JPH09219020A

JPH09219020A - 磁気記録媒体およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09219020A
Application number: JP2646096A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Sato; 良広佐藤; Yoichi Inoue; 陽一井上; Hiromitsu Tokisue; 裕充時末
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1997-08-19
Anticipated expiration: 2016-02-14
Also published as: JP3486795B2

Abstract

(57)【要約】【課題】保護膜を省いて狭い隙間を実現でき、かつ耐
摩耗性や耐摺動性を考慮した磁気記録媒体を提供する。【解決手段】非磁性基板４上に、下地膜３、連続磁性
膜１を薄膜形成した後、連続磁性膜１にイオン注入して
表層に改質層１ａを形成し、その表面に潤滑剤を塗布し
て潤滑剤層２を形成する。それにより、イオン注入され
た磁気記録媒体、例えば磁気ディスクの連続磁性膜１
は、磁気記録領域の表面がアモルファス化しかつ硬化す
ることにより、耐摩耗性や耐摺動性を確保でき、保護膜
の必要性がなくなる。その結果、ヘッドとディスクとの
間の狭小化が実現し、高記録密度の磁気ディスクを得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は磁気記録媒体および
その製造方法に係り、特に、連続磁性膜による薄膜媒体
を用いる記憶装置に好適な磁気記録媒体およびその製造
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】連続薄膜媒体を用いた記録媒体として、
磁気ディスクと、磁気テ−プ特にメタル蒸着テ−プがあ
る。磁気ディスクは、非磁性基板上に下地膜および連続
磁性膜をスパッタリング成膜法などにより形成した後、
アモルファスカーボン、ダイアモンドライクカーボン等
の固体潤滑材、あるいは、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂等のセラミ
クス材等が、ドライプロセスにより、数十ｎｍの膜厚で
薄膜形成され、保護膜として用いられている。

【０００３】この保護膜は、ヘッドとディスクとが固体
接触した際の、耐摺動性あるいは耐食性を向上させるこ
とを目的としている。さらに、コンタクト、スタート、
ストップ等、磁気ヘッドと接触した際の接線力を低減す
るため、フッ素系液体潤滑剤を数ｎｍの膜厚で、ディッ
プ法またはスピンコート法などで塗布して用いられてい
る。また、磁気テ−プは、可とう性有機材料を用いた基
板上に、蒸着法により連続磁性膜を形成した後、磁気ヘ
ッドと常時摺動することによる連続磁性膜の摩耗を防ぐ
ため、フッ素系潤滑剤をディップ法により塗布して用い
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】磁気ディスクにおい
て、記録密度を向上させるためには、連続磁性膜の高性
能化、あるいは磁気ヘッドと連続磁性膜との間の隙間を
小さくすることが必要である。そのために通常行われる
手段は、磁気ヘッドの浮上量を低減することであるが、
磁気ヘッドと磁気ディスクとが常時摺動するコンタクト
磁気記録方式では、前記手段は講じられない。

【０００５】この場合の記録隙間低減手法としては、保
護膜厚の薄膜化が挙げられるが、データを記録する連続
磁性膜を、耐食性や耐摺動性の面から保護する機能を維
持したまま、保護膜を薄膜化することは、ほぼ限界に近
づきつつあるというのが現状である。同様に、潤滑剤層
に関しても、塗布面の被覆率が問題となり、膜厚を極端
に薄くできない。

【０００６】従って、本発明は、連続磁性膜に、保護膜
あるいは潤滑膜と同等以上の耐摩耗性や耐摺動性および
耐食性機能をもたせ、保護膜形成プロセスを省くととも
に、実質保護膜厚さを低減することを目指すものであ
る。

【０００７】同様のコンセプトを記載した例としては、
特開平１−１７８１２１号公報があるが、これは、連続
磁性膜の成膜時に耐久性のある添加物を混入させ、その
連続磁性膜をメッキ法で製造するものであり、このよう
なウエットプロセスで形成した薄膜は、コンタクト記録
方式に適用できるような平滑面を形成することが困難で
あるという問題があった。

【０００８】一方、磁気テ−プ特にメタル蒸着テ−プに
おいては、保護膜は形成されていないが、磁気ヘッドと
テ−プとの相対速度が、４ｍ／ｓ以上になると保護膜が
必要になってくる。本発明の対象である磁気ディスクの
相対速度は、１０ｍ／ｓ以上であり、磁気テ−プの摺動
条件とは違っているので、磁気テ−プの技術をそのまま
利用することができない。

