JP2008192288A - 磁気記録再生ヘッド、磁気記録媒体、およびそれらの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】 耐摩耗性および耐腐食性に優れた二重保護層を備えた磁気記録再生ヘッドまたは磁気ディスクおよびそれらの製造方法を提供する。
【解決手段】 磁気記録再生ヘッド10または磁気ディスク20の清浄化された表面に、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる密着性向上のための下地層180(280)と、DLC層190(290)とからなる2層構造保護膜を形成する。xは0.02〜2.0の範囲、yは0.01〜1.5の範囲とすることが好ましい。下地層180(280)のx,yの値を適切に調整することにより、基板とDLC層との間の強い化学的結合、優れた耐摩耗性および耐腐食性、化学的・機械的安定性、および低い導電性が得られる。
【選択図】 図1
【解決手段】 磁気記録再生ヘッド10または磁気ディスク20の清浄化された表面に、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる密着性向上のための下地層180(280)と、DLC層190(290)とからなる2層構造保護膜を形成する。xは0.02〜2.0の範囲、yは0.01〜1.5の範囲とすることが好ましい。下地層180(280)のx,yの値を適切に調整することにより、基板とDLC層との間の強い化学的結合、優れた耐摩耗性および耐腐食性、化学的・機械的安定性、および低い導電性が得られる。
【選択図】 図1
Description
本発明は、下地層とDLC(diamond-like carbon)層とからなる2層積層保護膜を備えた磁気記録再生ヘッド、磁気記録媒体、およびそれらの製造方法に関する。
ハードディスクドライブ(HDD)では、薄膜磁気リード/ライトヘッド(スライダ)が用いられ、これにより磁気ディスクからのデータの読み取りや磁気ディスクへのデータの記録を行う。このスライダは、予めパターニングされたエアベアリング面(ABS)を有しており、ヘッド・ジンバル・アセンブリ(HGA)に実装される。磁気ディスクはスピンドルモータによって高速で回転されるので、流体力学的な圧力がスライダのABSとディスク表面との間に空気の流れを生ずる。この空気の流れ(エアベアリング層)によって、スライダは、文字通りディスク表面の上方のエアベアリング層の上に浮上する。この浮上高さをフライハイトという。
HDDストレージシステムにおける超高密度記録を実現させるために、フライハイトを減少させることが主要なアプローチの一つとなってきている。例えば、市販されている160ギガ・バイト容量のHDDでは、フライハイトは約10nmである。このような、高速に回転するディスクと、そのディスク上を浮上している記録再生ヘッドとの間に僅かな空間を常に維持することは困難であり、ディスク表面とヘッドとの一時的な接触は避けられない。このような接触が起きると、ヘッドおよびディスクの損傷を招き、ディスクに記録された情報を喪失する可能性がある。そこで、損傷を最小限に抑えるために、ヘッドおよびディスクの表面にダイヤモンドライクカーボン(DLC;diamond-like carbon)の薄膜コーティングを施すことが考えられる。このDLCは、様々な成分によるヘッド内磁性材料の腐食を防ぐ作用をも有するものである。これらの作用を考慮すると、DLCの特質として、硬度が高く緻密で、膜厚が非常に薄いことが要求される。この膜厚は、割り当てられたスペースを使い切ることなく全フライハイト必要条件を満たすような薄さでなければならない。一般に、従来から2〜3nm程度のDLCコーティングが広く用いられている。
従来からDLCコーティングの膜厚は5nm以上であったが、この膜厚では高い内部応力がかかるため、ヘッド基板材料、あるいはその他の基板(ディスク基板等)との密着不良が生じてしまう。そこで、高い内部応力と熱応力の対策として、接着層が必要となる。例えば、刃物やドリルなどの工具に適用する場合、DLCの膜厚はミクロン単位の範囲内であるが、作業温度は数百°Cまで上がるため、接着層の熱膨張係数(CTE;coefficient of thermo expansion)も重要な要素となってくる。このような理由から、例えばItohらによる特許文献1や、特許文献2には、接着層をSi、SiOx、SiC、SiNxによって構成することが提案されている。特に、特許文献1は、酸化物表面を有する基材上にガス状のシリコン化合物を導入し、分解媒体としてのプラズマを用いてアモルファスシリコンからなる緩衝層を形成すると共に、その後、炭化水素ガスを導入し、緩衝層上に、炭素を含む被覆膜を形成することを教示している。
Itohらによる特許文献1は、内部応力の制御を目的とする2層膜以上の積層膜について教示している。その一つの実施の形態は、炭素層と酸化物基板との間の緩衝層として作用する窒化シリコン層の特性を最適化するために、窒化シリコン層の水素含有量を制御することを開示している。
特許文献2は、低い内部応力を有する層を介して、基板上に炭素層を形成することについて教示している。その一つの実施の形態では、低い内部応力を有する介在層として窒化シリコン膜が用いられている。この窒化シリコン膜は、反応性チャンバに導入されるシリコン水素ガスを用いて形成されている。
Ishiyamaによる特許文献3は、密着性向上のため、水素を含有した窒化炭素からなる炭素系保護層について開示している。Hwangらによる特許文献4は、DLCのためのシリコン接着層について教示している。Hwangらによる特許文献5は、DLCの下側の接着層をSi、Al2O3、SiO2、SiNxによって構成することを開示している。Davidらによる特許文献6は、DLCの下側の接着層をSiCによって構成することを開示している。
磁気ヘッドにおける下地層では、以下の特性が求められる。
1.電気的絶縁性。磁気ヘッドでは、磁性金属合金層が電気的に絶縁されていることが不可欠である。磁性金属合金層とは、巨大磁気抵抗効果(GMR;giant magnetoresistance effect)を利用した磁気抵抗再生ヘッドを含む層や、トンネル磁気抵抗効果(TMR;tunneling mgnetoresistive effect)を利用した素子を含む層などを示す。これらの層とその周囲のHD構成部品との間が電気的にショートすると、ヘッド等の素子に損傷を与えてしまう。そのため、保護層、特に下地層は、絶縁性または半絶縁性を備えている必要がある。しかしながら、Siからなる半導体の特性に起因してSi接着層に表面シャント(surface shunting)が生ずると、GMRリーダやTMRリーダに、いわゆるポップコーンノイズと呼ばれるノイズが発生する可能性がある。
2.耐腐食性。DLC膜、特に従来のFCVA(filtered cathodic vacuum arc)工程を経て作製されたDLC膜は、ミクロ粒子またはナノ粒子と共に埋め込まれることが多い。これらの粒子は、NiFe、NiCoFeなどの磁気活性層を形成する際に用いられる材料のピンホールや腐食を引き起こす可能性がある。したがって、下地層の耐腐食性は、センサの完全なる性能を維持する観点から非常に重要である。
3.耐摩耗性。保護膜は、下地層およびDLC層の合計膜厚が3nm以下のレンジにまで薄膜化される必要があるため、文字通り全ての原子が保護機能を担うことになる。したがって、下地層は、腐食防止の観点から化学的安定性を備えると共に、すぐれた低摩擦特性を得るために高硬度であることが望まれる。
しかしながら、上記した従来の保護膜は、上記した3つの要求を必ずしも十分に満たすものではなかった。本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、接着層として、従来技術におけるSiおよび関連材料に代わる、新しい種類の材料を提供することにある。
より具体的には、本発明の第1の目的は、磁気記録再生ヘッドと磁気記録ディスクとの意図しない接触による悪影響からこれらのヘッドおよびディスクを保護することが可能な磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録媒体、ならびにそれらの製造方法を提供することにある。
本発明の第2の目的は、主として保護機能を発揮する被覆層と、主として密着性向上および腐食防止機能を発揮する下地層とからなる二重保護膜を備えた磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録媒体を提供することにある。
本発明の第3の目的は、高い固有抵抗による表面シャンティング(surface shunting)の抑制により、磁気記録再生ヘッドのポップコーンノイズ等の信号ノイズを低減することを可能にする二重保護膜を備えた磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録媒体を提供することにある。
