JP2544206B2 - Method for forming carbonaceous solid lubricating film on magnetic recording medium surface - Google Patents

Method for forming carbonaceous solid lubricating film on magnetic recording medium surface

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【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膜を被覆保
護する炭素質固体潤滑膜の成膜方法に関する。
The present invention relates to a method for forming a carbonaceous solid lubricating film for coating and protecting a magnetic film of a metal thin film type magnetic recording medium.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

非磁性基体にCo系、Co−Cr系、Co−Cr−Ni系等の磁性
膜が記録層として形成された金属薄膜型磁気記録媒体の
該磁性膜を、記録・再生操作時における磁気ヘッドとの
接触による摩耗・損傷から保護し、磁気ヘッドとの接触
を滑らかにするための保護・潤滑膜として、磁性膜面に
アイカーボン(i−C)と称されるダイヤモンド・ライ
ク・カーボン膜を形成することが行われている。そのカ
ーボン膜は、ダイヤモンドに近い物性を有する膜体であ
り、磁性層の保護潤滑膜として望まれるすぐれた耐摩耗
性と潤滑特性とを兼ね備えている。
A magnetic film of a metal thin film type magnetic recording medium in which a Co-based, Co-Cr-based, Co-Cr-Ni-based, etc. magnetic film is formed as a recording layer on a non-magnetic substrate A diamond-like carbon film called eye carbon (iC) is formed on the surface of the magnetic film as a protective / lubrication film to protect it from wear and damage due to contact with the magnetic head and to smooth the contact with the magnetic head. Is being done. The carbon film is a film having physical properties close to those of diamond, and has both excellent wear resistance and lubrication characteristics desired as a protective lubricating film for a magnetic layer.

上記ダイヤモンド・ライク・カーボン膜は、プラズマ
スパッタリングにおいて、スパッタ室内をArガスと適量
の炭化水素ガスもしくは水素ガスとの混合ガスからなる
減圧雰囲気とし、黒鉛をターゲットとするスパッタリン
グを行うことにより成膜される。
The above-mentioned diamond-like carbon film is formed by performing sputtering with graphite as a target in plasma sputtering in a reduced pressure atmosphere consisting of a mixed gas of Ar gas and an appropriate amount of hydrocarbon gas or hydrogen gas. It

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

上記ダイヤモンド・ライク・カーボン膜は、磁性膜の
保護潤滑膜としてすぐれた機能を有する膜体であるが、
その膜表面には多数の突起が観察される。その膜面の突
起は、スパッタリングによる成膜過程で、スパッタ室の
内壁面から剥落する炭素フレークが、成膜途中のダイヤ
モンド・ライク・カーボン膜面に落下付着することに起
因して発生する。すなわち、スパッタ室内においてター
ゲットからスパッタ蒸発し、成膜対象(磁気記録媒体)
の磁性膜面に向って飛翔する炭素粒子の一部は、スパッ
タ室の内壁面や、ターゲットと成膜対象との間の空間に
配置されているシールド部材の表面に衝突してその表面
に膜上に沈積し、またその炭素沈積層の表面からフレー
ク状に炭素が剥落する現象を生じる。ダイヤモンド・ラ
イク・カーボンの成膜スパッタリングにおいては特にそ
の炭素フレークの剥落を生じ易く、従って成膜されたダ
イヤモンド・ライク・カーボン膜は不可避的に多数の膜
面突起を付随することとなり、表面の平坦性に劣る。
The diamond-like carbon film is a film having an excellent function as a protective lubricating film for a magnetic film.
Many protrusions are observed on the film surface. The protrusions on the film surface are generated due to carbon flakes that fall off from the inner wall surface of the sputtering chamber during the film formation process by sputtering and fall onto the diamond-like carbon film surface during film formation. That is, sputtering target evaporates from the target in the sputtering chamber, and the film formation target (magnetic recording medium)
Part of the carbon particles flying toward the magnetic film surface of the film collide with the inner wall surface of the sputtering chamber or the surface of the shield member arranged in the space between the target and the film formation target, and the film is deposited on the surface. There is a phenomenon that carbon is deposited on the carbon deposit and flakes off from the surface of the carbon deposit. In the film-like sputtering of diamond-like carbon, the carbon flakes are particularly liable to be peeled off. Therefore, the formed diamond-like carbon film is inevitably accompanied by a large number of film surface protrusions, resulting in a flat surface. Inferior in sex.