【０００９】本発明の目的は、保護膜を省いて狭隙間を
実現でき、かつ媒体表面の耐摩耗性や耐摺動性を確保し
た磁気記録媒体およびその製造方法を得ることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の磁気記録媒体は、非磁性基板上の連続磁性
膜に、イオン注入により形成した改質層が、磁気記録領
域であることを特徴とするものである。また、非磁性基
板上に連続磁性膜を含む膜構成を有する磁気記録媒体に
おいて、前記連続磁性膜の表層にイオン注入により改質
された磁気記録領域を有し、前記磁気記録領域の上に直
接に潤滑膜を設けていることを特徴とするものである。
また、前記イオンは、Ｆ、ＣＦ、ＨＦ等のうちいずれか
のフッ素もしくはフッ素系のイオンを使用したものであ
る。また、上記目的は、非磁性基板上に、下地膜、連続
磁性膜を順次形成する磁気記録媒体の製造方法におい
て、前記連続磁性膜に、Ｆ、ＣＦ、ＨＦ等のうちいずれ
かのフッ素もしくはフッ素系のイオンを注入し、表層に
磁気記録領域である改質層を形成することを特徴とする
磁気記録媒体の製造方法によって達成される。

【００１１】上記構成による作用について以下に述べ
る。本発明の目的は、先に述べたように、磁気記録媒
体、例えば磁気ディスクの連続磁性膜にイオンを注入
し、耐摩耗性、耐摺動性を確保するとともに、このイオ
ン注入により連続磁性膜の表面に形成した改質層を磁気
記録領域として使用することである。連続磁性膜にフッ
素系のイオンを注入する場合、イオンの注入深さは、連
続磁性膜の膜厚が２０〜５０ｎｍであることを考慮し
て、１０ｎｍ以下が望ましい。一方、バルク材の基板に
注入されたイオンの深さ方向の分布は、注入深さを中心
とするガウス分布で近似されることが知られている。こ
の際のイオンの注入深さの中心値である投影飛程Ｒｐ
と、その分布の標準偏差ΔＲｐの関係は、数１式で表さ
れる。（文献「イオンビーム応用技術」、シーエムシ
ー、１９８９年）

【００１２】

【数１】

【００１３】上記数１式によれば、注入イオンの質量数
と基板元素の質量数との比が、大きいほど注入深さは浅
く、標準偏差も小さくなるので、平均注入深さ近傍に、
イオン濃度が高く集中した分布となる。また、イオンに
注入エネルギを与える注入電圧は、低いほど注入深さは
浅くなり、イオンは表層に分布しやすくなる。具体的に
は、質量数比を、１.５：１以上にすればよい。なお、
分子イオンを注入する場合は、その分子質量数を、数１
式における注入イオンの質量数Ｍ１として考えることが
できる。

【００１４】一方、注入電圧の影響について考えると、
５００ｅＶ以下にすると、基板でのスパッタ効果が高ま
ってしまい、注入そのものはなされず、条件としては不
適切となる。また、１０ｋｅＶ以上であると、平均注入
深さは１０ｎｍを越え、連続磁性膜の結晶構造を大幅に
破壊してしまい、磁気特性の劣化を招いてしまう。以上
を考慮して、基板にダメージを与えず、注入深さ１０ｎ
ｍ以下を実現するためには、注入元素の質量数を、基板
元素の質量数の１.５倍以上、注入電圧を５００ｅＶ以
上１０ｋｅＶ以下とすることが必要となる。

【００１５】本発明によれば、例えば、磁気ディスクの
基板となる非磁性基板上に、下地膜、および情報を記録
する連続磁性膜を形成した後、この連続磁性膜に、連続
磁性膜主元素の１.５倍以上の質量数をもつイオンを、
注入電圧５００ｅＶ以上１０ｋｅＶ以下の範囲で注入
し、さらに、その表面に潤滑剤を塗布する。

【００１６】これにより、連続磁性膜の最表面はアモル
ファス化し硬化するので、連続磁性膜の耐摺動性は向上
する。また、膜厚方向に深い場所では注入イオン濃度が
低くなり、結晶構造破壊が起こらないため、磁気特性に
も影響しないという作用効果がある。これに加えて、前
記組織変化に伴い、耐食性も向上する。したがって、記
録隙間を低減でき、耐摺動性に優れるという、例えばコ
ンタクト記録方式に要求される仕様を満たす磁気ディス
クを得ることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を、図面
を参照して説明する。本発明の第１の実施形態を、図１
を用いて説明する。図１は磁気ディスクの薄膜構成を示
す断面図である。この第１の実施形態の膜構成は、Ｎｉ
Ｐメッキを施したアルミ合金基板４上に、Ｃｒ下地膜
３、ＣｏＣｒＴａ連続磁性膜１を、スパッタ成膜により
形成した後、その連続磁性膜１に、プラズマ状態で陰イ
オンガスとなるＣＦ₄ガスを導入してイオンを注入し、
その後ディップ法により、フッ素系の液体潤滑剤２を表
面に塗布したものである。また、イオン化してＣＦある
いはＨＦとなる、例えばＣＦ等のフロロカーボンが気化
しイオン化したガス、フッ酸が気化しイオン化したガス
なども注入イオンとして利用できる。