本発明の第4の目的は、被覆層と、この被覆層との化学的結合が強固で安定している下地層とからなる二重保護膜を備えた磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録媒体を提供することにある。
本発明の第5の目的は、上記の目的を達成し得る磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録媒体を製造するための製造方法を提供することにある。
本発明の目的は、一般式(SiOxNy)で表されるシリコン酸化窒化物を、2層積層保護膜の下地層の材料として用いることにより達成される。この下地層は密着向上性と耐腐食性を兼ね備えるものである。シリコン酸化窒化物はDLCおよび磁気記録再生ヘッドに効果的に付着し、強固で安定した接合を形成する。シリコン酸化窒化物は、上述した本発明の目的を達成し得る化学的・機械的特性を備えている。
シリコン酸化窒化物(SiOxNy)は、炭素原子とシリコン原子との類似性に起因してシリコン-炭素結合を形成し、DLCに対して良好な密着性を示す。さらに、シリコンは、磁気記録再生ヘッドの製造に用いられる様々な基板材料(AlTiC,Al2O3,NiFe,NiFeCo等)や、その他の材料との良好な密着性を示す。また、シリコン酸化窒化物は、酸素および窒素の含有率、すなわち一般式(SiOxNy)におけるxおよびyを変えることによって化学的・機械的・物理的性質を容易に調整可能な材料である。参考および比較のために、磁気記録再生ヘッドの製造において用いられる様々な関連材料の−機械的・電気的特性を、図5に一覧形式で示しておく。
本発明の2層積層膜をはじめとする保護膜の最も重要な機能の一つとして、耐腐食性がある。シリコン酸化物(SiO2)やシリコン窒化物(Si3N4)は、シリコンまたはアモルファスシリコンに比べ、安定性や耐腐食性が高く、腐食保護機能を有する。例えば、塩基性溶液中でのシリコンのエッチングレートは、シリコン酸化物およびシリコン窒化物のそれに比べて、大変高い。具体的には、水酸化カリウム(KOH)水溶液(33.3%;80度)に対するシリコン(100)面のエッチングレートは1100nm/分であるが、熱酸化法により形成した(thermoxide)シリコン酸化物では、エッチングレートは約7.7nm/分であり、シリコンリッチなシリコン窒化物や化学量論的組成を有する(stoichiometric)シリコン窒化物ではエッチングレートは事実上ゼロである(”Etch rate for micromachining processing-part 2”;Journal of Microelectromechanical Systems, 12(67), 2003, K.R.Wiliams 761-778ページ)。
保護コーティングの耐腐食性は浸漬試験によって明らかとなる。ここでは、酸性条件(ギ酸)および塩基性条件(重曹)における浸漬試験を行った。膜厚3nmと言う同じ条件下で、シリコン酸化窒化物/DLC−2層積層膜は、従来のシリコン/DLC−2層積層膜に比べ、実質上すぐれた耐腐食性を示した(図7参照)。
シリコン酸化窒化物の硬度は、シリコン酸化物の場合の6[GPa]からシリコン窒化物の場合の20[GPa]まで変えることができる。同様に、シリコン酸化窒化物の応力は、シリコン窒化物における引張応力+0.9[GPa]から、シリコン窒化物における圧縮応力−0.3[GPa]まで変える(調整する)ことができる。比較として、シリコンの圧縮応力は約+1.0[GPa]である(“Stress in polycrystalline and amorphous silicon tin films”;Journal of Applied Physics, 54(8), 1983, R.T.Howe et al., 4674-4675ページ)。ここでは、シリコン酸化窒化物の他の特性を可調可能であることも示されている。たとえば、シリコン酸化窒化物の光学屈折率はシリコン酸化物における1.45からシリコンリッチなシリコン酸化窒化物における2.4まで変化させることができる。
上述したように、下地層とDLC層の合計膜厚は3nm以下のレンジにまで薄膜化される必要があるため、文字通り全ての原子が保護機能を担うことになる。中でも、酸素原子および窒素原子はそれぞれ最小の原子のうちの一つである(図8参照)。アモルファスシリコン酸化物では、2個の酸素原子が1個のシリコン原子のスペースをほぼ占有することから、所定の膜厚下ではより多くの小さな原子が挿入され得る。DLC保護膜の耐摩耗性にとって、保護膜と基板との密着性は重要な要素である。本発明における耐摩耗性は、Hysitron社製のトライボインデンタ(Triboindenter)を用いたナノ摩耗試験によって立証された。同じ膜厚を有する従来のシリコン/DLC−2層積層膜および本発明のシリコン窒化物/DLC−2層積層膜に対して、20マイクロニュートンの負荷の下で20摩耗サイクルの試験を行ったところ、本発明のシリコン窒化物/DLC−2層積層膜が優れたナノ耐摩耗性を示した。
シリコン酸化窒化物は、シリコンに比べて高い絶縁性を示すため、表面シャントおよびそれに関連するノイズは大幅に低減される。図9は、従来のシリコン/DLC−2層積層膜(網掛け部分)および本発明のシリコン酸化窒化物/DLC−2層積層膜(網掛けを施していない部分)の準静的特性試験(Quasi-Static Test)の結果を表している。各種類について、それぞれ260個のスライダをサンプルとして用いた。シリコン酸化窒化物DLCの保護スライダでは、ポップコーンノイズの数(頻度)が明らかに減少している。
SiOxNyからなる下地層は、以下のプロセスを含む様々な方法によって形成される。
1.アルゴン/酸素/窒素ガス雰囲気中におけるシリコン金属、シリコン金属酸化物またはシリコン金属窒化物のターゲットを用いた反応性スパッタリング。
2.プラズマエンハンストCVD(PECVD;plasma enhanced chemical vapor deposition)、ロープレッシャーCVD(LPCVD;low pressure chemical vapor deposition)、プラズマ雰囲気イオンインプランテーション(PIII;plasma immersion ion implantation)、プラズマ雰囲気イオンインプランテーション成膜(PIIID;plasma immersion ion implantation deposition)。
3.イオンビームプラズマ、容量結合プラズマ(capacitively coupled plasma;CCP)、誘導結合プラズマ(iductively coupled plasma;ICP)、電子サイクロトロン共鳴(electron cyclotron resonance;ECR)によるシリコン表面のプラズマ処理。
本発明の目的は、以下に述べる各手段や各方法により達成される。すなわち、次の通りである。
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体は、磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部と、記録再生ヘッド基部または記録媒体基部上に設けられた2層積層保護膜とを備え、2層積層保護膜が、記録再生ヘッド基部または記録媒体基部における清浄化された基体表面にシリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる層として形成された下地層と、下地層の上に形成されたDLC(diamond-like carbon)からなる外側層とを含むようにしたものである。ここで、下地層の組成は、x=0.02〜2.0、y=0.01〜1.5程度とするのが好ましい。下地層の膜厚は5nm未満、より好ましくは2nm未満とするのがよい。下地層を構成するシリコン酸化窒化物(SiOxNy)におけるxおよびyは、その下地層の膜厚の関数として変化するが、これらの値を調整することにより、下地層が密着性向上機能と耐腐食性とを有するように構成することができる。
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法は、一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部、または磁気記録媒体基部を用意するステップと、一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部のしかるべき表面を清浄するステップと、上記の各基部表面にシリコン酸化窒化物(一般式SiOxNy)からなる下地層を形成するステップと、下地層の上にDLC層を形成するステップとを含むようにしたものである。
