JP2015032335A - Method for manufacturing carbon film, magnetic recording medium and magnetic storage device - Google Patents

Method for manufacturing carbon film, magnetic recording medium and magnetic storage device Download PDF

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一朗 太田
Ichiro Ota
一朗 太田
雅洋 高梨
Masahiro Takanashi
雅洋 高梨
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a carbon film, capable of obtaining the carbon film having high wettability to a lubricant and high hardness and including hydrogen.SOLUTION: The method for manufacturing a carbon film comprises the steps of: forming the carbon film including hydrogen on the surface of a base material; and ionizing a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen and emitting the ions on the surface of the carbon film including hydrogen. The amount of the nitrous oxide included in the mixed gas of the nitrous oxide and the nitrogen is 1-80 volume%, and the ions are accelerated and emitted on the surface of the carbon film including hydrogen.

Description

本発明は、炭素膜の製造方法、これを用いて製造した磁気記録媒体、磁気記憶装置に関する。   The present invention relates to a carbon film manufacturing method, a magnetic recording medium manufactured using the carbon film, and a magnetic storage device.

近年、ハードディスクドライブ(HDD)等に用いられる磁気記録媒体の分野では、記録密度の向上が著しく、最近では記録密度が1年間で1.5倍程度と、驚異的な速度で伸び続けている。このような記録密度の向上を支える技術は多岐にわたるが、キーテクノロジーの一つとして、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間における摺動特性の制御技術を挙げることができる。   In recent years, in the field of magnetic recording media used for hard disk drives (HDD) and the like, the recording density has been remarkably improved, and recently, the recording density has continued to grow at a phenomenal rate of about 1.5 times a year. There are a variety of technologies that support such an increase in recording density. One of key technologies is a technology for controlling sliding characteristics between a magnetic head and a magnetic recording medium.

例えば、ウインチェスター様式と呼ばれる、磁気ヘッドの起動から停止までの基本動作を磁気記録媒体に対して接触摺動−浮上−接触摺動としたCSS(接触起動停止)方式がハードディスクドライブの主流となって以来、磁気記録媒体上での磁気ヘッドの接触摺動は避けることのできないものとなっている。   For example, the CSS (contact activation stop) method called the Winchester format, in which the basic operation from the start to the stop of the magnetic head is the contact sliding-floating-contact sliding with respect to the magnetic recording medium, has become the mainstream of hard disk drives. Since then, contact sliding of the magnetic head on the magnetic recording medium has been unavoidable.

このため、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間のトライボロジーに関する問題は、宿命的な技術課題となって現在に至っており、磁気記録媒体の磁性膜上に積層される保護膜を改善する努力が営々と続けられていると共に、この媒体表面における耐摩耗性及び耐摺動性が、磁気記録媒体の信頼性向上の大きな柱となっている。   For this reason, the problem about tribology between the magnetic head and the magnetic recording medium has become a fateful technical problem, and there are many efforts to improve the protective film laminated on the magnetic film of the magnetic recording medium. In addition, the wear resistance and sliding resistance on the surface of the medium are a major pillar for improving the reliability of the magnetic recording medium.

磁気記録媒体の保護膜としては、様々な材質からなるものが提案されているが、成膜性や耐久性等の総合的な見地から、主に炭素膜が採用されている。また、この炭素膜の硬度、密度、動摩擦係数等は、磁気記録媒体のCSS特性、あるいは耐コロージョン特性に如実に反映されるため、非常に重要である。   As protective films for magnetic recording media, films made of various materials have been proposed, but carbon films are mainly used from a comprehensive viewpoint such as film formability and durability. Further, the hardness, density, dynamic friction coefficient, etc. of the carbon film are very important because they are reflected in the CSS characteristics or corrosion resistance characteristics of the magnetic recording medium.

一方、磁気記録媒体の記録密度の向上、及び読み書き速度の向上を図るためには、磁気ヘッドの飛行高さ(フライングハイト)の低減、媒体回転数の増加等を行うことが好ましい。したがって、磁気記録媒体の表面に形成される保護膜には、磁気ヘッドの偶発的な接触等に対応するため、より高い摺動耐久性や平坦性が要求されるようになってきている。   On the other hand, in order to improve the recording density and read / write speed of the magnetic recording medium, it is preferable to reduce the flying height (flying height) of the magnetic head, increase the rotational speed of the medium, and the like. Accordingly, the protective film formed on the surface of the magnetic recording medium is required to have higher sliding durability and flatness in order to cope with accidental contact of the magnetic head.

加えて、磁気記録媒体と磁気ヘッドとのスペーシングロスを低減して記録密度を高めるためには、保護膜の厚さをできるだけ薄く、例えば30Å以下の膜厚にすることが要求されるようになってきており、平滑性は勿論のこと、薄く、緻密で且つ強靭な保護膜が強く求められている。   In addition, in order to reduce the spacing loss between the magnetic recording medium and the magnetic head and increase the recording density, the thickness of the protective film is required to be as thin as possible, for example, 30 mm or less. Accordingly, there is a strong demand for a thin, dense and tough protective film as well as smoothness.

磁気記録媒体の保護膜に用いられる炭素膜は、スパッタリング法やCVD法、イオンビーム蒸着法等によって形成される。このうち、スパッタリング法で形成した炭素膜は、例えば100Å以下の膜厚とした場合に、その耐久性が不十分となることがある。一方、CVD法で形成した炭素膜は、その表面の平滑性が低く、膜厚を薄くした場合に、磁気記録媒体の表面の被覆率が低下して、磁気記録媒体のコロージョンが発生する場合がある。一方、イオンビーム蒸着法は、上述したスパッタリング法やCVD法に比べて、高硬度で平滑性が高く、緻密な炭素膜を形成することが可能である。   The carbon film used as the protective film of the magnetic recording medium is formed by a sputtering method, a CVD method, an ion beam evaporation method, or the like. Among these, the durability of the carbon film formed by the sputtering method may be insufficient when the film thickness is, for example, 100 mm or less. On the other hand, the carbon film formed by the CVD method has low surface smoothness, and when the film thickness is reduced, the coverage of the surface of the magnetic recording medium is lowered, and corrosion of the magnetic recording medium may occur. is there. On the other hand, the ion beam evaporation method can form a dense carbon film with higher hardness and higher smoothness than the above-described sputtering method or CVD method.

例えば、特許文献1には、真空条件下の成膜室内で、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成膜原料ガスをプラズマ状態とし、これをマイナス電位の基板表面に加速衝突させることにより、厚さ変動を抑制し炭素膜を安定して成膜する熱フィラメント−プラズマCVD装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses that a film forming material gas is brought into a plasma state by a discharge between a heated filament cathode and anode in a film forming chamber under a vacuum condition, and this is accelerated and collided with a negative potential substrate surface. Thus, a hot filament-plasma CVD apparatus is disclosed in which thickness variation is suppressed and a carbon film is stably formed.

前述のCVD法やイオンビーム蒸着法で形成される硬質の炭素膜として、ダイヤモンド膜やダイヤモンドライクカーボン(DLC)膜が知られている。ダイヤモンド膜は、一般的には略100%のダイヤモンド結合による多結晶の膜である。DLC膜は、アモルファス質の硬質炭素膜である。ここで磁気記録媒体の保護膜に用いられる炭素膜には、高い表面平滑性が求められるため一般的には結晶性のダイヤモンド膜は用いられずにDLC膜が用いられ、特にその高い表面平滑性から水素化したDLC膜(水素を含んだ炭素膜)が用いられる。   A diamond film and a diamond-like carbon (DLC) film are known as a hard carbon film formed by the above-described CVD method or ion beam evaporation method. The diamond film is generally a polycrystalline film with approximately 100% diamond bonding. The DLC film is an amorphous hard carbon film. Here, since the carbon film used for the protective film of the magnetic recording medium is required to have a high surface smoothness, a DLC film is generally used without using a crystalline diamond film. A hydrogenated DLC film (carbon film containing hydrogen) is used.

しかし、保護膜を設けただけでは、磁気記録媒体の保護は十分ではなく、保護膜の表面に、厚さが0.5〜3nm程度の潤滑剤を塗布して潤滑剤層を形成し、保護膜の耐久性や保護力を改善している。このように、潤滑剤層を設けることによって、磁気ヘッド(磁気ヘッドスライダ)が保護膜と直接接触するのを防止することができると共に、磁気記録媒体上を摺動する磁気ヘッド(磁気ヘッドスライダ)の摩擦力を著しく低減させることが可能となるので、磁気記録媒体内部への汚染物質の侵入を防ぐことができる。   However, the protection of the magnetic recording medium is not sufficient only by providing a protective film, and a lubricant layer having a thickness of about 0.5 to 3 nm is applied to the surface of the protective film to form a lubricant layer. Improves membrane durability and protection. Thus, by providing the lubricant layer, the magnetic head (magnetic head slider) can be prevented from coming into direct contact with the protective film, and the magnetic head (magnetic head slider) sliding on the magnetic recording medium can be prevented. Thus, it is possible to remarkably reduce the frictional force of the magnetic recording medium, so that it is possible to prevent contaminants from entering the magnetic recording medium.

ここで、潤滑剤としては、パーフルオロポリエーテル系潤滑剤や脂肪族炭化水素系潤滑剤などが従来から提案されている。例えば、特許文献2には、HOCH−{CF(OC−(OCF−OCF}−CHOH(m、nは整数)の構造をもつパーフロロアルキルポリエーテルの潤滑剤を塗布した磁気記録媒体が開示されている。 Here, as the lubricant, a perfluoropolyether lubricant, an aliphatic hydrocarbon lubricant and the like have been proposed. For example, Patent Document 2, HOCH 2 - {CF 2 (OC 2 F 4) m - (OCF 2) n -OCF 2} -CH 2 OH (m, n are integers) perfluoroalkyl poly having a structure of A magnetic recording medium coated with an ether lubricant is disclosed.

また、特許文献3には、HOCHCH(OH)−CHOCHCFO−(CO)−(CFO)―CFCHOCH―CH(OH)CHOH(m、nは整数)の構造をもつパーフロロアルキルポリエーテル(テトラオール)よりなる潤滑層を有する磁気記録媒体が開示されている。 Further, Patent Document 3, HOCH 2 CH (OH) -CH 2 OCH 2 CF 2 O- (C 2 F 4 O) m - (CF 2 O) n -CF 2 CH 2 OCH 2 -CH (OH) A magnetic recording medium having a lubricating layer made of perfluoroalkyl polyether (tetraol) having a structure of CH 2 OH (m and n are integers) is disclosed.