【００１８】この第１の実施形態を用いて摺動試験を行
った。比較例として、第１実施形態の膜構成の表面に、
さらにカ−ボン保護膜をスパッタ法により成膜し、ディ
ップ法でフッ素系の液体潤滑剤を塗布したディスクを用
いた。摺動条件を表１に示す。本実施形態においては、
イオン注入時間は２０秒としたので、注入量は、４×１
０¹³（個／ｃｍ²）となる。このイオン注入条件は、注
入領域における磁性媒体の結晶構造破壊が殆どないの
で、注入領域も記録層として使用できるものである。

【００１９】

【表１】

【００２０】実験後、第１実施形態、比較例ともに、摺
動痕は確認できなかった。これにより、本発明になる磁
気ディスクは、保護膜付きのディスクと同等の耐摺動性
を備えていることがわかった。また、同時に接線力もフ
ッ素イオンを注入することにより、潤滑性が向上するの
で、低減できる効果がある。これに加えて、第１の実施
形態のように保護膜をなくすことで、磁気ヘッドと連続
磁性膜の狭小化を図れる効果は大きい。

【００２１】次に、本発明の第２の実施形態を、第１の
実施形態と同様に、図１を用いて説明する。この第２実
施形態の膜構成は、ＮｉＰメッキを施したアルミ合金基
板４上に、Ｃｒ下地膜３、ＣｏＣｒＴａ連続磁性膜１を
スパッタ成膜により形成した後、その連続磁性膜１に、
プラズマ状態で陽イオンガスとなるＮ₂ガスを導入して
イオンを注入し、その後ディップ法により、フッ素系の
液体潤滑剤２を表面に塗布したものである。

【００２２】この第２の実施形態を用いて摺動試験を行
った。比較例として、第２実施形態の膜構成の表面に、
さらにカ−ボン保護膜をスパッタ法により成膜し、ディ
ップ法でフッ素系の液体潤滑剤を塗布したディスクを用
いた。摺動条件を表２に示す。

【００２３】

【表２】

【００２４】実験後は、第１の実施形態と同様な結果が
得られた。また、１ｇｆ以下の軽荷重領域でも、同様な
結果が得られることを確認した。さらに、ディスク基板
上に、下地膜、連続磁性膜、Ｃ等の保護膜を成膜し、イ
オンを連続磁性膜に注入した後、保護膜を除去しても、
本発明の上記実施形態と同様の効果を期待できることは
明らかである。

【００２５】ここで、イオン注入した磁気記録媒体と、
イオン未注入の磁気記録媒体とで、記録密度の比較検討
を行った。本検討において、イオン注入した磁気記録媒
体の膜構成は、ＮｉＰメッキを施したアルミ合金基板上
に、Ｃｒ下地膜３、ＣｏＣｒＴａ連続磁性膜１をスパッ
タ成膜により形成した後、その連続磁性膜１にプラズマ
状態で陰イオンガスとなるＣＦ₄ガスを導入してイオン
を注入し、その後、ディップ法によりフッ素系の液体潤
滑剤２を表面に塗布したものである。

【００２６】イオン注入条件は、上記第１及び第２の実
施形態と同様とした。また、比較したイオン未注入の磁
気記録媒体は、同様の膜構成でイオン注入は行わず、カ
ーボン保護膜を３０ｎｍの膜厚となるようにスパッタ成
膜して、その表面にフッ素系の液体潤滑剤２を塗布した
ものである。

【００２７】図２は、ヘッド／媒体間のスペーシング
（曲線ａ）または保磁力（曲線ｂ）と記録密度との関係
を示している。なお、記録密度は最大出力の半値を得る
記録周波数をもって表しており、保磁力は厳密には本検
討の条件を満たすものではないが、保磁力の低下と記録
密度の低下との関係と、これらの概略の数値とを知るた
めに示している。

【００２８】比較検討の結果、今回、対象にした上記の
磁気記録媒体の保磁力は、イオン注入したものが１４
４,０００Ａ／ｍであり、未注入のものが１６０,０００
Ａ／ｍであるのに対して、１０％の保磁力低下が起こっ
た。一方、イオン注入したものでは、磁気記録媒体／ヘ
ッド間のスペーシングが、ヘッドの浮上量１００ｎｍで
あるのに対して、イオンを注入しないものは、カーボン
保護膜３０ｎｍが浮上量１００ｎｍに加わるため、スペ
ーシングは１３０ｎｍになる。