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法では、下地層の形成を次の各方法により行うことが可能である。
第1の方法は、下地層の形成ステップが、反応性イオンビームの照準をシリコン(Si)、シリコン酸化物(SiO2)、またはシリコン窒化物(Si3N4)からなるスパッタリングターゲットに合わせるステップと、反応性イオンビームをスパッタリングターゲットに照射しながら、酸素ガス(O2)および窒素ガス(N2)を真空成膜チャンバ内に所定の相対濃度比で導くことにより、磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上にシリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を形成するステップとを含むようにしたものである。
第1の方法では、反応性イオンビームとして、300Vないし1200Vの加速電圧により生成されるAr+イオンビームを用いることができる。あるいは、反応性イオンビームとして、スパッタリングターゲットの汚染(poisoning)の回避およびヒステリシスの低減のために用いられる高いエネルギーのフォーカス走査イオンビーム(a high energy scanning focused ion beam)や、高い瞬間パワーのパルスイオン源(pulsed ion source with high instantaneous power)からのイオンビームを用いるようにしてもよい。
第2の方法は、下地層の形成ステップが、レーザからの電磁放射ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせるステップと、電磁放射ビームをスパッタリングターゲットに照射しながら、酸素ガスおよび窒素ガスを真空成膜チャンバ内に所定の相対濃度比で注入することにより、一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上にシリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を形成するステップとを含むようにしたものである。レーザとしては、二酸化炭素レーザまたはエキシマレーザを用いることが可能である。レーザから発する電磁放射ビームのエネルギー放射束量(energy fluence)は、2J/cm2〜5J/cm2程度とするのが好ましい。また、レーザビームを用いた成膜方法としては、反応性パルスレーザ成膜(reactive pulsed laser deposition)も利用可能である。
第3の方法は、反応性ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上に形成するステップと、シリコン層を形成した後、所定の相対濃度比の酸素/窒素混合ガスのプラズマを生成し、このプラズマにシリコン層を所定の時間曝すことにより、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上に形成するステップとを含むようにしたものである。ここで、反応性イオンビームとしては、300Vないし1200Vの加速電圧により生成されるアルゴンイオン(Ar+)ビームを用いることができる。
第4の方法は、下地層の形成ステップが、反応性ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上に形成するステップと、形成されたシリコン層をアルゴン/酸素プラズマに曝したのち、これに続いてアルゴン/窒素プラズマに曝すプラズマ処理、あるいは、シリコン層をアルゴン/窒素プラズマに曝したのち、これに続いてアルゴン/酸素プラズマに曝すプラズマ処理を行うことにより、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上に形成するステップとを含むようにしたものである。
第5の方法は、下地層の形成ステップが、反応性ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上に形成するステップと、所定の相対濃度比の酸素/窒素混合ガスのプラズマを生成するステップとを含み、プラズマ中でシリコン層を形成することにより、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上に形成するようにしたものである。
第3ないし第5の方法では、プラズマとして、イオンビームプラズマ、ECR(electron cyclotron resonance)プラズマ、ICP(inductively coupled plasma)、またはCCP(capacitively coupled plasma)を用いることができる。下地層は、プラズマ雰囲気イオンプランテーション(PIII;plasma immersion ion implantation)、プラズマ雰囲気イオンインプランテーション成膜(PIIID;plasma immersion ion implantation deposition)、プラズマエンハンストCVD(PECVD;plasma enhanced chemical vapor deposition)により成膜可能である。
第6の方法は、下地層の形成ステップが、反応性ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上に形成するステップと、アルゴンをキャリアガスとして用いて所定の相対濃度比の酸素/窒素混合ガスの雰囲気を生成し、酸素ガスによりシリコン層を酸化すると共に窒素ガスによりシリコン層を窒化することにより、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上に形成するステップとを含むようにしたものである。
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法では、下地層を構成するシリコン酸化窒化物(SiOxNy)の組成が、x=0.02〜2.0、y=0.01〜1.5となるように構成することが好ましい。x,yの値は、その下地層の膜厚によって調整可能である。下地層の膜厚を、5nm未満、より好ましくは2nm未満にすると、密着性と耐腐食性の優れた下地層が得られる。反応性イオンビームとしては、300Vないし1200Vの加速電圧により生成されるアルゴンイオンビームを用いることができる。酸素ガスと窒素ガスの注入工程や、酸素ガスと窒素ガスからなるプラズマの形成工程においては、アルゴンをキャリアガスとして用いることが可能である。
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法では、DLC層を、イオンビーム成膜(IBD)、プラズマエンハンストCVD(PECVD)、またはフィルタード陰極真空放電(FCVA)により形成することが可能である。
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体によれば、ヘッドまたは媒体の基部の表面に、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層と、DLC層とからなる2層構造保護膜を形成するようにしたので、x、yの値を適切に調整することにより、耐摩耗性および耐腐食性に優れた保護膜を得ることができる。
本発明の実施の形態は、磁気記録再生ヘッドや磁気記録媒体に2層構造の保護薄膜を形成する方法を提供するものである。この保護薄膜は、密着性および耐腐食性の向上のためのシリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層と、その上を覆う保護用の固いDLC(diamond-like carbon)被覆層とにより構成される。
磁気記録分野においては、磁気記録再生ヘッド基板へのDLC層の密着性を向上するための密着層としてアモルファスシリコンが広く用いられている。まず、図6Aを参照して、従来の方法(比較例)について説明する。この図6Aは、従来の2層積層保護膜を形成するための連続した3つのステップを流れ図として表したものである。従来は、ヘッド基板をアルゴンイオン(Ar+)ビームにより清浄化したのち(S101)、イオンビームスパッタリング(IBD)によってアモルファスシリコンからなる密着層を形成し(S102)、次にDLC被覆層を形成するようにしている(S103)。DLC被覆層の形成には、IBD、またはプラズマエンハンストCVD(PECVD;plasma enhanced chemical vapor deposition)が用いられるが、より好ましくは、フィルタード陰極真空放電(FCVA;filtered cathodic vacuum arc)法が用いられる。
