【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は情報の記録再生を行う磁気記録媒体、該磁気記録媒体を搭載する磁気記憶装置に関し、特に磁気ディスクとその製造方法、および磁気ディスク装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気ディスク装置の大容量化に伴い、磁気ヘッドの低浮上化の進行は急速であり、既に浮上量は３０ｎｍ以下まで下がり、それに伴い磁気ディスクの耐摺動信頼性の要求が益々高まっている。また、大容量化の進行とともに、データ処理速度を高めることも強く要求されるようになり、特にＲＡＩＤシステムでは、高速転送のためディスク回転速度が１０，０００ｒｐｍ以上で使われるディスク装置が要求されるようになって来た。
【０００３】
一般に、磁気ディスク装置の信頼性を確保するために、磁気ディスク表面には、カーボン保護層と潤滑層が形成されている。通常、該カーボン保護層は、炭素を主体としてマグネトロン・スパッタリング法、プラズマプロセスによる物理的気相蒸着（ＰＶＤ）法、又は化学的気相蒸着（ＣＶＤ）法により形成される。また、前記潤滑層は、化学的に安定なフッ素系の有機化合物であるフロロポリエーテルが広く使用されている。例えば、商品名フォンブリンＡＭ２００１、商品名フォンブリンＺ−ＤＯＬ、商品名フォンブリンＺ ＤＯＬ−ＴＸ、商品名フォンブリンＺ ＴＥＴＲＡＯＬ等のアウジモント社製の潤滑剤や、商品名デムナムＳＡ、商品名デムナムＳＰ等のダイキン製の潤滑剤が市販され、ディスク潤滑剤として使用されて来た。
【０００４】
磁気ディスク装置の信頼性を保証するには、磁性記録媒体層を保護する緻密な保護層を有すると共に、長期間磁気ディスク表面の潤滑剤を保持する必要から、保護層と潤滑剤の高い密着性が求められる。しかし、装置稼動時にはディスクが高速で回転するため、ディスクの回転により発生するディスク表面の空気流に起因するエアシアや直接潤滑剤に作用する遠心力により回転飛散が生じ、次第にディスク表面の潤滑剤が減少する。また、単純に装置雰囲気中に蒸発飛散するような現象も、発生することが知られている。
【０００５】
一般に、カーボン保護層に使用される炭素層の膜物性は成膜方式による蒸着粒子エネルギーの違いに反映される。例えば、マグネトロン・スパッタリング法によるスパッタ粒子の平均エネルギーは５ｅＶ程度であり、プラズマＣＶＤのガス種はさらに低い０．０３ｅＶの熱運動エネルギー程度であるが、基板バイアスにより炭化水素イオンが数百Ｖで加速される。一般に、低圧での低エネルギー蒸着粒子の表面堆積では緻密なテトラヘドラルカーボン構造は成長せず、とくに炭化水素ラジカルの表面堆積ではポリマー重合する。逆に、炭素イオンを加速して入射させると、層内部に侵入し、大きな内部圧力を受け自由エネルギー損失の小さい緻密なテトラヘドラル構造が成長する。
【０００６】
しかし、過剰のイオン入射エネルギーは熱に変換され、熱的に安定なグラファイト・ライクなトリゴナル構造を成長させてしまう。一方、アーク放電を利用したフィルタード・カソーディック・アーク（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ Ｃａｔｈｏｄｉｃ Ａｒｃ）法（以下ＦＣＡ法と略す）ではグラファイト・カソードを用いることで、５０〜７０ｅＶのエネルギーで炭素イオンを引き出すことができ、硬く緻密な炭素層（テトラヘドラル・カーボン層）の形成に適していることから磁気記録デバイスへの応用が期待されている。基板に入射する炭素イオンのエネルギーＥｉは素電荷、プラズマポテンシャル、基板バイアス、初期イオンエネルギーをそれぞれｅ、Ｖｐ、Ｖｂ、Ｅｏとして式（１）で示されることがエス・スー等によって「イオンエネルギーを関数とした炭素イオン照射によるテトラヘドラルアモルファスカーボン膜の特性」（Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｃａｒｂｏｎ ｉｏｎ ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｌｍｓ ａｓ ａ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｉｏｎ ｅｎｅｒｇｙ）、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ． ７９ （１９９６） ｐｐ．７２３４−７２４０の中で詳しく記載されている。
【０００７】
式（１）から電子温度が５ｅＶ〜１０ｅＶのプラズマで浮遊電位（Ｖｐ−Ｖｆ）は２３Ｖ〜４６Ｖとなり、アーク源で約２５ｅＶのエネルギーを得たＣ＋イオンはフローティング基板に約５０〜７０ｅＶのエネルギーで入射することになる。上記のフローティングポテンシャルに関しては、「プラズマプロセシングの基礎」（電気書院 １９８５年、第４７−６５項）の中で詳しく述べられている。
Ｅｉ＝ｅ（Ｖｐ−Ｖｂ）＋Ｅｏ （１）
ＦＣＡ法によるテトラへドラルカーボン保護層の磁気記録媒体保護層への応用はジェー・ロバートソン、「磁気記憶技術のための極端に薄い炭素被膜」（Ｕｌｔｒａ−ｔｈｉｎ ｃａｒｂｏｎ ｏｖｅｒｃｏａｔｓ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｔｏｒａｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”， ｉｎ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ’Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏｗａｒｄｓ １００Ｇｂｉｔ／ｉｎ２）、ＴＲＩＢ−Ｖｏｌ．９ 、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ２ へのインターフェイス技術についてのシンポジウムのプロシーデイング、ＡＳＭＥ １９９９ 年において、議論されている。しかし、テトラへドラルカーボン構造を有する保護層は潤滑剤との密着性低下により、磁気ディスク装置駆動時における潤滑剤の減少に伴う信頼性の低下が懸念されている。この課題を解決する一つの手段として、テトラへドラルカーボン保護層表面にマグネトロン・スパッタリング法によりｓｐ２結合が優勢な炭素を含むカーボン保護層を形成することにより、保護層表面と潤滑剤の密着性を向上させることが提案されている（特開平２００１−６３７１７）。
【０００８】
しかしながら、ハードディスク装置の急速な高密度化に伴う磁気記録媒体と磁気記録ヘッドの空間スペーシングの狭小化が進んでいることから、該磁気記録媒体を保護する目的のカーボン保護層の薄層化が必須となっている。磁気記録媒体上保護層の総層厚が３ｎｍ以下の薄層の場合には、保護層表面と潤滑剤との密着性向上を目的とした、テトラへドラルカーボン保護層上にｓｐ２優勢な炭素を含むカーボン保護層を積層する事が困難となってきている。この課題を解決する一つの手段として、窒素イオンビーム照射下でのＦＣＡ法によるカーボン保護層形成により、テトラへドラルカーボン保護層中に窒素を添加し、カーボン保護層と潤滑剤との密着性を向上させることが提案されている（特開平２００２−３２９０７）。しかしながら、上記手法によるカーボン保護層形成にはＦＣＡ成層装置と共に窒素イオンビーム照射装置を設置することが必要となり、設備の大型化が伴う。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術に述べられたテトラへドラルカーボン保護層を含む保護層形成には、保護層の総層厚が３ｎｍ以下という薄層化への限界や、設備の大型化に伴う生産汎用性の低下という問題があった。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消することにあり、具体的には磁気ディスクと磁気ディスク上を低浮上する磁気ヘッドとを主要構成要素とする高密度磁気記憶装置（磁気ディスク装置）において、信頼性の高い磁気記憶装置、それに供する潤滑剤との密着性の高い保護層を有する高信頼性の磁気磁気記録媒体およびその製造方法を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するため、ＦＣＡ法を用いて、シリコンウェハ上にテトラへドラルカーボン層を形成する際に炭素イオンがシリコンウェハ内に侵入するというエム・シーガル等の「ダイアモンド状アモルファス炭素膜の結合状態」（Ｂｏｎｄｉｎｇ ｔｏｐｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅ ａｍｏｒｐｈｏｕｓ−ｃａｒｂｏｎ ｆｉｌｍｓ）、ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ． ７６， （２０００）， ｐｐ．２０４７−２０４９の報告に着目し、種々の手法により形成したテトラへドラルカーボン層で構成されるカーボン保護層と潤滑剤との密着性について実験検討した。