ところで、水素化したDLC膜中には20原子%程度の水素が含有されている。このような水素含有量の高いDLC膜は、水素を全く含まないDLC膜に比べて硬度が低く、DLC膜上に塗布して使用される潤滑剤(例えば、パーフルオロエーテル(PFPE)等の弗化系液体潤滑剤)に対する濡れ性が悪く、DLC膜への潤滑剤の被覆率が低下する問題点があった。   By the way, the hydrogenated DLC film contains about 20 atomic% of hydrogen. Such a DLC film having a high hydrogen content has a lower hardness than a DLC film that does not contain any hydrogen, and a lubricant (for example, a fluorocarbon such as perfluoroether (PFPE)) applied on the DLC film. The wettability with respect to the liquefied liquid lubricant) is poor and the coverage of the lubricant on the DLC film is reduced.

係る問題点に関して、特許文献4には、保護膜層と液体潤滑剤との化学的結合力を増すために、磁性膜を保護する炭素を主成分とする保護膜をイオンビーム法もしくはケミカルベーパーデポジション法で成膜する際に、NOガスを添加することが開示されている。 With regard to such problems, Patent Document 4 discloses that a protective film mainly composed of carbon that protects the magnetic film is formed by an ion beam method or chemical vapor deposition in order to increase the chemical bonding force between the protective film layer and the liquid lubricant. It is disclosed that N 2 O gas is added when forming a film by the position method.

特開2000−226659公報JP 2000-226659 A 特開平11−49716号公報JP 11-49716 A 特開平9−282642号公報JP-A-9-282642 特開2002−109718号公報JP 2002-109718 A

しかしながら、本発明の発明者らの検討によると、炭素膜を成膜する際、特許文献4に開示された成膜方法を採用すると、炭素膜自体の密度が低下し、炭素膜の硬度が更に低下し、保護膜としての機能を十分に果たせない場合があることが明らかとなった。   However, according to the study of the inventors of the present invention, when the film formation method disclosed in Patent Document 4 is adopted when forming the carbon film, the density of the carbon film itself is reduced, and the hardness of the carbon film is further increased. It was revealed that the function as a protective film may not be sufficiently achieved.

本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、潤滑剤に対する濡れ性が高く、高硬度で表面平滑性の高い水素を含む炭素膜が得られる炭素膜の製造方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to provide a method for producing a carbon film that provides a carbon film containing hydrogen having high wettability to a lubricant, high hardness, and high surface smoothness. .

本願発明者は、上記の課題を解決すべく検討した結果、次の発明を完成させた。   The inventor of the present application has completed the following invention as a result of studies to solve the above-described problems.

(1)基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程と、亜酸化窒素および窒素の混合ガスをイオン化する工程と、前記イオン化によって形成したイオンを前記水素を含む炭素膜の表面に照射する工程と、を有する炭素膜の製造方法。 (1) A step of forming a carbon film containing hydrogen on the surface of the substrate, a step of ionizing a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen, and irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen with ions formed by the ionization A process for producing a carbon film.

(2)前記混合ガスに含まれる亜酸化窒素の量が、1体積%〜80体積%の範囲内であることを特徴とする(1)に記載の炭素膜の製造方法。 (2) The method for producing a carbon film according to (1), wherein the amount of nitrous oxide contained in the mixed gas is in the range of 1% by volume to 80% by volume.

(3)前記イオンを前記水素を含む炭素膜の表面に照射する工程において、前記イオンを加速してから、前記水素を含む炭素膜の表面に照射する(1)または(2)に記載の炭素膜の製造方法。 (3) In the step of irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen with the ions, the ions according to (1) or (2) are irradiated after accelerating the ions and then irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen. A method for producing a membrane.

(4)前記基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程が、成膜室内に炭素および水素を含む原料気体を導入する工程と、前記原料気体をイオン化する工程と、前記イオンを加速し、前記基材の表面に照射する工程と、を有する(1)〜(3)の何れか1項に記載の炭素膜の製造方法。 (4) A step of forming a carbon film containing hydrogen on the surface of the substrate includes a step of introducing a raw material gas containing carbon and hydrogen into a film forming chamber, a step of ionizing the raw material gas, and accelerating the ions. And irradiating the surface of the substrate with the method of producing a carbon film according to any one of (1) to (3).

(5)基板と、前記基板の少なくとも一方の面側に設けられた磁性層と、前記磁性層の、前記基板と対向する面とは反対側の面に設けられた水素を含む炭素膜と、を有し、前記水素を含む炭素膜は、前記磁性層と対向する面の反対側の面の水素濃度が膜中の最高水素濃度よりも低く、かつ、前記水素を含む炭素膜は、少なくとも前記磁性層と対向する面の反対側の面が窒化されている磁気記録媒体。 (5) a substrate, a magnetic layer provided on at least one surface side of the substrate, a carbon film containing hydrogen provided on a surface of the magnetic layer opposite to the surface facing the substrate, The carbon film containing hydrogen has a hydrogen concentration on the surface opposite to the surface facing the magnetic layer lower than the highest hydrogen concentration in the film, and the carbon film containing hydrogen is at least the A magnetic recording medium in which a surface opposite to a surface facing a magnetic layer is nitrided.

(6)(5)に記載の磁気記録媒体を有する磁気記憶装置。 (6) A magnetic storage device having the magnetic recording medium according to (5).

本発明によれば、潤滑剤に対する濡れ性が高く、高硬度で平滑性の高い、水素を含む炭素膜が得られる炭素膜の製造方法を提供できる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the manufacturing method of the carbon film from which the wettability with respect to a lubricant is high, and the carbon film containing hydrogen with high hardness and high smoothness is obtained can be provided.

本発明の第1の実施形態における水素を含む炭素膜の形成装置の構成図。The block diagram of the formation apparatus of the carbon film containing hydrogen in the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第2の実施形態における磁気記録媒体の断面構成図。FIG. 6 is a cross-sectional configuration diagram of a magnetic recording medium according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態における磁気記憶装置の構成図。The block diagram of the magnetic memory device in the 3rd Embodiment of this invention.

以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、下記の実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、下記の実施形態に種々の変形および置換を加えることができる。   DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and various modifications and changes can be made to the following embodiments without departing from the scope of the present invention. Substitutions can be added.

[第1の実施態様]
本実施形態の炭素膜の製造方法の構成例について説明する。
本実施形態の炭素膜の製造方法は、基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程と、亜酸化窒素および窒素の混合ガスをイオン化し、このイオンを水素を含む炭素膜の表面に照射する工程と、を有している。
以下に各工程について説明する。
[First Embodiment]
A configuration example of the carbon film manufacturing method of the present embodiment will be described.
The method for producing a carbon film according to the present embodiment includes a step of forming a carbon film containing hydrogen on the surface of a substrate, and ionizing a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen, and this ion is applied to the surface of the carbon film containing hydrogen. And irradiating.
Each step will be described below.

(基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程)
まず、基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程について説明する。
本工程における水素を含む炭素膜の形成方法は特に限定されるものではなく、各種公知の方法を用いることができる。例えば、炭化水素ガスを原料としたCVD法(化学蒸着法)、イオンビーム蒸着法に例示されるPVD法(物理蒸着法)、不活性ガスに炭化水素ガスを添加しカーボンターゲットを用いて行われる反応性スパッタ法等により形成することができる。これらの成膜法の中で、他の成膜方法と比較して、水素濃度が低く、高硬度で平滑性の高い炭素膜が形成可能であるため、イオンビーム蒸着法を好ましく用いることができる。
以下に、成膜方法としてイオンビーム蒸着法を用いた場合例に水素を含む炭素膜の形成方法について説明する。
イオンビーム蒸着法を用いた、水素を含む炭素膜の形成装置の構成例を図1に示す。
(Process of forming a carbon film containing hydrogen on the surface of the substrate)
First, the process of forming a carbon film containing hydrogen on the surface of the substrate will be described.
The method for forming the carbon film containing hydrogen in this step is not particularly limited, and various known methods can be used. For example, a CVD method (chemical vapor deposition method) using hydrocarbon gas as a raw material, a PVD method (physical vapor deposition method) exemplified by ion beam deposition method, a hydrocarbon gas is added to an inert gas, and a carbon target is used. It can be formed by a reactive sputtering method or the like. Among these film formation methods, a carbon film having a low hydrogen concentration, high hardness, and high smoothness can be formed as compared with other film formation methods, so that ion beam evaporation can be preferably used. .
Hereinafter, a method for forming a carbon film containing hydrogen will be described as an example in which an ion beam deposition method is used as the film formation method.
FIG. 1 shows a configuration example of an apparatus for forming a carbon film containing hydrogen using an ion beam deposition method.

図1に示すように、水素を含む炭素膜の形成装置は、減圧可能な成膜室101を備えており、成膜室101内で基材Dを保持するホルダ102が設けられている。そして、成膜室101内に、炭素および水素を含む原料気体G(以下、「気体G」ともいう)や不活性ガスを導入する導入管103を備えている。さらに、成膜室101内に配置されたフィラメント状のカソード電極104と、成膜室101内のカソード電極104の周囲に配置されたアノード電極105と、を有する。そして、カソード電極104を通電により加熱する第1の電源106と、カソード電極104とアノード電極105との間で放電を生じさせる第2の電源107と、カソード電極104又はアノード電極105と基板Dとの間に電位差を与える第3の電源108と、を有する。また、カソード電極104とアノード電極105又は基板Dとの間で磁場を印加するマグネット109とを備えている。   As shown in FIG. 1, the apparatus for forming a carbon film containing hydrogen includes a deposition chamber 101 that can be depressurized, and a holder 102 that holds a substrate D in the deposition chamber 101 is provided. The film forming chamber 101 is provided with an introduction pipe 103 for introducing a source gas G containing carbon and hydrogen (hereinafter also referred to as “gas G”) and an inert gas. Further, it has a filament-like cathode electrode 104 arranged in the film formation chamber 101 and an anode electrode 105 arranged around the cathode electrode 104 in the film formation chamber 101. Then, the first power source 106 that heats the cathode electrode 104 by energization, the second power source 107 that generates a discharge between the cathode electrode 104 and the anode electrode 105, the cathode electrode 104 or the anode electrode 105, and the substrate D And a third power source 108 for providing a potential difference between the first and second power sources. Further, a magnet 109 for applying a magnetic field between the cathode electrode 104 and the anode electrode 105 or the substrate D is provided.

