JP3705474B2

JP3705474B2 - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JP3705474B2
Application number: JP20372599A
Authority: JP
Inventors: 明斎藤; 洋之上住
Original assignee: Fuji Electric Device Technology Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 1999-07-16
Filing date: 1999-07-16
Publication date: 2005-10-12
Anticipated expiration: 2019-07-16
Also published as: JP2001034925A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現在、コンピュータの外部記録装置として主流となっている磁性膜を用いたハードディスクドライブ（ＨＤＤ）に用いられる磁気記録媒体に関し、さらに詳しくは、基板表面の平坦性を犠牲にすることなく記録層を制御して、高い保磁力を実現した磁気記録媒体、および高い保磁力を有するとともに耐久性が改良された磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の磁気記録媒体は、その断面を概略的に示した図３からわかるように、基板の上に、下地層、記録層、および保護層が順次積層されている。ＨＤＤ用の磁気媒体の基板としては、従来、アルミ合金、ガラスなどが用いられていた。最近では形状安定性に優れた樹脂の開発が進み、アルミ合金やガラスに比べて成形がしやすく廉価な基板を製造できるなどの理由から、ポリカーボネートやポリオレフィンなどの樹脂を射出成形してなる基板をＨＤＤ用の磁気媒体に使用する試みがなされている。
【０００３】
一方、現在、ＨＤＤに用いられる磁気記録媒体の面記録密度は、開発段階で２０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ²にまで達している。このような磁気記録の高密度化にともなって、媒体表面上の単位ビットに相当する面積に含まれる結晶粒の数も１０００個近くになっている。したがって、磁気ノイズを低下させるためには結晶サイズが小さく均一である磁性膜から成る記録層が必要とされるが、一方、磁性粒の小径化によって記録された磁化方向を安定に保持する能力、すなわち保磁力は低下する。
【０００４】
従来、媒体の熱安定性向上を意図して、成膜を行う前に、砥粒などを用いて基板表面の磁化方向に平行に線状の細かな凹凸を形成した構造（テクスチャー構造）を設けることが一般的である。高密度の記録媒体の記録層として最もよく用いられているＣｏ系磁性膜（Ｃｒ、Ｔａ、Ｐｔなどを含む合金膜）の場合は、媒体表面に設けられたテクスチャーによってその結晶容易軸の方向を制御して、３０００〜４０００Ｏｅの高い保磁力を実現している。
【０００５】
さらに、高保磁力を実現し高密度記録に好適な磁気記録媒体として、磁気記録媒体の基板上に形成するＣｒまたはＣｒＴｉの下地膜の厚みを所定の値に設定したものも開発されている（特開平１０−２８９４３５号公報）。
【０００６】
磁気記録の一層の高密度化によって、より小さな磁化領域を高いＳＮ比で書き込むためには書き込み／読み出しヘッドをより記録媒体表面に近づけることが要求される。現在、２０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ²で０．７５マイクロインチ以内、５０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ²で０．６マイクロインチ以内と見積もられている。
【０００７】
しかしながら、このような高密度化に対応するために必要とされる磁気記録媒体とデータＲ／Ｗ用ヘッドとの間隔を狭くするということと、基板表面にテクスチャーなどの凹凸を設けることとは相反する要求である。
【０００８】
したがって、基板の表面の平坦性を犠牲にして磁性膜の結晶性および磁気特性を向上させるのではなく、平坦性を犠牲にせず、あるいは向上させながら、記録層を制御して高い保磁力を実現する技術の提供が求められている。
【０００９】