【００１２】
その結果、磁性層を保護する目的で形成されるカーボン保護層にテトラへドラルカーボン保護層を用いる際には、従来の設備を変更することなく、多層積層層でカーボン保護層を形成することにより、カーボン保護層と潤滑剤の密着性が向上できるという重要な知見を得た。これにより信頼性の高い高密度磁気記憶装置および磁気記録媒体を容易に実現することができる。
【００１３】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであり、以下に本発明の目的が達成される具体的な発明の特徴について説明する。
【００１４】
上記目的が達成される第一の発明は、非磁性基板上に磁気記録再生を行うための磁性層、保護層、潤滑層を順次形成してなる磁気記録媒体において、前記磁性層上に形成される前記保護層が多層積層層であって、該多層積層層の第一積層保護層は窒素を含有したカーボン層であり、該第一積層保護層上にＦＣＡ法によって形成されたカーボン層である第二積層保護層を有することを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の磁気記録媒体は、前記多層積層層の第一積層保護層が０．２〜２ｎｍの厚さを有することを特徴とする。
【００１６】
さらに、本発明の磁気記録媒体において、前記多層積層層の第一積層保護層の窒素含有量が６〜２０ａｔ％の範囲であることを特徴とする。
【００１７】
上記目的が達成される第二の発明は、非磁性基板上に磁気記録再生を行うための磁性層、保護層、潤滑層を順次形成してなる磁気記録媒体において、前記磁性層上に形成される前記保護層が多層積層層であって、該多層積層層の第一積層保護層がカーボン層であり、該第一積層保護層上にＦＣＡ法による第二積層保護層を形成することにより第一積層保護層を単独で形成した場合と比較して該第一積層保護層の炭素原子密度が増加することを特徴とする。
【００１８】
上記目的が達成される第三の発明は、非磁性基板上に磁気記録再生を行うための磁性層、保護層、潤滑層を順次形成してなる磁気記録媒体において、前記磁性層上に形成される前記保護層が多層積層層であって、該多層積層層の第一積層保護層をプラズマＣＶＤ法により形成される水素を含有したカーボン層であり、該第一積層保護層上にＦＣＡ法によって形成されたカーボン層である第二積層保護層を有することを特徴とする。
【００１９】
上記目的が達成される第四の発明は、非磁性基板上に磁気記録再生を行うための磁性層、保護層、潤滑層を順次形成してなる磁気記録媒体において、前記磁性層上に形成される前記保護層が多層積層層であって、該多層積層層の第一積層保護層が窒化ホウ素を含有した保護層であり、該第一積層保護層上にＦＣＡ法によって形成されたカーボン層である第二積層保護層を有することを特徴とする。
【００２０】
上記目的が達成される第五の発明は、非磁性基板上に磁気記録再生を行うための磁性層、保護層、潤滑層を順次形成してなる磁気記録媒体において、前記磁性層上に形成される前記保護層が多層積層層であって、該多層積層層の第一積層保護層上に第二積層保護層としてＦＣＡ法によって形成されたカーボン層を形成した際に、第二積層保護層に第一積層保護層の元素成分が含まれることを特徴とする。
【００２１】
上記目的が達成される第六の発明は、少なくとも情報の記録を行う磁気記録媒体と該磁気記録媒体への情報の書き込み・消去、および前記磁気記録媒体からの情報の読み出しを行う磁気ヘッドと備えた磁気記憶装置において、前記磁気記録媒体を上記第一の発明となる磁気記録媒体で構成したことを特徴とする。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明による磁気記録媒体は、カーボン保護層における相違を除いて、磁気記録媒体として一般的に知られ、実施されている層構成を有することができ、よって、以下、図１の基本構成を参照して本発明の磁気記録媒体を説明する。本発明の磁気記録媒体９ は、ガラス製のディスク状基板１ 、プリコート層２、下地層３ 、磁気記録層４ 、第一積層保護層５ 、第二積層保護層６ 、そして潤滑剤層７ を少なくとも有している。しかし、磁気記録媒体９ では、本発明の範囲内において種々の変更や改良、例えば、磁気記録層４ の多層化、中間層の追加などを行うことができる。実際、現用の磁気記録媒体の層構成は、非常に複雑になっている。
（１）磁気記録媒体の構成
本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板上に、少なくとも磁性層及び保護層を有する磁気記録媒体であり、より好ましくは保護層上に潤滑剤層を有するものである。非磁性基板としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリスルフォン、ポリカーボネート、ポリプロピレン等のオレフィン系の樹脂、セルロース系の樹脂及び塩化ビニル系の樹脂等の高分子材料、ガラス、セラミック、ガラスセラミック及びカーボン等の無機系材料、並びにアルミニウム合金などの金属材料を用いることができる。但し、これらに限定されるものではない。
【００２３】
磁性層は、１層又は２層以上であることができ、２層以上の場合、各磁性層間に非磁性中間層を設けることができる。また、磁性層を構成する材料には特に制限はないが、例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等の金属や、Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｔａ合金、Ｃｏ−Ｐｔ合金、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ合金、Ｆｅ−Ｃｏ合金、Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ−Ｂ合金、Ｃｏ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ−Ｔａ合金、あるいはこれらの合金にＡｌ等の金属や硼素、酸素、窒素、酸化物、窒化物等を含有させたもの等を挙げることができる。これらの磁性層は、蒸着法、直流スパッタ法、交流スパッタ法、高周波スパッタ法、直流マグネトロンスパッタ法、高周波マグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法などの各種の方法により形成することができる。また、上記磁性層は、前記非磁性基板上に、直接に、または例えばＣｒ等の下地層を介して設けることができる。
【００２４】
また、垂直磁気異方性を有するＣｏ、ＣｏＮｉ系合金や軟磁性材料であるパーマロイ層などの上に形成されたＣｏＣｒ系合金などの垂直磁化層、及びＣｏ等の磁性層とＰｄ等の非磁性層を交互に積層した人工格子多層層を用いることもできる。
（２）カーボン保護層の製造方法
本発明の磁気記録媒体は、磁気記録層の上に、それを保護する本発明によるカーボン保護層を備える。カーボン保護層は、それが炭素質である点において、磁気記録媒体の分野において一般的に使用されている従来のカーボン保護層に類似するが、それを多層積層層で形成し、その第一積層保護層は窒素を含有したカーボン層であり、第一積層保護層上にＦＣＡ法によって形成されたカーボン層である第二積層保護層を有する点において従来のカーボン保護層とは区別される。
【００２５】
ここでＦＣＡ法の原理について図２を用いて簡単に説明する。詳細はジェー・ロバートソン、「磁気記憶技術のための極端に薄い炭素被膜」（Ｕｌｔｒａ−ｔｈｉｎ ｃａｒｂｏｎ ｏｖｅｒｃｏａｔｓ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｔｏｒａｇｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ”， ｉｎ Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｎ ’ＩｎｔｅｒｆａｃｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｔｏｗａｒｄｓ １００Ｇｂｉｔ／ｉｎ２）、ＴＲＩＢ−Ｖｏｌ．９ 、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ２ へのインターフェイス技術についてのシンポジウムのプロシーデイング、ＡＳＭＥ １９９９ 年において、記載されている。ＦＣＡ法は、アーク・プラズマ源１０と、成層室１１と、フィルタ１２と成層室１１内に置かれた基板１３と、フィルタ１２と成層室１１の結合部に設けられた電磁偏向器１４から構成され、カーボン保護層を形成する。この装置では、前記のアークプラズマ源１０内にある可動アノード１５がグラファイトロッドのカソード１６に接触することでアーク放電を発生し、そのときにアークプラズマ源１０から炭素イオンと共に中性原子及びマクロパーティクルが飛び出す。発生したこれらのイオン、中性原子及びマクロパーティクルは、電場、プラズマの影響により加速され、フィルタ１２へと進むが、ここで、中性原子とマクロパーティクルはフィルタ１２によりトラップされ、イオンと電子のみが成層室１１の基板１３まで到達し、カーボン保護層が形成される。