このため、上記スパッタリング成膜の後、その表面凹
凸の修正を目的として、膜面に近接浮上させた磁気ヘッ
ドを回転摺接させ表面突起を除去するバーニッシュ工程
でのバーニッシュヒット数(磁気ヘッドと表面突起の衝
突頻度)が大きく、また磁気ヘッドの衝突により突起が
除去される際に、その近傍の膜面に損傷を生じることが
ある。
For this reason, after the sputtering film formation, the number of burnish hits in the burnishing step (magnetic head) in which a magnetic head floated close to the film surface is rotationally slidably contacted to remove surface protrusions for the purpose of correcting surface irregularities The collision frequency of the surface protrusions is high, and when the protrusions are removed by the collision of the magnetic head, the film surface in the vicinity thereof may be damaged.

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
であり、表面の平坦性にすぐれた炭素質固体潤滑膜の成
膜方法を提供する。
The present invention has been made to solve the above problems, and provides a method for forming a carbonaceous solid lubricating film having excellent surface flatness.

〔課題を解決するための手段および作用〕[Means and Actions for Solving the Problems]

本発明は、磁気記録媒体の金属系磁性膜の表面に、黒
鉛をターゲットとするスパッタリングにより、ダイヤモ
ンド・ライク・カーボン膜とアモルファスカーボン膜と
からなる2層構造の炭素質固体潤滑膜を形成する方法に
おいて、Arガスに5〜50容量%の炭化水素ガスもしくは
水素ガスが添加された混合ガス雰囲気でのスパッタリン
グにより磁性膜面上にダイヤモンド・ライク・カーボン
膜を形成し、ついでArガス雰囲気でのスパッタリングに
より、アモルファスカーボン膜を、前記ダイヤモンド・
ライク・カーボン膜面上に積層形成することを特徴とし
ている。
The present invention is a method for forming a carbon-based solid lubricating film having a two-layer structure composed of a diamond-like carbon film and an amorphous carbon film on the surface of a metal-based magnetic film of a magnetic recording medium by sputtering with a target of graphite. , A diamond-like carbon film is formed on the magnetic film surface by sputtering in a mixed gas atmosphere in which 5% to 50% by volume of hydrocarbon gas or hydrogen gas is added to Ar gas, and then sputtering in Ar gas atmosphere. The amorphous carbon film is
It is characterized in that it is laminated on the surface of the like carbon film.

