JP4100686B2 - Protective film, method for producing protective film, and magnetic recording medium - Google Patents
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Description
本発明は、保護膜、保護膜の製造方法、および磁気記録媒体に関し、特に、耐摺動部材または耐摩耗部材のコーティングに用いられる硬質被膜、および該硬質被膜の製造方法、および該硬質被膜を保護膜として有する磁気記録媒体に関する。 The present invention relates to a protective film, a method for manufacturing a protective film, and a magnetic recording medium, and in particular, a hard film used for coating a sliding-resistant member or an abrasion-resistant member, a method for manufacturing the hard film, and the hard film. The present invention relates to a magnetic recording medium having a protective film.
耐摺動部材または耐摩耗部材のコーティングに用いられる硬質被膜のうち、カーボンを用いたものとしてDLC(ダイヤモンド・ライク・カーボン)膜がある。DLC膜は、表面平滑性に優れ、硬さも大きいことから表面被膜として適している。 Among the hard coatings used for coating the sliding-resistant member or the wear-resistant member, there is a DLC (diamond-like carbon) film that uses carbon. The DLC film is suitable as a surface coating because it has excellent surface smoothness and high hardness.
DLC膜の形成手法としては、スパッタリング法、プラズマCVD法等が用いられてきている。 As a method for forming the DLC film, a sputtering method, a plasma CVD method, or the like has been used.
磁気記録媒体には、磁気記録層を磁気ヘッドの接触、摺動による損傷、および腐食から保護するために、磁気記録層上にDLC膜からなる保護膜が形成されている。 In the magnetic recording medium, a protective film made of a DLC film is formed on the magnetic recording layer in order to protect the magnetic recording layer from damage caused by contact, sliding, and corrosion of the magnetic head.
スパッタリング法、CVD法で形成したDLC膜を比べた場合、CVD法で形成したDLC膜の方が緻密で硬い。これは、CVD法によるDLC膜が、炭化水素ラジカルから形成されるため、水素を介して3次元的な剛性の強い四面体構造をとり易くなっているためと考えられる。このことから、近年、磁気記録媒体の保護膜には、CVD法で形成したDLC膜が用いられている。 When a DLC film formed by sputtering or CVD is compared, the DLC film formed by CVD is denser and harder. This is presumably because the DLC film formed by the CVD method is formed from hydrocarbon radicals, so that it is easy to take a three-dimensional rigid tetrahedral structure through hydrogen. Therefore, in recent years, a DLC film formed by a CVD method has been used as a protective film for magnetic recording media.
磁気記録媒体の保護膜には、磁気記録層を磁気ヘッドの接触、摺動による損傷、および腐食から保護すると同時に、コンタミネーションガスの吸着が少ないことも要求される。CVD法で形成したDLC膜は緻密で硬いため、保護層としては適しているが、そのままではSO2等のコンタミネーションガスを吸着しやすい。その理由は、CVD法によるDLC膜の場合、膜表面にも水素が存在するため、そこがコンタミネーションガスの吸着サイトになっているためと考えられる。 The protective film of the magnetic recording medium is required to protect the magnetic recording layer from contact with the magnetic head, damage due to sliding, and corrosion, and at the same time, to reduce the adsorption of contamination gas. Since the DLC film formed by the CVD method is dense and hard, it is suitable as a protective layer, but it easily adsorbs a contamination gas such as SO 2 as it is. The reason is considered that in the case of a DLC film formed by the CVD method, hydrogen is also present on the film surface, which is a contamination gas adsorption site.
上記問題を防ぐために、DLC膜に窒素を添加したり(特許文献1)、保護膜を積層したり(特許文献2)する方法がとられてきた。 In order to prevent the above problem, a method of adding nitrogen to the DLC film (Patent Document 1) or laminating a protective film (Patent Document 2) has been taken.
しかしながら、DLC膜に窒素を添加すると、膜硬度が低下してしまい、また、保護膜を積層することは、磁気スペーシングの点からは有利とは言えない。 However, when nitrogen is added to the DLC film, the film hardness decreases, and it is not advantageous from the viewpoint of magnetic spacing to form a protective film.
