JP5183134B2 - 磁気ディスク及び磁気ディスクの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の磁気ディスク装置に用いられる磁気ディスク及び磁気ディスクの製造方法に関する。

今日、情報記録技術、特に磁気記録技術は、ＩＴ産業の発達に伴い飛躍的な技術革新が要請されている。ＨＤＤ（ハードディスクドライブ）等の磁気ディスク装置に搭載される磁気ディスクでは、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２以上の情報記録密度を達成できる技術が求められている。従来、磁気ディスクでは、基板上に情報記録を担う磁性層が設けられ、磁性層上には、磁性層を保護する保護層、浮上飛行する磁気ヘッドからの干渉を緩和する潤滑層が設けられている。また、近年、ＨＤＤの起動停止機構として、従来のＣＳＳ方式に変わって、高容量化の可能なＬＵＬ方式（ランプロード方式）を用いることが求められている。

近年の高記録密度化の要請の中で、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ^２以上の情報記録密度を達成するために様々なアプローチが為されている。その１つとして、スペーシングロスを改善してＳ／Ｎ比を向上させるために、磁気ディスクの磁性層と、磁気ヘッドの記録再生素子との間隙（磁気的スペーシング）は、２０ｎｍ以下にまで狭めることが求められている。この磁気的スペーシングを達成する観点から、磁気ディスクの保護層膜厚は３ｎｍ以下の薄膜化が求められている。

また、近年、磁気的スペーシングを小さくするための１つの技術として、磁気ヘッドの素子（ヘッド素子）の動作時にヘッド素子を発熱させる方法が考えられている。この方法においては、ヘッド素子の発熱による熱によって磁気ヘッドが熱膨張し、ＡＢＳ方向（浮上面方向）にわずかに突出する。これにより、ヘッド素子と磁気ディスク表面との間の磁気的な間隙であるマグネティックスペーシングを、その時にのみ小さくすることができる。このような磁気ヘッドを、ＤＦＨ（ダイナミック フライング ハイト）ヘッドと呼ぶ。

しかしながら、このようなＤＦＨヘッドを用いた場合、ヘッド素子部の浮上量が変化するため、磁気ディスク極最表面に最も近づいた場合に、磁気ヘッドと磁気ディスクと間に間欠的な接触が発生し、浮上が安定しないという問題点が生じるおそれがある。また、その結果、磁気ヘッドの記録再生素子部を汚し、記録再生が不能となるハイフライライトという重大問題が発生するおそれもある。

尚、従来、磁気ディスクに成膜される薄膜の耐摩耗性、摺動特性を確保するため、プラズマＣＶＤ法で保護層を形成する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、このような手法で得られた保護層では、膜厚が３ｎｍを下回る薄膜領域において、十分な摺動耐久性（耐久信頼性）が得られないおそれがある。

本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、例えば、３ｎｍ以下の保護層膜厚であっても耐摩耗性、摺動特性に好適な磁気ディスク（特に、垂直磁気ディスク）を提供することにある。また、これにより、例えば、ＤＦＨヘッドに適用可能な磁気ディスクを提供することを目的とする。
国際公開第９９／Ｏ１４７４６号パンフレット

本発明者は、鋭意研究を行った結果、３ｎｍ以下の低膜厚においても良好な耐久信頼性を確保するため、保護層の極最表面の炭素量に対する窒素量（Ｎ／Ｃ）が重要であることを見出した。そして、例えば、磁気ヘッドの浮上不安定さから来るハイフライライト問題等は、磁気ヘッドの表面と磁気ディスクメディアの極表面間のインターフェイスで発生すると考えられることから、磁気ディスクメディアの極表面を構成する保護層の極最表面の窒素量を最適化することにより、ハイフライライト問題等を解決できることを見出した。

更に、このように極最表面に最適な窒素量を確保させるために、保護層成膜時の真空度に着目した。そして、例えば、磁性層の直上の炭化水素系保護膜を低圧真空度（０．１Ｐａ以上２Ｐａ以下）で成膜し、その上層に炭素及び窒素からなる表面処理層である表層部を高圧真空度（２Ｐａ以上６Ｐａ以下）で形成することにより、窒素による表面処理を行った表層部を、保護層の極最表面のみに形成できることを見出した。これらの知見に基づいて至った本発明は、以下の構成を有する。