本発明の実施の形態は、従来の、磁気記録/再生ヘッド上のIBDによるアモルファスシリコン成膜法とは異なり、磁気記録/再生ヘッドのみならず磁気記録媒体を含む基板上への成膜を含むものである。図6Bは、本発明の2層積層保護膜を形成するための連続した3つのステップを流れ図として表している。
1.エッチング機構としてのアルゴンイオンビームまたはアルゴン/酸素イオンビームを用いて基板を予め清浄化する(ステップS201)。この基板は、磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録媒体の表面ともなるものである。
2.以下にあげる所定の方法によって、シリコン酸化窒化物からなる密着性・耐腐食性向上のための下地層を成膜する(ステップS202)。そのような成膜方法としては、シリコン、シリコン酸化物またはシリコン窒化物のターゲットを用いた、シリコンの反応性イオンビームスパッタリング、プラズマエンハンストCVD(PECVD;plasma enhanced chemical vapor deposition)、反応性パルスレーザ成膜、イオンビームプラズマによるアモルファスシリコン膜のプラズマ処理、容量結合プラズマ(capacitively coupled plasma;CCP)、電子サイクロトン共鳴(electron cyclotron resonance;ECR)、誘導結合プラズマ(iductively coupled plasma;ICP)、プラズマ雰囲気イオンインプランテーション(PIII;plasma immersion ion implantation)、またはプラズマ雰囲気イオンインプランテーション成膜(PIIID;plasma immersion ion implantation deposition)等を用いる。
3.イオンビーム成膜(IBD;Ion Beam Deposition)、プラズマエンハンストCVD(PECVD;plasma enhanced chemical vapor deposition)、またはフィルタード陰極真空放電(FCVA;filtered cathodic vacuum arc)を用いて保護用のDLC被覆層を形成する(ステップS203)。
2.以下にあげる所定の方法によって、シリコン酸化窒化物からなる密着性・耐腐食性向上のための下地層を成膜する(ステップS202)。そのような成膜方法としては、シリコン、シリコン酸化物またはシリコン窒化物のターゲットを用いた、シリコンの反応性イオンビームスパッタリング、プラズマエンハンストCVD(PECVD;plasma enhanced chemical vapor deposition)、反応性パルスレーザ成膜、イオンビームプラズマによるアモルファスシリコン膜のプラズマ処理、容量結合プラズマ(capacitively coupled plasma;CCP)、電子サイクロトン共鳴(electron cyclotron resonance;ECR)、誘導結合プラズマ(iductively coupled plasma;ICP)、プラズマ雰囲気イオンインプランテーション(PIII;plasma immersion ion implantation)、またはプラズマ雰囲気イオンインプランテーション成膜(PIIID;plasma immersion ion implantation deposition)等を用いる。
3.イオンビーム成膜(IBD;Ion Beam Deposition)、プラズマエンハンストCVD(PECVD;plasma enhanced chemical vapor deposition)、またはフィルタード陰極真空放電(FCVA;filtered cathodic vacuum arc)を用いて保護用のDLC被覆層を形成する(ステップS203)。
本実施の形態は、上記した本発明のすべての目的に適合するような、磁気記録再生ヘッドや磁気記録媒体の上に2層積層保護膜を形成可能な方法を提供するものである。以下に述べるすべての方法において、保護膜は、アルゴンイオンビームやアルゴン/酸素イオンビームエッチング等の適切な方法によって清浄化された記録再生ヘッド(例えばエアベアリング面(以下、ABSという。))または記録媒体の基板表面に形成される。好ましくは、複数の記録再生ヘッドをホルダに装着し、上記方法によって同時に処理する。
図1は、本発明の実施の形態が適用されるハードディスクドライブ(HDD)の要部を表すものである。この図は、磁気記録媒体の上方の、ヘッドおよび媒体によって決まる位置に配置された記録再生ヘッドを模式的に表している。このHDDは動作状態にあり、磁気記録媒体もヘッドの下で回転移動している。なお、図1は、磁気記録再生ヘッドと磁気記録媒体との連係状態を表すものであって、縮尺通りに描いたものではない。この図に示したように、磁気記録再生ヘッドを有する磁気ヘッドスライダ100(以下、単にスライダという。)がサスペンション110に機械的に取り付けられている。スライダ100は、アルティック(AlTiC)基板120の上に、シールドされたGMRまたはTMRリーダおよびライタを含むヘッド部150と、酸化アルミニウムからなるオーバーコート170とを積層してなるものである。リーダシールド、リーダおよびライタは、主として、環境条件に晒されたときに腐食する可能性のある様々な合金やNi−Fe−Coの合成物を含む磁性材料によって形成されている。スライダ100はまた、下地層180およびDLC被覆層190によって覆われている。
一方、スライダの下で回転する磁気記録媒体(本実施の形態では磁気ディスク200)は、ガラスまたはアルミニウムからなる基板210の上に、第1の下地層220(本発明の下地層とは異なる)と磁性層230とを積層してなるものである。磁性層230の表面は、本実施の形態の方法によって形成された第2の下地層280およびDLC被覆層290によって保護されている。磁気ディスク200の表面には、スライダ−ヘッド間の摩擦を最小限にするために、潤滑層260が設けられている。本実施の形態は、スライダ100における下地層180および磁気ディスク200における下地層280の両方と、これらの上に形成されるDLC層190,290とを提供するものである。
以下、第1〜第9の実施の形態について詳細に説明する。
[第1の実施の形態]
図2は、磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体上に本実施の形態の2層積層保護膜を形成することが可能な装置を模式的に表すものである。本実施の形態では、成膜チャンバ10を用い、アルゴンイオンビーム等の反応性のイオンビーム20を成膜チャンバ10内に導入する。このイオンビーム20は、高周波源30によって生成され、約300V〜1200V(より好ましくは、約600V〜1200V)の電圧で加速される。ガス導入ポート40から成膜チャンバ10内に、約0〜20sccmの流量レートで酸素および窒素ガスを導入する。このとき、酸素および窒素ガスの流量比は、形成しようとする下地層(SiOxNy)の組成に応じて異なる流量比x/yに設定する。イオンビーム20の照準をシリコン酸化物(SiO2)からなるスパッタリングターゲット50に合わせると、成膜の均一化のために回転可能に構成されたホルダに装着された成膜対象物70の上に、スパッタされた原子60が堆積する。成膜対象物70は、複数の磁気記録再生ヘッド(未切断状態のスライダバー)、または、磁気ディスクなどの磁気記録媒体である。これにより、xの値が0.02ないし2.0であり、yの値が0.01ないし1.5である、本発明の目的に適した下地層SiOxNyが形成される。xおよびyの値は、成膜プロセスの進行に伴って変化し、膜厚の関数である組成をもった下地層が形成される。第1ないし第9の実施の形態のすべてにおいて、下地層の全厚が5nmを越えないようにすることが本発明の目的に適合する。より好ましくは、下地層の膜厚を2nm未満にするとよい。続いて、この下地層の上に、イオンビーム成膜(IBD)、プラズマエンハンストCVD(PECVD)、またはフィルタード陰極真空放電(FCVA)等により、DLC被覆層を形成する。これにより、本発明の目的に適した2層積層保護膜が形成される。
