JP5452928B2

JP5452928B2 - 磁気記録媒体の製造方法、及び積層体の製造方法

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Inventors: 兼士阿山
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Description

本発明は、磁気記録媒体の製造方法、及び積層体の製造方法に関する。

今日、情報記録技術、特に磁気記録技術は、ＩＴ産業の発達に伴い飛躍的な技術革新が要請されている。ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の磁気ディスク装置に搭載される磁気ディスクでは、６０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２〜１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２以上の情報記録密度を達成できる技術が求められている。従来、磁気ディスクでは、非磁性の基板上に情報記録を担う磁性層が設けられ、磁性層上には、磁性層を保護する保護層、浮上飛行する磁気ヘッドからの干渉を緩和する潤滑層が設けられている。また、従来、磁気ディスクの耐摩耗性、摺動特性を確保するため、プラズマＣＶＤ法で保護層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
国際公開第９９／Ｏ１４７４６号パンフレット

磁気ディスクにおいては、年々記録密度増大の要求が強くなってきている。近年の高記録密度化の要請の中で、様々なアプローチが為されている。そのひとつとして、スペーシングロスを改善して記録信号のＳ／Ｎ比を向上させるために、磁気ディスクの磁性層の厚さ方向の中心と、磁気ヘッドの記録再生素子との間隙（磁気的スペーシング）を狭めることが求められている。例えば、６０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２以上の情報記録密度を達成するためには、磁気的スペーシングを２０ｎｍ以下にまで狭めることが求められている。

ここで、現在、磁気ディスク表面から磁性層の厚さ方向の中心までの距離を勘案すると、磁気ヘッドの浮上量は１０ｎｍ以下となっており、これ以上の狭小化は難しい。また、磁気ヘッドの浮上高さを１０ｎｍ以下にした場合、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間に間欠的な接触が発生し、浮上が安定しないという問題点や、磁気ヘッドの記録再生素子部を汚し記録再生が不能となる重大問題が発生するおそれもある。そのため、磁性層からディスク表面までにある保護層等の膜厚を低減することが検討されている。

しかし、例えば保護膜の膜厚を単純に低減すると、保護層に必要な特性を確保できなくなる。例えば、保護層として、炭化水素保護膜の最表面に、潤滑層との密着性を向上させるための炭素及び窒素を含む層を形成した構成を用いる場合、炭化水素保護膜の膜厚を単純に低減すると、十分な耐摩耗性、摺動特性を確保できなくなってしまう。また、最表面における炭素及び窒素を含む層の膜厚を単純に低減すると、潤滑層との密着性が低下してしまう。この場合、潤滑層として保護層に付着していない潤滑剤を磁気ヘッドがすくい上げてしまうピックアップ問題等が生じることとなる。

このように、保護層の膜厚を単純に低減すると、様々な問題が生じてしまう。そして、このような場合、磁気ディスク上に微少なスクラッチ等が発生し、記録再生信号が劣化してしまうなどの問題が発生することとなる。

更に、近年、ＨＤＤの起動停止機構として、従来のＣＳＳ方式に代わって、高容量化の可能なＬＵＬ方式（ランプロード方式）とすることが求められている。ＬＵＬ方式の磁気ディスク装置では、上記のように保護膜の膜厚を単純に低減すれば、磁気ヘッドが磁気ディスク上にロードされた時の衝撃で、磁気ディスク上に微少なスクラッチ等が発生し、再生信号が低下する問題が起こるおそれがより高くなると考えられる。

本発明は、上記のような問題を鑑みてなされたものであり、例えば保護層の膜厚を５ｎｍ以下であっても、耐摩耗性、摺動特性を確保し、かつ、保護層と潤滑層の密着性を向上させることができる磁気記録媒体の製造方法等を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
（構成１）基板上に薄膜を形成する磁気記録媒体の製造方法であって、プラズマ化した物質を材料に用いて薄膜を形成する薄膜形成工程を備え、薄膜形成工程は、プラズマ化した物質を基板の周辺に集める材料物質集中手段を用いて、薄膜を形成する。

このようにすれば、薄膜の形成を効率よく行うことができる。また、例えば、材料の物質を集中させることにより、形成される薄膜中において、薄膜の機能を発揮させるために必要な物質の密度を高めることができる。そのため、薄膜の膜厚を低減した場合であっても、薄膜の機能を適切に発揮させることができる。また、これにより、薄膜の膜厚の低減が可能になる。

薄膜形成工程は、基板にバイアス電圧を与えつつ薄膜を形成する工程であってよい。このようにすれば、薄膜の材料となるプラズマ化した物質を基板の周辺に引き寄せることができる。この場合、材料物質集中手段は、バイアス電圧とは異なる方法で、プラズマ化した物質を基板の周辺に集める。例えば、材料物質集中手段は、電気的な力以外の方法により、プラズマ化した物質を基板の周辺に集める。電気的な力とは、例えば、電気力線の接線方向に向かう電気的な引力又は斥力である。

材料物質集中手段は、例えば、電磁力により、プラズマ化した物質を基板の周辺に集める。この場合、例えば、基板にバイアス電圧を与えてプラズマ化した物質を一定の方向へ動かすことにより、プラズマ化した物質にかかる電磁力の向きを制御できる。

また、例えばプラズマ化した物質を基板で化学反応させることにより薄膜を形成する場合、材料物質集中手段は、基板上での化学反応に加わらない性質のガスを押圧ガスとして用いて、プラズマ化した物質を基板の周辺に集めてもよい。この場合、材料物質集中手段は、例えば、吹き付ける方向を制御しつつ押圧ガスを供給することにより、プラズマ化した物質を基板周辺に押し出して、プラズマ化した物質を基板の周辺に集める。