成膜室101は、チャンバ壁101aによって気密に構成されると共に、真空ポンプ(図示せず)に接続された排気管110を通じて内部を減圧排気することが可能となっている。   The film forming chamber 101 is hermetically configured by a chamber wall 101a, and can be evacuated inside through an exhaust pipe 110 connected to a vacuum pump (not shown).

第1の電源106は、カソード電極104に接続された電源であり、水素を含む炭素膜の成膜時にカソード電極104に電力を供給する。図中、第1の電源106は交流電源として示しているが、交流電源に限らず、直流電源を用いてもよい。   The first power source 106 is a power source connected to the cathode electrode 104 and supplies power to the cathode electrode 104 when a carbon film containing hydrogen is formed. In the figure, the first power source 106 is shown as an AC power source, but is not limited to an AC power source, and a DC power source may be used.

第2の電源107は、−電極側がカソード電極104に、+電極側がアノード電極105に接続された直流電源であり、水素を含む炭素膜の成膜時にカソード電極104とアノード電極105との間で放電を生じさせる。   The second power source 107 is a DC power source in which the negative electrode side is connected to the cathode electrode 104 and the positive electrode side is connected to the anode electrode 105, and is formed between the cathode electrode 104 and the anode electrode 105 when the carbon film containing hydrogen is formed. Causes a discharge.

第3の電源108は、+電極側がアノード電極105に、−電極側がホルダ102に接続された直流電源であり、水素を含む炭素膜の成膜時にアノード電極105とホルダ102に保持された基板Dとの間に電位差を付与する。また、第3の電源108は、+電極側がカソード電極104に接続された構成としてもよい。   The third power source 108 is a DC power source in which the positive electrode side is connected to the anode electrode 105 and the negative electrode side is connected to the holder 102, and the substrate D held by the anode electrode 105 and the holder 102 when the carbon film containing hydrogen is formed. A potential difference is given between The third power supply 108 may have a configuration in which the positive electrode side is connected to the cathode electrode 104.

マグネット109は、永久磁石又は電磁石からなり、チャンバ壁101aの周囲に配置
されると共に、駆動モータ(図示せず)により周方向に回転駆動することが可能となって
いることが好ましい。また、マグネット109として永久磁石を用いる場合には、強い磁場を発生させることができる焼結磁石を用いることが好ましい。
The magnet 109 is preferably made of a permanent magnet or an electromagnet, and is preferably arranged around the chamber wall 101a and can be rotationally driven in the circumferential direction by a drive motor (not shown). When a permanent magnet is used as the magnet 109, it is preferable to use a sintered magnet that can generate a strong magnetic field.

ここで、本実施形態でいうマグネット109の回転とは、マグネット109を360°の角度を超えて一方向に連続回転させることに加え、360°未満の角度で、往復回転(揺動)させる場合も含む。例えば、上記マグネット109として、回転の中心軸に対して等間隔で平行に複数の棒磁石を配置した場合、その棒磁石の最短の間隔が中心軸に対してX°を為す場合、往復回転(揺動)させる角度範囲をX°とすることができる。これにより、成膜室101内で発生する磁界を均一なものとすることが可能である。また、電磁石を用いる場合は、電力を供給する必要があるため、180°以上360°未満の角度で往復回転させることが好ましい。   Here, the rotation of the magnet 109 in the present embodiment refers to a case where the magnet 109 is continuously rotated in one direction beyond an angle of 360 ° and is reciprocally rotated (oscillated) at an angle of less than 360 °. Including. For example, when a plurality of bar magnets are arranged as the magnet 109 in parallel with the central axis of rotation at equal intervals, when the shortest interval between the bar magnets makes X ° with respect to the central axis, reciprocating rotation ( The angle range to be swung) can be set to X °. Thereby, the magnetic field generated in the film formation chamber 101 can be made uniform. In addition, when an electromagnet is used, it is necessary to supply electric power, and therefore, it is preferable to perform reciprocal rotation at an angle of 180 ° to less than 360 °.

基材Dのサイズにもよるが、基材Dとして外径3.5インチの円盤状の基板を用い、その表面に水素を含む炭素膜を成膜する場合、第1の電源106については、電圧を10〜100Vの範囲、電流を直流又は交流で5〜50Aの範囲に設定することが好ましい。また、第2の電源107については、電圧を50〜300Vの範囲、電流を10〜5000mAの範囲に設定することが好ましく、第3の電源108については、電圧を30〜500Vの範囲、電流を10〜200mAの範囲に設定することが好ましい。マグネット109の回転数については、例えば20〜200rpmの範囲に設定することが好ましい。   Depending on the size of the base material D, when using a disk-shaped substrate having an outer diameter of 3.5 inches as the base material D and forming a carbon film containing hydrogen on the surface thereof, the first power source 106 is It is preferable to set the voltage in a range of 10 to 100 V and the current in a range of 5 to 50 A by direct current or alternating current. For the second power source 107, it is preferable to set the voltage in the range of 50 to 300V and the current in the range of 10 to 5000mA. For the third power source 108, the voltage is in the range of 30 to 500V and the current is It is preferable to set in the range of 10 to 200 mA. About the rotation speed of the magnet 109, it is preferable to set in the range of 20-200 rpm, for example.

以上のような構成とされた形成装置を用いて、基材Dの表面に水素を含む炭素膜を形成する工程を行う場合、例えば以下の手順により実施することができる。なお、この場合、基材Dとしては特に限定されるものではなく、上記のように表面に他の層が形成されていない基板を用いることもでき、基板表面に他の層が既に形成されていたものを用いることもできる。例えば後述のように磁性層の表面に水素を含む炭素膜を形成する場合には、磁性層が形成された基板を基材Dとする。
まず、排気管110を介して減圧された成膜室101の内部に、導入管103を介して、炭素および水素を含む原料の気体Gを導入する。
When performing the process of forming the carbon film containing hydrogen on the surface of the base material D using the forming apparatus configured as described above, for example, the following procedure can be used. In this case, the substrate D is not particularly limited, and a substrate on which no other layer is formed as described above can be used, and another layer is already formed on the substrate surface. Can also be used. For example, when a carbon film containing hydrogen is formed on the surface of the magnetic layer as described later, the substrate on which the magnetic layer is formed is used as the base material D.
First, a raw material gas G containing carbon and hydrogen is introduced into the film forming chamber 101, which has been decompressed via the exhaust pipe 110, via the introduction pipe 103.

原料の気体Gを、第1の電源106からの電力供給により加熱されたカソード電極104の熱プラズマと、第2の電源107に接続されたカソード電極104とアノード電極105との間で放電により発生したプラズマとによって励起分解する。これにより、原料の気体Gをイオン化した気体(炭素イオン)とする。   The raw material gas G is generated by discharge between the thermal plasma of the cathode electrode 104 heated by the power supply from the first power source 106 and the cathode electrode 104 and the anode electrode 105 connected to the second power source 107. The plasma is excited and decomposed by the plasma. Thereby, the gas G of the raw material is converted into an ionized gas (carbon ion).

そして、このプラズマ中で励起された炭素イオンは、第3の電源108によりマイナス電位とされた基材Dに向かって加速しながら、基材Dの表面に衝突することが好ましい。   The carbon ions excited in the plasma preferably collide with the surface of the base material D while accelerating toward the base material D, which is set to a negative potential by the third power source 108.

すなわち、基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程は、成膜室内に炭素および水素を含む原料気体(気体G)を導入する工程と、原料気体をイオン化する工程と、イオン化された原料気体を加速し、基材の表面に照射する工程とを有することが好ましい。   That is, the step of forming the carbon film containing hydrogen on the surface of the substrate was ionized, the step of introducing a source gas (gas G) containing carbon and hydrogen into the deposition chamber, the step of ionizing the source gas, It is preferable to have a step of accelerating the raw material gas and irradiating the surface of the substrate.

ここで、本実施形態の水素を含む炭素膜の成膜方法では、チャンバ壁101aの周囲に配置されたマグネット109によって、原料の気体Gをイオン化する領域又はイオン化した気体(イオンビームという。)を加速する領域(以下、「励起空間」という)において磁場を印加することが好ましい。このように、炭素イオンを基材Dの表面に加速照射するときに、外部から磁場を印加することによって、この基材Dの表面に向かって加速照射される炭素イオンのイオン密度を高めることができる。   Here, in the method for forming a carbon film containing hydrogen according to the present embodiment, a region in which the source gas G is ionized or an ionized gas (referred to as an ion beam) by the magnet 109 disposed around the chamber wall 101a. It is preferable to apply a magnetic field in a region to be accelerated (hereinafter referred to as “excitation space”). Thus, when accelerating and irradiating the surface of the substrate D with carbon ions, the ion density of the carbon ions that are accelerated and irradiated toward the surface of the substrate D can be increased by applying a magnetic field from the outside. it can.

これにより、励起空間内のイオン密度が高められると、この励起空間内の励起力が高められ、より高いエネルギー状態となった炭素イオンを基材Dの表面に加速照射することができる。このため、基材Dの表面に硬度が特に高く、緻密性の特に高い、水素を含む炭素膜を成膜することが可能となる。また、平滑性の高い水素を含む炭素膜とすることができる。   As a result, when the ion density in the excitation space is increased, the excitation force in the excitation space is increased, and the surface of the substrate D can be acceleratedly irradiated with carbon ions in a higher energy state. For this reason, it becomes possible to form a carbon film containing hydrogen having a particularly high hardness and a particularly high density on the surface of the substrate D. Further, a carbon film containing hydrogen with high smoothness can be obtained.

さらに、本発明では、励起空間の周囲に配置されたマグネット109を周方向に回転させることによって、この励起空間に印加される磁場の分布を均質なものとし、この励起空間中の炭素イオンの分布を均一化して基材Dの表面に照射することができる。したがって、基材Dの表面に形成される水素を含む炭素膜の膜厚分布も安定化させることが可能である。   Furthermore, in the present invention, by rotating the magnet 109 arranged around the excitation space in the circumferential direction, the distribution of the magnetic field applied to the excitation space is made uniform, and the distribution of carbon ions in the excitation space is made uniform. Can be made uniform and the surface of the substrate D can be irradiated. Therefore, the film thickness distribution of the carbon film containing hydrogen formed on the surface of the substrate D can be stabilized.