また、磁気記録媒体とデータ−Ｒ／Ｗ用ヘッドとの間隔を狭くするという必要性に加えて、媒体の最上層である保護層を形成する炭素膜の薄膜化も所望されている。炭素膜には、磁性膜をヘッドの摩擦から保護するという役割の他に、磁性膜を腐食から保護するという役割もある。より薄い炭素膜であっても磁性膜表面に優れた被覆性を提供するためには、基板の表面粗さ（凹凸）をできる限り小さくすることが必要とされる。
【００１０】
さらにまた、高い保磁力とともに耐久性も要求される。しかしながら、プラスチック基板と金属膜との室温付近の線膨張率を比較すると、ポリオレフィンやポリカーボネートの線膨張率は６〜７×１０^-5／Ｋ、一方、Ｃｏの線膨張率は１．２×１０^-5／Ｋであり、樹脂材料の方が数倍大きい。金属膜とプラスチック基板との熱収縮の違いおよび両者間の弱い密着性のために、プラスチック基板は、アルミ基板やガラス基板に比べて基板上の膜が剥がれ易いという問題は従来からある。磁気記録媒体は、一般的に、日常の使用環境の変化に対しても十分な信頼性を保持できるようにいくつかの信頼性加速試験が行われている。この試験の１つに、例えば８５℃で相対湿度８０％という高温高湿雰囲気に磁気記録媒体を長時間暴露した後、膜質の劣化を評価する項目があり、この試験によってもプラスチック基板を用いた磁気記録媒体は、アルミ基板やガラス基板を用いたものに比べて耐久性が劣るということが明らかにされている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の課題は、基板の表面の平坦性を向上させながら、高い保磁力を有しさらに耐久性にも優れた、磁気記録の一層の高密度化に十分に対応可能な磁気記録媒体を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、このような課題を解決するために、プラスチック基板と下地層との間にある種の金属膜から成る層、すなわちシード層を設けることにより、基板の表面の平坦性を向上させ、且つ保磁力も向上せしめた磁気記録媒体を提供できることを見出した。さらに、プラスチック基板とシード層との間に特定の層を設けることにより、基板とシード層の密着性を向上させ耐久性に優れた磁気記録媒体を提供できることを見出した。
【００１３】
すなわち、本発明の磁気記録媒体は、プラスチック基板表面に、それぞれ少なくとも１層の、バインダー層、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次積層された磁気記録媒体であって、前記シード層はＴｉを主成分として含有する金属膜から成り、且つ前記バインダー層は、シリコン膜およびシリサイド膜からなる群から選択された少なくとも１種の膜から成ることを特徴とする。
【００１４】
本発明の磁気記録媒体は、シード層のＴｉ含有量が２５％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の第１の形態である磁気記録媒体は、それぞれ少なくとも１層の、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次積層されている。図１は好ましいひとつの形態を表し、プラスチック基板表面に、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次連続積層されて成る磁気記録媒体である。
【００１６】
本発明で使用されるプラスチック基板は、慣用のいかなるプラスチック基板でもよい。具体的な基板形成材料としては、ポリカーボネート、ポリオレフィン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリイミドなどを挙げることができる。特に、ポリカーボネートおよびポリオレフィンを射出成形して成る基板が好適に用いられる。
【００１７】
本発明によると、基板と下地層との間にシード層を設ける。シード層とは、磁気記録媒体の表面の平坦性を向上させ、且つ保磁力も向上せしめることができる層である。
【００１８】
このような機能を有する層は、具体的には、Ｔｉを主成分として含有する金属膜から成る。Ｔｉを主成分として含有する金属膜とは、Ｔｉのみからなる金属膜、Ｃｒ−Ｔｉ合金膜などを挙げることができる。
【００１９】
保磁力を向上せしめるという点ではＴｉ膜が好ましいが、基板および下地層との接着性はＣｒ−Ｔｉ合金膜の方がよい。保磁力と接着性との両方のバランスを考慮すると、Ｃｒが数ａｔ％〜３０ａｔ％のＣｒ−Ｔｉ合金膜が好ましい。
【００２０】
シード層の厚さは、５〜５０ｎｍであり、好ましくは１０〜２０ｎｍ、さらに好ましくは５〜１０ｎｍである。
【００２１】
シード層は１層でも多層でもよい。
【００２２】
