JP4603759B2

JP4603759B2 - 磁気記録媒体及びその製造方法

Info

Publication number: JP4603759B2
Application number: JP2002154942A
Authority: JP
Inventors: 成彦藤巻; 徹八▲杖▼; 雄一小角; 俊典大野
Original assignee: 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ
Priority date: 2002-05-29
Filing date: 2002-05-29
Publication date: 2010-12-22
Anticipated expiration: 2022-05-29
Also published as: JP2003346322A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録媒体の製造方法に係り、特に、１平方インチ当り５０ギガビット以上の高記録密度を可能とし、且つ、信頼性の高い磁気記憶装置を実現するための磁気記録媒体、及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から知られている磁気記録媒体の製造方法は、極めて平滑な非磁性基板上に少なくとも記録磁性膜の結晶配向や粒径制御のためマグネトロン・スパッタリング法でＣｒ、Ｃｒ−Ｖ、Ｃｒ−ＴｉなどのＣｒ合金からなる下地膜と前記下地膜上にマグネトロン・スパッタリング法でＣｏＣｒＴａやＣｏＣｒＰｔなどの記録磁性膜を磁化容易軸が基板と平行、もしくはほぼ平行になるように形成する。記録磁性膜としては、この他に垂直磁気異方性を有するＣｏ、Ｃｏ−Ｎｉや軟磁性材料であるパーマロイ膜の上に形成されたＣｏ−Ｃｒなどの垂直磁化膜などがある。さらにプラズマプロセスによる物理的気相蒸着（ＰＶＤ）法、又は化学的気相蒸着（ＣＶＤ）法で炭素主体の保護膜を形成する。炭素膜の成長過程では成膜方式による蒸着粒子エネルギーの違いが膜物性に反映され、例えば、スパッタ粒子の平均エネルギーは５ｅＶ程度であり、プラズマＣＶＤのガス種はさらに低い０．０３ｅＶの熱運動エネルギー程度であるが、基板バイアスにより炭化水素イオンが数百Vで加速される。一般に、低圧での低エネルギー蒸着粒子の表面堆積では緻密なテトヘドラルカーボン構造は成長せず、とくに炭化水素ラジカルの表面堆積ではポリマー重合する。逆に、炭素イオンを加速して入射させると、膜内部に侵入し、大きな内部圧力を受け自由エネルギー損失の小さい緻密なテトラヘドラル構造が成長する。しかし、過剰のイオン入射エネルギーは熱に変換され、熱的に安定なグラファイト・ライクなトリゴナル構造を成長させてしまう。一方、アーク放電を利用したカソーディック・アーク蒸着法ではグラファイト・カソードを用いることで、５０〜７０ｅＶのエネルギーで炭素イオンを引き出すことができ、硬く緻密な炭素膜（テトラヘドラル・カーボン膜）の形成に適していることから磁気記録デバイスへの応用が期待されている。一般にカソーディック・アーク蒸着法により形成されるテトラヘドラル・カーボン膜は炭素価電子のsp3混成による結合比率が高く、質量密度は２．５ｇ・ｃｍ−３以上になる。プラズマＣＶＤ法でもアセチレンを反応ガスにした電子サイクロトロン共鳴を用いてイオンエネルギーを制御すれば高密度の水素化炭素膜を形成できるが、質量密度は２．４ｇ・ｃｍ−３までにしか上がらない。