そこで、本発明の目的は、膜硬度の低下、磁気スペーシングの増加を伴わず、硬質膜でかつコンタミネーションガスが極めて吸着しにくい、保護膜、該保護膜の製造方法、および該保護膜を有する磁気記録媒体を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide a protective film, a protective film manufacturing method, and the protective film, which are hard films and hardly adsorb contamination gases without decreasing film hardness and increasing magnetic spacing. An object of the present invention is to provide a magnetic recording medium.
本発明は、所定の部材の表面を被覆する保護膜であって、前記所定の部材の表面に設けられた、sp3結合炭素を主成分としたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜からなり、前記テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜は、前記sp3結合炭素の比と、水素の濃度と、窒素の濃度とを、一定の組成比で配分することによって、前記所定の部材の表面上に、互いに組成比の異なる層が上下に積層されて構成され、前記sp3結合炭素の比は、50%以上であって、前記上下に積層された層のうち下方の層の方が高く設定され、前記水素の濃度は、当該保護膜において10at.%以下に設定され、前記窒素の濃度は、前記上方の層において5at.%以上に、前記下方の層において5at.%未満にそれぞれ設定されたことを特徴とする。 The present invention relates to a protective film covering the surface of the predetermined member, the provided on the surface of the predetermined member, it consists tetrahedral amorphous carbon film mainly containing sp 3 bonded carbon, the tetrahedral The amorphous carbon film has different composition ratios on the surface of the predetermined member by allocating the ratio of sp 3 bonded carbon, the concentration of hydrogen, and the concentration of nitrogen at a constant composition ratio. Layers are stacked one above the other, and the ratio of the sp 3 bond carbon is 50% or more, the lower layer among the layers stacked above and below is set higher, and the concentration of hydrogen is In the protective film, 10 at. % Is set in the following, the concentration of the nitrogen, 5at in the upper layer. % At 5% in the lower layer . It is characterized by being set to less than%.
本発明は、所定の部材の表面を被覆する保護膜の製造方法であって、前記所定の部材上に、sp 3 結合炭素の比と水素の濃度と窒素の濃度とを一定の組成比で配分することによって、互いに組成比の異なる層を上下に積層して形成する工程を具え、これによって、sp 3 結合炭素を主成分としたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜からなる保護膜を構成し、前記テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜は、前記sp 3 結合炭素の比は、50%以上であって、前記上下に積層された層のうち下方の層の方が高く設定され、前記水素の濃度は、当該保護膜において10at.%以下に設定され、 前記窒素の濃度は、前記上方の層において5at.%以上に、前記下方の層において5at.%未満にそれぞれ設定されたことを特徴とする。
The present invention relates to a method for manufacturing a protective film covering the surface of a predetermined member, and the ratio of sp 3 bonded carbon, the concentration of hydrogen, and the concentration of nitrogen are distributed on the predetermined member at a constant composition ratio. Thereby forming a protective film composed of a tetrahedral amorphous carbon film mainly composed of sp 3 -bonded carbon. In the amorphous carbon film, the ratio of the sp 3 bond carbon is 50% or more, and the lower layer is set higher among the upper and lower layers, and the concentration of hydrogen is determined by the
本発明は、磁気記録媒体であって、基体と、前記基体上に形成された磁気記録層と、前記磁気記録層上に形成された保護膜とからなり、前記保護膜は、sp 3 結合炭素を主成分としたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜からなり、前記テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜は、前記sp 3 結合炭素の比と、水素の濃度と、窒素の濃度とを、一定の組成比で配分することによって、前記磁気記録層の表面上に、互いに組成比の異なる層が上下に積層されて構成され、前記sp 3 結合炭素の比は、50%以上であって、前記上下に積層された層のうち下方の層の方が高く設定され、前記水素の濃度は、当該保護膜において10at.%以下に設定され、前記窒素の濃度は、前記上方の層において5at.%以上に、前記下方の層において5at.%未満にそれぞれ設定されたことを特徴とする。 The present invention is a magnetic recording medium comprising a substrate, a magnetic recording layer formed on the substrate, and a protective film formed on the magnetic recording layer, the protective film comprising sp 3 bonded carbon. The tetrahedral amorphous carbon film distributes the sp 3 bonded carbon ratio, the hydrogen concentration, and the nitrogen concentration at a constant composition ratio. Thus, layers having different composition ratios are stacked on the surface of the magnetic recording layer, and the sp 3 bond carbon ratio is 50% or more, and the layers stacked above and below Of the lower layer is set higher, and the hydrogen concentration is 10 at. %, And the nitrogen concentration is 5 at. % At 5% in the lower layer. It is characterized by being set to less than% .