【００２９】図２から、各スペーシングでの記録密度を
推定すれば、イオン注入したものは、８０ｋＦＣＩ（Ｆ
ｌａｘＣｈａｎｇｅＰｅｒＩｎｃｈ）であるのに
対し、イオン注入しないものは５０ｋＦＣＩに低下す
る。このとき、イオン注入したものの保磁力低下による
記録密度の低下分を考慮しても、イオン注入して保護膜
を除いたものの方が、イオン未注入のものに比較して、
優位であることがわかる。

【００３０】これまで示した第１および第２の実施形態
とも、連続磁性膜はＣｏＣｒＴａを用いたが、他の元
素、例えばＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＮｉＣｒなどで構成され
る連続磁性膜にも適用可能である。以上、本発明の実施
形態を、例をあげて説明したが、本発明は、軽荷重領域
を用いるコンタクト記録対応の磁気ディスクに限らず、
従来の浮上ヘッド対応の磁気ディスクに対しても活用で
きるものである。

【００３１】

【発明の効果】上述のとおり本発明によれば、非磁性基
板上の連続磁性膜に、イオン注入により耐摩耗性や耐摺
動性を向上させた磁気記録領域を形成したので、保護膜
の必要性がなくなり、ヘッドと連続磁性膜との間の距離
の狭小化が図れるので、高記録密度化に対応した磁気記
録媒体を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１および第２の実施形態である磁気
ディスクを説明するための断面図である。

【図２】磁気ヘッドと磁気記録媒体との間のスペーシン
グ（曲線ａ）または保磁力（曲線ｂ）と記録密度との関
係を説明するための図である。

【符号の説明】

１連続磁性膜１ａイオン注入による改質層２潤滑剤層３下地膜４非磁性基板

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１１Ｂ 5/85 Ｇ１１Ｂ 5/85 ＺＨ０１Ｆ 10/08 Ｈ０１Ｆ 10/08 41/16 41/16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性基板上の連続磁性膜に、イオン注
入により形成した改質層が、磁気記録領域であることを
特徴とする磁気記録媒体。
【請求項２】非磁性基板上に連続磁性膜を含む膜構成
を有する磁気記録媒体において、前記連続磁性膜の表層
にイオン注入により改質された磁気記録領域を有し、前
記磁気記録領域の上に直接に潤滑膜を設けていることを
特徴とする磁気記録媒体。
【請求項３】前記注入イオンは、Ｆ、ＣＦ、ＨＦ等の
うちいずれかのフッ素もしくはフッ素系のイオンである
請求項１または２に記載の磁気記録媒体。
【請求項４】前記連続磁性膜上の潤滑膜は、フッ素系
またはモリブデン系の潤滑膜である請求項１または２に
記載の磁気記録媒体。
【請求項５】前記非磁性基板と前記連続磁性膜との間
に下地膜を有し、前記下地膜はクロームからなる請求項
１または２に記載の磁気記録媒体。
【請求項６】請求項１ないし５に記載の磁気記録媒体
が、軽荷重領域を用いるコンタクト記録方式、または浮
上ヘッド方式のいずれかの方式に対応する磁気ディスク
である磁気ディスク装置。
【請求項７】非磁性基板上に、下地膜、連続磁性膜を
順次形成する磁気記録媒体の製造方法において、前記連
続磁性膜に、Ｆ、ＣＦ、ＨＦ等のうちいずれかのフッ素
もしくはフッ素系のイオンを注入し、表層に磁気記録領
域である改質層を形成することを特徴とする磁気記録媒
体の製造方法。
【請求項８】前記磁気記録領域となる改質層の上に、
フッ素系またはモリブデン系の潤滑膜を直接塗布する請
求項７に記載の磁気記録媒体の製造方法。
【請求項９】前記連続磁性膜に注入するイオンの注入
深さは、前記連続磁性膜の膜厚が２０ないし５０ｎｍで
あるのに対し、１０ｎｍ以下である請求項７に記載の磁
気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】前記連続磁性膜へのイオン注入は、注
入イオンの質量数が前記連続磁性膜の主元素の質量数の
１.５倍以上、かつ、注入電圧が５００ｅＶないし１０
ｋｅＶで行われる請求項７に記載の磁気記録媒体の製造
方法。
【請求項１１】前記連続磁性膜をスパッタ成膜により
形成した後、イオンガスを導入し、プラズマ状態で前記
イオンを注入する請求項７に記載の磁気記録媒体の製造
方法。