高い耐久性を有し、さらに、硬度の高いスライダー材料
を用いられたヘッドに対してもクラッシュなどの不具合
の発生することのない磁気記録媒体を実現することが可
能となる。

【００５３】さらに、本発明に係るカーボン保護層は、
耐磨耗性および耐久性にも優れているため、カーボン保
護層の膜厚を減少でき、同時にヘッドの低浮上化も実現
することが可能である。従って、ヘッドと磁性層との距
離の減少を図ることができ、高密度化が要求される磁気
記録媒体に最適のカーボン保護層を提供することが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】シリコンを添加したカーボン保護層の磨耗量を
シリコンの添加量に対し示すグラフ図である。

【図２】シリコンを添加していないカーボン保護層と、
シリコンを添加したカーボン保護層のラマンスペクトル
を示すグラフ図である。

【図３】基体の温度を変化させて成膜したカーボン保護
層の磨耗量を基体の温度に対し示すグラフ図である。

【図４】図３に示すカーボン保護層のラマンスペクトル
を示すグラフ図である。

【図５】スパッタリングガスにメタンを混入させて成膜
したカーボン保護層の磨耗量をメタンの混入量に対して
示すグラフ図である。

【図６】図５に示すカーボン保護層のラマンスペクトル
を示すグラフ図である。

【図７】シリコンを添加し、メタンの混入されたスパッ
タリングガス中にて成膜されたカーボン保護層のラマン
スペクトルと示すグラフ図である。

【図８】実施例１〜４におけるカーボン保護層の微小硬
度を示すグラフ図である。

【図９】本発明の実施例５に係るカーボン保護層の微小
硬度の変化をスパッタリングガス中のメタンの添加量に
対して示すグラフ図である。

【図１０】本発明の実施例５に係るカーボン保護層の電
気抵抗の変化をスパッタリングガス中のメタンの添加量
に対して示すグラフ図である。

【図１１】本発明の実施例５に係る磁気記録媒体の動摩
擦係数ＣＳＳ−μの変化をＣＳＳの回数に対して示すグ
ラフ図である。

【図１２】本発明の実施例６に係るカーボン保護層のラ
マンスペクトルを示すグラフ図である。

【図１３】本発明の実施例６に係る磁気記録媒体のドラ
ッグテスト前後の摩擦係数の変化を示すグラフ図であ
る。

【図１４】一般的な磁気記録媒体の構成を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１・・・基体２・・・金属下地層３・・・磁性層４・・・保護層１１・・・非磁性基板１２・・・非磁性金属層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者柏倉良晴神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内 (72)発明者草深浩志神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号富士電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性の基体上に積層された磁性層を保
護するカーボン保護層を少なくとも有する磁気記録媒体
において、前記カーボン保護層の主成分である炭素のラ
マンスペクトル解析におけるダイヤモンド結合状態の比
率が、グラファイト結合状態に比して高いことを特徴と
する磁気記録媒体。
【請求項２】非磁性の基体上に積層された磁性層を保
護するカーボン保護層を少なくとも有する磁気記録媒体
において、前記カーボン保護層は主成分である炭素に、
ダイヤモンド構造を取る第２成分が添加されていること
を特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】請求項２において、前記第２成分はシリ
コンであって、添加量が５〜２０アトミック％であるこ
とを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項４】非磁性の基体上に積層された磁性層を保
護するカーボン保護層が少なくとも形成された磁気記録
媒体において、前記カーボン保護層は主成分である炭素
に水素が添加されていることを特徴とする磁気記録媒
体。
【請求項５】請求項２または３において、前記カーボ
ン保護層は主成分である炭素に水素が添加されているこ
とを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項６】非磁性の基体上に積層された磁性層を保
護する炭素を主成分とするカーボン保護層が少なくとも
形成された磁気記録媒体において、前記カーボン保護層
の微小硬度が４〜５ＧＰａであることを特徴とする磁気
記録媒体。
【請求項７】非磁性の基体上に積層された磁性層の表
面に、Ａｒガスを主成分とするスパッタリングガス雰囲
気下のスパッタリングによりカーボン保護層を形成する
保護層形成工程を有する磁気記録媒体の製造方法におい
て、前記スパッタリングに用いられるターゲットが、炭
素にシリコンを埋設した混合ターゲットであることを特
徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項８】非磁性の基体上に積層された磁性層の表
面に、Ａｒガスを主成分とするスパッタリングガス雰囲
気下のスパッタリングによりカーボン保護層を形成する
保護層形成工程を有する磁気記録媒体の製造方法におい
て、前記スパッタリング中の前記基体温度を１００°Ｃ
以下に保持することを特徴とする磁気記録媒体の製造方
法。
【請求項９】請求項７において、前記スパッタリング
中の前記基体温度を１００°Ｃ以下に保持することを特
徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】非磁性の基体上に積層された磁性層の
表面に、Ａｒガスを主成分とするスパッタリングガス雰
囲気下のスパッタリングによりカーボン保護層を形成す
る保護層形成工程を有する磁気記録媒体の製造方法にお
いて、前記スパッタリングガスはメタンを３〜１２モル
％含有した混合ガスであることを特徴とする磁気記録媒
体の製造方法。
【請求項１１】請求項７または９において、前記スパ
ッタリングガスはメタンを３〜１２モル％含有した混合
ガスであることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１２】非磁性の基体上に積層された磁性層の
表面に、Ａｒガスを主成分とするスパッタリングガス雰
囲気下のスパッタリングによりカーボン保護層を形成す
る保護層形成工程を有する磁気記録媒体の製造方法にお
いて、前記スパッタリングガスは、３〜１２モル％のメ
タンと、１〜８モル％の水素とを含有した混合ガスであ
ることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１３】請求項７または９において、前記スパ
ッタリングガスは、３〜１２モル％のメタンと、１〜８
モル％の水素とを含有した混合ガスであることを特徴と
する磁気記録媒体の製造方法。