（構成２）材料物質集中手段は、基板の周囲に磁場を発生させることにより、プラズマ化した物質を基板の周辺に集める。

このようにすれば、プラズマ化した物質を適切に集めることができる。材料物質集中手段は、例えば永久磁石又は電磁石により、磁場を発生させる。永久磁石を用いる場合、例えば、磁石に電力を供給する必要がなくなるため、装置の構成を簡略化できる。また、電磁石を用いる場合、例えば、磁場の強さの調節の自由度が高まるため、プラズマ化した物質をより適切に集めることができる。永久磁石又は電磁石の配置は、例えば、成膜装置の構成等に応じて、適宜最適化されることが好ましい。

尚、電磁石を用いた場合、成膜時の消費電力が増大してしまうようにも考えられる。しかし、例えば基板にバイアス電圧を与えて成膜を行う場合、材料物質集中手段を用いることにより、バイアス電圧を小さくすることも可能になる。そのため、電磁石を用いた場合であっても、全体の消費電力を低減することも可能である。

（構成３）材料物質集中手段は、最大エネルギー積が１．０〜５０ＭＧＯｅの磁石を用いて、基板の周囲に磁場を発生させる。

このようにすれば、プラズマ化した物質を基板の周辺に集めるのに適した強度の磁場を発生できる。最大エネルギー積が１．０ＭＧＯｅ未満であると、プラズマ化した物質を基板の周辺に集める効果が十分に期待できないおそれがある。また、最大エネルギー積が５０ＭＧＯｅ超の磁石は、入手困難であり、コストの上昇を招くこととなる。

（構成４）基板上に磁性層を形成する磁性層形成工程と、磁性層上に炭化水素保護膜を形成する保護膜形成工程とを更に備え、薄膜形成工程は、窒素ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で炭化水素保護膜の表面に窒素を導入することにより、炭化水素保護膜の最表面に窒素を含む膜を形成する工程である。

窒素を導入された最表面以外の炭化水素保護膜と、最表面に形成された窒素を含む膜とは、磁気記録媒体の保護層を構成する。炭化水素保護膜は、高密度かつ高硬質の膜であり、炭化水素保護膜を形成することにより、磁気記録媒体の耐摩耗性、摺動特性を確保することができる。また、炭化水素保護膜の最表面における窒素を含む膜を形成することにより、この膜の上に形成される潤滑層との密着性を高めることができる。

保護層に対しては、スペーシングロスを改善する観点から、膜厚低減の要求が大きい。そのため、保護層においては、炭化水素保護膜、及び最表面の窒素を含む膜のそれぞれについて、出来るだけ薄い膜厚で機能を発揮させることが重要である。

これに対し、構成４のようにすれば、炭化水素保護膜の最表面に、効率よく窒素を導入できる。そのため、例えば、窒素を含む膜の膜厚を低減した場合であっても、潤滑層との密着性を十分に高めることができる。これにより、保護膜形成工程で形成すべき炭化水素保護膜の膜厚を低減しても、必要な耐摩耗性、摺動特性を確保できる。

従って、このようにすれば、保護層の膜厚を適切に低減できる。また、これにより、磁気的スペーシングを低減して、記録信号のＳ／Ｎ比を向上させることができる。更には、Ｓ／Ｎ比を向上させることにより、記録密度を向上させることができる。

尚、保護膜形成工程で形成される炭化水素保護膜は、炭素を主成分とし、炭素と比べた水素の含有量の少ない膜であってよい。炭化水素保護膜は、主成分の炭素として、ダイヤモンドライク炭素を含むことが好ましい。

保護膜形成工程は、例えばスパッタリング法、又はプラズマＣＶＤ法により、炭化水素保護膜を形成する。スパッタリング法を用いる場合、高速に成膜することが可能になる。また、プラズマＣＶＤ法を用いる場合、高密度、高硬度の炭化水素保護膜を形成できる。プラズマＣＶＤ法を用いる場合、保護膜形成工程は、膜厚が５ｎｍ以下の炭化水素保護膜を形成することが好ましい。

（構成５）薄膜形成工程は、基板にバイアス電圧を加えて、炭化水素保護膜の最表面に窒素を含む膜を形成する。

このようにすれば、プラズマ化した窒素を、このバイアス電圧によって生じる電界により基板に引き寄せることができる。また、例えば、材料物質集中手段が磁場を発生する手段である場合、プラズマ化した窒素をバイアス電圧による力で一定の方向へ移動させることにより、電磁力を受ける電荷であるプラズマ化した窒素の移動方向を定めることができる。この場合、プラズマ化した窒素にかかる電磁力の向きを適切に制御できることとなるため、プラズマ化した窒素をより適切に基板の周辺に集めることができる。また、これにより、炭化水素保護膜の最表面に、更に適切に窒素を含む膜を形成できる。

（構成６）薄膜形成工程は、４００Ｗ以下の電力で基板にＲＦバイアスを加える。４００Ｗを超えるＲＦバイアスを加えた場合、基板に破損等が生じるおそれがある。これに対し、このようにすれば、基板へのバイアス電圧の印加を適切に行うことができる。

更には、ＲＦバイアスを用いることにより、基板に加えるバイアス電圧を利用して、プラズマを発生させることができる。そのため、このようにすれば、例えば、基板へのバイス電圧の印加とプラズマを発生させるための高周波電圧の供給とを別々に行う場合と比べて、成膜装置の構成を簡略化できる。

（構成７）保護膜形成工程は、膜厚が５ｎｍ以下の炭化水素保護膜を形成し、薄膜形成工程は、最表面における窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）が０．０５〜０．１５である、窒素を含む膜を形成する。