ここで、炭素および水素を含む原料の気体Gとしては特に限定されるものではないが、例えば炭化水素を含むものを好ましく用いることができる。炭化水素としては、低級飽和炭化水素、低級不飽和炭化水素、低級環式炭化水素から選択される1種以上の低炭素炭化水素を用いることが好ましい。なお、ここでいう低級とは、炭素数が1〜10の場合を指す。   Here, the raw material gas G containing carbon and hydrogen is not particularly limited, but for example, a gas containing hydrocarbon can be preferably used. As the hydrocarbon, it is preferable to use one or more low-carbon hydrocarbons selected from lower saturated hydrocarbons, lower unsaturated hydrocarbons, and lower cyclic hydrocarbons. Here, the term “lower” refers to a case of 1 to 10 carbon atoms.

このうち、低級飽和炭化水素としては、例えば、メタン、エタン、プロパン、ブタン、オクタン等を好ましく用いることができる。一方、低級不飽和炭化水素としては、例えば、イソプレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン等を用いることができる。一方、低級環式炭化水素としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、ナフタレン、シクロヘキサン、シクロヘキサジエン、アダマンタン等を好ましく用いることができる。   Among these, as the lower saturated hydrocarbon, for example, methane, ethane, propane, butane, octane and the like can be preferably used. On the other hand, as the lower unsaturated hydrocarbon, for example, isoprene, ethylene, propylene, butylene, butadiene and the like can be used. On the other hand, as the lower cyclic hydrocarbon, for example, benzene, toluene, xylene, styrene, naphthalene, cyclohexane, cyclohexadiene, adamantane and the like can be preferably used.

以上のように、基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程は、このようなイオンビーム蒸着法を用いた成膜装置を用いて好ましく実施することができる。
この際形成される水素を含む炭素膜については特に限定されるものではないが、DLC膜であることが好ましい。
As described above, the step of forming the carbon film containing hydrogen on the surface of the substrate can be preferably performed using a film forming apparatus using such an ion beam evaporation method.
The carbon film containing hydrogen formed at this time is not particularly limited, but is preferably a DLC film.

(亜酸化窒素および窒素の混合ガスをイオン化し、水素を含む炭素膜の表面に照射する工程)
次に亜酸化窒素および窒素の混合ガスをイオン化し、水素を含む炭素膜の表面に照射する工程について説明する。
本工程は例えば以下の手順により実施することができる。
(Step of ionizing a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen and irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen)
Next, a process of ionizing a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen and irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen will be described.
This step can be performed, for example, according to the following procedure.

まず、水素を含む炭素膜の形成後に成膜室101内に、亜酸化窒素と窒素との混合ガスを導入する。そして、通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極104とカソード電極104の周囲に設けられたアノード電極105との間で、放電によりこの混合ガスをイオン化する。次いで、基材Dの表面に形成した水素を含む炭素膜にこのイオンを照射し、照射したイオンにより水素を含む炭素膜の少なくとも表層部の水素をはじき出すと共に、表層部を窒化する。   First, after forming a carbon film containing hydrogen, a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen is introduced into the deposition chamber 101. The mixed gas is ionized by discharge between the filament-shaped cathode electrode 104 heated by energization and the anode electrode 105 provided around the cathode electrode 104. Subsequently, this ion is irradiated to the carbon film containing hydrogen formed on the surface of the base material D, and at least the surface layer portion of the carbon film containing hydrogen is ejected by the irradiated ions, and the surface layer portion is nitrided.

本願発明では、水素を含む炭素膜へ照射するイオンの形成に、亜酸化窒素および窒素の混合ガスを使用する。亜酸化窒素ガスは、酸素ガス、窒素ガスに比べて乖離エネルギーが低いため、酸素イオン、窒素イオンを形成しやすく、また形成したイオンの質量も小さいので炭素膜そのものの構造を壊すことが少ない。そのため、水素を含む炭素膜の表面に亜酸化窒素および窒素の混合ガスをイオン化してこのイオンを照射することにより、水素を含む炭素膜の下層部の構造を壊さず、よって、水素を含む炭素膜の高い表面平滑性を維持した状態で、水素を含む炭素膜の表層部の水素のみを効率的にはじき出し、また窒化を効率的に行うことができる。   In the present invention, a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen is used to form ions that irradiate the carbon film containing hydrogen. Since nitrous oxide gas has lower dissociation energy than oxygen gas and nitrogen gas, it is easy to form oxygen ions and nitrogen ions, and the mass of the formed ions is small, so that the structure of the carbon film itself is rarely broken. For this reason, the surface of the carbon film containing hydrogen is ionized with a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen and irradiated with these ions, so that the structure of the lower layer of the carbon film containing hydrogen is not broken, and therefore the carbon containing hydrogen While maintaining high surface smoothness of the film, only hydrogen in the surface layer portion of the carbon film containing hydrogen can be efficiently ejected and nitridation can be performed efficiently.

本願発明の製造方法は、前述のように、水素を含む炭素膜の少なくとも表層部の水素を酸素イオンの酸化作用によりはじき出すと共に、表層部を窒素イオンによって窒化する効果を有するが、本願発明のイオンでこの効果を発現させるためには、酸素原子と窒素原子を含む亜酸化窒素のみをイオン化して用いれば良いとも考えられる。しかしながら、亜酸化窒素では酸素と窒素の原子比率が1:2に固定されているため、酸素イオンの酸化作用と窒素イオンの窒化作用とをバランス良く調整することは困難である。特に本願発明者らの検討によると、亜酸化窒素のみから形成したイオンを用いて水素を含む炭素膜表層部の、水素のはじき出しと窒化を行うと、水素をはじき出す効果に比べて窒化効果が弱いことが明らかになった。   As described above, the production method of the present invention has the effect of extruding at least the surface layer hydrogen of the carbon film containing hydrogen by the oxidizing action of oxygen ions and nitriding the surface layer portion with nitrogen ions. In order to achieve this effect, it is considered that only nitrous oxide containing oxygen and nitrogen atoms may be ionized and used. However, in nitrous oxide, since the atomic ratio of oxygen to nitrogen is fixed at 1: 2, it is difficult to adjust the oxidizing action of oxygen ions and the nitriding action of nitrogen ions in a well-balanced manner. In particular, according to the study by the inventors of the present invention, when hydrogen is ejected and nitrided on the surface of the carbon film containing hydrogen using ions formed only from nitrous oxide, the nitriding effect is weaker than the effect of ejecting hydrogen. It became clear.

そこで本願発明では、水素を含む炭素膜へ照射するイオンの形成に、亜酸化窒素および窒素の混合ガスを使用することで、水素を含む炭素膜の表層部における窒化効果を高めることを趣旨とする。   Accordingly, the present invention aims to enhance the nitriding effect in the surface layer portion of the carbon film containing hydrogen by using a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen to form ions irradiated to the carbon film containing hydrogen. .

本願発明で使用する亜酸化窒素および窒素の混合ガスに含まれる亜酸化窒素の量は、処理を行う炭素膜の水素化の程度、密度、処理装置の構造、処理圧力等、様々な条件に依存するが、好ましくは、1体積%〜80体積%の範囲内、より好ましくは、1.5体積%〜60体積%の範囲内、最も好ましくは、2体積%〜30体積%の範囲内とする。この亜酸化窒素の好ましい量は実験的に求めた値であるが、具体的には、水素を約15原子%含むアモルファスカーボン膜を3.5nmの膜厚で形成し、その表層部に亜酸化窒素および窒素の混合ガスを用いて形成したイオンを照射し、アモルファスカーボン膜の表層部深さ0.8nmの領域内において、脱水素化と窒化が最も進行する亜酸化窒素および窒素の混合ガスの混合比率から算出したものである。   The amount of nitrous oxide contained in the mixed gas of nitrous oxide and nitrogen used in the present invention depends on various conditions such as the degree of hydrogenation of the carbon film to be processed, the density, the structure of the processing apparatus, and the processing pressure. However, it is preferably in the range of 1 vol% to 80 vol%, more preferably in the range of 1.5 vol% to 60 vol%, most preferably in the range of 2 vol% to 30 vol%. . The preferred amount of nitrous oxide is a value obtained experimentally. Specifically, an amorphous carbon film containing about 15 atomic% of hydrogen is formed with a thickness of 3.5 nm, and the surface layer portion is suboxidized. Irradiated with ions formed using nitrogen and a mixed gas of nitrogen, the surface of the amorphous carbon film has a surface layer portion depth of 0.8 nm. It is calculated from the mixing ratio.

この亜酸化窒素および窒素の混合ガスをイオン化し、このイオンを水素を含む炭素膜の表面に照射する工程において、イオンを加速してから、水素を含む炭素膜の表面に照射することが好ましい。具体的には例えば、第3の電源108によりマイナス電位とされた基材Dに向かって加速しながら、基材Dの表面に衝突することが好ましい。   In the step of ionizing the mixed gas of nitrous oxide and nitrogen and irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen with ions, it is preferable to accelerate the ions and then irradiate the surface of the carbon film containing hydrogen. Specifically, for example, it is preferable to collide with the surface of the base material D while accelerating toward the base material D, which is set to a negative potential by the third power source 108.

また、例えば、基材DにRF(Radio Frequency)またはVHF(Very High Frequency)の交流電源を接続し、基材Dの水素を含む炭素膜が形成された面と対向する位置にアースに接続された平板を配置した装置を用いることもできる。この場合、基材Dと、アースに接続された平板と、の間で生じる電界により混合ガスをイオン化し、このガスを加速して基材Dの表面に照射することができる。   Further, for example, an RF (Radio Frequency) or VHF (Very High Frequency) AC power source is connected to the base material D, and the base material D is connected to the ground at a position facing the surface on which the carbon film containing hydrogen is formed. A device in which a flat plate is arranged can also be used. In this case, the mixed gas can be ionized by an electric field generated between the substrate D and the flat plate connected to the ground, and this gas can be accelerated to irradiate the surface of the substrate D.

アースに接続された平板は、基材Dの成膜面と対向するように配置されていれば良くその場所は特に限定されない。ただし、例えば炭素膜を上記イオンビーム蒸着法により成膜し、該装置で前記混合ガスをイオン化しを照射する場合、アースに接続された平板はアノード電極105よりも基材Dから離れた位置、すなわち、図1の場合であればアノード電極105よりも図中左側に配置されることが好ましい。   The place where the flat plate connected to the earth should just be arrange | positioned so as to oppose the film-forming surface of the base material D is not specifically limited. However, for example, when a carbon film is formed by the ion beam vapor deposition method and the mixed gas is ionized and irradiated by the apparatus, the flat plate connected to the ground is positioned farther from the substrate D than the anode electrode 105, In other words, in the case of FIG. 1, it is preferable that the anode electrode 105 is disposed on the left side in the drawing.