下地層は、下地層を形成する慣用のいかなる成分から形成されてもよく、特に限定されない。具体的には、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｗ、Ｃｒ−Ｖ、Ｃｒ−Ｍｏ、Ｃｒ−Ｓｉ、Ｎｉ−Ａｌ、Ｃｏ₆₇Ｃｒ₃₃、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ａｌ₂Ｏ₃などから成る。
【００２３】
下地層の厚さは５０ｎｍ以下であり、好ましくは３０〜５０ｎｍ、さらに好ましくは２０〜３０ｎｍである。
【００２４】
下地層は１層でも多層でもよい。
【００２５】
記録層は、強磁性金属を含む磁性膜であり、Ｃｏ合金またはＣｏ合金と金属酸化物との混合膜などの慣用の磁性膜を使用することができる。具体的には、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ−Ｐｔ、ＣｏＣｒＴａＰｔ−Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣｏＰｔ−ＳｉＯ₂、ＣｏＣｒＴａＰｔ−ＳｉＯ₂、ＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ₂Ｏ₃、ＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ₂などを成分とする磁性膜である。
【００２６】
記録層の厚さは、２０ｎｍ以下であり、好ましくは１０〜２０ｎｍである。
【００２７】
記録層は１層でも多層でもよい。
【００２８】
保護層は、保護層を形成する慣用のいかなる成分から形成されてもよく、特に限定されない。具体的には、炭素、窒素含有炭素、水素含有炭素などから成る。
【００２９】
保護層の厚さは、１０ｎｍ以下であり、好ましくは５〜１０ｎｍである。
【００３０】
保護層は１層でも多層でもよい。
【００３１】
各層の形成方法は特に限定されるものではないが、通常、各方式スパッタ法により成膜される。スパッタ法の中でも、マグネトロン・スパッタリング法による連続成膜が好ましい。
【００３２】
本発明の第２の形態である磁気記録媒体は、それぞれ少なくとも１層の、バインダー層、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次積層されている。図２は好ましいひとつの形態を表し、プラスチック基板表面に、バインダー層、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次連続積層されて成る磁気記録媒体である。
【００３３】
バインダー層とは、シード層と基板との間に設けられ、基板と成膜された層との密着性を高める層である。上述のとおり、Ｃｒ−Ｔｉ膜よりもＴｉ膜のシード層の方が保磁力を高めることができるが、密着性に劣るため、特に、シード層としてＴｉ膜を用いた場合にはバインダー層を設けることが好ましい。
【００３４】
バインダー層は、金属膜、シリコン膜、シリサイド膜、炭素含有絶縁膜、シリコン窒化膜、シリコン炭化膜、およびシリコン酸化膜から成る群から選択される。バインダー層は、上記膜のいずれか１種の膜から形成されてもよく、２種以上の膜を組み合わせて用いてもよい。好ましいバインダー層は、シリコン膜、シリサイド膜、シリコン炭化膜、およびシリコン窒化膜から成り、さらに好ましいのは、シリコン膜およびシリサイド膜から成る。
【００３５】
金属膜は、Ｃｒなどの金属膜、またはＣｒＷやＣｒＭｏなどのＣｒ合金膜である。
【００３６】
シリサイド膜とは、金属元素を少量含むシリコンから成る膜である。好ましくは、金属元素の含有率が１０％以下である。金属元素としては、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ａｌなどが用いられる。
【００３７】
炭素含有絶縁膜は、ＴｉＣ膜などである。
【００３８】
バインダー層の厚さは、３〜１０ｎｍであり、好ましくは３〜５ｎｍである。
【００３９】
バインダー層は１層でも多層でもよい。
【００４０】
バインダー層の成膜は、マグネトロン・スパッタリング法またはＥＣＲ−ＣＶＤ法（電子サイクロトロン共鳴−化学蒸着法）を用いて行なわれる。ＥＣＲ−ＣＶＤ法による成膜は、２．４５ＧＨｚのマイクロ波とソレノイドコイルで発生した磁界によってマイクロ波プラズマを発生し、そのプラズマ中に反応ガスを導入し分解・反応させることによって薄膜を成長させる。各成膜方法に関して、成膜される膜の種類、ターゲット材料、反応ガス、成膜条件は、以下の表のとおりである。
【００４１】
【表１】