このようにすれば、潤滑層との密着性を十分に保ちながら、炭化水素保護膜の最表面に形成される窒素を含む膜の膜厚を低減できる。また、これにより、保護層全体の膜厚を適切に低減できる。炭化水素保護膜の最表面における窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）は、０．０５〜０．１０とすることがより好ましい。このようにすれば、十分な量の窒素を導入しつつ、窒素が導入される部分の厚さを更に低減できる。

（構成８）基板上に磁性層を形成する磁性層形成工程を更に備え、薄膜形成工程は、炭化水素ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で、磁性層上に炭化水素保護膜を形成する工程である。

このようにすれば、例えば、炭化水素保護膜の材料となるプラズマ化した炭素を、基板の周辺に集中させることができる。そのため、より高密度かつ高硬質の炭化水素保護膜を形成できる。これにより、例えば、炭化水素保護膜の膜厚を低減しても磁気記録媒体の耐摩耗性、摺動特性を確保することができることとなる。そのため、このようにすれば、炭化水素保護膜を含む保護層全体の膜厚を適切に低減できる。

（構成９）基板上に薄膜を形成する積層体の製造方法であって、プラズマ化した物質を材料に用いて薄膜を形成する薄膜形成工程を備え、薄膜形成工程は、プラズマ化した物質を基板の周辺に集める材料物質集中手段を用いて、薄膜を形成する。このようにすれば、構成１と同様の効果を得ることができる。

本発明によれば、例えば、薄膜の膜厚を低減した場合であっても、薄膜の機能を適切に発揮させることができる。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法で製造される磁気記録媒体１０の構成の一例を示す。磁気記録媒体１０は、ＬＵＬ方式（ランプロード方式）のＨＤＤ用の磁気ディスクである。また、磁気記録媒体１０の情報記録密度は、例えば、６０Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２以上（例えば６０〜１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２）である。

本例において、磁気記録媒体１０は、基板１２、下地層１４、磁性層１６、保護層１８、及び潤滑層２０を備える。基板１２は、磁気記録媒体１０の各層が積層される基板である。基板１２は、例えばアルミノシリケートのアモルファスガラス基板等のガラス基板であることが好ましい。下地層１４は、磁性層１６の結晶構造を制御するための層である。磁性層１６は、情報記録を担う磁気記録層である。基板１２、下地層１４、及び磁性層１６は、例えば公知の基板、下地層、及び磁気記録層と同一又は同様の構成を有してよい。

保護層１８は、炭素を主成分とする層であり、磁気ヘッドとの接触による衝撃等から磁性層１６を保護する。本例において、保護層１８は、炭化水素保護膜２２及び窒素含有膜２４を有する。炭化水素保護膜２２は、ダイヤモンドライク炭素を主成分とする高密度かつ高硬質の膜である。炭化水素保護膜２２を形成することにより、磁気記録媒体１０の耐摩耗性、摺動特性を確保することができる。

窒素含有膜２４は、炭化水素保護膜２２の最表面に窒素を導入して形成された膜である。窒素含有膜２４は、原子量比（Ｎ／Ｃ）が例えば０．０５〜０．１５、望ましくは０．０５〜０．１０となる割合で炭素及び窒素を含んでおり、潤滑層２０に対する密着性が炭化水素保護膜２２よりも高い。そのため、窒素含有膜２４を形成することにより、保護層１８と潤滑層２０との密着性を高めることができる。

潤滑層２０は、浮上飛行する磁気ヘッドからの干渉を緩和する層であり、例えば公知の潤滑層と同一又は同様の層であってよい。潤滑層２０は、末端基に水酸基を有するパーフルオロポリエーテル化合物を含有する層とすることが好ましい。パーフルオロポリエーテルは直鎖構造を備え、適度な潤滑性能を発揮するともに、末端基に水酸基（ＯＨ）を備えることで、保護層１８に対して高い密着性能を発揮することができる。特に、保護層１８の最表面部に窒素含有膜２４を備える本例の構成においては、（Ｎ＋）と（ＯＨ−）とが高い親和性を奏するので、高い密着性を得ることができ、好適である。

尚、窒素含有膜２４における窒素と炭素との原子量比（Ｎ／Ｃ）は、例えばＸ線光電子分光法（以下、ＥＳＣＡという）を用いて測定することができる。ＥＳＣＡで測定したＮｌｓスペクトルとＣｌｓスペクトルの強度から窒素と炭素との原子量比を求めることができる。Ｎ／Ｃが０．０５未満の場合、潤滑層２０との密着性が不十分になるおそれがある。また、Ｎ／Ｃが０．１５を超える場合、窒素含有膜２４の膜厚が必要以上に大きくなっており、その分だけ炭化水素保護膜２２の膜厚が小さくなっていると考えられる。この場合、保護層１８全体としての硬度が低下するおそれがあるので好ましくない。従って、Ｎ／Ｃが０．０５〜０．１５の範囲内とすることで、保護層１８と潤滑層２０との密着性と硬度を特に好適なものとすることができる。Ｎ／Ｃは、０．０５〜０．１０の範囲内とすることが特に好ましい。このように構成すれば、必要な密着性を確保しつつ、窒素含有膜２４の膜厚を更に低減できる。

また、磁気記録媒体１０は、垂直磁気記録媒体であってもよい。この場合、磁気記録媒体１０は、例えば、基板１２と下地層１４との間に、付着層及び軟磁性層を更に備える。また、この場合、磁気記録媒体１０は、磁性層１６と保護層１８との間に、カップリング制御層及び交換エネルギー制御層（連続膜層：Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ層）を更に備えることが好ましい。