本発明において、磁性膜面上にダイヤモンド・ライク
・カーボン膜を形成する第1段のプラズマスパッタリン
グは、常法により、そのスパッタ雰囲気を、Arガスと約
5〜50容量%の炭化水素ガスもしくは水素ガスとの混合
ガスの減圧雰囲気(約1×10-3〜5×10-2Torr)とし、
グロー放電下、黒鉛ターゲットのスパッタ蒸発粒子を成
膜対象(磁気記録媒体)の磁性膜面に衝突沈積させるこ
とにより行われる。そのスパッタリング成膜につづき、
アモルファスカーボン膜を形成する第2段のスパッタリ
ングは、スパッタ雰囲気を、前記混合ガス雰囲気に代え
てAr単味の減圧雰囲気(約1×10-3〜5×10-2Torr)と
して黒鉛ターゲットのスパッタ蒸発を行うことにより達
成される。そのAr単味の減圧雰囲気下で行われるスパッ
タリング過程においては、前記ダイヤモンド・ライク・
カーボン膜のスパッタリングと異なって、スパッタ室内
の炭素フレークの発生は著しく少なく、従ってそのスパ
ッタリングにより形成されるアモルファスカーボン膜に
は、ダイヤモンド・ライク・カーボン膜のような多数の
表面突起はなく、その膜面は平坦性を有している。上記
第1段および第2段の各プラズマスパッタリング成膜に
おけるスパッタ方式は任意であり、例えば直流スパッ
タ、高周波スパッタ、あるいはマグネトロンスパッタ等
により行えばよい。
In the present invention, the first stage plasma sputtering for forming the diamond-like carbon film on the magnetic film surface is carried out by a conventional method in which the sputtering atmosphere is Ar gas and about 5 to 50% by volume of hydrocarbon gas or hydrogen. The reduced pressure atmosphere of the mixed gas with the gas (about 1 × 10 -3 to 5 × 10 -2 Torr),
This is performed by causing sputtered vaporized particles of a graphite target to collide and deposit on the magnetic film surface of a film formation target (magnetic recording medium) under glow discharge. Following the sputtering film formation,
In the second-stage sputtering for forming the amorphous carbon film, the sputtering atmosphere is changed to the mixed gas atmosphere and a reduced pressure atmosphere of Ar alone (about 1 × 10 −3 to 5 × 10 −2 Torr) is used to sputter a graphite target. This is achieved by performing evaporation. In the sputtering process performed under a reduced pressure atmosphere of Ar alone, the diamond-like
Unlike carbon film sputtering, the generation of carbon flakes in the sputtering chamber is extremely small, so the amorphous carbon film formed by sputtering does not have many surface protrusions like diamond-like carbon film, The surface has flatness. The sputtering method in each of the first and second stages of plasma sputtering film formation is arbitrary, and for example, DC sputtering, high frequency sputtering, or magnetron sputtering may be used.

第1図は上記2段スパッタリングにより形成される本
発明の炭素質固体潤滑膜の積層構造を模式的に示してい
る。(1)は磁性膜であり、(2)は磁性膜面上に第1
層として形成されたダイヤモンド・ライク・カーボン
膜、(3)は上記ダイヤモンド・ライク・カーボン膜
(2)の膜面に第2層として積層形成されたアモルファ
スカーボン膜である。
FIG. 1 schematically shows the laminated structure of the carbonaceous solid lubricating film of the present invention formed by the two-step sputtering. (1) is a magnetic film, and (2) is the first on the surface of the magnetic film.
A diamond-like carbon film formed as a layer, and (3) is an amorphous carbon film laminated as a second layer on the film surface of the diamond-like carbon film (2).

ダイヤモンド・ライク・カーボン膜(2)は、前述の
ようにそのスパッタリング成膜過程における炭素フレー
クの落下付着に起因して生じた多数の突起を有し著しい
表面凹凸を呈しているが、アモルファスカーボン膜
(3)は、下層のダイヤモンド・ライク・カーボン膜
(2)の表面凹凸を埋め、突起の少ない膜表面をなして
ダイヤモンド・ライク・カーボン膜(2)を被覆してい
る。
As described above, the diamond-like carbon film (2) has a large number of protrusions caused by the drop adhesion of carbon flakes in the sputtering film formation process, and has a remarkable surface irregularity. In (3), the surface irregularities of the lower diamond-like carbon film (2) are filled, and the diamond-like carbon film (2) is covered with a film surface having few protrusions.

上記ダイヤモンド・ライク・カーボン膜(2)とアモ
ルファスカーボン膜(3)とからなる炭素質積層膜体
(4)の磁性層保護膜として必要な膜厚は、対象とする
磁気記録媒体の種類や、記録再生操作の形式等にもよる
が、あまり薄いと、従来のスパッタリング成膜と同様、
膜面全体の均質性の確保が困難となるので、約100Å以
上とするがよい。また、その膜厚は約500Å程度までの
厚さで十分である。なお、その積層膜体(4)における
ダイヤモンド・ライク・カーボン膜(2)とアモルファ
スカーボン膜(3)との膜厚の比は、例えばその全厚の
約60〜80%をダイヤモンド・ライク・カーボン膜(2)
とし、残余の膜厚をアモルファスカーボン膜(3)とす
ることができる。
The thickness required for the magnetic layer protective film of the carbonaceous laminated film body (4) composed of the diamond-like carbon film (2) and the amorphous carbon film (3) depends on the type of the target magnetic recording medium, If it is too thin, it depends on the type of recording / playback operation, etc.
It is difficult to secure the homogeneity of the entire film surface, so it is better to set it to about 100Å or more. Moreover, the film thickness of up to about 500 Å is sufficient. The film thickness ratio between the diamond-like carbon film (2) and the amorphous carbon film (3) in the laminated film body (4) is, for example, about 60 to 80% of the total thickness of the diamond-like carbon film. Membrane (2)
Then, the remaining film thickness can be used as the amorphous carbon film (3).