【００２６】
本発明では図３に示すカソーディック・アーク蒸着装置を備えた磁気ディスク製造設備を用いてカーボン保護層を成層する。２０はディスク状基板１のローダ、２２ａ〜２２ｄはプリコート層２、下地層３、磁気記録層４、第一積層保護層５を形成するマグネトロン・スパッタリング電極、２１ａ〜２１ｆはゲート弁、２３は基板１を加熱するヒータである。
【００２７】
上記ＦＣＡ法によるカーボン保護層形成に先立って、磁性層上に図１に示す、第一の積層保護層５である窒素を含有したカーボン保護層を形成する。この窒素含有カーボン保護層５は、従来の磁気記録媒体分野に用いられているマグネトロン・スパッタリング法により形成することができる。この第一積層保護層形成後、ＦＣＡ法によって形成されたカーボン層である第二積層保護層６が積層される。ＦＣＡ法による炭素イオンが第一積層保護層５へ侵入し、第一積層保護層５と第二積層保護層６との界面で混合領域が形成される。第一積層保護層５は単原子層の厚みである０．２ｎｍあれば混合領域が形成される。
【００２８】
一方で、入射粒子エネルギーは入射粒子と標的粒子が同じ場合に最も良く伝達され、第一積層保護層５の厚さが少なくとも０．５ｎｍあれば、約６０ｅＶのエネルギーで入射する第二積層保護層６を形成する炭素イオンは、第一積層保護層５を貫通することなく、第一積層保護層５と第二積層保護層６が混合した多層保護層を形成することができる。なお、第一積層保護層５を厚くすると磁気スペーシングが広がる欠点があり、一方、多層保護層のテトラへドラルカーボン保護層を主成分とする第二積層保護層６の薄層化は磁気記録媒体の耐摺動性を劣化させるため、第一積層保護層５の厚さは０．２ｎｍ〜２ｎｍの範囲が好ましく、特に０．５ｎｍ〜２ｎｍの範囲がより好ましい。
【００２９】
また、第一積層保護層５に窒素が含有されていることから、混合領域が形成されるＦＣＡ法により形成した第二積層保護層６中に窒素が含有されることとなる。第二積層保護層６中の窒素含有量は第一積層保護層５中に含有される窒素量に依存し、少なくとも第一積層保護層５中の窒素含有量が６％あれば、第二積層保護層６中に窒素が含有されることになる。テトラへドラルカーボン保護層を主成分とする第二積層保護層６中に窒素を含有することにより保護層と潤滑剤の密着性が向上できる。なお、第一積層保護層５中の窒素含有量が２０％を越えると第一積層保護層５中の炭素密度減少に伴い、約６０ｅＶのエネルギーで入射する第二積層保護層６を形成する炭素イオンは第一積層保護層５を貫通し、窒素を含有する第二積層保護層６を形成することが出来ないため、第一積層保護層５の窒素含有量は６〜２０ａｔ％の範囲とする必要がある。なお、第一積層保護層５として、プラズマＣＶＤ法により形成される水素を含有したカーボン層、または窒化ホウ素を含有した保護層を用いることもできる。
（３）潤滑層塗布方法
上記方法で作成した磁気記録媒体に潤滑層を塗布する方法を記述する。一般に、磁気ディスク装置の潤滑層として、化学的に安定なフッ素系の有機化合物であるフロロポリエーテルが広く使用されている。例えば、商品名フォンブリンＡＭ２００１、商品名フォンブリンＺ−ＤＯＬ、商品名フォンブリンＺ ＤＯＬ−ＴＸ、商品名フォンブリンＺ ＴＥＴＲＡＯＬ等のアウジモント社製の潤滑剤や、商品名デムナムＳＡ、商品名デムナムＳＰ等のダイキン製の潤滑剤が市販され、ディスク潤滑剤として用いることができる。
【００３０】
塗布方法はディップ法、スピンコート法等が挙げられる。ディップ法では引き上げ速度、スピンコート法では回転数や回転時間等が濃度設定のパラメータになる。溶液の濃度が同じであれば、ディップ法では引き上げ速度が速いほど潤滑層が厚く形成される。スピンコート法では潤滑層の製造過程で溶媒の飛散による損失が大きいことから、ディップ法による潤滑層の塗布が好ましい。
【００３１】
用いる溶媒はパーフルオロカーボン、フルオロポリエーテル、ハイドロフルオロエーテル、ハイドロフルオロカーボン、塩素含有ハイドロフルオロカーボン、等の溶媒を用いることが好ましい。市販品例としては、それぞれ、スリーエム社製ＰＦＣ−５０６０、アウジモント社製ＧＡＬＤＥＮ、スリーエム社製 ＨＦＥ−７１００、デュポン社製 Ｖｅｒｔｒｅｌ ＸＦ、旭硝子株式会社製：商品名アサヒクリンＡＫ−２２５等が挙げられる。
（４）磁気記録媒体の用途
本発明の磁気記録媒体の用途としては電子計算機、ワードプロセッサ等の外部メモリ（具体的にはハードディスク装置やフレキシブルディスク装置等）が挙げられる。またナビゲーションシステム、ゲーム、携帯電話、ＰＨＳ 等の各種機器、およびビルの防犯、発電所等の管理・制御システムの内部・外部メモリ等にも適用可能である。
【００３２】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明の範囲はこれらの実施例に限定されるものではない。
［実施例］
図１に示す構成の磁気ディスクを図２のカソーディック・アーク蒸着装置を備えた図３の磁気ディスク製造設備により作製した。本実施例の磁気ディスクは、ガラス製のディスク状基板１にマグネトロン・スパッタリングにより層厚が１０ｎｍのＮｉＣｒ系プリコード層２と、層厚が２０ｎｍのＣｒ合金下地層３と、層厚が２５ｎｍのＣｏＣｒ系合金の磁気記録層４を順次積層してある。前記磁気記録層４の上にアルゴンガスに窒素ガスを１０％混合した１．３Ｐａの雰囲気でマグネトロン・スパッタリング法により第一積層保護層５である層厚が１．０ｎｍの窒素含有カーボン保護層を成層し、更にＦＣＡ法により第二積層保護層６である層厚が１．０ｎｍのテトラヘドラルカーボン保護層を成層し、多層カーボン保護層を形成し、ＥＳＣＡ （Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）による保護層中の窒素含有量深さ情報を測定した。
［比較例１］
実施例の磁気記録層までを順次積層した円板上に、層厚が１．０ｎｍの第一積層保護層をＦＣＡ法により成層し、前記第一積層保護層の上にアルゴンガスに窒素ガスを１０％混合した１．３Ｐａの雰囲気でマグネトロン・スパッタリング法により第二積層保護層である層厚が１．０ｎｍの窒素含有カーボン保護層を成層し、ＥＳＣＡによる保護層中の窒素含有量深さ情報を測定した。
［比較例２］
実施例の磁気記録層までを順次積層した円板上に、ＦＣＡ法により層厚が２．０ｎｍのカーボン保護層のみを保護層８として直接、磁気記録層４上に形成し、ＥＳＣＡによる保護層中の窒素含有量深さ情報を測定した。図４は本比較例に示す磁気ディスクの断面構成図である。
［比較例３］
実施例の磁気記録層までを順次積層した円板上に、アルゴンガスに窒素ガスを１０％混合した１．３Ｐａの雰囲気でマグネトロン・スパッタリング法により２ｎｍの層厚で窒素含有カーボン保護層のみを保護層８として直接、磁気記録層４上に形成し、ＥＳＣＡによる保護層中の窒素含有量深さ情報を測定した。
［比較例４］
実施例の磁気記録層までを順次積層した円板上に、アノード電圧６０Ｖ、基板バイアス−１２０Ｖ、エチレンガス流量５０ｓｃｃｍ、および圧力０．５Ｐａの条件下のイオンビームデポジション法により２ｎｍの層厚でカーボン保護層のみを保護層８として直接、磁気記録層４上に形成し、ＥＳＣＡによる保護層中の窒素含有量深さ情報を測定した。
【００３３】
実施例、比較例１、２、３および４に示す各磁気ディスクのＥＳＣＡによる保護層中の窒素含有量深さ情報を図５に示す。比較例２で明らかであるが、ＦＣＡ法のみによる保護層の成膜では窒素が保護層中に含有されない。これに対し、実施例では窒素含有のカーボン保護層である第一積層保護層５とＦＣＡ法による第二積層保護層６との混合領域が形成されることにより、第二積層保護層６中に窒素が含有される結果となる。また、その窒素含有量に傾斜があり、カーボン保護層の磁性層側から表面の側に向けて窒素含有量が順次減少していることが示される。比較例１では多層保護層の形成順序を逆にした形で、第一積層層はＦＣＡ法によるカーボン層であり、第二積層層がマグネトロン・スパッタリング法による窒素含有カーボン保護層である。第二積層層をマグネトロン・スパッタリング法で形成した場合、炭素イオンのエネルギーが低いため、第一積層層へのイオンの侵入が生じないことから第一積層層に窒素が含有されないことが示される。比較例３は保護層全てをマグネトロン・スパッタリング法による窒素含有カーボン保護層で形成したものであり、その層中窒素含有量は層内全域で均一である。比較例２および４は保護層成層中に窒素は含有されていない。