図２は、本例の磁気記録媒体１０の製造方法の一例を示すフローチャートである。本例において、この製造方法は、最初に、基板１２を準備する（準備工程Ｓ１０２）、そして、例えば公知のマグネトロンスパッタリング法により、下地層１４の形成（下地層形成工程）、磁性層１６の形成（磁性層形成工程Ｓ１０６）を行う。続いて、以下に詳しく説明する方法により、磁性層１６上に保護層１８を形成し（保護層形成工程Ｓ１０８）、更に、例えば公知のディップ法等により、保護層１８上に潤滑層２０を形成する（潤滑層形成工程Ｓ１１０）。

以下、保護層形成工程Ｓ１０８について更に詳しく説明する。本例において、保護層形成工程Ｓ１０８は、炭化水素保護膜形成工程Ｓ２０２、及び窒素含有膜形成工程Ｓ２０４を有する。

炭化水素保護膜形成工程Ｓ２０２は、磁性層１６上に炭化水素保護膜２２を形成する工程であり、例えばスパッタリング法、又はプラズマＣＶＤ法により、炭化水素保護膜２２を形成する。炭化水素保護膜形成工程Ｓ２０２は、例えば、膜厚が５ｎｍ以下、望ましくは３ｎｍ以下（例えば１〜３ｎｍ）の炭化水素保護膜を形成する。尚、炭化水素保護膜２２の膜厚は、１ｎｍ以上であることが好ましい。１ｎｍ未満では、磁性層１６を覆う被覆率が小さくなり、磁性層１６の金属イオンのマイグレートを防止するのに十分でない場合がある。また、耐摩耗性に問題がある。

プラズマＣＶＤ法で炭化水素保護膜２２を形成する場合、反応性ガスとして炭化水素ガスのみを用いて、ダイヤモンドライク炭素を形成することが好ましい。他の不活性ガス（例えばＡｒ等）、水素ガス等のキャリアガスを炭化水素ガスと混合させた場合、炭化水素保護膜２２中にこれらの不純ガスが取り込まれ、膜密度を低下させるため、好ましくない。

また、反応性ガスとしては、低級炭化水素を用いることが好ましい。中でも、直鎖低級飽和炭化水素、又は直鎖低級不飽和炭化水素といった直鎖低級炭化水素を用いることが好ましい。直鎖低級飽和炭化水素としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、オクタン等を用いることができる。直鎖低級不飽和炭化水素としては、エチレン、プロピレン、ブチレン、アセチレン等を用いることができる。尚、ここで言う低級炭化水素とは、１分子当たりの炭素数が１〜１０の炭化水素のことである。直鎖低級炭化水素を用いることが好ましい理由は、炭素数が増大するに従って、ガスとして気化させて成膜装置に供給することが困難となることに加え、プラズマ放電時の分解が困難となるからである。また、炭素数が増大すると、形成した保護層の成分に高分子の炭化水素成分が多く含有されやすくなり、炭化水素保護膜２２の緻密性と硬度を低下させるため好ましくない。また、環式炭化水素の場合、プラズマ放電時の分解が直鎖炭化水素に比べて困難であるため好ましくない。この観点から、炭化水素として、直鎖低級炭化水素を用いることが特に好適である。中でも、エチレンを用いると、緻密かつ、高硬度の保護層を形成することができるので特に好ましい。

また、炭化水素保護膜形成工程Ｓ２０２は、−５０Ｖ〜−４００Ｖのバイアス電圧を基板１２に印加して炭化水素保護膜２２を成膜することが好ましい。−５０Ｖ未満ではバイアス電圧をかける効果が十分ではない。また、−４００Ｖを超えるバイアス電圧をかけた場合、基板に過度なエネルギーが加えられることでアーキングが発生し、パーティクル、コンタミネーションの原因となり好ましくない。

窒素含有膜形成工程Ｓ２０４は、窒素ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で炭化水素保護膜２２の表面に窒素を導入する工程である。これにより、窒素含有膜形成工程Ｓ２０４は、炭化水素保護膜２２の最表面の組成を変化させて、炭化水素保護膜２２の最表面に、窒素を含む窒素含有膜２４を形成する。尚、窒素含有膜２４が形成されることにより、炭化水素保護膜２２の膜厚は、窒素含有膜２４となった最表面の厚さ分だけ小さくなる。

図３は、窒素含有膜形成工程Ｓ２０４における成膜方法の一例を示す。本例において、窒素含有膜形成工程Ｓ２０４は、プラズマ化した物質を材料に用いて薄膜を形成する薄膜形成工程の一例であり、プラズマ化した窒素を基板１２の周辺に集める材料物質集中手段を用いて、窒素含有膜２４を形成する。図３（ａ）は、炭化水素保護膜２２までが形成された基板１２と材料物質集中手段３０との位置関係を示す断面図である。また、図３（ｂ）は、炭化水素保護膜２２の主表面を示す上面図である。

材料物質集中手段３０は、基板１２の周囲に磁場（外部磁場）を発生させる磁石であり、プラズマ化した窒素を、電磁力により、基板１２の周辺に集める。材料物質集中手段３０で用いる磁石は、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが１．０〜５０ＭＧＯｅ、望ましくは１９〜４７ＭＧＯｅ、更に望ましくは３７〜４７ＭＧＯｅの磁石である。このような磁石としては、例えば、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが、例えば１．０〜４．０ＭＧＯｅであるフェライト磁石、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが、例えば４．５〜５．５ＭＧＯｅであるアルニコ磁石、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが、例えば１９〜２８ＭＧＯｅであるサマリウムコバルト磁石、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが、例えば３７〜４７ＭＧＯｅであるネオジム磁石、又は電磁石等を用いることができる。本例において、材料物質集中手段３０は、中心部に円孔を有するドーナツ型の磁石である。また、材料物質集中手段３０は、主表面を炭化水素保護膜２２と対向させる位置に設けられることにより、炭化水素保護膜２２上において基板１２の半径方向に伸びる磁力線を発生させる。このように構成すれば、炭化水素保護膜２２上に形成される窒素含有膜２４（図１参照）の材料となるプラズマ化した窒素を炭化水素保護膜２２上に適切に集中させることができる。