【００４２】
【表２】

【００４３】
本発明の磁気記録媒体は、保護層の上にさらに潤滑層を設けてもよい。潤滑層は、パーフルオロ−ポリエーテル、プラズマ重合フッ化炭素などから成る。
【００４４】
本発明によるシード層は、ディスク状、カード状、または帯状などいかなる形態の磁気記録媒体にも適用できる。
【００４５】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明を説明するが、本発明は本実施例にのみ限定されるものではない。
【００４６】
（実施例１〜４、比較例１〜２）
ポリオレフィンから成形されたプラスチック基板上に、表３に示す種々のシード層を成膜し、膜厚５０ｎｍのＣｒ下地層と膜厚２０ｎｍのＣｏ系磁性膜から成る記録層とを連続して成膜した後、保磁力を測定し、そして耐蝕性を評価した。
【００４７】
さらに、記録層の上に膜厚１０ｎｍのカーボン層を成膜して保護層を形成した後、平均表面粗さを測定した。
【００４８】
表３におけるシード層の種類Ａ〜Ｆは以下のとおりである。
【００４９】
Ａ：膜厚２０ｎｍ、Ｃｒを７５ａｔ％含むＴｉＣｒ合金膜
Ｂ：膜厚２０ｎｍ、Ｃｒを５０ａｔ％含むＴｉＣｒ合金膜
Ｃ：膜厚２０ｎｍ、Ｃｒを２０ａｔ％含むＴｉＣｒ合金膜
Ｄ：膜厚２０ｎｍ、Ｔｉ薄膜
Ｅ：シード層なし（プラスチック基板上に、直接Ｃｒ下地層を膜厚５０ｎｍで成膜した。）
Ｆ：膜厚１０ｎｍの炭素膜（グラファイト・ターゲット、Ａｒガスを用いたスパッタリング法で成膜した。）
保磁力の測定
カー効果測定器で測定した。測定結果は、シード層を設けない場合（Ｅ）の測定結果を１としたときの相対値で表した。結果を表３に示す。
【００５０】
耐蝕性の評価
ＨＤＤ用磁気記録媒体の耐蝕性試験であるＣｏ溶出評価法を用いた。Ｃｏイオンの媒体表面から純粋中への溶出量をＩＣＰＡＥＳ法（誘導結合プラズマ原子分光分析）で定量した。測定結果は、シード層を設けない場合（Ｅ）の測定結果を１としたときの相対値で表した。結果を表３に示す。
【００５１】
表面平均粗さの測定
最上層である保護層の表面をＡＦＭ（原子間力顕微鏡）を用いて測定した。測定結果は、シード層を設けない場合（Ｅ）の測定結果を１としたときの相対値で表した。結果を表３に示す。
【００５２】
【表３】

【００５３】
表３の結果から、比較例１および２に対して、実施例４は、保磁力、耐蝕性、表面平坦性のいずれも向上していることがわかる。
【００５４】
また、実施例１〜３から、ＣｒとＴｉの合金膜を用いた場合には、Ｃｒの含有量が増えるにしたがって、保持力、耐蝕性、平坦性のいずれも低下することがわかる。
【００５５】
（実施例５〜１０、比較例３）
ポリオレフィンから成形されたプラスチック基板上に、表３に示す種々のバインダー層を成膜し、膜厚２０ｎｍのＴｉ薄膜のシード層を成膜した後、密着性を評価した。
【００５６】
表４におけるバインダー層の種類ａ〜ｇは以下のとおりである。
【００５７】
ａ：膜厚１０ｎｍのＣｒ金属膜
ｂ：膜厚１０ｎｍのＳｉ膜
ｃ：膜厚１０ｎｍのＴｉ含有シリサイド膜
ｄ：膜厚１０ｎｍのＴｉＣ膜
ｅ：膜厚１０ｎｍのＳｉＮ膜
ｆ：膜厚１０ｎｍのＳｉＣ膜
ｇ：バインダー層なし
密着性の評価
高温高湿下（８５℃、相対湿度８０％）でプラスチック基板と成膜した層の間で剥がれが起こるまでの時間を測定した。結果は表４に示す。
【００５８】
【表４】

【００５９】
表４の結果から、バインダー層を設けると高温高湿試験での剥がれが起こる時間が顕著に延長されていることがわかる。
【００６０】
【発明の効果】
本発明によると、プラスチック基板の表面の平坦性を向上させながら、高い保磁力を有し、さらに耐久性にも優れた磁気記録媒体を提供することができる。このような磁気記録媒体は、磁気記録の一層の高密度化に十分に対応できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の形態の一実施例である磁気記録媒体の断面概略図である。
【図２】本発明の第２の形態の一実施例である磁気記録媒体の断面概略図である。
【図３】従来例の磁気記録媒体の断面概略図である。
【符号の説明】
１、１１磁気記録媒体
２、２１プラスチック基板
３バインダー層
４シード層
５、５１下地層
６、６１記録層
７、７１保護層

Claims

プラスチック基板表面に、それぞれ少なくとも１層の、バインダー層、シード層、下地層、記録層、および保護層が順次積層された磁気記録媒体であって、前記シード層はＴｉを主成分として含有する金属膜から成り、且つ前記バインダー層は、シリコン膜およびシリサイド膜からなる群から選択された少なくとも１種の膜から成ることを特徴とする磁気記録媒体。
シード層のＴｉ含有量が２５％以上である請求項１記載の磁気記録媒体。
シード層のＴｉ含有量が５０％以上である請求項１記載の磁気記録媒体。