（構成１）磁気記録を行う磁気ディスクであって、磁気記録を行うための磁性層と、磁性層上に形成されて、磁性層を保護する保護層と、保護層上に形成される潤滑層とを備え、保護層は、実質的に炭素、水素、及び窒素からなる層であり、Ｘ線光電子分光法の角度分解深さ方向分析により、Ｃ１ｓ光電子及びＮ１ｓ光電子の脱出角度を検出器に対し７°にして、Ｎ１ｓ及びＣ１ｓスペクトルの強度から窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）を求めた場合、原子量比（Ｎ／Ｃ）が０．１５以上０．２５以下である。Ｘ線光電子分光法とは、例えばＥＳＣＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ ｆｏｒ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ）である。実質的に炭素、水素、及び窒素からなるとは、例えば、許容範囲内の不純物等を除き、意図的に他の物質を含まないことである。

このように構成すれば、例えば保護層の膜厚を３ｎｍ以下とした場合であっても、良好な耐久信頼性を確保できる。そのため、ハイフライライト問題等を適切に解決できる。また、これにより、例えば、ＤＦＨヘッドに適用可能な磁気ディスクを適切に提供できる。

ここで、Ｘ線光電子分光法により得られる上記の原子量比（Ｎ／Ｃ）は、例えば、保護層の極最表面の窒素／炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）である。原子量比（Ｎ／Ｃ）が０．１５未満の場合、潤滑層との密着性が損なわれるおそれがある。また、原子量比（Ｎ／Ｃ）が０．２５を超えると、保護層の硬度が低下するおそれがある。

尚、この磁気ディスクは、例えば、垂直磁気記録方式の磁気記録を行う垂直磁気ディスクである。この場合、磁気ディスクは、例えば、非磁性の基板、軟磁性層、非磁性の下地層等を更に備える。軟磁性層、下地層、磁性層、保護層、及び潤滑層は、例えば、基板上に、この順で形成される。

基板としてはガラス基板を用いることが好ましい。ガラス基板は、平滑かつ高剛性が得られるので、磁気的スペーシング、中でも、磁気ヘッドの浮上量をより安定的に低減できるので、特に好まししい。ガラス基板の材料としては、アルミノシリケートガラスが特に好ましい。アルミノシリケートガラスは化学強化により、高い剛性強度を得ることができる。磁気ディスク表面の表面粗さは、Ｒｍａｘで４ｎｍ以下であることが好ましい。４ｎｍを超えると、磁気的スペーシング低減を阻害する場合があるので好ましくない。ここで言う表面粗さとは、日本工業規格（ＪＩＳ）Ｂ０６０１に定めるものである。

保護層の膜厚は、１ｎｍ以上であることが好ましい。１ｎｍ未満では、保護層の被覆率が低減してしまうため、磁性層の金属イオンのマイグレートを防止するのに十分でない場合がある。また、耐摩耗性に問題がある。保護層の膜厚に特に上限を設ける必要はないが、磁気的スペーシング改善を阻害しないよう、実用上３ｎｍ以下とするのが好ましい。

潤滑層は、末端基に水酸基を有するパーフルオロポリエーテル化合物を含有する潤滑剤の層とすることが好ましい。パーフルオロポリエーテルは直鎖構造を備え、磁気ディスク用に適度な潤滑性能を発揮するともに、末端基に水酸基（ＯＨ）を備えることで、保護層に対して高い密着性能を発揮することができる。特に、保護層が極最表面において窒素を含有する本構成では（Ｎ＋）と（ＯＨ−）とが高い親和性を奏するので、高い潤滑層密着率を得ることができ、好適である。末端基に水酸基を有するパーフルオロポリエーテル化合物として、１分子が備える水酸基の数は、２個〜４個とすると好ましい。２個未満では、潤滑層の密着率が低下する場合があるため好ましくない。また、４個を超えると、密着率が向上し過ぎる結果、潤滑性能を低下させる場合がある。潤滑層の膜厚は、０．５ｎｍ〜１．５ｎｍの範囲内で適宜調節するとよい。０．５ｎｍ未満では潤滑性能が低下する場合があり、１．５ｎｍを超えると、潤滑層密着率が低下する場合がある。

尚、保護層は、例えば、磁性層上に形成される、実質的に炭素及び水素からなる水素化炭素保護膜と、磁性層において潤滑層と接する表面部分に形成される、炭素及び窒素を含む表層部とを有する。そして、この保護層の成膜においては、例えば、０．１Ｐａ以上２Ｐａ以下の真空度の雰囲気中で水素化炭素保護膜を成膜し、２Ｐａ以上６Ｐａ以下の真空度の雰囲気中で表層部を形成する。