本発明によれば、膜表面層5および膜内層6からなり、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜からなる保護膜において、膜表面層5は水素を含まず窒化処理による窒素を含み、膜内層6は水素、窒素を含まず膜表面層5よりもsp3結合炭素に富んだ膜から構成したので、硬質膜でコンタミネーションガスが極めて吸着しにくい保護膜を作製することができ、これにより、耐摺動性や耐摩耗性に優れた磁気記録媒体を作製することが可能となる。
According to the present invention, in the protective film comprising the
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
[第1の例]
本発明の第1の実施の形態を、図1〜図7に基づいて説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First example]
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(保護膜)
図1は、保護膜の構成例を示す。
本例では、耐摺動部材又は耐摩耗部材の保護膜を、磁気記録媒体に形成した例について説明する。
(Protective film)
FIG. 1 shows a configuration example of the protective film.
In this example, a description will be given of an example in which a protective film for a sliding-resistant member or an abrasion-resistant member is formed on a magnetic recording medium.
磁気記録媒体1は、図1(a)に示すように、基体2と、基体2上に形成された磁気記録層3と、磁気記録層3上に形成された保護膜4とから構成される。
As shown in FIG. 1A, the
保護膜4は、sp3結合炭素を主成分としたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜からなり、図1(b)に示すように、膜表面層5と膜内層6から構成されている。
The
膜表面層5および膜内層6には、それぞれ、主成分としてのsp3結合炭素の他に、非主成分としての水素および窒素が一定の濃度比で配分されている。sp3結合炭素の比は、膜表面層5よりも膜内層6の方が高くなっている。
In the
図2は、カーボン膜の相図を示す。sp3結合炭素の比とは、(sp3結合炭素)/(sp3結合炭素+sp2結合炭素)として定義される。本例では、このsp3結合炭素の比は、50%以上である。 FIG. 2 shows a phase diagram of the carbon film. The ratio of sp 3 bonded carbon, is defined as (sp 3 bonded carbon) / (sp 3 bonded carbon + sp 2 bonded carbon). In this example, the ratio of sp 3 bonded carbon is 50% or more.
水素の濃度は、膜表面層5および膜内層6で、それぞれ、10at.%以下の濃度であることが望ましい。 The concentration of hydrogen was 10 at. % Or less is desirable.
窒素の濃度は、膜表面層5では5at.%以上の濃度であり、また、膜内層6では5at.%未満の濃度、望ましくは略ゼロ値に近い値である。
The concentration of nitrogen is 5 at. %, And the
このように、膜表面層5および膜内層6において、sp3結合炭素の比と、水素の濃度と、窒素の濃度とが、一定の組成比で配分されていることに特徴がある。
Thus, the
(製造方法)
次に、保護膜4の製造方法について説明する。
図3は、保護膜4の製造工程の1例を示す。
図3(a)の工程では、基体2上に磁気記録層3を形成する。
図3(b)の工程では、磁気記録層3上に、sp3結合炭素を主成分としたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜からなる保護膜4(以下、ta−C膜という)を形成する。
図3(c)の工程では、ta−C膜4の表面を窒化処理し、窒素を含有した膜表面層5と、窒素をほとんど有しない膜内層6とを構成する。
(Production method)
Next, a method for manufacturing the
FIG. 3 shows an example of the manufacturing process of the
In the step of FIG. 3A, the
In the step of FIG. 3B, a protective film 4 (hereinafter referred to as a ta-C film) made of a tetrahedral amorphous carbon film containing sp 3 bonded carbon as a main component is formed on the
In the step of FIG. 3C, the surface of the ta-
