JP2000226670A - Cvd装置および磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Cvd装置および磁気記録媒体の製造方法

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JP2000226670A
JP2000226670A JP11025041A JP2504199A JP2000226670A JP 2000226670 A JP2000226670 A JP 2000226670A JP 11025041 A JP11025041 A JP 11025041A JP 2504199 A JP2504199 A JP 2504199A JP 2000226670 A JP2000226670 A JP 2000226670A
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film
film forming
forming chamber
substrate
plasma
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Junichi Kozu
順一 神津
Yasushi Sasaoka
泰 笹岡
Hidetaka Ito
秀高 伊藤
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】製膜室の内壁面に付着した薄膜の剥離現象が抑
制されたプラズマCVD装置を提供する。 【解決手段】製膜室内で製膜原料ガスをプラズマ状態と
して基板表面に加速衝突させて製膜するラズマCVD装
置において、製膜室の内壁表面が溝によって多数に分割
された形状になされている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、CVD装置および
磁気記録媒体の製造方法に関し、詳しくは、炭素が主成
分である膜を製膜する際に好適なプラズマCVD(プラ
ズマ促進化学蒸着)装置および当該装置による製膜方法
を利用した磁気記録媒体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマCVD(pCVD)装置、例え
ば、熱フィラメント−プラズマCVD(F−pCVD)
装置は、製膜室内で真空条件下に加熱されたフィラメン
ト状のカソードとアノードとの間の放電により製膜原料
ガスをプラズマ状態とし、そして、マイナス電位により
上記のプラズマを基板表面に加速衝突させて製膜する装
置である。カソード及びアノードは、共に金属で構成さ
れるが、特にフィラメント状のカソードには、通常、タ
ングステンやタンタル等の金属が使用される。本装置に
よれば、製膜原料ガスの種類に応じ、炭素(C)膜、ケ
イ素(Si)膜、窒素(N)化膜などの製膜が可能であ
る。
【0003】炭素が主成分である膜を製膜する場合、p
CVD装置による製膜方法は、炭素含有モノマー(液
体)を使用することが出来るため、取扱いが容易である
等の利点を有する。従って、この製膜方法は、特に磁気
記録媒体の保護層の形成手段として注目され、また、こ
の製膜方法で得られた上記の膜から成る保護層は、スパ
ッタ膜に比し、薄膜領域で高い耐久性を有する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の製膜
方法に従って炭素が主成分である膜を製膜する場合、時
間の経過と共に製膜室の内壁面に付着した炭素薄膜から
小片が剥離して基板に付着すると言う欠点がある。そし
て、磁気記録媒体の製造方法においては、磁気記録媒体
に付着した剥離片にヘッドが衝突してグライド特性が低
下すると言う問題を惹起する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、製膜室の内壁面
に付着した薄膜の剥離現象が抑制されたプラズマCVD
装置を提供することにある。本発明の他の目的は、炭素
が主成分である保護層を有し、グライド特性に優れた磁
気記録媒体の製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、種々検討