このようなカソーディック・アーク蒸着法によるテトラヘドラル・カーボン膜の質量密度に関しては、Ferrari等によって"Density, sp3 fraction, and cross-sectional structure of amorphous carbon films determined by x-ray reflectivity and electron energy-loss spectroscopy"(PHYSICAL REVIEW B, 62 (2000) pp.11089-11103)のなかで詳しく述べられている。カソーディック・アーク蒸着において基板に入射する炭素イオンのエネルギーＥiは素電荷、プラズマポテンシャル、基板バイアス、初期イオンエネルギーをそれぞれe、Ｖp、Ｖb、Ｅoとして［式１］で示されることがShi Xu等によって“Properties of carbon ion deposited tetrahedral amorphous carbon films as a function of ion energy”(Journal of Applied Physics, 79 (1996) pp.7234-7240)のなかで詳しく記載されている。［式１］から電子温度が５ｅＶ〜１０ｅＶのプラズマで浮遊電位（Ｖp−Ｖf）は２３Ｖ〜４６Ｖとなり、アーク源で約２５ｅＶのエネルギーを得たＣ＋イオンはフローティング基板に約５０〜７０ｅＶのエネルギーに入射することになる。上記のフローティングポテンシャルに関しては、Chapmanによる“GLOW DISCHARGE POCESS”（ John Wiley & Sons, Inc., New York 1980）を原書とする“プラズマプロセシングの基礎”（電気書院 1985年、第４７−６５項）の中で詳しく述べられている。
【０００３】
【式１】
Ｅi＝ｅ（Ｖp−Ｖb）+Ｅo
更に、このようなグラファイト・カソードのアーク放電による炭素薄膜の作製とその応用技術についてはトライボロジスト第４５巻１０号（２０００年）第７３９−７４６項のなかで詳しく記載されている。炭素イオンは約６０ｅＶのエネルギーでテトラヘドラル・カーボン膜に入射すると約２原子層相当の０．４ｎｍ程度侵入するが、成膜初期では質量数の大きいＣｏ等の金属原子に入射するためエネルギー交換が少なく、金属磁性膜に０．６５ｎｍ程度まで侵入してしまう。その結果、記録磁性層の表面に０．６５ｎｍの厚さで混合領域が形成されて、磁気特性が変化する欠点のあることがわかった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術に述べられたカソーディク・アーク蒸着法を用いれば、炭素イオンのサブ・プランテーションにより緻密なテトラヘドラル構造の炭素保護膜を形成できるが、入射する炭素イオンが記録磁性膜との界面に混合領域を形成し磁気特性を変化させる問題があり、緻密で硬いテトラヘドラル・カーボン保護膜を備えた磁気ディスクを作製しても、反って磁気特性を劣化させる問題を発生するという欠点があった。
【０００５】
そこで、本発明の目的は、上記の如く炭素イオン入射により記録磁性膜で磁気特性が劣化するのを阻止するため、保護膜を多層化したことを特徴とする磁気記録媒体及びその製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気記録媒体は、円板状の基材上に少なくとも下地膜、記録磁性膜、保護膜からなる磁気記録媒体において、前記保護膜が前記記録磁性膜上に形成された多層保護膜であって、最上層のが質量密度２．５ｇ・ｃｍ-3以上の炭素膜であることを特徴とする。
【０００７】
また本発明の磁気記録媒体は、前記の多層保護膜の最上層を除く少なくとも一層が最上層よりも質量密度の低い厚さ０．２ｎｍ〜２ｎｍの炭素皮膜であることを特徴とする。
【０００８】