図4は、ta−C膜4を形成するためのフィルタード・カソーディック・アーク(以下、FCAという)装置20の構成例を示す。
FIG. 4 shows a configuration example of a filtered cathodic arc (hereinafter referred to as FCA)
FCA装置20は、アーク源21と、磁気フィルター22と、成膜チャンバー23とに大別される。
The
アーク源21は、外径76mm、内径70mmのステンレスパイプをアーク源用真空室24の本体として用いた。このアーク源用真空室24は、電気的に接地されている。
As the
アーク源21の陰極25には、純度99.999%、直径30mm、厚さ30mmの円柱状のグラファイト(炭素)を用い、電気的に接地しないようにしてアーク源用真空室24内に設置すると共に、直流アーク電源26に接続されている。陰極25、陽極27、アーク源用真空室24は、アーク放電時の過熱を防ぐために水冷式となっている。また、陰極25の表面に接触させて、アーク放電を開始させるためのストライカー28が設置されている。
The
磁気フィルター22は、外径76mm、内径70mm、曲率半径300mmの1/4円弧状ステンレスパイプをコアとして、このコアに線径2mmのポリエステル被覆銅線を巻いた電磁石コイル31により構成されている。電磁石コイル31の単位長さ当たりの巻き数は、1000ターン/mである。
The magnetic filter 22 is composed of an
真空に排気された成膜チャンバー23内には、磁気記録層3まで形成された直径65mmの磁気記録媒体1が成膜基板として設置されている。29はシャッターであり、30はX方向ラスターコイルである。
In the
このようなFCA装置20を用いて、アーク源21のストライカー28によりアーク放電(陰極物質プラズマを形成)を開始する。これにより、図3(b)に示したように、磁気記録媒体1の磁気記録層3上に、膜厚4nmのta−C膜4を成膜することができる(FCA法)。ただし、アーク電圧は30V、アーク電流は120Aとした。
Using such an
さらに、このta−C膜4まで形成された磁気記録媒体1を真空に維持したまま、プラズマ処理チャンバー(図示せず)に搬送し、所定の窒素圧力下でグロー放電させてta−C膜4の表面を窒化する(表面窒素プラズマ処理)。これにより、図1(b)に示したように、膜表面層5および膜内層6を形成することができる。
Further, the
(sp3結合炭素/水素/窒素の組成比)
次に、このようにして作製した磁気記録媒体1において、膜表面層5と膜内層6に含まれる、sp3結合炭素の比、水素の濃度、窒素の濃度を測定した。
(Composition ratio of sp 3 bonded carbon / hydrogen / nitrogen)
Next, in the
水素前方散乱法(HFS)により求めた深さ1nmまでの膜表面層5における水素の量は、1.1at.%であった。
The amount of hydrogen in the
X線光電子分光法(XPS)のClsピークをピーク分離して求めたsp3結合炭素の比は、83%であった。 The ratio of sp 3 -bonded carbon obtained by peak separation of the Cls peak of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was 83%.
オージェ電子分光法(AES)の深さ方向測定により求めた深さ1nmを超える膜内層6の窒素の量は、0.7at.%であり、深さ1nmまでの膜表面層5の窒素の量は10.4at.%であった。
The amount of nitrogen in the
図5は、膜表面層5と膜内層6に含まれる、sp3結合炭素の比、水素の濃度、窒素の濃度を、工程毎にまとめたものである。
FIG. 5 summarizes the ratio of sp 3 bonded carbon, the concentration of hydrogen, and the concentration of nitrogen contained in the
図6は、sp3結合炭素の比、水素の濃度、窒素の濃度のデプスプロファイル特性を示す。 FIG. 6 shows the depth profile characteristics of sp 3 bonded carbon ratio, hydrogen concentration, and nitrogen concentration.
この磁気記録媒体1を、所定の温度、湿度で、所定の濃度のSO2ガス環境下に10時間放置した後、飛行時間型2次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)を用いてガス吸着量(SO3 −イオン)を測定したところ、3分当たり、約920カウントであった。
The
膜表面層5の深さは、約0.0〜1.0nmの範囲である。膜内層6の深さは、約1.0nm〜4.0nmの範囲である。なお、sp3結合炭素の比は、膜内層6でのsp3結合炭素の比の平均的な値である。
The depth of the
図7に、図6のデプスプロファイル特性の比較例を示す。
飛行時間型2次イオン質量分析装置(TOF−SIMS)を用いてガス吸着量(SO3 −イオン)を測定したところ、3分当たり、約4450カウントであった。
FIG. 7 shows a comparative example of the depth profile characteristics of FIG.