（構成２）ＬＵＬ方式ＨＤＤ用の磁気ディスクである。保護層の摺動耐久性が十分に得られない場合、例えば今日のＬＵＬ方式の磁気ディスク装置では、磁気ヘッドが磁気ディスク上にロードされた時の衝撃で、磁気ディスク上に微少なスクラッチ等が発生し、再生信号が低下する問題が起こる。更に、例えば磁気ヘッドの浮上高さを１０ｎｍ以下にした場合、磁気ヘッドと磁気ディスクとの間に間欠的な接触が発生し、浮上が安定しないという問題点や、磁気ヘッドの記録再生素子部を汚し記録再生が不能となる重大問題が発生するおそれがある。

これに対し、保護層において、窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）を上記のようにすれば、磁気ディスクの耐久信頼性を適切に高めることができる。そのため、ＬＵＬ方式用として好適な磁気ディスクを提供できる。

（構成３）構成１又は２に記載の磁気ディスクを製造する磁気ディスクの製造方法であって、保護層は、磁性層上に形成される、実質的に炭素及び水素からなる水素化炭素保護膜と、磁性層において潤滑層と接する表面部分に形成される、炭素及び窒素を含む表層部とを有し、０．１Ｐａ以上２Ｐａ以下の真空度の雰囲気中で水素化炭素保護膜をプラズマＣＶＤ法により成膜し、２Ｐａ以上６Ｐａ以下の真空度の雰囲気中で表層部をプラズマＣＶＤ法により形成する。実質的に炭素及び水素からなるとは、例えば、許容範囲内の不純物等を除き、意図的に他の物質を含まないことである。保護層の表層部は、水素化炭素保護膜と潤滑層との間に形成される。表層部は、実質的に炭素及び窒素からなる層であってよい。また、表層部は、例えば、潤滑層に対する密着性が水素化炭素保護膜よりも高い。

従来、磁性層直上に保護層を形成する方法としては、炭化水素系ガスのみを反応性ガス（材料ガス）として用いてＣＶＤ法で水素化炭素保護膜を作製する方法、Ａｒ等の不活性ガスと炭化水素系ガスの混合ガスを用いて水素化炭素保護膜を作成する方法、又は水素ガスと炭化水素系ガスの混合ガスを用いて保護層を作製する方法等が知られている。これらの方法において、反応性ガスの圧力（真空度）は、２〜６Ｐａに設定される。

しかし、本発明者は、これらの方法で３ｎｍ以下の非常に薄い保護層を形成した場合、保護層自身の耐久強度が不足するため、膜強度が著しく低下してしまうという問題点を見出した。この場合、例えばＬＵＬ方式の磁気ディスク等では、磁気ヘッドが磁気ディスク上にロードされた時の衝撃で、磁気ディスク上に微小なスクラッチ等が発生し、再生信号が低下する問題が発生する。

また、従来、保護層と潤滑層との密着性を向上させるため、保護層に窒素を導入して密着性を上げる場合があった。しかし、この場合、窒素が保護層内部まで浸透するため、保護層自身の耐久強度が不足する原因の１つとなっていた。

これを回避するため、本発明者は、鋭意研究を行った。そして、保護層の膜厚が３ｎｍ以下の場合においても良好な摺動耐久性を確保するため、保護層成膜時の真空度、及び表層部形成時の真空度に着目した。その結果、これらの真空度を調整することにより、保護層の膜強度を高め、かつ、保護層と潤滑層との密着性を高め得ることを見出した。例えば、保護層成膜時の真空度（反応性ガスの圧力）を圧力の低い真空度（以下、低圧真空度という、０．１〜２Ｐａ）にすることにより、保護層の膜厚が３ｎｍ以下の場合においても、良好な摺動耐久性を確保できることを見出した。また、表層部形成時の真空度を圧力の高い真空度（以下、高圧真空度という、２〜６Ｐａ）にすることにより、保護層の極最表面のみに窒素表面処理層である表層部を形成できることを見出した。これにより、窒素が保護層内部まで浸透することを防ぎ、保護層全体の耐久強度を確保しつつ、保護層と潤滑層との密着性を高め得ることとなる。