【００３４】
保護層中の窒素含有量は潤滑剤との密着性を大きく左右することが知られている事から、以下実施例、比較例１、２、３および４に示す各磁気ディスクの保護層と潤滑剤との相互作用について比較を行った。
【００３５】
前記実施例で得られた磁気ディスクに商品名フォンブリンＺ−ＤＯＬの潤滑剤層をディップ法により形成し、磁気記録媒体を得た。潤滑層の厚さはＥＳＣＡを用いてＣ１ｓピークのＣ−Ｃ由来のピーク強度とＣ−Ｆ由来のピーク強度の比から求めた。また、保護層と潤滑剤の密着性を評価するため、潤滑剤を含まない塗布溶媒にてディップ法により潤滑層塗布後の円板を洗浄し、その残存潤滑層厚を評価した。残存潤滑層厚が厚いほど保護層と潤滑剤の密着性が高く溶媒による洗浄ができないことを示す。一般にこの残存潤滑層は保護層と潤滑剤が強く密着したボンド層と呼ばれており、保護層と潤滑剤の密着性はボンド層の層厚で評価できる。また、保護層と潤滑剤の密着性を定量化するため、ボンド層厚と初期の潤滑層厚の比で表されるボンド比率が一般的に用いられる。表１に潤滑剤塗布後の潤滑層厚、溶媒洗浄後のボンド層厚およびボンド比率を示す。
【００３６】
【表１】
［比較例１］
実施例と同様に、比較例１で得られた磁気ディスクに商品名フォンブリンＺ−ＤＯＬの潤滑剤層をディッピング法により形成し、磁気記録媒体を得た。表１に潤滑剤塗布後の潤滑層厚、溶媒洗浄後のボンド層厚およびボンド比率を示す。
［比較例２］
実施例と同様に、比較例２で得られた磁気ディスクに商品名フォンブリンＺ−ＤＯＬの潤滑剤層をディッピング法により形成し、磁気記録媒体を得た。表１に潤滑剤塗布後の潤滑層厚、溶媒洗浄後のボンド層厚およびボンド比率を示す。
［比較例３］
実施例と同様に、比較例３で得られた磁気ディスクに商品名フォンブリンＺ−ＤＯＬの潤滑剤層をディッピング法により形成し、磁気記録媒体を得た。表１に潤滑剤塗布後の潤滑層厚、溶媒洗浄後のボンド層厚およびボンド比率を示す。
［比較例４］
実施例と同様に、比較例４で得られた磁気ディスクに商品名フォンブリンＺ−ＤＯＬの潤滑剤層をディッピング法により形成し、磁気記録媒体を得た。表１に潤滑剤塗布後の潤滑層厚、溶媒洗浄後のボンド層厚およびボンド比率を示す。
【００３７】
実施例のボンド比率は比較例１、２、３および４と比較して高い値を示し、保護層と潤滑剤の密着性が高いことを示している。ボンド比率の変化は、磁気記録媒体最表面を形成する潤滑層の構造変化を示すことから、磁気ディスク装置の長期稼働時における信頼性が変化することが考えられる。上記実施例により得られた磁気記録媒体について、カーボン層で被覆したＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ製磁気ヘッドを用いて、ＣＳＳテストを行った。テスト条件は、ヘッド荷重 ３ｇｆ、温度２５？、湿度４０％、測定半径 ２０ｍｍ、ディスク回転数 １５０００ｒｐｍとした。信頼性評価には潤滑剤塗布後の磁気記録媒体を用いた。保護層と潤滑剤の密着力評価は１０、 １００および１０００時間稼働後の初期潤滑剤層の層厚に対する残有層厚の比率により行った。また、信頼性の評価は１０、 １００および１０００時間稼働後の最大摩擦係数の比較により行った。その結果を表２に示す。
【００３８】
【表２】
実施例において得られたＦＣＡ法によるカーボン保護層を成層する前に、窒素を含有したカーボン層を成層した磁気記録媒体は１０００時間評価後の最大摩擦力係数は１．０以下であり、残有層厚が９５％以上であった。これに対し、比較例で得られた磁気記録媒体は１０００時間の評価前に磁気ディスクとヘッドの摩擦力増加に伴うクラッシュを発生、あるいは最大摩擦力係数が１．０以上であり、残有層厚が８０％以下であった。従って、本発明により得られるＦＣＡ法によるカーボン保護層を多層積層保護層とした磁気記録媒体は、長時間にわたり安定な潤滑作用および潤滑層厚を達成することが実現できた。
【００３９】
前記実施例による磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置を図６に示す。磁気ディスク９はスピンドルモータ３０によって回転するスピンドル３１に装着される。磁気ディスク９に対し情報の読み書きを行う磁気ヘッド３２はスライダ３３に取り付けられ、スライダ３３は、ボイスコイルモータ３４によって駆動されるロータリー・アクチュエータ・アーム３５に接続されたサスペンション３６に取り付けられる。磁気ヘッド３２はボイスコイルモータ３０によって磁気ディスク９の半径方向に移動され、磁気ディスク９に対し情報の読み書きを行う。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、ＦＣＡ法によるカーボン保護層を成層する前に、窒素あるいは水素を含有したカーボン層、または窒化ホウ素を含有した保護層を成層することにより、ＦＣＡ法によるカーボン保護層に窒素あるいは水素または窒化ホウ素が含有される結果、保護層と潤滑層の密着性が向上する。本発明の磁気記録媒体を用いることにより、高速回転環境等の厳しい環境で使用される磁気ディスク装置等の磁気記憶装置において、潤滑剤飛散を十分に抑制することが可能であり、信頼性の高い磁気記憶装置の実現が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴を最もよく表している磁気ディスクの断面構成図である。
【図２】本発明で用いられたＦＣＡ成層装置の模式図である。
【図３】本発明の実施例に示すＦＣＡ成層装置を備えた磁気ディスク製造設備の構成図である。
【図４】本発明の比較例２，３および４に示す磁気ディスクの断面構成図である。
【図５】本発明の実施例および比較例に示す磁気記録媒体で測定したＥＳＣＡによる保護層中での窒素含有量深さ情報の比較図である。
【図６】本発明の実施例による磁気ディスクを搭載した磁気ディスク装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１…ガラス製のディスク状基板、２…プリコード層、３…下地層、４…磁気記録層、５…第一積層保護層、６…第二積層保護層、７…潤滑剤層、８…保護層、９，９‘…磁気記録媒体、１０…アークプラズマ源、１１…成層室、１２…フィルタ、１３…基板、１４ａ…電磁コイル（偏向コイル）、１４ｂ…電磁コイル（ソレノイドコイル）、１５…可動アノード、１６…カソード、１７…アーク電源、１８…排気配管、１９…アークプラズマビーム、２０…ローダ、２１ａ〜２１ｆ…ゲート弁、２２ａ〜２２ｄ…マグネトロン・スパッタリング電極、２３…ヒータ、２４…カソーディック・アーク蒸着装置、２５…アンローダ。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a magnetic recording medium for recording and reproducing information, and a magnetic storage device on which the magnetic recording medium is mounted, and more particularly to a magnetic disk, a method for manufacturing the same, and a magnetic disk device.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the increase in the capacity of magnetic disk devices, the flying height of the magnetic head has been rapidly reduced, and the flying height has already been reduced to 30 nm or less. As a result, the demand for the sliding resistance of the magnetic disk has further increased. I have. Further, as the capacity increases, it is strongly required to increase the data processing speed. In particular, in a RAID system, a disk device used at a disk rotation speed of 10,000 rpm or more for high-speed transfer is required. It has become like.