以上の様に、前記混合ガスから形成したイオンを、水素を含む炭素膜の表面に照射することにより、炭素膜の表面を脱水素化および窒化することができ、炭素膜の表面の潤滑剤に対する濡れ性を高め、硬度を高め、また本来的に水素を含む炭素膜が有する高い表面平滑制を実現することができる。   As described above, by irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen with the ions formed from the mixed gas, the surface of the carbon film can be dehydrogenated and nitrided, and the lubricant on the surface of the carbon film can be reduced. It is possible to increase wettability, increase hardness, and realize a high surface smoothness inherent to a carbon film containing hydrogen inherently.

また、前記混合ガスから形成したイオンを、水素を含む炭素膜の表面に照射する工程を行う際、例えば、成膜装置の外部から磁場を印加することによって、基材Dに向かって照射される亜酸化窒素ガスのイオン密度を高めることが好ましい。このように基材Dに向かって照射される亜酸化窒素ガスのイオン密度を高めることにより、水素を含む炭素膜の表面の脱水素効果を高めることが好ましい。   When performing the step of irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen with ions formed from the mixed gas, for example, the substrate D is irradiated by applying a magnetic field from the outside of the film forming apparatus. It is preferable to increase the ion density of the nitrous oxide gas. Thus, it is preferable to increase the dehydrogenation effect on the surface of the carbon film containing hydrogen by increasing the ion density of the nitrous oxide gas irradiated toward the substrate D.

本実施形態の炭素膜の製造方法において、成膜室101内への亜酸化窒素と窒素の混合ガスの導入タイミングは特に限定されるものではない。例えば、水素を含む炭素膜の成膜後または成膜後期に、成膜室101内に導入されている炭素および水素を含む原料の気体Gに混合させることによって行ってもよい。   In the carbon film manufacturing method of the present embodiment, the timing of introducing the mixed gas of nitrous oxide and nitrogen into the film forming chamber 101 is not particularly limited. For example, the deposition may be performed by mixing the carbon gas containing hydrogen and the raw material gas G containing hydrogen introduced into the deposition chamber 101 after or after the carbon film containing hydrogen.

ただし、水素を含む炭素膜の成膜中に亜酸化窒素ガスを供給すると炭素膜の膜密度が低下する恐れがあるため、水素を含む炭素膜の成膜後に亜酸化窒素と窒素の混合ガスを導入することが好ましい。特に、成膜室101内の気体Gを一旦排気して、水素を含む炭素膜の成膜を完了した後に行うことがより好ましい。このように、成膜室101内の気体Gを一旦排気して、水素を含む炭素膜の成膜を完了した後に、成膜室101内へ亜酸化窒素ガス等を導入することで、水素を含む炭素膜の表面の脱水素化と窒化をより効果的に行うことができる。   However, if nitrous oxide gas is supplied during the formation of a carbon film containing hydrogen, the film density of the carbon film may decrease. Therefore, after the carbon film containing hydrogen is formed, a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen is used. It is preferable to introduce. In particular, it is more preferable that the gas G in the film formation chamber 101 is once exhausted to complete the formation of the carbon film containing hydrogen. As described above, after the gas G in the film formation chamber 101 is once exhausted to complete the formation of the carbon film containing hydrogen, the nitrous oxide gas or the like is introduced into the film formation chamber 101 so that the hydrogen is removed. The dehydrogenation and nitridation of the surface of the carbon film containing it can be performed more effectively.

なお、成膜室101内に導入されている炭素および水素を含む原料の気体Gを排気する前に亜酸化窒素ガス等の導入する場合には、亜酸化窒素ガス等の導入と成膜室101内の排気を同時に進行させることが好ましい。このように操作を行うことにより、成膜室内での亜酸化窒素ガス等への置換速度を速めることが可能となる。   Note that in the case where nitrous oxide gas or the like is introduced before exhausting the raw material gas G containing carbon and hydrogen introduced into the film formation chamber 101, the introduction of the nitrous oxide gas and the film formation chamber 101 are performed. It is preferable to advance the exhaust in the interior simultaneously. By performing the operation in this manner, it is possible to increase the replacement speed with nitrous oxide gas or the like in the film formation chamber.

また本願発明では、基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程と、亜酸化窒素および窒素の混合ガスをイオン化し、前記水素を含む炭素膜の表面に照射する工程とを、それぞれ別の装置で行うのが好ましい。これにより、前述のような装置内でのプロセスガスの入れ替えが不要となるので、炭素膜の製造プロセスの効率化を実現できると共に、前工程の在留ガスの悪影響を無くすことができる。   In the present invention, the step of forming a carbon film containing hydrogen on the surface of the substrate and the step of ionizing a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen and irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen are separately performed. It is preferable to carry out with the apparatus of. This eliminates the need for replacement of the process gas in the apparatus as described above, thereby improving the efficiency of the carbon film manufacturing process and eliminating the adverse effects of the residence gas in the previous step.

また、図1に示す水素を含む炭素膜の形成装置では、基材Dの片面にのみ水素を含む炭素膜を成膜する構成となっているが、係る構成に限定されるものではない。基材Dの両面に水素を含む炭素膜を成膜する構成とすることも可能であり、この場合、例えば、基材Dの片面にのみ水素を含む炭素膜を成膜する場合と同様の装置構成を、成膜室101内の基材Dを挟んだ両側に配置することにより行うことができる。   Further, in the apparatus for forming a carbon film containing hydrogen shown in FIG. 1, the carbon film containing hydrogen is formed only on one surface of the substrate D, but the present invention is not limited to such a structure. It is possible to form a carbon film containing hydrogen on both surfaces of the substrate D. In this case, for example, an apparatus similar to the case where a carbon film containing hydrogen is formed only on one surface of the substrate D is used. The configuration can be performed by arranging the both sides of the base material D in the film formation chamber 101.

以上に説明してきた本実施形態の炭素膜の製造方法によれば、潤滑剤に対する濡れ性が高く、高硬度な水素を含む炭素膜が得られる。さらに、表面の平滑性が高く、緻密な、水素を含む炭素膜が得られる。   According to the carbon film manufacturing method of the present embodiment described above, a carbon film containing hydrogen with high wettability to the lubricant and high hardness can be obtained. Furthermore, a dense carbon film containing hydrogen with high surface smoothness can be obtained.

このような水素を含む炭素膜を磁気記録媒体等の保護膜に用いた場合には、水素を含む炭素膜の厚さを薄くすることが可能なため、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの距離を狭く設定することが可能である。その結果、磁気記録媒体の記録密度を高めると共に、磁気記録媒体の耐コロージョン性を高めることが可能である。   When such a carbon film containing hydrogen is used as a protective film for a magnetic recording medium or the like, the thickness of the carbon film containing hydrogen can be reduced, so that the distance between the magnetic recording medium and the magnetic head is reduced. It can be set narrowly. As a result, it is possible to increase the recording density of the magnetic recording medium and increase the corrosion resistance of the magnetic recording medium.

[第2の実施形態]
本実施形態の磁気記録媒体の構成例について説明する。
本実施形態の磁気記録媒体は、基板と、基板の少なくとも一方の面側に設けられた磁性層と、磁性層の、基板と対向する面とは反対側の面に設けられた水素を含む炭素膜と、を有している。そして、水素を含む炭素膜は、磁性層と対向する面の反対側の面の水素濃度が膜中の最高水素濃度よりも低く、かつ、水素を含む炭素膜は、少なくとも磁性層と対向する面の反対側の面が窒化されている。
以下、本実施形態の磁気記録媒体について具体的に説明する。
本実施形態の磁気記録媒体の断面構成例を図2に示す。
[Second Embodiment]
A configuration example of the magnetic recording medium of this embodiment will be described.
The magnetic recording medium of this embodiment includes a substrate, a magnetic layer provided on at least one surface side of the substrate, and carbon containing hydrogen provided on the surface of the magnetic layer opposite to the surface facing the substrate. And a membrane. In the carbon film containing hydrogen, the hydrogen concentration on the surface opposite to the surface facing the magnetic layer is lower than the maximum hydrogen concentration in the film, and the carbon film containing hydrogen is at least the surface facing the magnetic layer. The surface on the opposite side is nitrided.
Hereinafter, the magnetic recording medium of the present embodiment will be specifically described.
An example of a cross-sectional configuration of the magnetic recording medium of the present embodiment is shown in FIG.

本実施形態の磁気記録媒体は、例えば図2に示したように基板20の両面に、磁性層210及び水素を含む炭素膜(保護層)24が順次積層された構造とすることができ、さらに最表面には潤滑層25を形成することができる。また、磁性層210は例えば、軟磁性層21、中間層22及び記録磁性層23により構成することができる。なお、ここでは、基板20を中心として、その両面に各層を形成した例を示したが、係る形態に限定されるものではなく、例えば一方の面のみに各層を形成することもできる。   The magnetic recording medium of the present embodiment can have a structure in which, for example, as shown in FIG. 2, a magnetic layer 210 and a carbon film (protective layer) 24 containing hydrogen are sequentially laminated on both surfaces of a substrate 20, A lubricating layer 25 can be formed on the outermost surface. Further, the magnetic layer 210 can be constituted by, for example, the soft magnetic layer 21, the intermediate layer 22, and the recording magnetic layer 23. Here, an example is shown in which each layer is formed on both surfaces of the substrate 20 as a center. However, the present invention is not limited to this mode, and for example, each layer can be formed only on one surface.

水素を含む炭素膜24は、磁性層210と対向する面241とは反対側の面242の水素濃度が膜中の最高水素濃度よりも低くなっている。そして、少なくとも磁性層と対向する面241とは反対側の面242が窒化されている。特に、水素を含む炭素膜は磁性層210と対向する面241の反対の面242側の表層部が窒化されていることが好ましい。係る水素を含む炭素膜24は、例えば第1の実施形態で説明した炭素膜の製造方法により形成されることが好ましい。   In the carbon film 24 containing hydrogen, the hydrogen concentration on the surface 242 opposite to the surface 241 facing the magnetic layer 210 is lower than the maximum hydrogen concentration in the film. At least the surface 242 opposite to the surface 241 facing the magnetic layer is nitrided. In particular, it is preferable that the surface layer portion on the surface 242 side opposite to the surface 241 facing the magnetic layer 210 is nitrided in the carbon film containing hydrogen. The carbon film 24 containing hydrogen is preferably formed by, for example, the carbon film manufacturing method described in the first embodiment.