また、本例において、窒素含有膜形成工程Ｓ２０４は、基板１２にＲＦバイアスを加える。これにより、高周波の電界を基板１２の周囲に発生させて、窒素をプラズマ化させることができる。また、プラズマ化した窒素を、基板１２に引き寄せることができる。更には、プラズマ化した窒素をバイアス電圧による力で一定の方向へ移動させることにより、材料物質集中手段３０が発生する磁界から窒素が受ける電磁力の向きを制御できる。そのため、このように構成すれば、プラズマ化した窒素をより適切に基板１２の周辺に集中させることができる。

ＲＦバイアス用の電力は、４００Ｗ以下とすることが好ましい。４００Ｗを超える電力でＲＦバイアスを加えた場合、基板１２に破損等が生じるおそれがある。

ここで、この電力が小さ過ぎる場合、窒素含有膜２４を適切に形成できなくなるおそれもある。しかし、本例によれば、材料物質集中手段３０によって磁場を発生することにより、ＲＦバイアス用に必要な電力を低減できる。例えば、サマリウムコバルト磁石により磁場を発生する材料物質集中手段３０を用いる場合、ＲＦバイアス用の電力は、例えば３００〜３５０Ｗであってよい。また、ネオジム磁石により磁場を発生する材料物質集中手段３０を用いる場合、ＲＦバイアス用の電力は、例えば５０〜２００Ｗ、望ましくは５０〜１００Ｗであってよい。

以上の構成により、例えば、基板１２の表面に衝突するプラズマ化した窒素の粒子の運動エネルギーを向上させ、炭化水素保護膜２２の最表面に形成される窒素含有膜２４に十分な量の窒素を導入するできる。そのため、本例によれば、膜厚を低減しても高い密着性を発揮する窒素含有膜２４を形成できる。また、これにより、保護層１８全体の膜厚を低減できる。そのため、本例によれば、例えば保護層１８の膜厚を５ｎｍ以下とした場合においても、保護層１８の耐久性、特に信頼性特性を優れたものとすることができる。

尚、本例においては、材料物質集中手段３０を用いた成膜方法を、窒素含有膜形成工程Ｓ２０４のみに用いた。しかし、この成膜方法は、プラズマ化した物質を材料に用いて薄膜を形成する工程であれば、他の工程にも適用可能である。

例えば、炭化水素保護膜形成工程Ｓ２０２は、炭化水素ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で炭化水素保護膜２２を形成する工程であり、材料物質集中手段３０を用いた成膜方法により行うことも考えられる。この場合、材料物質集中手段３０は、例えば、基板１２の周囲に磁場を発生することにより、プラズマ化した炭素を、電磁力により、基板１２の周辺に集める。炭化水素保護膜形成工程Ｓ２０２におけるその他の条件は、例えば、図２を用いて説明したとおりであってよい。また、基板１２に加えるバイアス電圧を、ＲＦバイアスとしてもよい。

このようにすれば、炭化水素保護膜２２の材料となるプラズマ化した炭素を、基板１２の周辺に集中させることができる。また、基板１２の表面に衝突するプラズマ化した炭素の粒子の運動エネルギーを向上させることにより、炭化水素保護膜２２をより緻密な膜にできる。これにより、より高密度かつ高硬質の炭化水素保護膜２２を形成できる。そのため、例えば炭化水素保護膜２２の膜厚を低減しても、必要な耐摩耗性、摺動特性を確保することができる。また、これにより、保護層１８全体の膜厚を適切に低減できる。

以下、実施例及び比較例により、本発明を更に詳しく説明する。尚、以下の各実施例及び比較例では、保護層の膜厚、及び窒素含有膜形成工程で基板に加えるＲＦバイアスを変えながら、それぞれ複数の磁気記録媒体を作製した。

（実施例１）
実施例１に係る磁気記録媒体を以下のように作製した。実施例１に係る磁気記録媒体は、垂直磁気記録媒体であり、基板、付着層、軟磁性層、下地層、磁気記録層（磁性層）、カップリング制御層、交換エネルギー制御層、保護層、及び潤滑層で構成されている。

最初に、準備工程において、ガラス基板を準備した。準備工程では、まず、アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型し、ガラスディスクを作成した。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性のガラス基板を得た。基板の直径は６５ｍｍ、内径は２０ｍｍ、ディスク厚は０．６３５ｍｍの２．５インチ型磁気ディスク用基板である。また、得られたガラス基板の表面粗さをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で観察したところ、Ｒｍａｘが１．２ｎｍ、Ｒａが０．１６ｎｍの平滑な表面であることを確認した。

得られた基板上に、真空引きを行った成膜装置を用いて、Ａｒ雰囲気中で、公知のＤＣマグネトロンスパッタリング法にて、付着層から交換エネルギー制御層まで順次成膜を行い、保護層はＣＶＤ法により成膜した。この後、潤滑層をディップコート法により形成した。以下、各層の構成および製造方法について説明する。

付着層は１０ｎｍのＴｉ合金層となるように、Ｔｉ合金ターゲットを用いて成膜した。付着層を形成することにより、基板と軟磁性層との間の付着性を向上させることができるので、軟磁性層の剥離を防止することができる。付着層の材料としては、例えばＴｉ含有材料を用いることができる。実用上の観点から、付着層の膜厚は、１〜５０ｎｍとすることが好ましい。