[0003]
Generally, a carbon protective layer and a lubricating layer are formed on the surface of a magnetic disk in order to ensure the reliability of the magnetic disk device. Usually, the carbon protective layer is formed mainly of carbon by magnetron sputtering, physical vapor deposition (PVD) by a plasma process, or chemical vapor deposition (CVD). For the lubricating layer, fluoropolyether, which is a chemically stable fluorine-based organic compound, is widely used. For example, lubricants manufactured by Audimont, such as Fomblin AM2001, Fomblin Z-DOL, Fomblin Z DOL-TX, Fomblin Z TETRAOL, and the like, Demnum SA, and Demnum SP And other Daikin lubricants are commercially available and have been used as disk lubricants.
[0004]
In order to guarantee the reliability of the magnetic disk drive, it is necessary to have a dense protective layer that protects the magnetic recording medium layer and to retain the lubricant on the surface of the magnetic disk for a long period of time. Is required. However, since the disk rotates at a high speed during operation of the disk drive, air shear caused by the air flow on the disk surface generated by the rotation of the disk and centrifugal force acting directly on the lubricant cause rotation and scattering, and the lubricant on the disk surface gradually decreases. Decrease. It is also known that a phenomenon such as evaporation and scattering in the atmosphere of the apparatus occurs.
[0005]
In general, the physical properties of the carbon layer used for the carbon protective layer are reflected in the difference in deposited particle energy depending on the film forming method. For example, the average energy of sputtered particles by the magnetron sputtering method is about 5 eV, and the gas kind of plasma CVD is about 0.03 eV, which is lower than the thermal kinetic energy. Is done. In general, a dense tetrahedral carbon structure does not grow on the surface deposition of low energy deposition particles at a low pressure, and polymer polymerization occurs particularly on the surface deposition of hydrocarbon radicals. Conversely, when carbon ions are accelerated and incident, they penetrate into the layer, receive a large internal pressure, and grow a dense tetrahedral structure with small free energy loss.
[0006]
However, the excess ion incident energy is converted to heat, which results in the growth of a thermally stable graphite-like trigonal structure. On the other hand, in a filtered cathodic arc (Filtered Cathodic Arc) method (hereinafter abbreviated as FCA method) using arc discharge, carbon ions can be extracted with an energy of 50 to 70 eV by using a graphite cathode. Since it is suitable for forming a hard and dense carbon layer (tetrahedral carbon layer), application to a magnetic recording device is expected. The energy Ei of the carbon ion incident on the substrate is expressed by the equation (1) as elementary charge, plasma potential, substrate bias, and initial ion energy as e, Vp, Vb, and Eo, respectively. Properties of Carbon Ion Irradiation by Carbon Ion Irradiation as a Function "(Properties of carbon ion deposited tetrahedral amorphous carbon films as a function of the Union of Energy negotiations, Journal of Japan). 79 (1996) pp. 7234-7240.
[0007]
From the equation (1), the floating potential (Vp-Vf) becomes 23 V to 46 V with the plasma having the electron temperature of 5 eV to 10 eV, and the C + ion obtained with the energy of about 25 eV by the arc source is applied to the floating substrate with the energy of about 50 to 70 eV. Will be incident. The above floating potential is described in detail in "Basics of Plasma Processing" (Electric Publishing, 1985, pp. 47-65).
Ei = e (Vp−Vb) + Eo (1)
The application of the tetrahedral carbon protective layer to the magnetic recording medium protective layer by the FCA method is described by J. Robertson, "Ultra-thin carbon overcoats for magnetic storage technology", in. Symposium on 'Interface Technology towards 100 Gbit / in2), TRIB-Vol.9, Symposium on interface technology to 100 Gbit / in2, discussed in ASME 1999. However, it has a tetrahedral carbon structure. There is concern that the protective layer will lose its adhesion to the lubricant, resulting in a decrease in reliability due to the decrease in lubricant when driving the magnetic disk drive. One means of solving this problem is to form a carbon protective layer containing carbon with predominant sp2 bonds on the surface of the tetrahedral carbon protective layer by magnetron sputtering, so that the surface of the protective layer adheres to the lubricant. It has been proposed to improve the performance (Japanese Patent Laid-Open No. 2001-63717).
[0008]
However, as the space spacing between the magnetic recording medium and the magnetic recording head is becoming narrower with the rapid increase in the density of the hard disk drive, the carbon protective layer for the purpose of protecting the magnetic recording medium has become thinner. It is mandatory. When the total thickness of the protective layer on the magnetic recording medium is as thin as 3 nm or less, sp2 dominant carbon is deposited on the tetrahedral carbon protective layer for the purpose of improving the adhesion between the protective layer surface and the lubricant. It is becoming difficult to laminate a carbon protective layer including the carbon protective layer. As one means of solving this problem, nitrogen is added to the tetrahedral carbon protective layer by forming a carbon protective layer by the FCA method under nitrogen ion beam irradiation, and the adhesion between the carbon protective layer and the lubricant is improved. It has been proposed to improve it (JP-A-2002-32907). However, the formation of the carbon protective layer by the above method requires the installation of a nitrogen ion beam irradiation device together with the FCA layering device, resulting in an increase in the size of the equipment.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the formation of the protective layer including the tetrahedral carbon protective layer described in the above prior art, there is a limit to a reduction in the total thickness of the protective layer to 3 nm or less, and a reduction in production versatility due to an increase in equipment size. There was a problem.
[0010]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems of the prior art, and specifically, a high-density magnetic storage device having a magnetic disk and a magnetic head that floats low on the magnetic disk as main components. The present invention is to provide a highly reliable magnetic storage device, a highly reliable magnetic magnetic recording medium having a protective layer having high adhesion to a lubricant provided therein, and a method of manufacturing the same.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have proposed a method of forming a diamond-like carbon such as M. Seagull, in which carbon ions penetrate into a silicon wafer when a tetrahedral carbon layer is formed on the silicon wafer using the FCA method. Bonding Topologies in Diamond-Like Amorphous-Carbon Films, Applied Physics Letters. 76, (2000), p. Paying attention to the reports of 2047-2049, an experimental study was conducted on the adhesion between a carbon protective layer composed of a tetrahedral carbon layer formed by various methods and a lubricant.
[0012]
As a result, when using a tetrahedral carbon protective layer as a carbon protective layer formed for the purpose of protecting the magnetic layer, without changing the conventional equipment, by forming the carbon protective layer with a multilayer laminate layer Important knowledge that the adhesion between the carbon protective layer and the lubricant can be improved. As a result, a highly reliable high-density magnetic storage device and magnetic recording medium can be easily realized.
[0013]
The present invention has been made based on the above findings, and specific features of the invention that achieve the object of the present invention will be described below.