水素を含む炭素膜24の膜厚は特に限定されるものではないが、高密度で緻密であることから、他の保護膜よりも薄くすることが可能であり、例えば、水素を含む炭素膜24の膜厚を2nm程度以下とすることも可能である。
水素を含む炭素膜24は上記の構成とすることにより、潤滑剤との濡れ性が高く、平坦性が高く、高硬度で緻密であり、均一な厚みとすることができる。
The film thickness of the carbon film 24 containing hydrogen is not particularly limited. However, since it is dense and dense, it can be made thinner than other protective films, for example, the carbon film 24 containing hydrogen. It is also possible to make the film thickness about 2 nm or less.
By adopting the above structure, the carbon film 24 containing hydrogen has high wettability with a lubricant, high flatness, high hardness, denseness, and uniform thickness.

このため、本実施形態の磁気記録媒体においては、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの距離を狭く設定することが可能となり、その結果、この磁気記録媒体の記録密度を高めると共に、この磁気記録媒体の耐コロージョン性を高めることが可能である。
以下、上記磁気記録媒体の水素を含む炭素膜24以外の各層について説明する。
Therefore, in the magnetic recording medium of the present embodiment, the distance between the magnetic recording medium and the magnetic head can be set narrow. As a result, the recording density of the magnetic recording medium is increased and the magnetic recording medium It is possible to improve the corrosion resistance.
Hereinafter, each layer other than the carbon film 24 containing hydrogen of the magnetic recording medium will be described.

基板20としては、特に限定されないが、非磁性基板を好ましく用いることができる。具体的には例えば、Alを主成分とした基板や、Al−Mg合金等のAl合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、結晶化ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂からなる基板など任意のものを好ましく用いることができる。中でも、Al合金基板や、結晶化ガラス等のガラス製基板、シリコン基板を用いることがより好ましい。   Although it does not specifically limit as the board | substrate 20, A nonmagnetic board | substrate can be used preferably. Specifically, for example, from Al-based substrates, Al-alloy substrates such as Al-Mg alloys, ordinary soda glass, aluminosilicate glass, crystallized glass, silicon, titanium, ceramics, and various resins Any substrate such as a substrate can be preferably used. Among these, it is more preferable to use an Al alloy substrate, a glass substrate such as crystallized glass, or a silicon substrate.

また、基板表面の平均表面粗さ(Ra)は、1nm以下であることが好ましく、0.5nm以下であることがより好ましく、0.1nm以下であることが特に好ましい。   Further, the average surface roughness (Ra) of the substrate surface is preferably 1 nm or less, more preferably 0.5 nm or less, and particularly preferably 0.1 nm or less.

磁性層210の構成は特に限定されるものではなく、例えば面内磁気記録媒体用の面内磁性層でも、垂直磁気記録媒体用の垂直磁性層でもよい。ただし、より高い記録密度を実現するためには垂直磁性層が好ましい。   The configuration of the magnetic layer 210 is not particularly limited. For example, the magnetic layer 210 may be an in-plane magnetic layer for an in-plane magnetic recording medium or a perpendicular magnetic layer for a perpendicular magnetic recording medium. However, a perpendicular magnetic layer is preferable in order to realize a higher recording density.

また、磁性層210は、主としてCoを主成分とする合金から形成するのが好ましい。例えば、磁性層210を垂直磁気記録媒体用の磁性層とする場合、まず、軟磁性のFeCo合金(FeCoB、FeCoSiB、FeCoZr、FeCoZrB、FeCoZrBCuなど)、FeTa合金(FeTaN、FeTaCなど)、Co合金(CoTaZr、CoZrNB、CoBなど)等からなる軟磁性層21を配置することができる。そして、さらにRu等からなる中間層22と、60Co−15Cr−15Pt合金や70Co−5Cr−15Pt−10SiO合金からなる記録磁性層23とを積層したものを利用できる。 The magnetic layer 210 is preferably formed from an alloy mainly composed of Co. For example, when the magnetic layer 210 is a magnetic layer for a perpendicular magnetic recording medium, first, a soft magnetic FeCo alloy (FeCoB, FeCoSiB, FeCoZr, FeCoZrB, FeCoZrBCu, etc.), FeTa alloy (FeTaN, FeTaC, etc.), Co alloy ( A soft magnetic layer 21 made of CoTaZr, CoZrNB, CoB, or the like can be disposed. The available and further laminated with an intermediate layer 22 made of Ru or the like, and a recording magnetic layer 23 made of 60Co-15Cr-15Pt alloy or 70Co-5Cr-15Pt-10SiO 2 alloy.

また、軟磁性層21と中間層22との間にPt、Pd、NiCr、NiFeCr、NiWなどからなる図示しない配向制御膜を積層してもよい。一方、面内磁気記録媒体用の磁性層210としては、非磁性のCrMo下地層と強磁性のCoCrPtTa磁性層とを積層したものを利用できる。   Further, an orientation control film (not shown) made of Pt, Pd, NiCr, NiFeCr, NiW or the like may be laminated between the soft magnetic layer 21 and the intermediate layer 22. On the other hand, as the magnetic layer 210 for the in-plane magnetic recording medium, a laminate of a nonmagnetic CrMo underlayer and a ferromagnetic CoCrPtTa magnetic layer can be used.

記録磁性層23の厚さは特に限定されるものではないが、再生の際に一定以上の出力を得るため、記録磁性層23の膜厚は一定以上とすることが好ましい。ただし、一方で記録再生特性を表す諸パラメーターは出力の上昇とともに劣化するのが通例であるため、設置する磁気記憶装置の構成にあわせて最適な膜厚に設定することが好ましい。すなわち、記録磁性層23は使用する磁性合金の種類と積層構造に合わせて、十分なヘッド出入力が得られるように形成することが好ましい。
記録磁性層23の膜厚として、例えば3nm以上20nm以下とすることが好ましく、5nm以上15nm以下とすることがより好ましい。
The thickness of the recording magnetic layer 23 is not particularly limited, but it is preferable that the thickness of the recording magnetic layer 23 be a certain value or more in order to obtain a certain value or more during reproduction. However, on the other hand, since various parameters representing the recording / reproducing characteristics are usually deteriorated as the output increases, it is preferable to set the film thickness to an optimum thickness in accordance with the configuration of the magnetic storage device to be installed. That is, the recording magnetic layer 23 is preferably formed so as to obtain sufficient head input / output according to the type of magnetic alloy used and the laminated structure.
The film thickness of the recording magnetic layer 23 is preferably, for example, 3 nm to 20 nm, and more preferably 5 nm to 15 nm.

潤滑層25に用いる潤滑剤としては、パーフルオロエーテル(PFPE)等の弗化系液体潤滑剤、脂肪酸等の固体潤滑剤を好ましく用いることができる。潤滑層25の厚さは特に限定されるものではないが、例えば、1nm〜4nmの厚さで形成することが好ましい。
潤滑剤の塗布方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、ディッピング法やスピンコート法など公知の方法により行うことができる。
As the lubricant used for the lubricating layer 25, a fluorinated liquid lubricant such as perfluoroether (PFPE) and a solid lubricant such as fatty acid can be preferably used. The thickness of the lubricating layer 25 is not particularly limited, but is preferably formed to a thickness of 1 nm to 4 nm, for example.
The method of applying the lubricant is not particularly limited, and can be performed by a known method such as a dipping method or a spin coating method.

本実施形態の磁気記録媒体の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば、複数の成膜室の間で成膜対象となる基板を順次搬送させながら成膜処理を行うインライン式成膜装置(図示せず)を用いて上記各層を形成し、磁気記録媒体を製造することができる。   The manufacturing method of the magnetic recording medium according to the present embodiment is not particularly limited. For example, in-line film formation in which film formation processing is performed while sequentially transporting a substrate to be formed between a plurality of film formation chambers. The above layers can be formed using an apparatus (not shown) to manufacture a magnetic recording medium.

以上に説明してきた本実施形態の磁気記録媒体においては、水素を含む炭素膜が潤滑剤との濡れ性が高く、平坦性が高く、高硬度で緻密であり、均一な厚みとすることができる。   In the magnetic recording medium of the present embodiment described above, the carbon film containing hydrogen has high wettability with the lubricant, high flatness, high hardness, denseness, and uniform thickness. .

このため、本実施形態の磁気記録媒体においては、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの距離を狭く設定することが可能となり、その結果、この磁気記録媒体の記録密度を高めると共に、この磁気記録媒体の耐コロージョン性を高めることが可能である。   Therefore, in the magnetic recording medium of the present embodiment, the distance between the magnetic recording medium and the magnetic head can be set narrow. As a result, the recording density of the magnetic recording medium is increased and the magnetic recording medium It is possible to improve the corrosion resistance.

[第3の実施形態]
本実施形態では、第2の実施形態で説明した磁気記録媒体を有する磁気記憶装置の構成例について説明する。
[Third Embodiment]
In the present embodiment, a configuration example of a magnetic storage device having the magnetic recording medium described in the second embodiment will be described.

本実施形態の磁気記憶装置の構成としては、第2の実施形態で説明した磁気記録媒体を有するものであればよく、特に限定されるものではないが、例えば図3に示す構成とすることができる。   The configuration of the magnetic storage device of the present embodiment is not particularly limited as long as it has the magnetic recording medium described in the second embodiment. For example, the configuration shown in FIG. it can.

図3に示した磁気記憶装置30においては、第2の実施形態で説明した磁気記録媒体である磁気ディスク31と、磁気ディスク31を回転駆動させる媒体駆動部32と、磁気ディスク31に情報を記録再生する磁気ヘッド33と、ヘッド駆動部34と、記録再生信号処理系35とを備えた構成とすることができる。   In the magnetic storage device 30 shown in FIG. 3, information is recorded on the magnetic disk 31 that is the magnetic recording medium described in the second embodiment, a medium drive unit 32 that rotationally drives the magnetic disk 31, and the magnetic disk 31. The magnetic head 33 to be reproduced, the head driving unit 34, and the recording / reproducing signal processing system 35 can be provided.

そして、記録再生信号処理系35は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド33に送り、磁気ヘッド33からの再生信号を処理してデータを出力することができる。   The recording / reproduction signal processing system 35 can process the input data and send the recording signal to the magnetic head 33, and can process the reproduction signal from the magnetic head 33 and output the data.