を重ねた結果、製膜室の内壁面を特定の形状にするなら
ば、内壁面に付着する薄膜の密着性が高められ、付着し
た薄膜の剥離現象が抑制されるとの知見を得た。
【0007】本発明は、上記の知見に基づき完成された
ものであり、その第1の要旨は、製膜室内で製膜原料ガ
スをプラズマ状態として基板表面に加速衝突させて製膜
するプラズマCVD装置において、製膜室の内壁表面が
溝によって多数に分割された形状になされていることを
特徴とするCVD装置に存する。
【0008】そして、本発明の第2の要旨は、非磁性基
板上に少なくとも磁性層を形成した後に炭素が主成分で
ある保護層を形成する磁気記録媒体の製造方法におい
て、上記の装置による製膜方法により保護層を形成する
ことを特徴とする磁気記録媒体の製造方法に存する。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明を添付図面に基づき
詳細に説明する。図1は、本発明において好適に使用さ
れるF−pCVD装置の一例の概念説明図である。図1
に示されたF−pCVD装置は、基板の両面に同時に製
膜可能な装置であり、左右対称の構成を備えているが、
便宜上、右側の構成の一部は図示を省略している。ま
た、図1に示されたF−pCVD装置の場合、製膜室の
内壁面は製膜室内に配置された防着部材によって構成さ
れている。
【0010】先ず、F−pCVD装置を使用した本発明
の製膜方法について説明する。F−pCVD装置は、基
本的には、前述の通り、製膜室内で真空条件下に加熱さ
れたフィラメント状のカソードとアノードとの間の放電
により製膜原料ガスをプラズマ状態とし、そして、マイ
ナス電位により上記のプラズマを基板の表面に加速衝突
させて製膜する装置である。図1に示したF−pCVD
装置は次の様な構成を備えている。
【0011】円筒状の製膜室(1)は、導電体で形成さ
れた真空チャンバー壁(5)によって気密可能に構成さ
れ、真空チャンバー壁(5)は、その下側中央部に配置
された接続管(6)を介し、トランスファーケース用真
空排気ユニットを備えたトランスファーケース及び製膜
室用真空排気ユニットを備えたダクト(何れも図示せ
ず)に接続されている。そして、接続管(6)の内部に
は、昇降アーム(15)が配置され、昇降アーム(1
5)は、トランスファーケース(図示せず)の内部に配
置されたハンドリングロボット(図示せず)によって操
作される。なお、トランスファーケース用真空排気ユニ
ット及び製膜室用真空排気ユニットは、製膜運転中、常
時稼働している。
【0012】カソード(2)は、真空チャンバー壁
(5)の側部から製膜室(1)内に貫通した2個のソケ
ット(7)の先端部に形成され、交流のカソード電源
(8)に接続されている。アノード(3)は、特別にロ
ート状の形状を有し且つその内周面の中央部付近でカソ
ード(2)を包囲する位置に配置される。そして、アノ
ード(3)は、ソケット(7)と同様に配置されたソケ
ット(9)を介しアノード電源(10)(アノード
(3)側でプラス電位の電流)に接続されている。ま
た、ソケット(7)の表面は、付着した炭素膜の剥離を
防止するため、金属溶射などで表面を粗面化するのが好
ましい。
【0013】ソケット(7)及びソケット(9)は、真
空チャンバー壁(5)に対し、電気絶縁性の気密体とし
て構成されている。また、アノード(3)は、真空チャ
ンバー壁(5)の内周面に対して電気絶縁性の固定手段
(図示せず)により固定されている。斯かる固定手段と
しては、例えば、真空チャンバー壁(5)の内周面およ
びアノード(3)の外周面から突出する各取付片を絶縁
材を介して接続する手段などが挙げられる。
【0014】製膜室(1)の内部には、好ましい態様と
して、円筒状の防着部材(遮蔽部材)(11)が配置さ
れている。防着部材(11)は、真空チャンバー壁
(5)の内周面に対して電気絶縁性の固定手段(図示せ
ず)により固定されている。また、防着部材(11)の
アノード(3)側の周端部には、内側に傾斜し且つアノ
ード(3)の最大内径(先端部内径)より小さい外径の