さらに本発明の磁気記録媒体の特徴は、前記の多層保護膜の最上層を除く少なくとも一層が炭素に少なくとも水素、窒素、硼素、珪素、フッ素の何れかを含む厚さ０．２ｎｍ〜２ｎｍの皮膜から成ることにある。
【０００９】
また、本発明の磁気記録媒体の特徴は、前記の多層保護膜の最上層を除く少なくとも一層が珪素、又はその酸化物、窒化物、炭化物、若しくは硼素、又はその酸化物、窒化物、炭化物、若しくは非磁性金属、又はその酸化物、窒化物、炭化物から成る厚さ０．２ｎｍ〜２ｎｍの皮膜とすることにある。
【００１０】
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、円板状の基材上に少なくとも下地膜、記録磁性膜、保護膜を順次形成する工程を有する磁気記録媒体の製造方法に於いて、前記保護膜が前記記録磁性膜上に形成された多層保護膜であって、最上層の保護膜をアークプラズマ源から引き出された炭素イオンの入射により形成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、前記の多層保護膜の最上層を除く少なくとも一層に厚さ０．２ｎｍ〜２ｎｍの炭素皮膜をマグネトロン・スパッタリング法、又はプラズマCVD法により形成することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、前記の多層保護膜の最上層を除く少なくとも一層に炭素に水素、窒素、硼素、珪素、フッ素の何れかを含む厚さ０．２ｎｍ〜２ｎｍの皮膜をマグネトロン・スパッタリング法、又はプラズマCVD法により形成すること特徴とする。
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、前記の多層保護膜の最上層を除く少なくとも一層に珪素、又はその酸化物、窒化物、炭化物、若しくは硼素、又はその酸化物、窒化物、炭化物、若しくは非磁性金属、又はその酸化物、窒化物、炭化物から成る厚さ０．２ｎｍ〜２ｎｍの皮膜をマグネトロン・スパッタリング法、又はプラズマCVD法により形成することを特徴とする。
本発明の磁気記録媒体の製造方法は、円板状の基材上に少なくとも下地膜、記録磁性膜、保護膜からなる磁気記録媒体の製造方法に於いて、前記記録磁性膜上に保護膜をアークプラズマ源から引き出された炭素イオンの入射により形成する成膜工程で成膜開始から一定時間だけ基板に正バイアスを加えることを特徴とする。
また、本発明の磁気記録媒体の製造方法は、円板状の基材上に少なくとも下地膜、記録磁性膜、保護膜からなる磁気記録媒体の製造方法に於いて、前記記録磁性膜上に保護膜をアークプラズマ源から引き出された炭素イオンの入射により形成する成膜工程で成膜開始から一定時間だけメタン、エタン、プロパン、ブタン、エチレン、プロピレン、ブチレン、アセチレン、トルエン等の炭化水素ガスを供給することを特徴とする。
【００１３】
次に、上記構成について機能的に説明する。
上記構成の磁気記録媒体では、多層保護膜が磁性膜に積層されるのでアークイオン源から引き出された炭素イオンが約６０ｅＶのエネルギーで入射しても、多層保護膜でのエネルギー損失により記録磁性膜まで到達、又は、界面下に侵入せず、磁気特性の変動を阻止できる。すなわち、記録磁性膜と多層保護膜の最下層との界面で混合領域の形成を防止するのに有効である。入射粒子エネルギーは入射粒子と標的粒子が同じ場合に最も良く伝達され、炭素皮膜が最上層を除く少なくとも一層にあればイオン阻止能が高く下層保護膜を薄くできるので望ましいが、最上層を除く少なくとも一層が炭素に少なくとも水素、窒素、硼素、珪素、フッ素の何れかを含む皮膜や珪素、又はその酸化物、窒化物、若しくは非磁性金属、又はその酸化物、窒化物、炭化物から成る皮膜であってもよい。例えば、密度２g/cm3の炭素皮膜をスパッタ蒸着した場合、多層保護膜の最上層を除く少なくとも一層の厚さが０．