本実施形態における磁気記憶装置30においては、構成する磁気ディスク31として、第2の実施形態で説明した磁気記録媒体を用いている。このため、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの距離を狭く設定することができ、記録密度を高めると共に、耐コロージョン性を高めることが可能になる。   In the magnetic storage device 30 in the present embodiment, the magnetic recording medium described in the second embodiment is used as the magnetic disk 31 to be configured. For this reason, the distance between the magnetic recording medium and the magnetic head can be set narrow, and it is possible to increase the recording density and the corrosion resistance.

以下に具体的な実施例を挙げて説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。   Specific examples will be described below, but the present invention is not limited to these examples.

(実施例1)
本実施例では断面形状が図2に示した構造を有する磁気記録媒体を製造し、その評価を行った。
まず、磁気記録媒体の製造手順について説明する。
基板20として非磁性基板であるNiPめっきが施されたアルミニウム基板を用意した。
Example 1
In this example, a magnetic recording medium having a cross-sectional shape shown in FIG. 2 was manufactured and evaluated.
First, the manufacturing procedure of the magnetic recording medium will be described.
An aluminum substrate on which NiP plating, which is a nonmagnetic substrate, was applied was prepared as the substrate 20.

次に、インライン式成膜装置(図示せず)を用いて、キャリアに装着された基板20の両面に、磁性層210を形成した。具体的には、磁性層210は、膜厚60nmのFeCoBからなる軟磁性層21と、膜厚10nmのRuからなる中間層22と、膜厚15nmの70Co−5Cr−15Pt−10SiO合金からなる記録磁性層23とを順次積層することによって形成した。 Next, the magnetic layer 210 was formed on both surfaces of the substrate 20 mounted on the carrier using an in-line film forming apparatus (not shown). Specifically, the magnetic layer 210 is made of a soft magnetic layer 21 made of FeCoB having a thickness of 60 nm, an intermediate layer 22 made of Ru having a thickness of 10 nm, and a 70Co-5Cr-15Pt-10SiO 2 alloy having a thickness of 15 nm. The recording magnetic layer 23 was formed by laminating sequentially.

そして、キャリアに装着され、基板20の両面に磁性層が形成された基材Dを図1に示した成膜装置と同様の装置構成を備える成膜室101に搬送し、この磁性層が形成された基材Dの両面に水素を含む炭素膜24、すなわち保護膜を形成した。
本実施例で用いた成膜装置の構成について図1を用いて説明する。
Then, the base material D mounted on the carrier and having the magnetic layer formed on both surfaces of the substrate 20 is transferred to the film forming chamber 101 having the same apparatus configuration as the film forming apparatus shown in FIG. 1, and this magnetic layer is formed. A carbon film 24 containing hydrogen, that is, a protective film, was formed on both surfaces of the substrate D.
The structure of the film forming apparatus used in this embodiment will be described with reference to FIG.

成膜装置の成膜室101は、外径が180mm、長さが250mmの円筒形状を有し、この成膜室101を構成するチャンバ壁101aの材質はSUS304であった。   The film forming chamber 101 of the film forming apparatus had a cylindrical shape with an outer diameter of 180 mm and a length of 250 mm, and the material of the chamber wall 101a constituting the film forming chamber 101 was SUS304.

成膜室101内には、長さ約30mmのタンタルからなるコイル状のカソード電極104と、カソード電極の周囲を囲む円筒状のアノード電極105とが設けられている。アノード電極105は材質がSUS304であり、外径が140mm、長さが40mmである。また、カソード電極104と基材Dとの間の距離は160mmとした。   In the film forming chamber 101, a coiled cathode electrode 104 made of tantalum having a length of about 30 mm and a cylindrical anode electrode 105 surrounding the cathode electrode are provided. The anode electrode 105 is made of SUS304, has an outer diameter of 140 mm, and a length of 40 mm. The distance between the cathode electrode 104 and the substrate D was 160 mm.

さらに、チャンバ壁101aの周囲を囲む円筒状のマグネット109を配置し、その中心にアノード電極105が位置するようにした。マグネット109は、内径が185mm、長さが40mmであり、その内側に、10mm角で長さ40mmのNdFe系の焼結棒磁石を等間隔で平行に20本配置すると共に、S極が基材D側、N極がカソード電極104側となるように、各焼結棒磁石を配置した。また、このマグネット109のトータル磁力は50G(5mT)である。そして、水素を含む炭素膜の成膜中は、このマグネット109を100rpmで回転させた。   Furthermore, a cylindrical magnet 109 surrounding the periphery of the chamber wall 101a was disposed so that the anode electrode 105 was positioned at the center thereof. The magnet 109 has an inner diameter of 185 mm and a length of 40 mm. Inside, 20 NdFe-based sintered bar magnets of 10 mm square and 40 mm length are arranged in parallel at equal intervals, and the S pole is the base material. Each sintered bar magnet was arranged so that the D side and the N pole were on the cathode electrode 104 side. The total magnetic force of the magnet 109 is 50 G (5 mT). During the formation of the carbon film containing hydrogen, the magnet 109 was rotated at 100 rpm.

なお、図1では、基材Dの一方の面側に水素を含む炭素膜を形成する構成となっているが、基材Dの他方の面側にもカソード電極104、アノード電極105、マグネット109等を同様に配置し、基板Sの両面に同時に成膜できる成膜装置を用いた。
そして、基材Dの表面に水素を含む炭素膜を形成する工程を以下の条件で行った。
In FIG. 1, a carbon film containing hydrogen is formed on one surface side of the substrate D, but the cathode electrode 104, the anode electrode 105, and the magnet 109 are also formed on the other surface side of the substrate D. Etc. are arranged in the same manner, and a film forming apparatus capable of simultaneously forming films on both surfaces of the substrate S is used.
And the process of forming the carbon film containing hydrogen on the surface of the base material D was performed on condition of the following.

水素を含む炭素膜を成膜する際の原料ガスとしてガス化したトルエンを用いた。成膜条件として、まず成膜室101に供給する原料ガスのガス流量を2.9SCCM、反応圧力を0.2Paとした。さらに、カソード電力を225W(AC22.5V、10A)とした。そして、カソード電極104とアノード電極105間の電圧を75V、電流を1650mA、イオンの加速電圧を200V、180mA、成膜時間を1.5秒とし、厚さが3.5nmになるように水素を含有する炭素膜を成膜した。   Gasified toluene was used as a source gas when forming a carbon film containing hydrogen. As film formation conditions, first, the gas flow rate of the source gas supplied to the film formation chamber 101 was 2.9 SCCM, and the reaction pressure was 0.2 Pa. Further, the cathode power was 225 W (AC 22.5 V, 10 A). Then, the voltage between the cathode electrode 104 and the anode electrode 105 is 75 V, the current is 1650 mA, the ion acceleration voltage is 200 V, 180 mA, the film formation time is 1.5 seconds, and hydrogen is added so that the thickness becomes 3.5 nm. The containing carbon film was formed.

基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程後、原料ガスの供給を停止し、成膜室101内を2秒間排気した。次いで、以下の条件により亜酸化窒素および窒素の混合ガスをイオン化し、このイオンを水素を含む炭素膜の表面に照射する工程を行った。   After the step of forming the carbon film containing hydrogen on the surface of the substrate, the supply of the source gas was stopped and the film formation chamber 101 was evacuated for 2 seconds. Next, a process of ionizing a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen under the following conditions and irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen with this ion was performed.

成膜室101内を排気後、亜酸化窒素をガス流量0.1SCCM、窒素をガス流量2SCCM、反応圧力を5Paとし、成膜室101内に供給した。この混合ガスに含まれる亜酸化窒素ガスの量は、4.8体積%となる。そして、カソード電力を128W(AC16V、8A)とした。また、カソード電極とアノード電極間の電圧を75V、電流を1000mA、イオンの加速電圧を200V、90mA、処理時間を1秒として混合ガスから形成したイオン化を、水素を含む炭素膜の表面に照射した。これにより、水素を含む炭素膜の表面の脱水素化と窒化を行った。
その後、水素を含む炭素膜の表面にパーフルオロポリエーテル系の潤滑剤を1.4nmの膜厚で塗布した。
After the inside of the film formation chamber 101 was evacuated, nitrous oxide was supplied into the film formation chamber 101 at a gas flow rate of 0.1 SCCM, nitrogen at a gas flow rate of 2 SCCM, and a reaction pressure of 5 Pa. The amount of nitrous oxide gas contained in this mixed gas is 4.8% by volume. The cathode power was set to 128 W (AC16V, 8A). Further, the surface of the carbon film containing hydrogen was irradiated with ionization formed from a mixed gas with a voltage between the cathode electrode and the anode electrode of 75 V, a current of 1000 mA, an ion acceleration voltage of 200 V and 90 mA, and a treatment time of 1 second. . Thereby, dehydrogenation and nitridation of the surface of the carbon film containing hydrogen were performed.
Thereafter, a perfluoropolyether lubricant was applied to the surface of the carbon film containing hydrogen in a thickness of 1.4 nm.

(比較例1)
比較例1では、実施例1の亜酸化窒素および窒素の混合ガスについて、亜酸化窒素ガスのみを使用し、窒素ガスは使用しなかった。すなわち、成膜室101内を排気後、亜酸化窒素をガス流量2SCCM、反応圧力を5Paとして、成膜室101内に供給した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, only the nitrous oxide gas was used for the nitrous oxide and nitrogen mixed gas of Example 1, and no nitrogen gas was used. That is, after the film formation chamber 101 was evacuated, nitrous oxide was supplied into the film formation chamber 101 at a gas flow rate of 2 SCCM and a reaction pressure of 5 Pa.

(実施例2)
実施例2では、実施例1の亜酸化窒素および窒素の混合ガスについて、亜酸化窒素をガス流量0.3SCCM、窒素をガス流量2SCCM、反応圧力を5Paとした(亜酸化窒素ガスの量は、13体積%である。)。
(Example 2)
In Example 2, with respect to the mixed gas of nitrous oxide and nitrogen of Example 1, the flow rate of nitrous oxide was 0.3 SCCM, the flow rate of nitrogen was 2 SCCM, and the reaction pressure was 5 Pa (the amount of nitrous oxide gas is 13% by volume).