Time-of-flight secondary ion mass spectrometer (TOF-SIMS) gas adsorption amount using the (SO 3 - ions) was measured per 3 minutes, was about 4450 counts.
以上の測定結果から、sp3結合炭素の比、水素の濃度、窒素の濃度について比較検討する。 From the above measurement results, the sp 3 bonded carbon ratio, the hydrogen concentration, and the nitrogen concentration will be compared.
sp3結合炭素の比は、ta−C膜4の形成工程の後において比較すると、膜表面層5の方が、膜内層6の83%よりも低い値になっている。これは、終端構造のために膜内層6よりも低くなっているためであると考えられる。また、窒化処理工程の後において比較すると、膜表面層5の方が、膜内層6の83%よりもかなり低い値になっている。これは、終端構造に加え、窒化処理の影響で膜内層6よりもさらに低下したためであると考えられる。
The ratio of the sp 3 bond carbon is lower in the
水素の濃度は、ta−C膜4の形成工程および窒化処理工程の後において濃度差はみられず、膜表面層5および膜内層6の量は共に微量でほぼゼロに近い値となっている。
As for the concentration of hydrogen, there is no difference in concentration after the formation process of the ta-
窒素の濃度は、ta−C膜4の形成工程の後においては、膜表面層5および膜内層6の量に濃度差はみられない。窒化処理工程の後においては、膜内層6での濃度変化はみられないが、膜表面層5が膜内層6よりも高い値10.4at.%となっている。
Regarding the concentration of nitrogen, there is no difference in concentration between the
(膜表面層/膜内層の層構造)
次に、ta−C膜4を構成する膜表面層5および膜内層6の層構造について考察する。 図5、図6で説明したように、膜内層6でのsp3結合炭素の比(83%)は、終端構造および窒化の影響を受ける膜表面層5のsp3結合炭素の比(≪83%)に比べてかなり高い値となっている。このようにta−C膜4は、sp3結合炭素の比が膜表面層5よりもさらに高く設定された膜内層6を有する構造とされていることから、たとえ膜表面層5が摩耗してもその下には硬質な膜内層6が存在するので、膜硬度を長期間に渡って維持することができる。
(Layer structure of membrane surface layer / inner membrane layer)
Next, the layer structure of the
また、図6、図7から、ガス吸着量(SO3 −イオン)は、比較例の4450カウントに比べて920カウントであることから、コンタミネーションガスが極めて吸着しにくい構造とすることができる。 6 and 7, the gas adsorption amount (SO 3 − ions) is 920 counts compared to 4450 counts in the comparative example, so that a structure in which the contamination gas is extremely difficult to adsorb can be obtained.
[第2の例]
本発明の第2の実施の形態を、図8〜図10に基づいて説明する。なお、前述した第1の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
[Second example]
A second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the same part as the 1st example mentioned above, the description is abbreviate | omitted and the same code | symbol is attached | subjected.
本例では、FCA装置20にて、図3(b)のta−C膜4まで形成する際に、所定量の水素を適切なタイミングで添加することにより、深さ1nmまでの膜表面層5の水素の量を種々変化させたサンプルを作製した。
In this example, when the
また、それらのサンプルを図3(c)の表面窒素プラズマ処理する際に、窒素圧力を変え、深さ1nmまでの膜表面層5の窒素の量も種々変化させたサンプルを作製した。ただし、深さ1nmを超える膜内層6の窒素量は、0.7at.%である。
In addition, when these samples were subjected to the surface nitrogen plasma treatment of FIG. 3C, samples in which the nitrogen pressure was changed and the amount of nitrogen in the
図8は、ガス吸着量(SO3 −イオン、3分当たりのカウント数)を測定した結果を示す。
図8中、水素の量および窒素の量は、膜表面層5の深さ0.0nmにおける値である。
Figure 8 is a gas adsorption amount - shows the results of measurement of (SO 3 ion count per 3 minutes).