整流部(12)が設けられ、アノード(3)の先端部と
整流部(12)との間にはガス流路(13)が形成され
ている。
【0015】必要に応じ不活性ガスにより適宜の濃度に
希釈された製膜原料ガスは、真空チャンバー壁(5)の
上部からガス流路(13)の近傍に貫通した製膜原料ガ
ス供給管(14)から供給される。
【0016】円盤状の基板(4)は、昇降アーム(1
5)の先端に固定された支持爪(16)によって垂直に
支持される。すなわち、基板(4)は、カソード(2)
とアノード(3)に対向した位置に保持される。そし
て、昇降アーム(15)により、製膜室(1)内に基板
(4)が搬入された場合、接続管(6)と前記トランス
ファーケースの接続部に配置されたソフトシール(図示
せず)が昇降アーム(15)と接することにより、製膜
室(1)と上記トランスファーケースとが実質的に遮断
される。なお、製膜室(1)内の真空状態は、引き続
き、製膜室用真空排気ユニットにより維持される。
【0017】基板(4)の支持位置の両サイドには、好
ましい態様として、膜厚補正板(17)が配置される。
基板(4)が円盤状の場合、その外周部と中心部は、薄
膜が厚く形成される傾向があり、また、基板(4)の両
面に同時に製膜する際に左右のプラズマが互いに影響し
合う領域となる。膜厚補正板(17)は、円盤状の基板
(4)の中心部と外周部を覆う様なドーナツ形状を有
し、基板(4)の全体に亘り、形成される薄膜の厚さを
均一にする機能を有する。
【0018】膜厚補正板(17)の外周部は、防着部材
(11)の端部に固定され、内周部(17a)は、外周
部に設けられた支持アーム(18)に支持される。その
結果、膜厚補正板(17)は、防着部材(11)と同
様、真空チャンバー壁(5)の内周面に対して電気絶縁
性の状態である。すなわち、膜厚補正板(17)は、防
着部材(11)と共に、電気的に浮いて独立した状態
(フロート電位)に維持されている。
【0019】真空チャンバー壁(5)のアノード(3)
側近傍の内部には、真空チャンバー壁(5)の異常加熱
防止のため、冷却水循環路(19)が設けられ、冷却水
供給管(20)から冷却水が供給される。
【0020】カソード電源(8)の一端はアース(2
1)に接続され、また、真空チャンバー壁(5)はアー
ス(22)に接続されている。そして、カソード電源
(8)のアース側と基板(4)との間は、基板(4)側
でマイナス電位となる直流のイオン加速用電源(23)
で接続されている。
【0021】通常、カソード電源(8)には0〜20v
(0〜50A)、アノード電源(10)には0〜200
v(0〜5000mA)、イオン加速用電源(23)に
は0〜1500v(0〜200mA)が適用される。な
お、製膜運転中、カソード(2)は、常時、通電加熱さ
れている。
【0022】本発明のF−pCVD装置の特徴は、製膜
室の内壁表面が溝によって多数に分割された形状になさ
れている点に存する。前述のF−pCVD装置の場合、
製膜室(1)の内壁面は防着部材(11)にて構成され
る。従って、防着部材(11)の内表面が溝によって多
数に分割された形状になされる。溝によって多数に分割
された形状は、全体的に規則正しい形状、例えば碁盤の
目形状であることが好ましい。また、溝によって多数に
分割された形状の一片は、1cm2当たり1個以上存在
することがこのましい。斯かる表面形状は、エンボス加
工によって容易に施すことが出来る。なお、防着部材
(11)は、例えば厚さが50〜500μmのアルミニ
ウム等の金属箔で構成される。
【0023】一般に、付着した膜の内部応力は、防着板
との界面の膜を引き離そうとして作用し、内部応力が密
着力以上となったときに膜の剥離が生じる。従って、防
着板との界面で作用する膜の内部応力を緩和するか、ま
たは、防着板と膜との密着力を高めることにより、膜の
剥離を防止することが出来る。本発明に従い、防着部材
(11)の内表面が上記の様な分割溝構造の場合は、膜
の内部応力が同じであっても界面で作用する力を分散さ
せることが出来、防着部材(11)の内表面付着した薄
膜の剥離現象が抑制される。また、防着部材(11)の
内表面が上記の様な分割溝構造、特に、エンボス加工に