５ｎｍあれば、約６０ｅＶのエネルギーで入射する炭素イオンは阻止されて記録磁性膜に侵入しない。その他の原子から構成された皮膜でも、原子数、質量数及び密度に応じて膜厚を適正化すれば入射炭素イオンの侵入を阻止できる。多層保護膜の最上層を除く少なくとも一層の厚さは１原子層相当の０．２ｎｍ以上であれば入射イオンの減速効果があらわれるが、記録磁性膜への侵入を阻止するには２原子層相当以上が必要である。しかし、下層膜を厚くすると磁気スペーシングが広がる欠点があり、一方、多層保護膜の最上層の薄膜化は磁気記録媒体の耐摺動性を劣化させるため、最上層を除く下層膜は1nm以上となる膜厚を上限とするのが望ましい。多層保護膜の厚さを３ｎｍ以下とするならば、最上層を除く下層の厚さは０．２ｎｍ〜２ｎｍの範囲とする必要がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の特徴を最もよく表している磁気ディスクの断面構成図、図２は本発明の実施例に示すカソーディック・アーク蒸着装置を備えた磁気記ディスク製造設備の構成図、図３は本発明の実施例及び比較例に示すカソーディック・アーク蒸着装置の構成図、図４は本発明の比較例１に示す磁気記ディスクの断面構成図、図５は本発明の比較例２に示す磁気記ディスクの断面構成図、図６は本発明の実施例および比較例に示す磁気記録媒体で測定したラマンスペクトルの比較、図７は本発明に係わる核阻止能計算によるＣｏ膜に入射する炭素イオンと入射エネルギーの関係図、図８は本発明に係わる核阻止能計算による炭素膜に入射する炭素イオンと入射エネルギーの関係図、図９は本発明に係わる入射原子と標的原子のエネルギー伝達の相関、図１０は本発明の実施例２に示す磁気ディスクの断面構成図、図１１は本発明の実施例３に示す磁気ディスクの断面構成図、表１は本発明の実施例１と比較例１、２に示す磁気ディスクの磁気特性の比較、表２は本発明の実施例２、３と比較例１に示す磁気ディスクの磁気特性の比較、表３は本発明の実施例４、５と比較例１に示す磁気ディスクの磁気特性の比較である。
【００１５】
［実施例1］
図１に示す構成の磁気ディスクを図３のカソーディック・アーク蒸着装置を備えた図２の磁気ディスク製造設備により作製した。本実施例の磁気ディスクは、ガラス製のディスク状基体１にマグネトロン・スパッタリングにより膜厚が１０ｎｍのＮｉＣｒ系プリコード膜２と、膜厚が２０ｎｍのＣｒ合金下地膜３と、膜厚が２５ｎｍのＣｏＣｒ系合金の記録磁性膜４と、膜厚が０．５ｎｍの炭素薄膜を下層保護膜５として順次成膜し、更にカソーディック・アーク蒸着により上層保護膜６を膜厚１．５ｎｍで積層してある。この磁気ディスクの磁気特性とラマンスペクトルを測定した。本実施例におけるラマンスペクトルの測定結果は、図６に図示されるグラフ２８である。図２の磁気ディスク製造設備はマグネトロン・スパッタリング電極９ａ〜９ｃと共に図３のカソーディック・アーク蒸着装置１１を搭載し、上層保護膜６を除く各層が下層保護膜５を含めてマグネトロン・スパッタリングにより形成される。一方、図２のカソーディック・アーク蒸着装置はアーク・プラズマ源１３と、成膜室１４と、ダクト１５と成膜室１４内に置かれた基板１６と、ダクト１５と成膜室１４の結合部に設けられた電磁偏向器１７から構成され、上層保護膜６の成膜に用いた。この装置では、前記のアークプラズマ源１３内にある可動アノード１８がグラファイトロッドのカソード１９に接触することでアーク放電を発生し、そのときにアークプラズマ源１３から飛び出す炭素イオンがダクト１５を介して成膜室１４の基板１６に入射し、炭素皮膜を作製する。基板１６は電気的に浮遊したホルダー２３に保持される。基板１６には電源２４によりバイアスを印加することが可能であるが、本実施例では、バイアスは印加せず動作時の基板は浮遊電位とした。