そのため、構成３のようにすれば、低圧真空度での水素化炭素保護膜の形成と、高圧真空度での表面処理層の形成を組み合わせることにより、耐久性、及び潤滑層に対する密着性の両方を兼ね備える保護層を適切に形成できる。また、これにより、保護層の膜厚を３ｎｍ以下にした場合も、耐摩耗性及び摺動特性に優れた磁気ディスクを提供できる。そのため、例えば、従来製法で３ｎｍ以下の保護層を形成した場合に生じるスクラッチ等の耐久性異常等を適切に防ぐことができる。また、ハイフライライトによる再生信号等の劣化を防ぎ、保護層の膜厚を３ｎｍ以下とした場合であっても、ＬＵＬ耐久性が問題ない磁気ディスクを得ることができる。

ここで、水素化炭素保護膜を低圧真空度（０．１〜２Ｐａ）で成膜する理由は以下のとおりである。そのため、低圧真空度（０．１〜２Ｐａ）にした場合、プラズマで分解された炭素原子が基板に到達するまでの間に、その運動エネルギーを妨げる妨害分子等の影響が、高圧真空度（２〜６Ｐａ）の場合比べ非常に少なくなる。そして、炭素原子の基板到達までに妨害分子等に衝突する機会が低減されるということは、高エネルギーを維持して炭素原子が基板まで到達できることを意味している。この場合、この高エネルギーを維持した炭素原子により水素化炭素保護膜が成膜されることから、緻密で耐久性のある保護層が成膜できることとなる。このように、低圧真空度（０．１〜２Ｐａ）で成膜することで緻密な膜ができる。

尚、０．１Ｐａよりも圧力が低い真空度とした場合、例えば、放電が不安定にあるおそれがある。また、放電が生じた場合にも、極端に成膜速度が遅くなり、実用上問題がある。よって０．１Ｐａ以上２Ｐａ以下が好適である。

また、表層部を高圧真空度（２〜６Ｐａ）で形成する理由は以下のとおりである。この表層部には、上層に成膜される潤滑層との密着性を確保する機能が必要とされる。そこで、潤滑層との密着性を確保するため、表層部は、窒素を導入して形成される。しかし、一般的に、炭化水素膜と炭化窒素膜の耐久性を比較した場合、炭化窒素膜は耐久性に劣ることが知られている。

そのため、潤滑層との密着性を確保するために炭化窒素膜の表層部は必要であるのだが、必要以上に窒素を配向させ過ぎた場合、耐久性が劣るという問題点が生じる。そして、この問題点を生じさせないためには、窒素による表面処理を行った表層部を、保護層の極最表面のみに形成することが求められる。

そこで、水素化炭素保護膜の成膜方法と逆の考え方で、窒素を保護層内部まで必要以上に浸透させないようにするため、高圧真空度（２〜６Ｐａ）の雰囲気中で表層部を形成する。尚、表層部の形成を低圧真空度で行った場合、窒素が水素化炭素保護膜に多量に打ち込まれ、保護層内部まで窒素が浸透し、耐久性が劣化する。従って、表層部を形成する雰囲気は、高圧真空度（２〜６Ｐａ）の範囲とすることが好適である。

（構成４）反応性ガスとして実質的に直鎖飽和炭化水素系ガスのみを用い、かつキャリアガスを用いないプラズマＣＶＤ法により、水素化炭素保護膜を成膜する。実質的に直鎖飽和炭化水素系ガスのみを用いるとは、例えば、許容範囲内の不純物等を除き、意図的に他のガスを用いないことである。

プラズマＣＶＤ法で水素化炭素保護膜を形成する場合、反応性ガスとして炭化水素ガスのみを用いて、ダイヤモンドライク炭素を形成することが好ましい。他の不活性ガス（例えばＡｒ等）、水素ガス等のキャリアガスを炭化水素ガスと混合させた場合、水素化炭素保護膜中にこれらの不純ガスが取り込まれ、膜密度を低下させるため、好ましくない。