軟磁性層は、５０ｎｍのアモルファスＣｏＴａＺｒ層となるように、ＣｏＴａＺｒターゲットを用いて成膜した。下地層は、Ｒｕからなり、磁気記録層の結晶配向性を改善するために形成される。磁気記録層は、非磁性物質の例としてのＳｉＯ_２を含有するＣｏＣｒＰｔからなる硬磁性体のターゲットを用いて、１１ｎｍのｈｃｐ結晶構造の層を形成した。カップリング制御層としては、Ｐｄ（パラジウム）層を形成した。カップリング制御層はＰｄ層の他に、Ｐｔ層で形成することもできる。カップリング制御層の膜厚は、２ｎｍ以下が好ましく、更に望ましくは０．５〜１．５ｎｍである。交換エネルギー制御層は、ＣｏＢとＰｄとの交互積層膜からなり、低Ａｒガス雰囲気中で形成した。交換エネルギー制御層の膜厚は、１〜８ｎｍが好ましく、望ましくは３〜６ｎｍである。

続いて、保護層形成工程中の炭化水素保護膜形成工程において、Ａｒに水素を３０％含有させた混合ガス中で、真空度をｌＰａとした圧力下で、バイアスを−３００Ｖ印加させながらプラズマＣＶＤ法で炭化水素保護膜を形成した。また、実施例１においては、窒素含有膜形成前の膜厚が４．０ｎｍ、及び５．０ｎｍとなる炭化水素保護膜をそれぞれ形成した。これにより、実施例１において、保護層の膜厚は、４．０ｎｍ、又は５．０ｎｍとなる。

次に、フェライト磁石により磁場を発生する材料物質集中手段を用いて、窒素含有膜形成工程を行った。この工程では、窒素ガスのみを導入して３Ｐａの真空度に調整してプラズマを発生させ、この圧力下で炭化水素保護膜を窒素雰囲気下に曝し、表面処理を行うことにより、窒素含有膜を形成した。また、基板に加えるＲＦバイアスの電力は、３００Ｗ又は４００Ｗとした。これにより、炭化水素保護膜及び窒素含有膜を有する保護層を形成した。

次に、次に、超純水及びＩＰＡ洗浄後の保護層の上に、ディップ法を用いてＰＦＰＥ（パーフルオロポリエーテル）化合物からなる潤滑層を形成した。以上のようにして、実施例１に係る磁気記録媒体を作製した。

（実施例２）
窒素含有膜形成工程において、アルニコ磁石により磁場を発生する材料物質集中手段を用いたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２に係る磁気記録媒体を作製した。

（実施例３）
炭化水素保護膜形成工程において、窒素含有膜形成前の膜厚が３．０ｎｍ、３．５ｎｍ、４．０ｎｍ、及び５．０ｎｍとなる炭化水素保護膜をそれぞれ形成したこと、窒素含有膜形成工程において、サマリウムコバルト磁石により磁場を発生する材料物質集中手段を用いたこと、及び基板に加えるＲＦバイアスの電力を、２００Ｗ、３００Ｗ、又は４００Ｗとしたこと以外は実施例１と同様にして、実施例３に係る磁気記録媒体を作製した。

（実施例４）
炭化水素保護膜形成工程において、窒素含有膜形成前の膜厚が２．５ｎｍ、３．０ｎｍ、３．５ｎｍ、４．０ｎｍ、及び５．０ｎｍとなる炭化水素保護膜をそれぞれ形成したこと、窒素含有膜形成工程において、ネオジム磁石により磁場を発生する材料物質集中手段３０を用いたこと、及び基板に加えるＲＦバイアスの電力を、５０Ｗ、１００Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗ、又は４００Ｗとしたこと以外は実施例１と同様にして、実施例５に係る磁気記録媒体を作製した。

（比較例１）
窒素含有膜形成工程において、材料物質集中手段を用いなかったこと、及び基板に加えるＲＦバイアスの電力を、０Ｗ、２００Ｗ、３００Ｗ、４００Ｗ、又は５００Ｗとしたこと以外は実施例１と同様にして、比較例１に係る磁気記録媒体を作製した。

（評価）
各実施例及び比較例について得られた磁気記録媒体の各種性能を、以下のようにして評価分析した。

（１）原子量比（Ｎ／Ｃ）
各実施例及び比較例の作製途中において、保護層を形成後、ＥＳＣＡにて、窒素含有膜の窒素／炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）を測定した。ＥＳＣＡ分析の測定条件は以下のとおりに行った。
装置：アルバックファイ社製Ｑｕａｎｔｕｍ２０００
Ｘ線励起源：Ａｌ−Ｋα線（１４８６．６ｅＶ）
Ｘ線源：２０Ｗ
分析室真空度：＜２×１０^−７Ｐａ
パスエネルギー：１１７．５ｅＶ
光電子検出角：４５°
測定対象ピーク：Ｃｌｓ、Ｎｌｓ
分析領域：１００μｍφ
積算回数：１０回

（２）ＬＵＬ耐久性試験
ＬＵＬ耐久性試験は、５４００ｒｐｍで回転する２．５インチ型ＨＤＤと、浮上量が１０ｎｍの磁気ヘッドを用いて行った。磁気ヘッドのスライダーはＮＰＡＢ（負圧型）スライダーを用い、再生素子はＴＭＲ型素子を用いた。磁気記録媒体をこのＨＤＤに搭載し、前述の磁気ヘッドによりＬＵＬ動作を連続して行う。ＨＤＤが故障することなく耐久したＬＵＬ回数を測定することにより、ＬＵＬ耐久性を評価した。また、試験環境は７０Ｃ／８０％ＲＨの環境下で行った。これは通常のＨＤＤ運転環境よりも、過酷な条件であり、カーナビゲーション等の用途に使用されるＨＤＤを想定した環境下で行うことにより、磁気記録媒体の耐久信頼性をより的確に判断するためである。