【００１６】
本実施の形態により、最上層の上層保護膜６を質量密度２．５ｇ・ｃｍ-3以上の炭素膜とすることができ、プラズマＣＶＤ法によって形成される炭素膜よりも保護特性（耐蝕性や耐摩耗性）の良い保護膜を形成することができる。また、本実施の形態における下層保護膜５と上層保護膜６は、双方とも炭素を用いた炭素膜であるが、形成方法の違いにより質量密度が異なるため、その質量密度の違いに応じて、層を対応付けて識別する。
［比較例１］
実施例１においてアルゴンガスに窒素ガスを１０％混合した１．３Ｐａの雰囲気でグラファイト・カソード１９のマグネトロンスパッタ・スパッタリングにより２ｎｍの膜厚で窒素化炭素膜のみを保護膜２５として直接記録磁性膜４上に形成し、磁気特性と保護膜のラマンスペクトルを測定した。本比較例におけるラマンスペクトルの測定結果は、図６に図示されるグラフ２９である。図４は本比較例に示す磁気ディスクの断面構成図である。
［比較例２］
実施例１において保護膜を多層にせず、カソーディック・アーク蒸着により炭素膜２６のみを２ｎｍの膜厚で記録磁性膜４上に直接積層し、図５に示す断面構成の磁気ディスクを作製して磁気特性とラマンスペクトルを測定した。本比較例におけるラマンスペクトルの測定結果は、図６に図示されるグラフ２７である。
【００１７】
【表１】

【００１８】
実施例１、比較例１及び２に示す各磁気ディスクの磁気特性は表１に示す通り、実施例１と比較例１とでほぼ一致したのに対し、保護膜を多層化せずにカソーディック・アーク蒸着により炭素膜２４のみを記録磁性膜４上に直接形成した比較例２では、角型比Ｓ*及び残留磁化Ｍｒと磁性層膜厚δの積Ｍｒ・δがそれぞれ３．５％、５％減少し、保磁力Ｈｃが４％上昇した。一方、図６に示すラマンスペクトルの比較では、記録磁性膜４上の炭素皮膜に由来するラマンスペクトルが実施例１（測定グラフ２８）と比較例２（測定グラフ２７）でほぼ同じ所謂テトラヘドラル・カーボン構造に特有な形状なのに対し、比較例１（測定グラフ２９）では１４００cm-1付近の所謂Ｄバンドのピーク強度が高くスパッタ蒸着カーボン膜に特有な形状であった。比較例２における炭素膜２６について高分解ラザフォード後方散乱分析法の測定結果に基づき計算した質量密度は２．８ｇ・ｃｍ−３であった。
【００１９】
以上から、アークプラズマ源１３から引き出される炭素イオン入射により上層保護膜６を形成すれば、実施例１の如く磁気特性は変化せず、下層保護膜５は記録磁性膜４に入射する炭素イオンの侵入阻止に有効であり、且つ、下層保護膜を０．５ｎｍの膜厚で設けても記録磁性膜４上に積層した炭素皮膜の化学構造に殆ど影響しなかった。一般にアークプラズマ源１３から引き出されるイオンのエネルギーは主にターゲット材質により決まり、グラファイト・カソード１９から放出される炭素イオン1個のエネルギーが約６０ｅＶでＣｏ膜に入射したとして、核阻止能計算すると深さ０．６２ｎｍまで侵入するのに対して（図７参照）、炭素膜への侵入深さは０．４ｎｍとなる（図８参照）。それ故、厚さ０．５ｎｍの炭素膜を下層保護膜５とすれば、炭素イオンは下層保護膜５を貫いて記録磁性膜に到達、又は侵入しなくなる。核阻止能計算では、皮膜への入射原子が膜を構成する標的原子と間でトーマス・フェルミ・ポテンシャルを仮定したクーロン力によりエネルギーを失うまで皮膜内部に侵入するとした。図７，８はそれぞれ核阻止能計算によるＣｏ膜及び炭素膜に入射する炭素イオンと入射エネルギーの関係である。
【００２０】