(実施例3)
実施例3では、実施例1の亜酸化窒素および窒素の混合ガスについて、亜酸化窒素をガス流量0.05SCCM、窒素をガス流量2SCCM、反応圧力を5Paとした(亜酸化窒素ガスの量は、2.4体積%である。)。
(磁気記録媒体の評価及び結果)
Example 3
In Example 3, with respect to the mixed gas of nitrous oxide and nitrogen of Example 1, the flow rate of nitrous oxide was 0.05 SCCM, the flow rate of nitrogen was 2 SCCM, and the reaction pressure was 5 Pa (the amount of nitrous oxide gas was 2.4% by volume).
(Evaluation and results of magnetic recording media)

実施例1〜3、比較例1において作製した磁気記録媒体の各水素を含む炭素膜24中の水素濃度分布測定、窒素濃度分布測定を行った。また実施例1、比較例1の磁気記録媒体については、ラマン分光測定、スクラッチ試験、及びコロージョン試験を実施し、評価を行った。   The hydrogen concentration distribution measurement and the nitrogen concentration distribution measurement in each hydrogen-containing carbon film 24 of the magnetic recording media manufactured in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 were performed. Further, the magnetic recording media of Example 1 and Comparative Example 1 were evaluated by performing Raman spectroscopy measurement, scratch test, and corrosion test.

水素を含む炭素膜中の水素濃度分布、窒素濃度分布測定については、水素を含む炭素膜の深さ方向にEPMA(Electron
Probe Micro Analyser)を用いて調べた。水素濃度分布の測定結果を表1に、窒素濃度分布の測定結果を表2にそれぞれ示す。
Regarding the measurement of the hydrogen concentration distribution and the nitrogen concentration distribution in the carbon film containing hydrogen, EPMA (Electron
The probe was analyzed using a Probe Micro Analyzer. The measurement results of the hydrogen concentration distribution are shown in Table 1, and the measurement results of the nitrogen concentration distribution are shown in Table 2, respectively.

Figure 2015032335
Figure 2015032335

Figure 2015032335
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ラマン分光測定については、JEOL社製のラマン分光装置を用いて、B/Aの測定を行った。ここでのB/Aとは、ラマンスペクトルのピーク強度をB値、ベースライン補正を行ったときのピーク強度をA値として算出される値である。このB/Aの値が小さいほど、水素を含む炭素膜中のポリマー成分が少なく、硬質の炭素膜であることを示す。結果を表3に示す。
For Raman spectroscopy, B / A was measured using a Raman spectrometer manufactured by JEOL. B / A here is a value calculated using the peak intensity of the Raman spectrum as the B value and the peak intensity when the baseline correction is performed as the A value. It shows that it is a hard carbon film, so that the value of this B / A is small, there are few polymer components in the carbon film containing hydrogen. The results are shown in Table 3.

Figure 2015032335
Figure 2015032335

スクラッチ試験については、クボタ社製のSAFテスターを用いて行った。試験条件は、磁気記録媒体を12000rpmで回転させ、PP6ヘッドを用いて、磁気記録媒体表面を2時間、5インチ/秒の速度でシーク動作を繰り返した後、光学顕微鏡で磁気記録媒体表面のスクラッチの有無を確認した。
実施例1、比較例1のそれぞれについて20枚の磁気記録媒体についてこのようなスクラッチ試験を行い、その発生枚率(%)を調べた。結果を表4に示す。
The scratch test was performed using a SAF tester manufactured by Kubota Corporation. The test condition was that the magnetic recording medium was rotated at 12000 rpm, and the surface of the magnetic recording medium was repeated for 2 hours at a speed of 5 inches / second using a PP6 head. The presence or absence was confirmed.
For each of Example 1 and Comparative Example 1, such a scratch test was performed on 20 magnetic recording media, and the generation rate (%) was examined. The results are shown in Table 4.

Figure 2015032335
Figure 2015032335

コロージョン試験については、磁気記録媒体を90℃、湿度90%の環境下に96時間放置した後、磁気記録媒体の表面に発生したコロージョンスポットの個数(個/面)を光学式表面検査機でカウントした。なお、検出精度は直径5μm以上に設定した。結果を表5に示す。
For the corrosion test, after leaving the magnetic recording medium in an environment of 90 ° C. and 90% humidity for 96 hours, the number of corrosion spots (pieces / surface) generated on the surface of the magnetic recording medium is counted with an optical surface inspection machine. did. The detection accuracy was set to a diameter of 5 μm or more. The results are shown in Table 5.

Figure 2015032335
Figure 2015032335

表1、表2に示したように、実施例1〜3の磁気記録媒体は比較例1に比べ、水素を含む炭素膜24の表層部において、脱水素化、窒化が進行することが確認できた。実施例1〜3の表層部において水素濃度が低下したのは、炭素膜表面の窒化と脱水素化がバランス良く進行したためと考えられる。   As shown in Tables 1 and 2, it can be confirmed that in the magnetic recording media of Examples 1 to 3, dehydrogenation and nitridation proceed in the surface layer portion of the carbon film 24 containing hydrogen as compared with Comparative Example 1. It was. The reason why the hydrogen concentration decreased in the surface layer portions of Examples 1 to 3 is considered that nitriding and dehydrogenation of the carbon film surface proceeded in a well-balanced manner.

また、実施例1の磁気記録媒体は、比較例1の磁気記録媒体と比較して、表3に示したラマン分光測定結果に優れていることから、緻密で平滑な膜であることが確認できる。さらには、表4に示したスクラッチ試験の結果についても実施例1の磁気記録媒体が、比較例1の磁気記録媒体よりもスクラッチ発生率が低くなっており、水素を含む炭素膜24が高硬度でスクラッチ耐性に優れていることも確認できる。   Further, since the magnetic recording medium of Example 1 is superior to the magnetic recording medium of Comparative Example 1 in the Raman spectroscopic measurement results shown in Table 3, it can be confirmed that the magnetic recording medium is a dense and smooth film. . Further, regarding the result of the scratch test shown in Table 4, the magnetic recording medium of Example 1 has a lower scratch generation rate than the magnetic recording medium of Comparative Example 1, and the carbon film 24 containing hydrogen has a high hardness. It can also be confirmed that it has excellent scratch resistance.

そして実施例1の磁気記録媒体は、表5に示したように、比較例1と比較してコロージョンスポット個数が少なくなっていることが確認できた。これは磁気記録媒体が優れた耐コロージョン性を有することを意味しており、上記の様に水素を含む炭素膜24の表層部が高濃度に窒化されたために潤滑剤の塗れ性が高くなったためと考えられる。   As shown in Table 5, it was confirmed that the number of corrosion spots in the magnetic recording medium of Example 1 was smaller than that in Comparative Example 1. This means that the magnetic recording medium has excellent corrosion resistance. Since the surface layer portion of the carbon film 24 containing hydrogen is nitrided at a high concentration as described above, the wettability of the lubricant is increased. it is conceivable that.

G 原料気体
D 基板
101 成膜室
101a チャンバ壁
102 ホルダ
103 導入管
104 カソード電極
105 アノード電極
106 第1の電源
107 第2の電源
108 第3の電源
109 マグネット
110 排気管
20 基板
210 磁性層
24 水素を含む炭素膜(保護層)
241 磁性層と対向する面
242 反対側の面
30 磁気記憶装置
31 磁気ディスク
32 媒体駆動部
33 磁気ヘッド
34 ヘッド駆動部
35 記録再生信号処理系
G Source gas D Substrate 101 Deposition chamber 101a Chamber wall 102 Holder 103 Inlet tube 104 Cathode electrode 105 Anode electrode 106 First power source 107 Second power source 108 Third power source 109 Magnet 110 Exhaust tube 20 Substrate 210 Magnetic layer 24 Hydrogen Containing carbon film (protective layer)
241 Surface 242 facing the magnetic layer Opposite surface 30 Magnetic storage device 31 Magnetic disk 32 Medium drive unit 33 Magnetic head 34 Head drive unit 35 Recording / reproduction signal processing system

Claims (6)

基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程と、亜酸化窒素および窒素の混合ガスをイオン化する工程と、前記イオン化によって形成したイオンを前記水素を含む炭素膜の表面に照射する工程と、を有する炭素膜の製造方法。 Forming a carbon film containing hydrogen on the surface of the substrate; ionizing a mixed gas of nitrous oxide and nitrogen; and irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen with ions formed by the ionization. The manufacturing method of the carbon film which has these. 前記混合ガスに含まれる亜酸化窒素の量が、1体積%〜80体積%の範囲内であることを特徴とする請求項1に記載の炭素膜の製造方法。 2. The method for producing a carbon film according to claim 1, wherein the amount of nitrous oxide contained in the mixed gas is in the range of 1% by volume to 80% by volume. 前記イオンを前記水素を含む炭素膜の表面に照射する工程において、前記イオンを加速してから、前記水素を含む炭素膜の表面に照射する請求項1または2に記載の炭素膜の製造方法。 3. The method for producing a carbon film according to claim 1, wherein in the step of irradiating the surface of the carbon film containing hydrogen with the ions, the ions are accelerated and then irradiated onto the surface of the carbon film containing hydrogen. 前記基材の表面に水素を含む炭素膜を形成する工程が、成膜室内に炭素および水素を含む原料気体を導入する工程と、前記原料気体をイオン化する工程と、前記イオンを加速し、前記基材の表面に照射する工程と、を有する請求項1〜3の何れか1項に記載の炭素膜の製造方法。 Forming a carbon film containing hydrogen on the surface of the base material, introducing a source gas containing carbon and hydrogen into a deposition chamber, ionizing the source gas, accelerating the ions, The method for producing a carbon film according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of irradiating the surface of the substrate. 基板と、前記基板の少なくとも一方の面側に設けられた磁性層と、前記磁性層の、前記基板と対向する面とは反対側の面に設けられた水素を含む炭素膜と、を有し、前記水素を含む炭素膜は、前記磁性層と対向する面の反対側の面の水素濃度が膜中の最高水素濃度よりも低く、かつ、前記水素を含む炭素膜は、少なくとも前記磁性層と対向する面の反対側の面が窒化されている磁気記録媒体。 A substrate, a magnetic layer provided on at least one surface of the substrate, and a carbon film containing hydrogen provided on a surface of the magnetic layer opposite to the surface facing the substrate. The hydrogen-containing carbon film has a hydrogen concentration on a surface opposite to the surface facing the magnetic layer lower than a maximum hydrogen concentration in the film, and the hydrogen-containing carbon film is at least the magnetic layer. A magnetic recording medium in which a surface opposite to a facing surface is nitrided. 請求項5に記載の磁気記録媒体を有する磁気記憶装置。 A magnetic storage device comprising the magnetic recording medium according to claim 5.
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