より凹凸を兼備した構造の場合、アンカー効果により、
付着する薄膜の密着性が高められ、付着した薄膜の剥離
現象が抑制される。
【0024】上記の様なF−pCVD装置による連続的
な製膜方法は、次の様に、主として、製膜室(1)への
基板(4)の搬入、製膜、基板(4)の搬出から成る操
作を順次に繰り返して行われる。
【0025】先ず、ハンドリングロボット(図示せず)
の昇降アーム(15)を上昇して基板(4)を製膜室
(1)内に搬入する。
【0026】次いで、製膜原料ガス供給管(14)から
製膜原料ガスを供給する。これにより、製膜原料ガスは
ガス流路(13)を通して製膜室(1)に流れ込む。以
上の操作はガス安定化と呼ばれる。なお、この際の製膜
室(1)内の圧力は、前述の製膜室用真空排気ユニット
の能力によって決定される。
【0027】次いで、アノード(3)及び基板(4)に
対し、夫々アノード電源(10)及びイオン加速用電源
(23)から所定の電位を印加する。これにより、常に
高温に加熱されたカソード(2)からアノード(3)に
向かって多量の熱電子が放出され、両電極の間でグロー
放電が開始される。そして、放電によって生じた熱電子
は、製膜原料ガスをイオン化してプラズマ状態にする。
プラズマ状態の製膜原料イオンは、基板(4)のマイナ
ス電位によって加速され、基板(4)に衝突して付着
し、炭素が主成分である膜が製膜される。なお、例えば
トルエンを使用した場合、プラズマ領域においては次の
(I)の反応が起こり、基板(4)の表面では次の(I
I)の反応が起こっていると考えられる。
【0028】
【化1】 C78 + e- → C78 + + 2e- ・・・(I) C78 + + e- → C72 + 3H2↑ ・・・(II)
【0029】次いで、製膜原料ガスの供給を停止して製
膜を終了する。その後、前述の製膜室用真空排気ユニッ
トにて製膜室(1)内に残留する原料ガスが排気されて
製膜室(1)内の圧力が原料ガスの供給前のレベルに復
帰するのを待った後、昇降アーム(15)を降下させる
ことにより、製膜室(1)から前述のトランスファーケ
ースに基板(4)を搬出する。
【0030】本発明においては、前記の製膜原料ガスと
して炭素含有モノマーガスを使用する。炭素含有モノマ
ーの具体例としては、メタン、エタン、プロパン、エチ
レン、アセチレン、ベンゼン、トルエン等の炭化水素、
アルコール類、窒素含有炭化水素、フッ素含有炭化水素
などが挙げられる。特に、ベンゼン、トルエン又はピロ
ールが好適に使用される。また、必要に応じ、炭素含有
モノマーの濃度調節および膜質調節のために使用される
不活性ガスとしては、Ar、He、H2、N2、O2等が
挙げられる。
【0031】次に、本発明の磁気記録媒体の製造方法に
ついて説明する。本発明の特徴は、非磁性基板上に少な
くとも磁性層を形成した後に炭素が主成分である保護層
を形成する磁気記録媒体の製造方法において、上記の製
膜方法により保護層を形成する点にある。そして、本発
明の好ましい態様においては、製膜室の内壁面をフロー
ト電位に設定し且つ内壁面の温度を150℃以下または
350℃以上に保持する。前述のF−pCVD装置の場
合、製膜室(1)の内壁面は防着部材(11)にて構成
される。
【0032】防着部材(11)は、真空チャンバー壁
(5)の内周面に対して電気絶縁性の固定手段により固
定されることによりフロート電位に設定されている。防
着部材(11)の表面の温度は、その配置位置、特に、
真空チャンバー壁(5)からの距離によって異なる。従
って、防着部材(11)の表面の温度は、真空チャンバ
ー壁(5)との間が適当な距離となる様に防着部材(1
1)の直径を適宜選択することにより、150℃以下ま
たは350℃以上に保持される。この様な条件下におい
ては、防着部材(11)の表面に付着する膜種は主とし
てイオン以外(ラジカル)となる。しかも、防着部材
(11)の表面の温度が150℃以下に保持された場
合、防着部材(11)の表面に形成される炭素主成分の
膜は、低内部応力で比較的に軟らかい性状を有し、剥離
し難い特性を有する。一方、防着部材(11)の表面の