また、1回の衝突で入射原子から標的原子に変換されるエネルギーはエネルギー伝達関数により表され、炭素原子との衝突により変換されるエネルギーは図９に示す関係にあって、入射する炭素原子よりも質量数の大きいＣｏ原子との衝突ではエネルギーの変換が小さく、炭素イオンの侵入は深くなる。通常、混合層の厚さを定量するにはオージェー電子分光法による深さ方向の分析が用いられるが、1次電子の非弾性衝突による平均自由行程から推定される２次電子の脱出深さは１．５〜２ｎｍであるため、混合層がそれ以下で薄い場合は定量が容易でない。このようなオージェー電子分光法での２次電子脱出深さと１次電子エネルギーの関係については山科俊郎、福田伸による“表面分析の基礎と応用”（東京大学出版会１９９１年、第５６−６４項）のなかで詳しく記載されている。このため磁気特性（Ｍｒδ）の変化が記録磁性膜の膜厚減少に起因すると仮定し、これから混合層の厚さを見積もると０．６ｎｍとなり、図７に示す核阻止能計算による侵入深さ０．６２ｎｍとほぼ一致した。即ち、実施例１に示す下層保護膜５は、核阻止能計算で示した通り、カソーディク・アーク蒸着による炭素イオンの記録磁性膜４への入射を阻止するのに有効で、この下層保護膜５を備えることで磁気特性を変化させることなく硬く耐蝕性と耐摩耗性に優れた保護膜を備えた磁気記録媒体を提供できる。勿論、実施例１で基板を負バイアスすると、印加するバイアス電圧によりイオンが加速されるので下層保護膜を厚くしないと記録磁性膜４に入射する炭素イオンの侵入を阻止できない。このような基板バイアスはイオンのエネルギー制御に有効であるが、過剰のイオン入射エネルギーは熱に変換され、熱的に安定なグラファイト・ライクなトリゴナル構造を成長させてしまう。例えば、グラファイト・カソード１９から放出され、基板１６に入射する炭素イオン1個のエネルギーは約６０ｅＶであり、これを負バイアスで基板に加速して炭素膜を形成したところ、−４００Ｖ以上のバイアス電圧で炭素膜のラマンスペクトルにおける所謂Ｄバンドの相対強度が急増した。すなわち、炭素イオンの入射エネルギーを４６０ｅＶ以上にまで加速するとテトラヘドラル炭素構造の成長が妨げられ、膜構造の強度は劣化する。図８からエネルギーが４６０ｅＶの炭素イオンの入射による侵入深さは２ｎｍである。よって、有効な基板の負バイアスである４００Ｖ以下に対応して作製される下層保護膜の上限膜厚は２ｎｍである。
【００２１】
なお、実施例１では記録磁性膜がＣｒ合金を下地膜とした面内磁気異方性を有するＣｏＣｒ系合金であったが、垂直磁気異方性を有するＣｏ、ＣｏＮｉ系合金や軟磁性材料であるパーマロイ膜などの上に形成されたＣｏＣｒ系合金などの垂直磁化膜、及びＣｏ等の磁性層とＰｄ等の非磁性層を交互に積層した人工格子多層膜であっても、実施例１に示した如く、下層保護膜がカソーディク・アーク蒸着による成膜工程で炭素イオンの記録磁性膜４への入射を阻止するのに有効であることは勿論である。例えば、厚さ２００ｎｍの鉄ニッケル軟磁性層下地層で裏打ちした厚さ２０nmのＣｏ−Ｃｒ垂直磁気異方性層上にマグネトロン・スパッタリング法による炭素皮膜を下層保護膜として形成してからカソーディック・アーク蒸着で上層保護膜となる炭素皮膜を形成した場合、Ｃｏ−Ｃｒ垂直磁気異方性層に直接カソーディック・アーク蒸着により炭素保護膜を形成した場合に比べて、垂直磁気ディスク膜面に垂直な方向に測った保磁力が５％上昇した。即ち、垂直磁気ディスクであっても保護膜を二層化しないと、カソーディック・アーク蒸着による炭素イオン入射によりＣｏ−Ｃｒ垂直磁気異方性層等に炭素原子が侵入して磁気特性を変動させた。
【００２２】
［実施例２］
実施例１における下層保護膜５として膜厚が０．５ｎｍの窒素化炭素膜３０を備えた磁気ディスクを図１０に示す断面構成図で作製し、磁気特性を測定した。この窒素化炭素膜３０はアルゴンガスに窒素ガスを１０％混合した１．３Ｐａの雰囲気でグラファイト・カソードのマグネトロン・スパッタリングにより形成した。上層保護膜６の形成は、実施例１と同様のカソーディック・アーク蒸着法で実施した。