図2は、磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体上に本実施の形態の2層積層保護膜を形成することが可能な装置を模式的に表すものである。本実施の形態では、成膜チャンバ10を用い、アルゴンイオンビーム等の反応性のイオンビーム20を成膜チャンバ10内に導入する。このイオンビーム20は、高周波源30によって生成され、約300V〜1200V(より好ましくは、約600V〜1200V)の電圧で加速される。ガス導入ポート40から成膜チャンバ10内に、約0〜20sccmの流量レートで酸素および窒素ガスを導入する。このとき、酸素および窒素ガスの流量比は、形成しようとする下地層(SiOxNy)の組成に応じて異なる流量比x/yに設定する。イオンビーム20の照準をシリコン酸化物(SiO2)からなるスパッタリングターゲット50に合わせると、成膜の均一化のために回転可能に構成されたホルダに装着された成膜対象物70の上に、スパッタされた原子60が堆積する。成膜対象物70は、複数の磁気記録再生ヘッド(未切断状態のスライダバー)、または、磁気ディスクなどの磁気記録媒体である。これにより、xの値が0.02ないし2.0であり、yの値が0.01ないし1.5である、本発明の目的に適した下地層SiOxNyが形成される。xおよびyの値は、成膜プロセスの進行に伴って変化し、膜厚の関数である組成をもった下地層が形成される。第1ないし第9の実施の形態のすべてにおいて、下地層の全厚が5nmを越えないようにすることが本発明の目的に適合する。より好ましくは、下地層の膜厚を2nm未満にするとよい。続いて、この下地層の上に、イオンビーム成膜(IBD)、プラズマエンハンストCVD(PECVD)、またはフィルタード陰極真空放電(FCVA)等により、DLC被覆層を形成する。これにより、本発明の目的に適した2層積層保護膜が形成される。
[第2の実施の形態]
本実施の形態では、図2に示した装置において、スパッタリングターゲット50としてシリコン窒化物(Si3N4)を用いる。その他の構成は上記第1の実施の形態(図7)の場合と同様である。
本実施の形態では、図2に示した装置において、スパッタリングターゲット50としてシリコン窒化物(Si3N4)を用いる。その他の構成は上記第1の実施の形態(図7)の場合と同様である。
本実施の形態では、高周波源30によって生成され約300V〜1200Vの電圧で加速されたアルゴンイオン等のイオンビーム20を成膜チャンバ10内に導入すると共に、ガス導入ポート40から成膜チャンバ10内に約0〜20sccmの流量レートで酸素および窒素ガスを導入する。このとき、酸素および窒素ガスの流量比は、形成しようとする下地層(SiOxNy)の組成に応じて異なる流量比x/yに設定する。イオンビーム20の照準をシリコン窒化物からなるスパッタリングターゲット50に合わせると、ホルダに装着された磁気記録再生ヘッドや磁気ディスク等の成膜対象物70の上に、スパッタされた原子60が堆積する。これにより、xの値が0.02ないし2.0であり、yの値が0.01ないし1.5である、本発明の目的に適した下地層SiOxNyが形成される。xおよびyの値は、成膜プロセスの進行に伴って変化し、膜厚の関数である組成をもった密着性のある下地層が形成される。このとき、下地層の全厚が5nm(より好ましくは、2nm)を越えないようにするとよい。続いて、この下地層の上にDLC被覆層を形成する。これにより、本発明の目的に適した2層積層保護膜が形成される。
[第3の実施の形態]
本実施の形態では、図2に示した装置において、イオンビーム20として高エネルギーの反応性のフォーカス走査イオンビーム(high energy scanning focused ion beam)を用いる。また、スパッタリングターゲット50としては、シリコン(Si)を用いる。そして、成膜チャンバ10内に約0〜20sccmの流量レートで酸素および窒素ガスを導入しながら、フォーカス走査イオンビームによって、シリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上に下地層SiOxNyを形成する。その他の構成は上記第1の実施の形態(図7)の場合と同様である。フォーカス走査イオンビームは、スパッタリングターゲットの汚染(poisoning the sputtering target)を回避すると共に、成膜に伴うヒステリシス(hysteresis effects associated with the deposition)を低減するために用いられるが、その詳細は、T.Nybergらによる米国特許出願2004/0149566号に記載されている。
本実施の形態では、図2に示した装置において、イオンビーム20として高エネルギーの反応性のフォーカス走査イオンビーム(high energy scanning focused ion beam)を用いる。また、スパッタリングターゲット50としては、シリコン(Si)を用いる。そして、成膜チャンバ10内に約0〜20sccmの流量レートで酸素および窒素ガスを導入しながら、フォーカス走査イオンビームによって、シリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上に下地層SiOxNyを形成する。その他の構成は上記第1の実施の形態(図7)の場合と同様である。フォーカス走査イオンビームは、スパッタリングターゲットの汚染(poisoning the sputtering target)を回避すると共に、成膜に伴うヒステリシス(hysteresis effects associated with the deposition)を低減するために用いられるが、その詳細は、T.Nybergらによる米国特許出願2004/0149566号に記載されている。
なお、成膜チャンバ10内に導入するガスの種類、流量および流量比、形成する下地層SiOxNyの膜厚やx,yの値、下地層の膜厚とx,yの値との関係については、上記第1の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
[第4の実施の形態]
本実施の形態では、図2に示した装置において、イオンビーム20として、高い瞬間パワーを有するパルスイオン源(pulsed ion source with high instantaneous power)から発せられるパルスイオンビームを用いる。また、スパッタリングターゲット50としては、シリコン(Si)を用いる。そして、成膜チャンバ10内に約0〜20sccmの流量レートで酸素および窒素ガスを導入しながら、パルスイオンビームによって、シリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上に下地層SiOxNyを形成する。その他の構成は上記第1の実施の形態(図2)の場合と同様である。高い瞬間パワーを有するパルスイオンビームは、スパッタリングターゲットの汚染(poisoning the sputtering target)を回避すると共に、成膜に伴うヒステリシス(hysteresis effects associated with the deposition)を低減するために用いられるが、その詳細は、V.Kousnetsovらによる米国特許第 6,296,742号に記載されている。
本実施の形態では、図2に示した装置において、イオンビーム20として、高い瞬間パワーを有するパルスイオン源(pulsed ion source with high instantaneous power)から発せられるパルスイオンビームを用いる。また、スパッタリングターゲット50としては、シリコン(Si)を用いる。そして、成膜チャンバ10内に約0〜20sccmの流量レートで酸素および窒素ガスを導入しながら、パルスイオンビームによって、シリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上に下地層SiOxNyを形成する。その他の構成は上記第1の実施の形態(図2)の場合と同様である。高い瞬間パワーを有するパルスイオンビームは、スパッタリングターゲットの汚染(poisoning the sputtering target)を回避すると共に、成膜に伴うヒステリシス(hysteresis effects associated with the deposition)を低減するために用いられるが、その詳細は、V.Kousnetsovらによる米国特許第 6,296,742号に記載されている。
なお、成膜チャンバ10内に導入するガスの種類、流量および流量比、形成する下地層SiOxNyの膜厚やx,yの値、下地層の膜厚とx,yの値との関係については、上記第1の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
[第5の実施の形態]