[0014]
A first invention for achieving the above object is a magnetic recording medium in which a magnetic layer for performing magnetic recording and reproduction on a non-magnetic substrate, a protective layer, and a lubricating layer are sequentially formed on the non-magnetic substrate. The protective layer is a multilayer laminated layer, wherein the first laminated protective layer of the multilayer laminated layer is a carbon layer containing nitrogen, and a carbon layer formed on the first laminated protective layer by the FCA method. It has a second laminated protective layer.
[0015]
In the magnetic recording medium according to the present invention, the first laminated protective layer of the multilayer laminated layer has a thickness of 0.2 to 2 nm.
[0016]
Further, in the magnetic recording medium of the present invention, the nitrogen content of the first laminated protective layer of the multilayer laminated layer is in a range of 6 to 20 at%.
[0017]
A second invention for achieving the above object is a magnetic recording medium in which a magnetic layer for performing magnetic recording / reproduction on a non-magnetic substrate, a protective layer, and a lubricating layer are sequentially formed on the magnetic layer. The protective layer is a multilayer laminated layer, the first laminated protective layer of the multilayer laminated layer is a carbon layer, and the second laminated protective layer is formed on the first laminated protective layer by FCA to form a second laminated protective layer. It is characterized in that the carbon atom density of the first laminated protective layer is increased as compared with the case where one laminated protective layer is formed alone.
[0018]
A third invention for achieving the above object is a magnetic recording medium in which a magnetic layer for performing magnetic recording and reproduction on a non-magnetic substrate, a protective layer, and a lubrication layer are sequentially formed on the non-magnetic substrate. The protective layer is a multilayer laminated layer, wherein the first laminated protective layer of the multilayer laminated layer is a carbon layer containing hydrogen formed by a plasma CVD method, and is formed on the first laminated protective layer by an FCA method. It has a second laminated protective layer which is a formed carbon layer.
[0019]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a magnetic recording medium in which a magnetic layer for performing magnetic recording and reproduction on a non-magnetic substrate, a protective layer, and a lubricating layer are sequentially formed on the non-magnetic substrate. The protective layer is a multilayer laminated layer, the first laminated protective layer of the multilayer laminated layer is a protective layer containing boron nitride, and a carbon layer formed on the first laminated protective layer by FCA. It is characterized by having a certain second laminated protective layer.
[0020]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a magnetic recording medium in which a magnetic layer for performing magnetic recording and reproduction on a non-magnetic substrate, a protective layer, and a lubricating layer are sequentially formed on the non-magnetic substrate. The protective layer is a multilayer laminated layer, and when a carbon layer formed by the FCA method is formed as a second laminated protective layer on the first laminated protective layer of the multilayer laminated layer, It is characterized by containing an element component of the first laminated protective layer.
[0021]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a magnetic recording medium for recording at least information, a magnetic head for writing / erasing information to / from the magnetic recording medium, and reading information from the magnetic recording medium. In the above magnetic storage device, the magnetic recording medium is constituted by the magnetic recording medium according to the first aspect.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The magnetic recording medium according to the present invention may have the layer configuration generally known and implemented as a magnetic recording medium, except for the difference in the carbon protective layer, and therefore, refer to the basic configuration of FIG. Then, the magnetic recording medium of the present invention will be described. The magnetic recording medium 9 of the present invention comprises a glass disk-shaped substrate 1, a precoat layer 2, an underlayer 3, a magnetic recording layer 4, a first laminated protective layer 5, a second laminated protective layer 6, and a lubricant layer 7. At least have. However, in the magnetic recording medium 9, various changes and improvements can be made within the scope of the present invention, for example, the magnetic recording layer 4 can be multi-layered and an intermediate layer can be added. In fact, the layer configuration of current magnetic recording media is very complicated.
(1) Configuration of magnetic recording medium
The magnetic recording medium of the present invention is a magnetic recording medium having at least a magnetic layer and a protective layer on a non-magnetic substrate, and more preferably has a lubricant layer on the protective layer. Non-magnetic substrates include, for example, polymer materials such as polyesters such as polyethylene terephthalate, olefin resins such as polyamide, polyimide, polysulfone, polycarbonate, and polypropylene, cellulose resins and vinyl chloride resins, glass, and ceramics. And inorganic materials such as glass ceramics and carbon, and metal materials such as aluminum alloys. However, it is not limited to these.
[0023]
The magnetic layer may be one layer or two or more layers. In the case of two or more layers, a non-magnetic intermediate layer can be provided between each magnetic layer. Further, the material constituting the magnetic layer is not particularly limited. For example, metals such as Fe, Co, and Ni, Co-Ni alloy, Co-Ni-Cr alloy, Co-Ni-Cr-Ta alloy, Co- Pt alloy, Co-Pt-Cr alloy, Co-Ni-Pt-Cr alloy, Co-Ni-Pt alloy, Fe-Co alloy, Fe-Ni alloy, Fe-Co-Ni alloy, Fe-Co-B alloy, Co-Ni-Fe-B alloys, Co-Cr alloys, Co-Pt-Cr-Ta alloys, or alloys containing metals such as Al, boron, oxygen, nitrogen, oxides, nitrides, etc. And the like. These magnetic layers can be formed by various methods such as a vapor deposition method, a DC sputtering method, an AC sputtering method, a high-frequency sputtering method, a DC magnetron sputtering method, a high-frequency magnetron sputtering method, and an ion beam sputtering method. The magnetic layer can be provided directly on the non-magnetic substrate or via an underlayer of, for example, Cr.
[0024]
In addition, a perpendicular magnetic layer such as a CoCr-based alloy formed on a Co, CoNi-based alloy having a perpendicular magnetic anisotropy or a permalloy layer which is a soft magnetic material, and a magnetic layer such as Co and a non-magnetic layer such as Pd An artificial lattice multilayer layer in which layers are alternately stacked can also be used.
(2) Manufacturing method of carbon protective layer
The magnetic recording medium of the present invention has a carbon protective layer according to the present invention for protecting the magnetic recording layer on the magnetic recording layer. The carbon protective layer is similar to a conventional carbon protective layer generally used in the field of magnetic recording media in that it is carbonaceous, except that it is formed as a multilayer laminate and the first The protective layer is a carbon layer containing nitrogen, and is distinguished from a conventional carbon protective layer in that a second laminated protective layer which is a carbon layer formed by the FCA method is provided on the first laminated protective layer.
[0025]
Here, the principle of the FCA method will be briefly described with reference to FIG. For more information, see J. Robertson, “Ultra-thin carbon overcoats for magnetic storage technology”, in Symposium on 'InterfaceTechnology 100G.RTM. Proceedings of a symposium on interface technology to / in2, described in ASME 1999. The FCA method was placed in an arc plasma source 10, a stratification chamber 11, a filter 12, and a stratification chamber 11. A carbon protective layer is formed by a substrate 13 and an electromagnetic deflector 14 provided at a joint between the filter 12 and the stratification chamber 11. When the movable anode 15 in the arc plasma source 10 comes into contact with the cathode 16 of the graphite rod, an arc discharge is generated. At that time, neutral atoms and macro particles are emitted from the arc plasma source 10 together with carbon ions. These ions, neutral atoms and macroparticles are accelerated by the influence of the electric field and plasma and proceed to the filter 12, where the neutral atoms and macroparticles are trapped by the filter 12, and only ions and electrons are stratified. Reaching the substrate 13 in the chamber 11, a carbon protective layer is formed.
[0026]
In the present invention, a carbon protective layer is formed using a magnetic disk manufacturing facility equipped with a cathodic arc evaporation apparatus shown in FIG. 20 is a loader for the disk-shaped substrate 1, 22a to 22d are magnetron / sputtering electrodes for forming the precoat layer 2, the underlayer 3, the magnetic recording layer 4, and the first laminated protective layer 5, 21a to 21f are gate valves, and 23 is the substrate. 1 is a heater for heating 1.