温度が350℃以上に保持された場合、防着部材(1
1)の表面に生成する膜の量は著しく軽減され、しか
も、その膜は、剥離し難い特性を有する。
【0033】非磁性基板としては、通常、無電解メッキ
法によりNi−P層を設けたAl合金板が使用される
が、その他、Cu、Ti等の金属基板、ガラス基板、セ
ラミック基板、炭素質基板または樹脂基板なども使用す
ることが出来る。
【0034】磁性層、すなわち、強磁性金属薄膜層は、
無電解メッキ、スパッタリング、蒸着などの方法によっ
て形成される。磁性層の具体例としては、Co−P、C
o−Ni−P、Co−Ni−Cr、Co−Cr−Ta、
Co−Ni−Pt、Co−Cr−Pt、Co−Cr−P
t−Ta系合金などの強磁性金属薄膜が挙げられる。磁
性層の厚さは通常10〜70nm程度とされる。また、
必要に応じ、複数層の磁性層を構成することも出来る。
【0035】非磁性基板上に形成する他の層としては、
非磁性基板と磁性層の間に設ける下地層や中間層などが
挙げられる。下地層としては、通常、スパッタリングに
より形成した5〜200nm厚さのCr層が使用され
る。下地層の上に設けられる中間層の材料は、公知の材
料から適宜選択される。
【0036】本発明において、保護層は、通常、磁性層
の表面に設けられるが、必要に応じて他の層を介して設
けてもよい。また、保護層の表面には、通常、パーフル
オロポリエーテル、高級脂肪酸またはその金属塩などの
潤滑層が形成される。
【0037】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実
施例に限定されるものではない。
【0038】なお、以下の例においては、保護層として
炭素膜を有する磁気記録媒体を連続的に製造した。保護
層の製膜の際には図1に示したF−pCVD装置を使用
した。また、基板として、表面平均粗さ1.5nm、直
径3.5インチのNi−Pメッキ被覆Al合金ディスク
基板を使用した。そして、基板上に表面粗さが1.0n
mになる様に機械テキスチャー加工(表面処理)を施し
た後にCSSゾーンにレーザーテキスチャを施して使用
した。
【0039】実施例1 先ず、スパッタリング法により、基板温度240℃で、
Cr下地層(厚さ40nm)、Co合金磁性層(厚さ3
0nm)を形成した。
【0040】次いで、図1に示すF−pCVD装置を使
用し、製膜原料ガスとしてトルエンガスを使用し、搬入
−ガス安定化−製膜−排気−搬出の一連の操作を繰り返
し、C保護層(厚さ4nm)を形成した。上記のF−p
CVD装置の製膜室(1)に配置された防着部材(1
1)(約100μmのアルミニウム製)は、その内表面
にエンボス加工により凹凸を兼備した分割溝構造(1c
2当たりの凸数は約16個)を有している。また、上
記の一連の操作の間、防着部材(11)の表面温度は約
400℃であった。
【0041】上記の製膜操作は、基板(4)の温度を2
00℃、トルエンの供給量を3.5SCCM(標準条件
における1分当たりのCC数)、製膜室(1)内の圧力
を0.1Pa、アノード(3)の印加電圧を75Vと
し、プラズマ電流が1500mAとなる様にカソード電
源(8)を調整し、イオン加速用電源(23)には電位
差が400Vとなる様にバイアス電圧を印加し、2.5
秒間行った。
【0042】次いで、C保護層の表面にパーフルオロポ
リエーテル液体潤滑剤を2nmの厚さで塗布し、磁気記
録媒体とした。
【0043】以上の連続操作により、10万枚の磁気記
録媒体を連続的に製造した。そして、表面欠陥検出装置
により、4千枚目毎に製膜後の基板表面に付着したパー
ティクルの個数を計測し、結果を図2に示した。一面当
たりに付着したパーティクルの個数は常に約200個以
下であった。また、磁気記録媒体についての4Gb/i
2相当のグライドテスト及びサーティファイテスト
(歩留まりテスト)の結果、トータル歩留まりは常に9
0%以上であった。
【0044】比較例1 実施例1において、製膜室(1)内に配置される防着部
材(11)を内表面が平滑なものに変更した以外は、実
施例1と同様にして磁気記録媒体を連続的に製造した。
そして、表面欠陥検出装置により、4千枚目毎に製膜後