図3は、第5の実施の形態に係る2層積層保護膜を形成可能な装置を模式的に表すものである。この図で、上記第1の実施の形態(図2)と同一要素には同一符号を付し、適宜、説明を省略する。本実施の形態では、二酸化炭素レーザまたはエキシマレーザ等のレーザ130から出射された電磁放射ビーム(レーザビーム)80を用いる。レーザビーム80の放射束量(energy fluence)は、例えば2J/cm2ないし5J/cm2程度とする。また、スパッタリングターゲット50としては、シリコン(Si)、シリコン酸化物(SiO2)、またはシリコン窒化物(Si3N4)を用いる。そして、アルゴンガスをキャリアガスとして用いて、成膜チャンバ10内に約0〜20sccmの流量レートで酸素および窒素ガスを導入しながら、レーザビーム80によって、シリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上に下地層SiOxNyを形成する。その他の構成は、上記第1の実施の形態(図2)の場合と同様である。
図3は、第5の実施の形態に係る2層積層保護膜を形成可能な装置を模式的に表すものである。この図で、上記第1の実施の形態(図2)と同一要素には同一符号を付し、適宜、説明を省略する。本実施の形態では、二酸化炭素レーザまたはエキシマレーザ等のレーザ130から出射された電磁放射ビーム(レーザビーム)80を用いる。レーザビーム80の放射束量(energy fluence)は、例えば2J/cm2ないし5J/cm2程度とする。また、スパッタリングターゲット50としては、シリコン(Si)、シリコン酸化物(SiO2)、またはシリコン窒化物(Si3N4)を用いる。そして、アルゴンガスをキャリアガスとして用いて、成膜チャンバ10内に約0〜20sccmの流量レートで酸素および窒素ガスを導入しながら、レーザビーム80によって、シリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上に下地層SiOxNyを形成する。その他の構成は、上記第1の実施の形態(図2)の場合と同様である。
レーザビームを用いた成膜方法としては、上記の方法のほか、反応性パルスレーザ成膜(reactive pulsed laser deposition)法も利用可能である。
なお、成膜チャンバ10内に導入するガスの種類、流量および流量比、形成する下地層SiOxNyの膜厚やx,yの値、下地層の膜厚とx,yの値との関係については、上記第1の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
[第6の実施の形態]
図4は、磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体上に本実施の形態の2層積層保護膜を形成することが可能な装置を模式的に表すものである。本実施の形態では、まず、高周波源30によって生成され約300V〜1200Vの電圧で加速されたアルゴンイオンビーム等のイオンビーム20を成膜チャンバ10内に導入する。このイオンビーム20の照準をシリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50に合わせ、ホルダに装着された磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体等の成膜対象物70の上に、スパッタされたシリコンの原子60を堆積させてシリコン層を形成する。
図4は、磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体上に本実施の形態の2層積層保護膜を形成することが可能な装置を模式的に表すものである。本実施の形態では、まず、高周波源30によって生成され約300V〜1200Vの電圧で加速されたアルゴンイオンビーム等のイオンビーム20を成膜チャンバ10内に導入する。このイオンビーム20の照準をシリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50に合わせ、ホルダに装着された磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体等の成膜対象物70の上に、スパッタされたシリコンの原子60を堆積させてシリコン層を形成する。
成膜対象物70の上にシリコン層を形成したのち、ガス導入ポート400からプラズマ源45にアルゴン、酸素、窒素ガスを導入し、ここでアルゴン/酸素/窒素混合ガスのプラズマ90を生成する。ここで、アルゴンガスはキャリアガスである。そして、シリコン層が形成された成膜対象物70をプラズマ90に曝すことにより、シリコン層の表面処理を行う。酸素および窒素ガスの流量比は、形成しようとする下地層(SiOxNy)の組成に応じて異なる流量比x/yに設定する。プラズマの形成には、既に知られている多くの方法のいずれを用いてもよく、例えば、イオンビームによるプラズマ形成法、エレクトロンサイクロトロン共鳴(ECR;electron cyclotron resonance)法、誘導結合プラズマ(ICP;inductively coupled plasma)法、または容量結合プラズマ(CCP;capacitively coupled plasma)法等がある。
なお、イオンビーム20の生成条件、形成する下地層SiOxNyの膜厚やx,yの値、下地層の膜厚とx,yの値との関係については、上記第1の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
[第7の実施の形態]
本実施の形態では、上記第6の実施の形態の場合と同様に、図4に示した装置を用い、まず、アルゴンイオンビーム等のイオンビーム20によって、シリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上にシリコン層を形成する。
本実施の形態では、上記第6の実施の形態の場合と同様に、図4に示した装置を用い、まず、アルゴンイオンビーム等のイオンビーム20によって、シリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上にシリコン層を形成する。
次に、シリコン層の形成された成膜対象物70の表面をプラズマ90に曝すことにより、表面処理を行う。但し、本実施の形態では、上記第6の実施の形態の場合とは異なり、まず、アルゴン/酸素ガスプラズマによる表面処理を行ったのち、アルゴン/窒素ガスによる表面処理を行う。あるいは逆に、アルゴン/窒素ガスプラズマによる表面処理を行ったのち、アルゴン/酸素ガスによる表面処理を行うようにしてもよい。すなわち、アルゴン/酸素ガスプラズマによる表面処理と、アルゴン/窒素ガスによる表面処理とを、互いに異なる期間において実施する。アルゴン/酸素ガスプラズマによる表面処理の時間と、アルゴン/窒素ガスによる表面処理の時間は、形成しようとする下地層(SiOxNy)の組成に応じて決定する。プラズマの形成には、上記第6の実施の形態であげたように、イオンビームによるプラズマ形成法、ECR法、ICP法、またはCCP法等を用いる。
なお、イオンビーム20の生成条件、形成する下地層SiOxNyの膜厚やx,yの値、下地層の膜厚とx,yの値との関係については、上記第1の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
[第8の実施の形態]
本実施の形態では、図4に示した装置を用い、プラズマ浸漬成膜法により下地層SiOxNyを成膜する。より具体的には、ガス導入ポート100からアルゴン(キャリアガス)、酸素、窒素ガスを導入し、アルゴン/酸素/窒素混合ガスのプラズマ90の雰囲気中で、アルゴンイオンビーム等のイオンビーム20によってシリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上に下地層SiOxNyを成膜する。プラズマの形成には、上記第6の実施の形態であげたように、イオンビームによるプラズマ形成法、ECR法、ICP法、またはCCP法等を用いる。
本実施の形態では、図4に示した装置を用い、プラズマ浸漬成膜法により下地層SiOxNyを成膜する。より具体的には、ガス導入ポート100からアルゴン(キャリアガス)、酸素、窒素ガスを導入し、アルゴン/酸素/窒素混合ガスのプラズマ90の雰囲気中で、アルゴンイオンビーム等のイオンビーム20によってシリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上に下地層SiOxNyを成膜する。プラズマの形成には、上記第6の実施の形態であげたように、イオンビームによるプラズマ形成法、ECR法、ICP法、またはCCP法等を用いる。
なお、イオンビーム20の生成条件、形成する下地層SiOxNyの膜厚やx,yの値、下地層の膜厚とx,yの値との関係については、上記第1の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
[第9の実施の形態]
本実施の形態では、上記第1の実施の形態の場合と同様に、図2に示した装置を用い、まず、アルゴンイオンビーム等のイオンビーム20によって、シリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上にシリコン層を形成する。