In FIG. 8, the amount of hydrogen and the amount of nitrogen are values at a depth of 0.0 nm of the
図9は、sp3結合炭素の比、水素の濃度、窒素の濃度のデプスプロファイル特性を示す。
この例では、図8における膜表面層5の水素の量が9.8at.%で、窒素の量が5.7at.%のときの測定値を表す。ガス吸着量(SO3 −イオン、3分当たりのカウント数)は、カウント数が1950カウントとなった。
FIG. 9 shows the depth profile characteristics of sp 3 bonded carbon ratio, hydrogen concentration, and nitrogen concentration.
In this example, the amount of hydrogen in the
図10は、図9の比較例としてのデプスプロファイル特性を示す。
この例では、図8における膜表面層5の水素の量が19.6at.%で、窒素の量が10.4at.%のときの測定値を表す。ガス吸着量(SO3 −イオン、3分当たりのカウント数)は、カウント数が2750カウントとなった。
FIG. 10 shows a depth profile characteristic as a comparative example of FIG.
In this example, the amount of hydrogen in the
以上より、膜表面層5においては、水素の量が10at.%以下で、かつ、窒素の量が5at.%以上のときにカウント数が2000未満となった。その結果、膜硬度の低下や、磁気スペーシングの増加を伴わず、硬質膜でかつコンタミネーションガスが吸着しにくい保護膜を作成することができた。
As described above, in the
これに対して、膜表面層5の水素の量が10at.%より多く、又は膜表面層5の窒素の量が5at.%未満のときには、カウント数が2000以上となり、良好な保護膜は得られなかった。
On the other hand, the amount of hydrogen in the
[第3の例]
本発明の第3の実施の形態を、図11〜図13に基づいて説明する。なお、前述した第1の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
[Third example]
A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the same part as the 1st example mentioned above, the description is abbreviate | omitted and the same code | symbol is attached | subjected.
FCA装置20およびスパッタ装置にて、sp3結合炭素の比を種々変化させたサンプルを作製した。なお、sp3結合炭素の比は、FCA装置における基板バイアス電圧又はスパッタ装置におけるスパッタパワーを変えるこにより変化させた。
また、第1の例と同様に表面窒素プラズマ処理をした。
Samples with various sp 3 bonded carbon ratios were prepared using the
Further, the surface nitrogen plasma treatment was performed as in the first example.
図11は、X線光電子分光法(XPS)のClsピークをピーク分離して求めたsp3結合炭素の比、および、ボールオンディスク試験による比摩耗量の結果を示す。 FIG. 11 shows the ratio of sp 3 -bonded carbon obtained by peak separation of the Cls peak of X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and the results of specific wear by a ball-on-disk test.
試料1〜4のうち、試料1,2はスパッタ装置においてスパッタパワーを変えて成膜し、試料3,4は本発明のFCA法において基板バイアス電圧を変えて成膜した。また、試料5は、前述した第1の例で作成した磁気記録媒体1である。
Among
図12は、sp3結合炭素の比、水素の濃度、窒素の濃度のデプスプロファイル特性を示す。
この例は図11の試料3を表し、sp3結合炭素の比が55%のときの測定値を示す。比摩耗量は、0.7×10−7mm3/N・mとなり、ガス吸着量(SO3 −イオン、3分当たりのカウント数)は、カウント数が920カウントとなった。
FIG. 12 shows the depth profile characteristics of sp 3 bonded carbon ratio, hydrogen concentration, and nitrogen concentration.
This example represents
図13は、図12の比較例としてのデプスプロファイル特性を示す。
この例は図11の試料2を表し、sp3結合炭素の比が28%のときの測定値を示す。比摩耗量は、2.4×10−7mm3/N・mとなり、ガス吸着量(SO3 −イオン、3分当たりのカウント数)は、カウント数が920カウントとなった。
FIG. 13 shows a depth profile characteristic as a comparative example of FIG.