【００２３】
［実施例３］
実施例１における下層保護膜５として膜厚が０．５ｎｍの珪素含有炭素膜３１を備えた磁気ディスクを図１１に示す断面構成図で作製し、磁気特性を測定した。この珪素含有炭素膜３１は２０ａｔ％の珪素を含むグラファイト・ターゲットによりマグネトロン・スパッタリングで形成した。上層保護膜６の形成は、実施例１と同様のカソーディック・アーク蒸着法で実施した。
【００２４】
【表２】

【００２５】
この結果、実施例２、３に示す磁気ディスクの磁気特性は、共に表２に示す如く比較例１の結果とほぼ一致し、すなわち、実施例１で示したカソーディック・アーク蒸着法による磁気特性と同様であることが分かった。これにより、実施例２、３においても、上記の窒素化炭素膜、珪素含有炭素膜が下層保護膜としてカソーディック・アーク蒸着による成膜工程で炭素イオンの記録磁性膜４への侵入を阻止するのに有効であることが判明した。
【００２６】
この他にも下層保護膜には、炭素に少なくとも水素、硼素、珪素、フッ素の何れかを含む薄膜材料や、非磁性金属、又はその酸化物、窒化物、炭化物から成る薄膜材料であってもよいが、エネルギー伝達関数に示す通り、炭素原子との衝突により変換されるエネルギーは、質量数が炭素原子に近いほど大きく、侵入が浅くなり、薄くできるので有利である。また、炭素イオン入射は下層保護膜内部の元素を上層保護膜内部にも拡散させるため、下層保護膜としては炭素イオン入射による上層保護膜の物性、構造への影響の少ない材料、又は、少なくとも保護膜の性能を劣化させない材料の中から選ぶ必要がある。
【００２７】
［実施例４］
本実施例では、比較例２の如く、実施例１において保護膜を、カソーディック・アーク蒸着により炭素膜のみ２ｎｍの膜厚で記録磁性膜４上に直接積層した。但し、本実施例では、カソーディック・アーク蒸着の成膜工程で、成膜開始から一定時間だけ基板に５０Ｖの正バイアスを印加した。本実施例では基板に入射するイオン束により毎秒１平方センチメートルあたり約１．２５ｘ１０¹⁶個の割合で炭素原子が堆積した。質量密度２．８ｇ・ｃｍ−３の炭素膜は約２．７ｘ１０¹⁵個・ｃｍ−２の面密度で原子層が厚さ約０．１９ｎｍに積層したと近似できるので、予想される成膜速度は０．８９ｎｍ／秒となり、実測値と一致した。従って、０．６秒で約０．５ｎｍの膜厚の初期成長層が形成される。本実施例で基板に正バイアスを印加する時間は０．７秒とした。本実施例によれば、下層保護膜５と上層保護膜６の双方の形成を、カソーディック・アーク蒸着法とそのバイアスの制御によって行うことができる。そして、本実施例１と同様に、下層保護膜５により上層保護膜６の形成時に炭素イオンが記録磁性膜４に侵入することを防止することができ、磁気特性の優れた磁気記録媒体を製造することができる。
【００２８】
［実施例５］
比較例２の如く、実施例１において保護膜を多層にせず、カソーディック・アーク蒸着により炭素膜のみを２ｎｍの膜厚で記録磁性膜４上に直接積層した。但し、本実施例では、カソーディック・アーク蒸着の成膜工程で、成膜開始から０．７秒間だけエチレンガスを基板付近に導入した。
【００２９】
【表３】

【００３０】