本実施の形態では、上記第1の実施の形態の場合と同様に、図2に示した装置を用い、まず、アルゴンイオンビーム等のイオンビーム20によって、シリコン(Si)からなるスパッタリングターゲット50をスパッタし、成膜対象物70の上にシリコン層を形成する。
次に、ガス導入ポート40から、アルゴンガスをキャリアガスとして、所定の流量比で酸素および窒素ガスを導入して、酸素/窒素混合ガスを生成する。そして、シリコン層の形成された成膜対象物70の表面を酸素/窒素混合ガスに曝すことにより、シリコン層の酸化窒化処理を行う。但し、この場合、酸素ガスによる酸化処理を行ったのち窒素ガスによる窒化処理を行うようにしたり、あるいは逆に、窒素ガスによる窒化処理を行ったのち酸素ガスによる酸化処理を行うようにしてもよい。すなわち、酸素ガスによる表面処理と、窒素ガスによる表面処理とを、互いに異なる期間において実施するようにしてもよい。酸素ガスによる表面処理時間と、窒素ガスによる表面処理時間は、形成しようとする下地層(SiOxNy)の組成に応じて決定する。
なお、イオンビーム20の生成条件、形成する下地層SiOxNyの膜厚やx,yの値、下地層の膜厚とx,yの値との関係については、上記第1の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
以上の好適な実施の形態は、あくまで本発明を例示したものであって、本発明はこれらの例に限定されるものではない。以上に示したシリコン酸化窒化物を含む2層構造保護膜を磁気記録再生ヘッドや磁気記録媒体上に形成するに際しては、本願の特許請求の範囲に記載の範囲内において、その形成方法、プロセス、材料、構造および寸法への様々な修正や変形が可能である。
10…成膜チャンバ、20…反応性イオンビーム、30…高周波源、40,400…ガス導入ポート、45…プラズマ源、50…スパッタリングターゲット、60…原子、70…成膜対象物、80…レーザビーム、90…プラズマ、100…磁気ヘッドスライダ、120…基板、130…レーザ、150…ヘッド部、180,280…下地層、190,290…DLC層、200…磁気ディスク。
Claims (34)
- 磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部と、
前記記録再生ヘッド基部または前記記録媒体基部上に設けられた2層積層保護膜と
を備え、
前記2層積層保護膜が、
前記記録再生ヘッド基部または前記記録媒体基部における清浄化された基体表面にシリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる層として形成された下地層と、
前記下地層の上に形成されたDLC(diamond-like carbon)からなる外側層と
を含むことを特徴とする磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体。 - 前記下地層を構成するシリコン酸化窒化物(SiOxNy)におけるxが0.02ないし2.0であり、yが0.01ないし1.5である
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体。 - 前記下地層が、5nm未満の膜厚に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体。 - 前記下地層が、2nm未満の膜厚に形成されている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体。 - 前記下地層を構成するシリコン酸化窒化物(SiOxNy)におけるxおよびyが、その下地層の膜厚の関数として変化する
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体。 - 前記下地層が、反応性イオンビームスパッタリング、プラズマ雰囲気イオンプランテーション(PIII;plasma immersion ion implantation)、プラズマ雰囲気イオンインプランテーション成膜(PIIID;plasma immersion ion implantation deposition)、プラズマエンハンストCVD(PECVD;plasma enhanced chemical vapor deposition)、電子サイクロトン共鳴(electron cyclotron resonance;ECR) プラズマ成膜、または反応性パルスレーザ成膜(reactive pulsed laser deposition)により形成されたものである
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体。 - 前記下地層が、密着性向上機能と耐腐食性とを備えている
ことを特徴とする請求項1に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体。 - 一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部、または磁気記録媒体基部を用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部のしかるべき表面を清浄するステップと、
前記表面上に、シリコン酸化窒化物(一般式SiOxNy)からなる下地層を形成するステップと、
前記下地層の上にDLC層を形成するステップと
を含むことを特徴とする磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層を構成するシリコン酸化窒化物(SiOxNy)におけるxが0.02ないし2.0であり、yが0.01ないし1.5である
ことを特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、所定のエネルギーで反応性イオンビームを出射しイオンを前記スパッタリングターゲットに導く装置と、種々のガスを所定の流量レートで噴射し前記真空成膜チャンバ内で所望の相対濃度に保つ装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記反応性イオンビームの照準を前記シリコン(Si)、シリコン酸化物(SiO2)、またはシリコン窒化物(Si3N4)からなるスパッタリングターゲットに合わせるステップと、
前記反応性イオンビームを前記スパッタリングターゲットに照射しながら、酸素ガス(O2)および窒素ガス(N2)を前記真空成膜チャンバ内に所定の相対濃度比で導くことにより、前記磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上にシリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記反応性イオンビームが、300Vないし1200Vの電圧で加速することにより生成されるAr+イオンビームである
ことを特徴とする請求項10に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記反応性イオンビームが、前記スパッタリングターゲットの汚染(poisoning)の回避およびヒステリシスの低減のために用いられる高いエネルギーのフォーカス走査イオンビーム(a high energy scanning focused ion beam)である
ことを特徴とする請求項10に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記反応性イオンビームが、前記スパッタリングターゲットの汚染の回避のために用いられる、高い瞬間パワーのパルスイオン源(high instantaneous power pulsed ion source) からのビームである
ことを特徴とする請求項10に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層を構成するシリコン酸化窒化物(SiOxNy)におけるxおよびyを、その下地層が形成されるのに従って変化させる
ことを特徴とする請求項10に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層を5nm未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項10に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、高エネルギーの電磁放射ビームを前記スパッタリングターゲットに照射するためのレーザと、種々のガスを所定の流量レートで噴射し前記真空成膜チャンバ内で所望の相対濃度に保つ装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記電磁放射ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせるステップと、