This example represents
以上より、試料1〜5について比較する。
まず、試料3〜5では、sp3結合炭素の比はいずれも50%以上であり、比摩耗量は1.0×10−7mm3/N・m未満となり、良好な保護膜が得られた。
From the above, the
First, in
このとき、水素前方散乱法(HFS)により求めた深さ1nmまでの膜表面層5の水素の量は、いずれも1.0at.%程度であった。また、オージェ電子分光法(AES)の深さ方向測定により求めた深さ1nmを超える膜内層6の窒素の量は1.0at.%未満であり、深さ1nmまでの膜表面層5の窒素の量は10.0 at.%程度であった。
At this time, the amount of hydrogen in the
これに対して、試料1,2では、sp3結合炭素の比はいずれも50%未満であり、比摩耗量は1.0×10−7mm3/N・m以上となり、良好な保護膜は得られなかった。
On the other hand, in
このとき、水素前方散乱法(HFS)により求めた深さ1nmまでの膜表面層5の水素の量は、いずれも1.0at.%程度であった。また、オージェ電子分光法(AES)の深さ方向測定により求めた膜内層6の窒素の量は1.0at.%未満であり、深さ1nmまでの膜表面層5の窒素の量は10.0at.%程度であった。
At this time, the amount of hydrogen in the
[第4の例]
本発明の第4の実施の形態を、図14〜図16に基づいて説明する。なお、前述した第1の例と同一部分については、その説明を省略し、同一符号を付す。
[Fourth example]
A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, about the same part as the 1st example mentioned above, the description is abbreviate | omitted and the same code | symbol is attached | subjected.
FCA装置20にて、ta−C膜4を形成する際に、所定量の窒素を添加することにより、深さ1nmを超える膜内層6の窒素の量を種々変化させたサンプルを作製した。
When the ta-
図14は、深さ1nmを超える膜内層6の窒素の量、および、ボールオンディスク試験による比摩耗量の結果を示す。なお、試料1は、前述した第1の例で作成した磁気記録媒体1である。
FIG. 14 shows the result of the amount of nitrogen in the
図15は、sp3結合炭素の比、水素の濃度、窒素の濃度のデプスプロファイル特性を示す。
この例は図14の試料6を表し、膜内層6の窒素の量が2.3at.%のときの測定値を示す。比摩耗量は、0.5×10−7mm3/N・mとなり、ガス吸着量(SO3 −イオン、3分当たりのカウント数)は、カウント数が920カウントとなった。
FIG. 15 shows the depth profile characteristics of sp 3 bonded carbon ratio, hydrogen concentration, and nitrogen concentration.
This example represents the
図16は、図15の比較例としてのデプスプロファイル特性を示す。
この例は図14の試料7を表し、膜内層6の窒素の量が6.5at.%のときの測定値を示す。比摩耗量は、1.2×10−7mm3/N・mとなり、ガス吸着量(SO3 −イオン、3分当たりのカウント数)は、カウント数が920カウントとなった。
FIG. 16 shows a depth profile characteristic as a comparative example of FIG.
This example represents the sample 7 of FIG. 14, and the amount of nitrogen in the
以上より、試料1,6〜9について比較する。
まず、試料1,6では、膜内層6の窒素の量が5at.%未満であり、比摩耗量は1.0×10−7mm3/N・m未満となり、良好な保護膜が得られた。
From the above, the
First, in
これに対して、試料7〜9では、膜内層6の窒素の量が5at.%以上であり、比摩耗量は1.0×10−7mm3/N・m以上となり、良好な保護膜は得られなかった。
On the other hand, in samples 7 to 9, the amount of nitrogen in the
1 磁気記録媒体
2 基体
3 磁気記録層
4 保護膜
5 膜表面層
6 膜内層
20 FCA装置
21 アーク源
22 磁気フィルター
23 成膜チャンバー
24 アーク源用真空室
25 陰極
26 直流アーク電源
27 陽極
28 ストライカー
29 シャッター
30 X方向ラスターコイル
31 電磁石コイル
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記所定の部材の表面に設けられた、sp3結合炭素を主成分としたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜からなり、
前記テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜は、
前記sp3結合炭素の比と、水素の濃度と、窒素の濃度とを、一定の組成比で配分することによって、
前記所定の部材の表面上に、互いに組成比の異なる層が上下に積層されて構成され、
前記sp3結合炭素の比は、50%以上であって、前記上下に積層された層のうち下方の層の方が高く設定され、
前記水素の濃度は、当該保護膜において10at.%以下に設定され、
前記窒素の濃度は、前記上方の層において5at.%以上に、前記下方の層において5at.%未満にそれぞれ設定されたことを特徴とする保護膜。 A protective film covering the surface of a predetermined member,
A tetrahedral amorphous carbon film mainly composed of sp 3 bonded carbon provided on the surface of the predetermined member;
The tetrahedral amorphous carbon film is
By distributing the ratio of sp 3 bonded carbon, the concentration of hydrogen, and the concentration of nitrogen at a constant composition ratio,
On the surface of the predetermined member, layers having different composition ratios are stacked one above the other ,
The ratio of the sp 3 bond carbon is 50% or more, and the lower layer of the layers stacked above and below is set higher.