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、その磁性膜面にダイヤモンド・ライ
ク・カーボン膜とアモルファスカーボン膜とを積層成膜
したのち、所望により、磁気ヘッドの摩擦に対する潤滑
性を向上させる目的で、その炭素質膜面上に、潤滑剤
(例えば、モンテジソン社製「AM2001」等)の薄膜(例
えば10〜100Å)が塗布される。
The magnetic recording medium targeted by the present invention includes various magnetic drums, magnetic tapes, magnetic sheets, etc. in addition to magnetic disks. Further, after laminating a diamond-like carbon film and an amorphous carbon film on the magnetic film surface, if desired, lubrication on the carbonaceous film surface is performed for the purpose of improving lubricity against friction of the magnetic head. A thin film (for example, 10 to 100Å) of the agent (for example, "AM2001" manufactured by Montedison Co., Ltd.) is applied.

〔実施例〕〔Example〕

磁性膜面を炭素質膜で被覆した磁気ディスク(5.25″
型)を製作し、グライドテストにより、炭素膜の表面性
状を評価した。
Magnetic disk with magnetic film surface coated with carbonaceous film (5.25 ″)
Type) was manufactured and the surface properties of the carbon film were evaluated by a glide test.

〔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)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。
[I] Production of test magnetic disk After forming a Ni-P electroless plating film (film thickness 20 μm) on the surface of an aluminum alloy substrate and polishing the surface,
Textured, followed by DC magnetron sputtering (atmosphere: 0.7 × 10 -2 Torr) to form Cr as an underlayer.
A film (thickness: 1500Å) and a CoNi-based magnetic film (thickness: 700Å) were formed in this order as a recording layer.

ついで、そのスパッタ室において、黒鉛をターゲット
とし、まずArガスとメタンガス(7:3,容量比)の混合ガ
ス雰囲気(1×10-2Torr)でダイヤモンド・ライク・カ
ーボン膜を形成する第1段のスパッタリングと、その雰
囲気をArガス雰囲気(1×10-2Torr)に代えてアモルフ
ァスカーボン膜を形成する第2段のスパッタリングを行
って供試磁気ディスクA(N=10)を得た。なお、ダイ
ヤモンド・ライク・カーボン膜の膜厚は約250Åとし、
アモルファスカーボン膜のそれは約150Å(総膜厚:約4
00Å)とした。
Then, in the sputtering chamber, first step is to form a diamond-like carbon film in a mixed gas atmosphere (1 × 10 -2 Torr) of Ar gas and methane gas (7: 3, volume ratio) using graphite as a target. And an atmosphere of Ar gas (1 × 10 −2 Torr) was used for the second step of sputtering to form an amorphous carbon film to obtain a magnetic disk A (N = 10). The thickness of the diamond-like carbon film is about 250Å,
Amorphous carbon film has about 150Å (total film thickness: about 4
00Å).

比較例として、第2段のスパッタリング(アモルファ
スカーボン膜の形成)を省略した点を除いて上記と全く
同一の条件により、磁性膜面をダイヤモンド・ライク・
カーボン膜(但し、膜厚:約400Å)で被覆した供試磁
気ディスクB(N=10)を製作した。
As a comparative example, the magnetic film surface was diamond-like coated under exactly the same conditions as above except that the second step of sputtering (formation of the amorphous carbon film) was omitted.
A test magnetic disk B (N = 10) coated with a carbon film (however, film thickness: about 400Å) was manufactured.