実施例４及び実施例５の成膜工程により作製された磁気ディスクの磁気特性を測定したところ、何れも表３に示す如く比較例１での結果とほぼ一致した。実施例４では、カソーディック・アーク蒸着の成膜工程おいて、成膜開始から０．７秒間基板に印加した５０Ｖの正バイアスがイオンを減速して記録磁性膜４に到達した炭素イオンの侵入を阻止し、磁気特性の変動を防ぐのに有効であった。一方、実施例５では、カソーディック・アーク蒸着の成膜工程おいて、成膜開始から０．７秒間基板付近に導入したエチレンガスの一部が励起、分解されて炭化水素ラジカルとなって記録磁性膜４上に堆積することで、カソーディク・アーク蒸着による炭素イオンの記録磁性膜４への入射を阻止し、磁気特性の変動を防ぐのに有効に作用した。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、カソーディック・アーク蒸着による炭素イオンの入射により、ｓｐ３炭素比率が高く、緻密で硬い炭素保護膜を作製するにあたり、炭素イオンの記録磁性膜への侵入を阻止できるので、磁気特性を変化させることなく硬く耐蝕性と耐摩耗性に優れた保護膜を備えた磁気記録媒体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の特徴を最もよく表している磁気ディスクの断面構成図
【図２】本発明の実施例及び比較例に示すアークイオンビーム蒸着装置の構成図
【図３】本発明の実施例に示すアークイオンビーム蒸着装置を備えた磁気記ディスク製造設備の構成図
【図４】本発明の比較例１に示す磁気記ディスクの断面構成図
【図５】本発明の比較例２に示す磁気記ディスクの断面構成図
【図６】本発明の実施例および比較例に示す磁気記録媒体で測定したラマンスペクトルの比較
【図７】本発明に係わる核阻止能計算によるＣｏ膜に入射する炭素イオンと入射エネルギーの関係図
【図８】本発明に係わる核阻止能計算による炭素膜に入射する炭素イオンと入射エネルギーの関係図
【図９】本発明の一実施例に示す試料のラマンスペクトル。
【図１０】本発明の実施例２に示す磁気ディスクの断面構成図
【図１１】本発明の実施例３に示す磁気ディスクの断面構成図
【符号の説明】
１…ガラス製ディスク状基体、２…ＮｉＣｒ系プリコード膜、３…Ｃｒ合金下地膜、４…ＣｏＣｒ系合金記録磁性膜、５…緩衝膜、６…炭素保護膜、７…ローダー、８a〜８ｆ…ゲート弁、９a〜９ｃ…マグネトロン・スパッタリング電極、１０…ヒーター、１１…カソーディック・アーク蒸着装置、１２…アンローダー、１３… アークプラズマ源、１４… 成膜室、１５…ダクト、１６…基板、１７a…電磁コイル（偏向コイル）、１７b…電磁コイル（ソレノイドコイル）、１８…可動アノード、１９…カソード、２０…アーク電源、２１…排気配管、２２…アークプラズマビーム、２３…基板ホルダー、２４…バイアス電源、２５…窒素化炭素保護膜、２６…炭素膜、２７…比較例１でのラマンスペクトル、２８…実施例１でのラマンスペクトル、２９…比較例２でのラマンスペクトル、３０…窒素化炭素緩衝膜、３１…珪素含有炭素緩衝膜

Claims

円板状の基材上に少なくとも下地膜、記録磁性膜、保護膜を有する磁気記録媒体の製造方法において、
前記保護膜は、前記記録磁性膜の上に炭素に少なくとも水素、窒素、硼素、珪素、フッ素の何れかを含む0.2〜2nmの厚さの下層保護膜をスパッタリング又はプラズマCVD法で形成する工程と、前記下層保護膜の上にアークプラズマ源から引き出された炭素イオンの入射により上部保護膜を形成する工程により形成されることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法において、
前記上部保護膜は、質量密度2.5ｇ・ｃｍ^-3以上の炭素膜となることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
請求項１に記載の磁気記録媒体の製造方法において、前記下層保護膜はアルゴンガスに窒素ガスを混合してスパッタすることにより形成されることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。