[0027]
Prior to the formation of the carbon protective layer by the FCA method, a nitrogen-containing carbon protective layer, which is the first laminated protective layer 5, shown in FIG. 1, is formed on the magnetic layer. This nitrogen-containing carbon protective layer 5 can be formed by a magnetron sputtering method used in the field of a conventional magnetic recording medium. After the formation of the first laminated protective layer, the second laminated protective layer 6, which is a carbon layer formed by the FCA method, is laminated. Carbon ions by the FCA method enter the first laminated protective layer 5, and a mixed region is formed at the interface between the first laminated protective layer 5 and the second laminated protective layer 6. If the first laminated protective layer 5 has a thickness of a monoatomic layer of 0.2 nm, a mixed region is formed.
[0028]
On the other hand, the incident particle energy is best transmitted when the incident particle and the target particle are the same, and if the thickness of the first laminated protective layer 5 is at least 0.5 nm, the incident energy of the second laminated protective layer is about 60 eV. 6 can form a multilayer protective layer in which the first laminated protective layer 5 and the second laminated protective layer 6 are mixed without penetrating the first laminated protective layer 5. It should be noted that increasing the thickness of the first laminated protective layer 5 has the disadvantage that the magnetic spacing is widened. On the other hand, reducing the thickness of the second laminated protective layer 6, which is mainly composed of the tetrahedral carbon protective layer of the multilayer protective layer, is not suitable for magnetic recording. In order to deteriorate the sliding resistance of the medium, the thickness of the first laminated protective layer 5 is preferably in the range of 0.2 nm to 2 nm, and more preferably in the range of 0.5 nm to 2 nm.
[0029]
Further, since nitrogen is contained in the first laminated protective layer 5, nitrogen is contained in the second laminated protective layer 6 formed by the FCA method in which a mixed region is formed. The nitrogen content in the second laminated protective layer 6 depends on the amount of nitrogen contained in the first laminated protective layer 5, and if at least the nitrogen content in the first laminated protective layer 5 is 6%, the second laminated The protective layer 6 contains nitrogen. By containing nitrogen in the second laminated protective layer 6 mainly composed of a tetrahedral carbon protective layer, the adhesion between the protective layer and the lubricant can be improved. When the nitrogen content in the first laminated protective layer 5 exceeds 20%, the carbon density in the first laminated protective layer 5 decreases, and the carbon forming the second laminated protective layer 6 which is incident at an energy of about 60 eV is applied. Since the ions penetrate the first laminated protective layer 5 and cannot form the second laminated protective layer 6 containing nitrogen, the nitrogen content of the first laminated protective layer 5 is in the range of 6 to 20 at%. There is a need. Note that, as the first laminated protective layer 5, a carbon layer containing hydrogen or a protective layer containing boron nitride formed by a plasma CVD method can also be used.
(3) Lubricant layer application method
A method for applying a lubricating layer to the magnetic recording medium prepared by the above method will be described. Generally, fluoropolyether, which is a chemically stable fluorine-based organic compound, is widely used as a lubricating layer of a magnetic disk drive. For example, lubricants manufactured by Audimont, such as Fomblin AM2001, Fomblin Z-DOL, Fomblin Z DOL-TX, Fomblin Z TETRAOL, and the like, Demnum SA, and Demnum SP And the like are commercially available and can be used as disk lubricants.
[0030]
Examples of the coating method include a dipping method and a spin coating method. In the dipping method, the pulling speed is used, and in the spin coating method, the number of rotations and the rotation time are parameters for setting the concentration. If the concentration of the solution is the same, in the dipping method, the lubricating layer is formed thicker as the pulling speed increases. In the spin coating method, application of the lubricating layer by the dipping method is preferable because the loss due to scattering of the solvent is large in the process of manufacturing the lubricating layer.
[0031]
As the solvent to be used, it is preferable to use a solvent such as perfluorocarbon, fluoropolyether, hydrofluoroether, hydrofluorocarbon, and chlorine-containing hydrofluorocarbon. Examples of commercially available products include PFC-5060 manufactured by 3M, GALDEN manufactured by Ausimont, HFE-7100 manufactured by 3M, Vertrel XF manufactured by Dupont, and Asahi Klin AK-225 manufactured by Asahi Glass Co., Ltd., respectively.
(4) Applications of magnetic recording media
Applications of the magnetic recording medium of the present invention include external memories such as a computer and a word processor (specifically, a hard disk device, a flexible disk device, and the like). Further, the present invention can be applied to various devices such as a navigation system, a game, a mobile phone, and a PHS, as well as internal / external memories of a management / control system such as a building security system and a power plant.
[0032]
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples, but the scope of the present invention is not limited to these Examples.
[Example]
The magnetic disk having the configuration shown in FIG. 1 was produced by the magnetic disk manufacturing equipment shown in FIG. 3 equipped with the cathodic arc evaporation apparatus shown in FIG. The magnetic disk of the present embodiment has a NiCr-based pre-code layer 2 having a layer thickness of 10 nm, a Cr alloy base layer 3 having a layer thickness of 20 nm, and a 25 nm-thick layer formed on a glass disk-shaped substrate 1 by magnetron sputtering. A magnetic recording layer 4 of a CoCr-based alloy is sequentially laminated. A nitrogen-containing carbon protective layer having a thickness of 1.0 nm, which is the first laminated protective layer 5, was formed on the magnetic recording layer 4 by magnetron sputtering in an atmosphere of 1.3 Pa in which argon gas was mixed with 10% of nitrogen gas. Then, a tetrahedral carbon protective layer having a layer thickness of 1.0 nm as the second laminated protective layer 6 is formed by the FCA method to form a multilayer carbon protective layer, which is protected by ESCA (Electron Spectroscopy for Chemical Analysis). The nitrogen content depth information in the layer was measured.
[Comparative Example 1]
A first laminated protective layer having a thickness of 1.0 nm is formed by a FCA method on a disk on which the magnetic recording layers of the examples are sequentially laminated, and nitrogen gas and argon gas are formed on the first laminated protective layer. A nitrogen-containing carbon protective layer having a layer thickness of 1.0 nm, which is the second laminated protective layer, is formed by magnetron sputtering in an atmosphere of 1.3 Pa mixed with 10%, and nitrogen content depth information in the protective layer is determined by ESCA. Was measured.
[Comparative Example 2]
Only a carbon protective layer having a thickness of 2.0 nm is directly formed as a protective layer 8 directly on the magnetic recording layer 4 by the FCA method on a disk on which the magnetic recording layers of the examples are sequentially laminated, and the protective layer is formed by ESCA. The nitrogen content depth information in the was measured. FIG. 4 is a cross-sectional configuration diagram of the magnetic disk shown in this comparative example.
[Comparative Example 3]
Only the nitrogen-containing carbon protective layer was protected to a thickness of 2 nm by magnetron sputtering in a 1.3 Pa atmosphere in which nitrogen gas was mixed with 10% of argon gas on a disk on which the magnetic recording layers of the example were sequentially laminated. The layer 8 was formed directly on the magnetic recording layer 4 and the depth information of the nitrogen content in the protective layer was measured by ESCA.
[Comparative Example 4]
A layer thickness of 2 nm was formed on a disk on which the magnetic recording layers of Examples were sequentially laminated by an ion beam deposition method under the conditions of an anode voltage of 60 V, a substrate bias of -120 V, an ethylene gas flow rate of 50 sccm, and a pressure of 0.5 Pa. Only the carbon protective layer was directly formed on the magnetic recording layer 4 as the protective layer 8, and the depth information of the nitrogen content in the protective layer was measured by ESCA.