〔II〕グライドテスト 上記各供試磁気ディスクAおよびB(各10枚)につい
て、その炭素質膜面上に、バーニッシュヘッドを近接浮
上(浮上量:0.15μm)させ回転下に生じるバーニッシ
ュヒット数をカウントして下記の結果を得た。
[II] Glide test For each of the above-mentioned magnetic disks A and B (10 disks each) tested, a burnish head was floated close to the carbonaceous film surface (flying height: 0.15 μm) to produce a burnish hit under rotation. The numbers were counted and the following results were obtained.

第1表 供試磁気ディスク ヒット数(平均) 発明例A 5 比較例B 20 〔発明の効果〕 本発明によれば、黒鉛をターゲットとする2段階のス
パッタリングにより、ダイヤモンド・ライク・カーボン
膜とアモルファスカーボン膜の2層構造の炭素質固体潤
滑膜を積層成膜することができる。2段階のスパッタリ
ングはスパッタ雰囲気を切換え制御するだけの簡単な操
作ですみ、効率よく成膜操作を遂行することができる。
形成される炭素質固体潤滑膜は従来のそれと異なって、
表面突起が少なく、従って成膜後のバーニッシュ工程に
おいて、磁気ヘッドの衝突時の突起の欠けに伴う膜面の
損傷が少なくなり、磁気記録媒体の製造歩留が向上す
る。また、表面突起の減少に伴い、炭素質媒体の均質性
・緻密性も改善され、保護潤滑膜としての安定性・耐久
性が向上する。
Table 1 Test Magnetic Disk Hit Number (Average) Invention Example A 5 Comparative Example B 20 [Effect of the Invention] According to the present invention, a diamond-like carbon film and an amorphous film are formed by two-step sputtering targeting graphite. A carbonaceous solid lubricating film having a two-layered structure of a carbon film can be laminated and formed. The two-step sputtering requires only a simple operation of switching and controlling the sputtering atmosphere, and the film forming operation can be performed efficiently.
The carbonaceous solid lubricating film formed is different from the conventional one,
There are few surface protrusions. Therefore, in the burnishing step after film formation, damage to the film surface due to chipping of protrusions when the magnetic head collides is reduced, and the manufacturing yield of the magnetic recording medium is improved. Further, as the number of surface protrusions decreases, the homogeneity / denseness of the carbonaceous medium is also improved, and the stability / durability as a protective lubricating film is improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の磁性膜面上の炭素質固体潤滑膜の積層
構造を模式的に示す断面図である。 1:磁性膜,2:ダイヤモンド・ライク・カーボン膜,3:アモ
ルファスカーボン膜。
FIG. 1 is a sectional view schematically showing a laminated structure of a carbonaceous solid lubricating film on the surface of a magnetic film of the present invention. 1: Magnetic film, 2: Diamond-like carbon film, 3: Amorphous carbon film.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】非磁性基体上の金属系磁性膜の表面に、黒
鉛をターゲットとするプラズマスパッタリングにより、
炭素質固体潤滑膜を形成する方法において、 Arガスに5〜50容量%の炭化水素ガスもしくは水素ガス
が添加された混合ガス雰囲気でのスパッタリングにより
磁性膜面上にダイヤモンド・ライク・カーボン膜を形成
し、ついでArガス雰囲気でのスパッタリングにより、ア
モルファスカーボン膜を、前記ダイヤモンド・ライク・
カーボン膜面上に積層形成することを特徴とする磁気記
録媒体表面の炭素質固体潤滑膜の成膜方法。
1. A surface of a metal-based magnetic film on a non-magnetic substrate is subjected to plasma sputtering with graphite as a target,
In the method of forming a carbonaceous solid lubricating film, a diamond-like carbon film is formed on the magnetic film surface by sputtering in a mixed gas atmosphere in which 5% to 50% by volume of Ar gas is added with hydrocarbon gas or hydrogen gas. Then, the amorphous carbon film was sputtered in an Ar gas atmosphere to form the diamond-like
A method of forming a carbonaceous solid lubricating film on the surface of a magnetic recording medium, which comprises laminating and forming on the surface of a carbon film.
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