の基板表面に付着したパーティクルの個数を計測し、結
果を図3に示した。この間、5600枚目で防着板から
のパーティクルの剥離が生じ、一面当たりに付着したパ
ーティクルの個数が1500以上となったため、7千枚
目で磁気記録媒体の製造を中止した。また、実施例1と
同様のトータル歩留まりテストを行なった結果、初期か
ら5600枚目までは90%以上であったが、それ以降
は20%以下に低下した。
【0045】
【発明の効果】以上説明した本発明によれば、製膜室の
内壁面に付着した薄膜の剥離現象が抑制されたプラズマ
CVD装置が提供される。斯かる装置による製膜方法に
よれば、汚れが少なくグライド特性に優れた磁気記録媒
体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明において好適に使用されるF−pCVD
装置の一例の概念説明図
【図2】実施例1で得られた磁気録媒体の生産枚数と媒
体1面当たりに付着したパーティクル数との関係を示す
グラフ
【図3】比較例1で得られた磁気録媒体の生産枚数と媒
体1面当たりに付着したパーティクル数との関係を示す
グラフ
【符号の説明】
1:製膜室 2:カソード 3:アノード 4:基板 5:真空チャンバー壁 6:接続管 7:ソケット 8:カソード電源 9:ソケット 10:アノード電源 11:防着部材 12:整流部 13:ガス流路 14:製膜原料ガス供給管 15:昇降アーム 16:支持爪 17:膜厚補正板 17a:膜厚補正板の内周部 18:支持アーム 19:冷却水循環路 20:冷却水供給管 21:アース 22:アース 23:イオン加速用電源
フロントページの続き (72)発明者 伊藤 秀高 岡山県倉敷市潮通三丁目10番地 三菱化学 株式会社水島事業所内 Fターム(参考) 4K030 AA09 BA27 CA02 FA01 KA20 KA30 LA20 5D112 AA07 AA24 BC05 FA10 FB21 FB24 GB03

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 製膜室内で製膜原料ガスをプラズマ状態
    として基板表面に加速衝突させて製膜するプラズマCV
    D装置において、製膜室の内壁表面が溝によって多数に
    分割された形状になされていることを特徴とするCVD
    装置。
  2. 【請求項2】 プラズマCVD装置が、製膜室内で真空
    条件下に加熱されたフィラメント状カソードとアノード
    との間の放電により製膜原料ガスをプラズマ状態とし、
    そして、マイナス電位により上記のプラズマを基板表面
    に加速衝突させて製膜する、熱フィラメント−プラズマ
    CVD装置である請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 製膜室の内壁面が製膜室に挿入された防
    着部材によって構成されている請求項1又は2に記載の
    装置。
  4. 【請求項4】 溝によって多数に分割された形状が碁盤
    の目形状である請求項1〜3の何れかに記載の装置。
  5. 【請求項5】 溝によって多数に分割された形状の一片
    が1cm2当たり1個以上存在する請求項1〜4の何れ
    かに記載の装置。
  6. 【請求項6】 溝によって多数に分割された形状がエン
    ボス加工によって施されている請求項1〜5の何れかに
    記載の装置。
  7. 【請求項7】 非磁性基板上に少なくとも磁性層を形成
    した後に炭素が主成分である保護層を形成する磁気記録
    媒体の製造方法において、請求項1〜6の何れかに記載
    の装置による製膜方法により保護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。
  8. 【請求項8】 製膜室の内壁面をフロート電位に設定し
    且つ内壁面の温度を150℃以下または350℃以上に
    保持する請求項6に記載の製造方法。
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