また、反応性ガスとしては、低級炭化水素を用いることが好ましい。中でも、直鎖低級飽和炭化水素、又は直鎖低級不飽和炭化水素といった直鎖低級炭化水素を用いることが好ましい。直鎖低級飽和炭化水素としては、メタン、エタン、プロパン、ブタン、オクタン等を用いることができる。直鎖低級不飽和炭化水素としては、エチレン、プロピレン、ブチレン、アセチレン等を用いることができる。尚、ここで言う低級炭化水素とは、１分子当たりの炭素数が１〜１０の炭化水素のことである。直鎖低級炭化水素を用いることが好ましい理由は、炭素数が増大するに従って、ガスとして気化させて成膜装置に供給することが困難となることに加え、プラズマ放電時の分解が困難となるからである。また、炭素数が増大すると、形成した保護層の成分に高分子の炭化水素成分が多く含有されやすくなり、保護層の緻密性と硬度を低下させるため好ましくない。また、環式炭化水素の場合、プラズマ放電時の分解が直鎖炭化水素に比べて困難であるため好ましくない。この観点から、炭化水素として、直鎖低級炭化水素を用いることが特に好適である。中でも、エチレンを用いると、緻密かつ、高硬度の保護層を形成することができるので特に好ましい。

尚、水素化炭素保護膜を成膜するプラズマＣＶＤ法においては、例えばイグナイターを用いて、予めプラズマ点火してもよい。このようにすれば、低圧真空度（０．１〜２Ｐａ）でも容易にプラズマを発生させ放電させることができる。また、これにより、低圧真空度（０．１〜２Ｐａ）においても、より安定して水素化炭素保護膜を成膜できる。

水素化炭素保護膜の成膜は、成膜温度が室温以上２５０℃以下になる雰囲気中で行うことが好ましい。本発明者の研究の結果、基板温度を室温以上２５０℃以下とした場合、緻密かつ、高硬度の水素化炭素保護膜を形成することができることがわかった。これは、成膜温度が高くなり過ぎると基板に到達した炭素原子が基板上で動きやすい状況となり、表層まで炭素原子が拡散し、グラファイト的な成長となることが原因と思われる。即ち、室温以上２５０℃以下とし、更に低圧真空度（０．１〜２Ｐａ）で水素化炭素保護膜を成膜することが好ましい。

また、磁性層の成膜直後、水素化炭素保護膜の成膜直前に例えば１５０℃以上２５０℃以下で加熱処理することが望ましい。その理由は以下のとおりである。水素化炭素保護膜の成膜直前に加熱処理した場合、プラズマで分解された炭素原子が、高エネルギーを維持して基板まで到達できることを意味している。この高エネルギーを維持した炭素原子が磁性膜上の基板に成膜されることから、緻密で耐久性のある保護層が成膜できる。また、磁性層を高温で加熱することにより、磁性層と保護層との密着性も向上する。

また、水素化炭素保護膜の成膜は、５０Ｖ以上４００Ｖ以下の大きさの負電圧（−５０〜−４００Ｖ）のＤＣバイアスを基板に印加して行うことが好ましい。大きさが５０Ｖ未満の負電圧ではバイアス印可の効果が十分ではない。また、大きさが４００Ｖを超える負電圧をかけた場合、基板に過度なエネルギーが加えられることでアーキングが発生し、パーティクル、コンタミネーションの原因となり好ましくない。

また、保護層成膜後、表層部までの層が成膜された基板を、例えば超純水とイソプロピルアルコールで洗浄することが好ましい。これにより、磁気ディスクの表面品位を向上できる。

（構成５）水素化炭素保護膜の形成後に、窒素雰囲気下に水素化炭素保護膜を曝して、水素化炭素保護膜の表面処理を行うことにより、表層部を形成する。このようにすれば、表層部を適切に形成できる。また、この場合、水素化炭素保護膜の形成後に、窒素流量が１００ｓｃｃｍ以上３５０ｓｃｃｍ以下である窒素雰囲気下に水素化炭素保護膜を曝すことが好ましい。このようにすれば、Ｘ線光電子分光法で得られる窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）が上記の範囲の値となる保護層を適切に形成できる。

（構成６）１Ｗ以上１００Ｗ以下の電力になるようにＲＦバイアスを印加しつつ、水素化炭素保護膜の表面処理を行う。このようにすれば、Ｘ線光電子分光法で得られる窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）が上記の範囲の値となる保護層を適切に形成できる。