尚、通常、ＬＵＬ耐久性試験では、故障なくＬＵＬ回数が連続して４０万回を超えることが必要とされる。通常のＨＤＤの使用環境では、ＬＵＬ回数が４０万回を超えるには１０年程度の使用が必要であると言われている。

表１〜表３は、上記の評価の結果を示す。

各実施例及び比較例について、保護層の膜厚及びＲＦバイアスが同じ場合の窒素と炭素との原子量比（Ｎ／Ｃ）を比較すると、材料物質集中手段を用いた各実施例において、比較例よりも原子量比（Ｎ／Ｃ）が大きくなっていることがわかる。そのため、材料物質集中手段を用いることにより、保護層の最表面の窒素含有膜へ効率よく窒素を導入できていることがわかる。

また、各実施例において、保護層の膜厚及びＲＦバイアスの条件を選択することにより、１００万回以上のＬＵＬ回数を実現できた。特に、実施例３、４においては、ＲＦバイアスを比較例よりも小さくした場合でも、１００万回以上のＬＵＬ回数を実現できた。ＲＦバイアスが小さい場合、窒素含有膜の膜厚が低減されていると考えられる。そのため、これにより、窒素含有膜の膜厚を低減しても、潤滑層に対する潤滑性を確保できていることがわかる。

更には、例えば実施例３のように、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが１９〜２８ＭＧＯｅの磁石を用いる場合、ＲＦバイアスを３００〜４００Ｗとすることが好ましいことがわかる。また、実施例４のように、最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが３７〜４７ＭＧＯｅの磁石を用いる場合、ＲＦバイアスを５０〜２００Ｗとすることが好ましいことがわかる。

また、実施例３、４においては、比較例と比べて保護層の膜厚を低減した場合にも、１００万回以上のＬＵＬ回数を実現できた。特に、実施例４では、保護層の膜厚を３ｎｍ以下（２．５〜３ｎｍ）とした場合にも、１００万回以上のＬＵＬ回数を実現できた。

尚、比較例において、ＲＦバイアスの電力を５００Ｗとした場合には、基板が破損してしまい、磁気記憶媒体を作製できなかった。上記では説明を省略したが、各実施例において、ＲＦバイアスの電力を５００Ｗ以上とした場合も同様である。

また、比較例１において、ＲＦバイアスの電力を０Ｗ又は２００Ｗとした場合には、ＬＵＬ耐久性試験の開始直後にＨＤＤが故障した。各実施例において、ＲＦバイアスの電力を０Ｗとした場合も同様である。

（実施例５）
アモルファスのアルミノシリケートガラスをダイレクトプレスで円盤状に成型し、ガラスディスクを作成する。このガラスディスクに研削、研磨、化学強化を順次施し、化学強化ガラスディスクからなる平滑な非磁性ディスク基板を得る。ガラス基板の直径は、６５ｍｍ、内径は２０ｍｍ、ディスク厚は０．６３５ｍｍの２．５インチ型磁気ディスク用基板にする。得られたガラス基板の表面粗さは、ＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で観察した場合に、Ｒｍａｘが２．１８ｎｍ、Ｒａが０．１８ｎｍの平滑な表面形状にする。なお、Ｒｍａｘ及びＲａは、日本工業規格（ＪＩＳ）に従う。
次に、ディスク基板１１０上に、ＤＣマグネトロンスパッタリングで順次、付着層１１２、軟磁性層１１４、配向制御層１１６、下地層１１８、第一オンセット層１２０、第２オンセット層１２２、主記録層１２４の成膜を行う（図４参照）。
まず、付着層１１２が１０ｎｍのＣｒＴｉ層となるように、ＣｒＴｉターゲットを用いて成膜する。
次に、軟磁性層１１４ａ、１１４ｃが、１５ｎｍのアモルファスＦｅＣｏＴａＺｒ層となるように成膜する。また、第一非磁性スペーサ層１１４ｂとしては２ｎｍのＲｕ層を成膜する。
そして、軟磁性層１１４の上に１０ｎｍのＮｉＷからなる配向制御層１１６、それぞれの膜厚１０ｎｍのＲｕからなる下地層１１８ａと１１８ｂ（下地層１１８ａのＲｕ層の成膜ガス圧が下地層１１８ｂのＲｕ層の成膜ガス圧よりも小さくなるように成膜）、１．０ｎｍのＣｏＣｒ−ＳｉＯ２および３ｎｍのＣｏＣｒＰｔ−Ｃｒ２Ｏ３からなる第一オンセット層１２０と第二オンセット層１２２、ＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ２の主記録層１２４，連続層１２６、媒体保護層１２８を順次成膜する。
オンセット層１２０および１２２は、非磁性のグラニュラ層である。下地層１１８のｈｃｐ結晶構造の上に非磁性のグラニュラ層を形成し、この上に主記録層１２２のグラニュラー層を成長させることにより、磁性のグラニュラ層を初期段階（立ち上がり）から分離させる作用を有している。
主記録層（グラニュラ層）１２４は、８ｎｍのｈｃｐ結晶構造のＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ２からなる硬磁性体のターゲットを用いて成膜する。さらに、連続層１２６は７．５ｎｍのＣｏＣｒＰｔＢのターゲットを用いて成膜する（図４参照）。