前記電磁放射ビームを前記スパッタリングターゲットに照射しながら、酸素ガスおよび窒素ガスを前記真空成膜チャンバ内に所定の相対濃度比で注入することにより、前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上にシリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記酸素ガスと窒素ガスの注入工程において、アルゴンをキャリアガスとして用いる
ことを特徴とする請求項16に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層を構成するシリコン酸化窒化物(SiOxNy)におけるxおよびyを、その下地層が形成されるのに従って変化させる
ことを特徴とする請求項16に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層を5nm未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項16に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記レーザとして、二酸化炭素レーザまたはエキシマレーザを用いる
ことを特徴とする請求項16に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記高エネルギーの電磁放射ビームのエネルギー放射束量(energy fluence)を、2J/cm2ないし5J/cm2とする
ことを特徴とする請求項16に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、所定のエネルギーで反応性イオンビームを出射しイオンを前記スパッタリングターゲットに導く装置と、所定の相対濃度比の酸素/窒素混合ガスのプラズマを前記真空成膜チャンバ内で生成する装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記反応性ビームの照準を前記シリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上に形成するステップと、
前記シリコン層を形成した後、前記所定の相対濃度比の酸素/窒素混合ガスのプラズマを生成し、このプラズマに前記シリコン層を所定の時間曝すことにより、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上に形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記酸素/窒素混合ガスのプラズマの形成工程において、アルゴンをキャリアガスとして用いる
ことを特徴とする請求項22に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記反応性イオンビームが、300Vないし1200Vの加速電圧により生成されるアルゴンイオン(Ar+)ビームである
ことを特徴とする請求項22に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、所定のエネルギーで反応性イオンビームを出射しイオンを前記スパッタリングターゲットに導く装置と、所定の濃度の酸素ガスプラズマと窒素ガスプラズマとを前記真空成膜チャンバ内で生成する装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記反応性ビームの照準を前記シリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上に形成するステップと、
形成された前記シリコン層をアルゴン/酸素プラズマに曝したのち、これに続いてアルゴン/窒素プラズマに曝すプラズマ処理、あるいは、前記シリコン層をアルゴン/窒素プラズマに曝したのち、これに続いてアルゴン/酸素プラズマに曝すプラズマ処理を行うことにより、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上に形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記プラズマが、イオンビームプラズマ、ECR(electron cyclotron resonance)プラズマ、ICP(inductively coupled plasma)、またはCCP(capacitively coupled plasma)である
ことを特徴とする請求項22または請求項25に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、所定のエネルギーで反応性イオンビームを出射しイオンを前記スパッタリングターゲットに導く装置と、所定の相対濃度比の酸素/窒素混合ガスのプラズマを前記真空成膜チャンバ内で生成する装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記反応性ビームの照準を前記シリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上に形成するステップと、
前記所定の相対濃度比の酸素/窒素混合ガスのプラズマを生成するステップと
を含み、
前記プラズマ中で前記シリコン層を形成することにより、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上に形成する
ことを特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 酸素ガスと窒素ガスからなるプラズマの形成工程において、アルゴンをキャリアガスとして用いる
ことを特徴とする請求項27に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記反応性イオンビームが、300Vないし1200Vの加速電圧により生成されるアルゴンイオンビームである
ことを特徴とする請求項27に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記プラズマが、イオンビームプラズマ、ECR(electron cyclotron resonance)プラズマ、ICP(inductively coupled plasma)、またはCCP(capacitively coupled plasma)である
ことを特徴とする請求項27に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、所定のエネルギーで反応性イオンビームを出射しイオンを前記スパッタリングターゲットに導く装置と、種々のガスを噴射し前記真空成膜チャンバ内で所望の相対濃度に保つ装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記反応性ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上に形成するステップと、
アルゴンをキャリアガスとして用いて所定の相対濃度比の酸素/窒素混合ガスの雰囲気を生成し、前記酸素ガスにより前記シリコン層を酸化すると共に前記窒素ガスにより前記シリコン層を窒化することにより、シリコン酸化窒化物(SiOxNy)からなる下地層を前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上に形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記反応性イオンビームが、300Vないし1200Vの加速電圧により生成されるAr+イオンビームである
ことを特徴とする請求項31に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記DLC層を、イオンビーム成膜(IBD;ion beam deposition)、プラズマエンハンストCVD(PECVD;plasma enhanced chemical vapor deposition)、またはフィルタード陰極真空放電(FCVA;filtered cathodic vacuum arc)により形成する
ことを特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。 - 前記下地層を、密着性向上機能と耐腐食性とを備えるように形成する
ことを特徴とする請求項8に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
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