[0033]
FIG. 5 shows information on the nitrogen content depth in the protective layer of each of the magnetic disks shown in Examples and Comparative Examples 1, 2, 3, and 4 by ESCA. As is apparent from Comparative Example 2, nitrogen is not contained in the protective layer when the protective layer is formed only by the FCA method. On the other hand, in the embodiment, a mixed region of the first laminated protective layer 5 which is a nitrogen-containing carbon protective layer and the second laminated protective layer 6 formed by the FCA method is formed, so that the second laminated protective layer 6 is formed in the second laminated protective layer 6. The result is that nitrogen is contained. In addition, the nitrogen content has a slope, indicating that the nitrogen content gradually decreases from the magnetic layer side of the carbon protective layer toward the surface. In Comparative Example 1, the first laminated layer is a carbon layer formed by the FCA method, and the second laminated layer is a nitrogen-containing carbon protective layer formed by the magnetron sputtering method, with the formation order of the multilayer protective layers being reversed. When the second laminated layer is formed by the magnetron sputtering method, since the energy of carbon ions is low, no intrusion of ions into the first laminated layer occurs, indicating that nitrogen is not contained in the first laminated layer. In Comparative Example 3, the entire protective layer was formed of a nitrogen-containing carbon protective layer by a magnetron sputtering method, and the nitrogen content in the layer was uniform throughout the layer. Comparative Examples 2 and 4 do not contain nitrogen in the protective layer stratification.
[0034]
Since it is known that the nitrogen content in the protective layer greatly affects the adhesiveness with the lubricant, the nitrogen content in the protective layer of each magnetic disk shown in Examples and Comparative Examples 1, 2, 3 and 4 is described below. A comparison was made for the interaction with the agent.
[0035]
A lubricant layer having a trade name of Fomblin Z-DOL was formed on the magnetic disk obtained in the above example by a dipping method to obtain a magnetic recording medium. The thickness of the lubricating layer was determined from the ratio of the peak intensity derived from C-C and the peak intensity derived from C-F of the C1s peak using ESCA. Further, in order to evaluate the adhesion between the protective layer and the lubricant, the disc after the application of the lubricating layer was washed by a dipping method using a lubricant-free coating solvent, and the remaining lubricating layer thickness was evaluated. The thicker the remaining lubricating layer thickness, the higher the adhesion between the protective layer and the lubricant, indicating that cleaning with a solvent is not possible. Generally, this residual lubricating layer is called a bond layer in which the protective layer and the lubricant are in close contact with each other, and the adhesion between the protective layer and the lubricant can be evaluated by the thickness of the bond layer. Further, in order to quantify the adhesion between the protective layer and the lubricant, a bond ratio represented by the ratio of the bond layer thickness to the initial lubricant layer thickness is generally used. Table 1 shows the thickness of the lubricating layer after the application of the lubricant, the thickness of the bond layer after the solvent washing, and the bond ratio.
[0036]
[Table 1]
[Comparative Example 1]
In the same manner as in the example, a lubricant layer having a trade name of Fomblin Z-DOL was formed on the magnetic disk obtained in Comparative Example 1 by a dipping method to obtain a magnetic recording medium. Table 1 shows the thickness of the lubricating layer after the application of the lubricant, the thickness of the bond layer after the solvent washing, and the bond ratio.
[Comparative Example 2]
In the same manner as in the example, a lubricant layer having a trade name of Fomblin Z-DOL was formed on the magnetic disk obtained in Comparative Example 2 by a dipping method to obtain a magnetic recording medium. Table 1 shows the thickness of the lubricating layer after the application of the lubricant, the thickness of the bond layer after the solvent washing, and the bond ratio.
[Comparative Example 3]
Similarly to the example, a lubricant layer having a trade name of Fomblin Z-DOL was formed on the magnetic disk obtained in Comparative Example 3 by a dipping method to obtain a magnetic recording medium. Table 1 shows the thickness of the lubricating layer after application of the lubricant, the thickness of the bond layer after washing with the solvent, and the bond ratio.
[Comparative Example 4]
In the same manner as in the example, a lubricant layer having a trade name of Fomblin Z-DOL was formed on the magnetic disk obtained in Comparative Example 4 by a dipping method to obtain a magnetic recording medium. Table 1 shows the thickness of the lubricating layer after the application of the lubricant, the thickness of the bond layer after the solvent washing, and the bond ratio.
[0037]
The bond ratios of the examples are higher than those of the comparative examples 1, 2, 3, and 4, indicating that the adhesion between the protective layer and the lubricant is high. Since the change in the bond ratio indicates a change in the structure of the lubricating layer forming the outermost surface of the magnetic recording medium, it is considered that the reliability of the magnetic disk device during long-term operation changes. A CSS test was performed on the magnetic recording medium obtained in the above example using an Al2O3-TiC magnetic head covered with a carbon layer. The test conditions are: head load 3gf, temperature 25? The humidity was 40%, the measurement radius was 20 mm, and the number of revolutions of the disk was 15000 rpm. The magnetic recording medium after applying the lubricant was used for reliability evaluation. The adhesion between the protective layer and the lubricant was evaluated based on the ratio of the remaining layer thickness to the initial lubricant layer thickness after operating for 10, 100 and 1000 hours. The reliability was evaluated by comparing the maximum friction coefficients after operating for 10, 100 and 1000 hours. Table 2 shows the results.
[0038]
[Table 2]
Before the formation of the carbon protective layer by the FCA method obtained in the examples, the magnetic recording medium on which the nitrogen-containing carbon layer was formed had a maximum coefficient of frictional force of 1.0 or less after 1000 hours evaluation, and the remaining The layer thickness was 95% or more. On the other hand, the magnetic recording medium obtained in the comparative example had a crash due to an increase in the frictional force between the magnetic disk and the head before the evaluation for 1000 hours, or had a maximum frictional force coefficient of 1.0 or more and had a residual layer. The thickness was 80% or less. Therefore, the magnetic recording medium using the carbon protective layer formed by the FCA method according to the present invention and having a multilayer laminated protective layer was able to achieve a stable lubricating action and a stable lubricating layer thickness for a long time.
[0039]
FIG. 6 shows a magnetic disk drive on which the magnetic disk according to the above embodiment is mounted. The magnetic disk 9 is mounted on a spindle 31 rotated by a spindle motor 30. A magnetic head 32 for reading and writing information from and to the magnetic disk 9 is mounted on a slider 33, and the slider 33 is mounted on a suspension 36 connected to a rotary actuator arm 35 driven by a voice coil motor 34. The magnetic head 32 is moved in the radial direction of the magnetic disk 9 by the voice coil motor 30 to read and write information on the magnetic disk 9.
[0040]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, before forming a carbon protective layer by the FCA method, a carbon layer containing nitrogen or hydrogen or a protective layer containing boron nitride is formed. As a result of the protective layer containing nitrogen, hydrogen, or boron nitride, the adhesion between the protective layer and the lubricating layer is improved. By using the magnetic recording medium of the present invention, in a magnetic storage device such as a magnetic disk device used in a severe environment such as a high-speed rotation environment, it is possible to sufficiently suppress the scattering of the lubricant, and to achieve a high reliability. A magnetic storage device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional configuration diagram of a magnetic disk that best illustrates the features of the present invention.
FIG. 2 is a schematic view of an FCA stratification apparatus used in the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram of a magnetic disk manufacturing facility provided with an FCA layering device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sectional configuration diagram of a magnetic disk shown in Comparative Examples 2, 3 and 4 of the present invention.
FIG. 5 is a comparison diagram of nitrogen content depth information in a protective layer by ESCA measured on the magnetic recording media shown in Examples and Comparative Examples of the present invention.
FIG. 6 is a schematic configuration diagram of a magnetic disk drive on which a magnetic disk according to an embodiment of the present invention is mounted.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Glass disk-shaped substrate, 2 ... Precode layer, 3 ... Underlayer, 4 ... Magnetic recording layer, 5 ... First laminated protective layer, 6 ... Second laminated protective layer, 7 ... Lubricant layer, 8 ... Protective layer, 9, 9 'magnetic recording medium, 10 arc plasma source, 11 stratification chamber, 12 filter, 13 substrate, 14a electromagnetic coil (deflection coil), 14b electromagnetic coil (solenoid coil), 15 ... Movable anode, 16 ... Cathode, 17 ... Arc power supply, 18 ... Exhaust pipe, 19 ... Arc plasma beam, 20 ... Loader, 21a-21f ... Gate valve, 22a-22d ... Magnetron sputtering electrode, 23 ... Heater, 24 ... Cathodic arc deposition equipment, 25 ... Unloader.