The hydrogen concentration is 10 at. % Or less ,
The concentration of the nitrogen, 5at in the upper layer. % At 5% in the lower layer . A protective film characterized by being set to less than%.
前記所定の部材上に、sp 3 結合炭素の比と水素の濃度と窒素の濃度とを一定の組成比で配分することによって、互いに組成比の異なる層を上下に積層して形成する工程を具え、
これによって、sp 3 結合炭素を主成分としたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜からなる保護膜を構成し、
前記テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜は、
前記sp 3 結合炭素の比は、50%以上であって、前記上下に積層された層のうち下方の層の方が高く設定され、
前記水素の濃度は、当該保護膜において10at.%以下に設定され、
前記窒素の濃度は、前記上方の層において5at.%以上に、前記下方の層において5at.%未満にそれぞれ設定されたことを特徴とする保護膜の製造方法。 A method for producing a protective film covering the surface of a predetermined member,
A step of stacking layers having different composition ratios on top and bottom by allocating sp 3 -bonded carbon ratio, hydrogen concentration and nitrogen concentration at a constant composition ratio on the predetermined member; ,
Thereby, a protective film composed of a tetrahedral amorphous carbon film mainly composed of sp 3 bonded carbon is constituted,
The tetrahedral amorphous carbon film is
The ratio of the sp 3 bond carbon is 50% or more, and the lower layer of the layers stacked above and below is set higher.
The hydrogen concentration is 10 at. % Or less,
The nitrogen concentration is 5 at. % At 5% in the lower layer. A method for producing a protective film, characterized in that each is set to less than% .
基体と、
前記基体上に形成された磁気記録層と、
前記磁気記録層上に形成された保護膜とからなり、
前記保護膜は、sp 3 結合炭素を主成分としたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜からなり、
前記テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜は、
前記sp 3 結合炭素の比と、水素の濃度と、窒素の濃度とを、一定の組成比で配分することによって、
前記磁気記録層の表面上に、互いに組成比の異なる層が上下に積層されて構成され、
前記sp 3 結合炭素の比は、50%以上であって、前記上下に積層された層のうち下方の層の方が高く設定され、
前記水素の濃度は、当該保護膜において10at.%以下に設定され、
前記窒素の濃度は、前記上方の層において5at.%以上に、前記下方の層において5at.%未満にそれぞれ設定されたことを特徴とする磁気記録媒体。 A magnetic recording medium,
A substrate;
A magnetic recording layer formed on the substrate;
A protective film formed on the magnetic recording layer,
The protective film is composed of a tetrahedral amorphous carbon film mainly composed of sp 3 bonded carbon,
The tetrahedral amorphous carbon film is
By distributing the ratio of the sp 3 bonded carbon, the concentration of hydrogen, and the concentration of nitrogen at a constant composition ratio,
On the surface of the magnetic recording layer, layers having different composition ratios are stacked one above the other,
The ratio of the sp 3 bond carbon is 50% or more, and the lower layer of the layers stacked above and below is set higher.
The hydrogen concentration is 10 at. % Or less,
The nitrogen concentration is 5 at. % At 5% in the lower layer. A magnetic recording medium characterized by being set to less than% .
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