連続層１２８の次に、以下の工程で媒体保護層１２８を形成する（図４参照）。
まず、保護層形成工程中の炭化水素保護膜形成工程において、Ａｒに水素を３０％含有させた混合ガス中で、真空度をｌＰａとした圧力下で、バイアスを−３００Ｖ印加させながらプラズマＣＶＤ法で炭化水素保護膜を形成した。また、実施例５においては、窒素含有膜形成前の膜厚が４．０ｎｍ、及び５．０ｎｍとなる炭化水素保護膜をそれぞれ形成した。これにより、実施例５において、保護層の膜厚は、４．０ｎｍ、又は５．０ｎｍとなる。
次に、フェライト磁石により磁場を発生する材料物質集中手段を用いて、窒素含有膜形成工程を行った。この工程では、窒素ガスのみを導入して３Ｐａの真空度に調整してプラズマを発生させ、この圧力下で炭化水素保護膜を窒素雰囲気下に曝し、表面処理を行うことにより、窒素含有膜を形成した。また、基板に加えるＲＦバイアスの電力は、３００Ｗ又は４００Ｗとした。これにより、炭化水素保護膜及び窒素含有膜を有する保護層１２８を形成した。

次に、次に、超純水及びＩＰＡ洗浄後の保護層の上に、ディップ法を用いてＰＦＰＥ（パーフルオロポリエーテル）化合物からなる潤滑層を形成した（図４参照）。潤滑層の膜厚は１ｎｍである。
以上のようにして、実施例５に係る垂直磁気記録媒体を作製した。

実施例５について得られた磁気記録媒体の各種性能を、実施例１と同様にして評価分析した。
その結果、実施例１と同様の評価結果を得られることを確認した。具体的には、実施例５及び比較例について、保護層の膜厚及びＲＦバイアスが同じ場合の窒素と炭素との原子量比（Ｎ／Ｃ）を比較すると、材料物質集中手段を用いた実施例５において、比較例よりも原子量比（Ｎ／Ｃ）が大きくなっていることを確認した。これにより、材料物質集中手段を用いることにより、保護層の最表面の窒素含有膜へ効率よく窒素を導入できていることを確認した。また、実施例５において、保護層の膜厚及びＲＦバイアスの条件を選択することにより、１００万回以上のＬＵＬ回数を実現できた。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。

本発明は、例えば磁気記録媒体の製造方法に好適に利用できる。

本発明の一実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法で製造される磁気記録媒体１０の構成の一例を示す図である。本例の磁気記録媒体１０の製造方法の一例を示すフローチャートである。窒素含有膜形成工程Ｓ２０４における成膜方法の一例を示す図である。図３（ａ）は、炭化水素保護膜２２までが形成された基板１２と材料物質集中手段３０との位置関係を示す断面図である。図３（ｂ）は、炭化水素保護膜２２の主表面を示す上面図である。本発明の他の実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法で製造される磁気記録媒体の構成の一例を示す図である。

符号の説明

１０・・・磁気記録媒体、１２・・・基板、１４・・・下地層、１６・・・磁性層、１８・・・保護層、２０・・・潤滑層、２２・・・炭化水素保護膜、２４・・・窒素含有膜、３０・・・材料物質集中手段

Claims

基板上に薄膜を形成する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記基板上に磁性層を形成する磁性層形成工程と、
前記磁性層上に炭化水素保護膜を形成する保護膜形成工程と、
プラズマ化した物質を材料に用いて前記薄膜を形成する薄膜形成工程とを備え、
前記薄膜形成工程は、最大エネルギー積が１．０〜５０ＭＧＯｅの磁石を用いて、前記基板の周囲に磁場を発生させることにより、前記プラズマ化した物質を前記基板の周辺に集める材料物質集中手段を用いて、前記薄膜を形成する工程であって、前記磁石は、前記炭化水素保護膜の最表面と対向する位置に設けられ、前記炭化水素保護膜の最表面は、炭化水素保護膜の前記磁性層上にある側とは反対側にあり、かつ、
前記薄膜形成工程は、窒素ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で前記炭化水素保護膜の表面に窒素を導入することと、前記基板にバイアス電圧を加えることにより、前記炭化水素保護膜の最表面に窒素を含む膜を形成する工程を有する
ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
前記薄膜形成工程は、４００Ｗ以下の電力で前記基板にＲＦバイアスを加えることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記保護膜形成工程は、膜厚が５ｎｍ以下の前記炭化水素保護膜を形成し、
前記薄膜形成工程は、最表面における窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）が０．０５〜０．１５である、前記窒素を含む膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
前記薄膜形成工程は、炭化水素ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で、前記磁性層上に炭化水素保護膜を形成する工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法。
基板上に薄膜を形成する積層体の製造方法であって、
前記基板上に磁性層を形成する磁性層形成工程と、
前記磁性層上に炭化水素保護膜を形成する保護膜形成工程と、
プラズマ化した物質を材料に用いて前記薄膜を形成する薄膜形成工程とを備え、
前記薄膜形成工程は、最大エネルギー積が１．０〜５０ＭＧＯｅの磁石を用いて、前記基板の周囲に磁場を発生させることにより、前記プラズマ化した物質を前記基板の周辺に集める材料物質集中手段を用いて、前記薄膜を形成する工程であって、前記磁石は、前記炭化水素保護膜の最表面と対向する位置に設けられ、前記炭化水素保護膜の最表面は、炭化水素保護膜の前記磁性層上にある側とは反対側にあり、かつ、
前記薄膜形成工程は、窒素ガスを用いたプラズマＣＶＤ法で前記炭化水素保護膜の表面に窒素を導入することと、前記基板にバイアス電圧を加えることにより、前記炭化水素保護膜の最表面に窒素を含む膜を形成する工程を有する
ことを特徴とする積層体の製造方法。