（構成７）磁気記録を行うための磁性層と、磁性層上に形成されて磁性層を保護する保護層と、保護層上に形成される潤滑層とを備えた磁気ディスクを製造する磁気ディスクの製造方法であって、保護層は、磁性層上に形成される、実質的に炭素及び水素からなる水素化炭素保護膜をプラズマＣＶＤ法により形成する保護膜形成工程と、磁性層において潤滑層と接する表面部分に形成される、炭素及び窒素を含む表層部をプラズマＣＶＤ法により形成する表層部形成工程とによって形成され、表層部形成工程は、保護膜形成工程よりも高い真空度の雰囲気中で行う。このようにすれば、例えば、水素化炭素保護膜及び表層部を適切に形成できる。

本発明によれば、例えば、３ｎｍ以下の保護層膜厚であっても耐摩耗性及び摺動特性に優れた磁気ディスクを提供できる。また、例えば、ハイフライライト障害を回避できる磁気ディスクを提供できる。更には、例えば、ＬＵＬ方式用として好適な磁気ディスクを提供できる。

以下、本発明に係る実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る磁気ディスク１０の層構成を模式的に示す断面図である。磁気ディスク１０は、垂直磁気記録方式の磁気記録を行う磁気記録媒体（垂直磁気ディスク）であり、基板１と、基板１上に形成される磁性層４と、磁性層４上に形成される保護層５と、保護層５上に形成される潤滑層６とを少なくとも備える。また、本実施形態において、磁気ディスク１０は、基板１と磁性層４との間に、基板１上に形成される軟磁性層２と、軟磁性層２上に形成される非磁性の下地層３とを更に備える。

また、本実施形態において、磁性層４と保護層５とは、接して形成される。保護層５と潤滑層６とは接して形成される。保護層５は、磁性層４側に形成される水素化炭素保護膜５ａと、潤滑層６側に形成される表層部５ｂとを有する。水素化炭素保護膜５ａは、実質的に炭素及び水素からなる層であり、磁性層４に接して、プラズマＣＶＤで形成される。表層部５ｂは、水素化炭素保護膜５ａの表面処理により形成される窒素を含む層であり、水素化炭素保護膜５ａ上に接して形成される。表層部５ｂは、実質的に炭素及び窒素からなる層であってよい。

以上の磁気ディスク１０について、実施例及び比較例により具体的に説明する。但し、本発明はこれらに限定されるものではない。

［実施例１］
実施例１の磁気ディスク及びその製造方法を説明する。最初に、ガラス基板である基板１及び各層の材料及び形成方法について詳細に説明する。基板１はアモルファスガラス基板であり、組成はアルミノシリケートである。基板１の直径は６５ｍｍ、内径は２０ｍｍ、であり、ディスク厚は０．６３５ｍｍの２．５インチ型磁気ディスク用基板である。得られたガラス基板の表面粗さをＡＦＭ（原子間力顕微鏡）で観察したところ、Ｒｍａｘが２．１８ｎｍ、Ｒａが０．１８ｎｍの平滑な表面であることを確認した。

次に、キャノンアネルバ社製Ｃ３０４０スパッタ成膜装置を用いて、基板１上に、ＤＣマグネトロンスパッタリング法で順次、軟磁性層２、下地層３、磁性層４の成膜を行った。即ち、まず、スパッタリングターゲットとして、ＣｏＴａＺｒ（Ｃｏ：９２ａｔ％、Ｔａ：３ａｔ％、Ｚｒ：５ａｔ％）合金を用い、基板上１に、膜厚５０ｎｍのＣｏＴａＺｒ合金からなる軟磁性層２をスパッタリング法で成膜した。成膜時の真空度は０．６Ｐａであった。ついで、スパッタリングターゲットとしてＰｄを用い、軟磁性層２上に、膜厚７ｎｍとなるＰｄの下地層３を、スパッタリング法で成膜した。成膜時の真空度は１．０Ｐａであった。ついで、スパッタリングターゲットとしてＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ_２（Ｃｒ：１２ａｔ％、Ｐｔ：１０ａｔ％、ＴｉＯ_２：９ａｔ％、残部Ｃｏ）合金からなるスパッタリングターゲットを用い、下地層３上に、１５ｎｍＣｏＣｒＰｔ−ＴｉＯ_２合金からなる磁性層４を、スパッタリング法で形成した。成膜時の真空度は３．５Ｐａであった。

また、磁性層４の形成後の基板温度が２５０℃になるように、ヒータ加熱方式を用いて基板１を加熱した。尚、基板温度は、磁性層４の成膜直後に、チャンバーの窓より放射温度計を用いて確認した。

次に、磁性層４まで形成したディスク上に、エチレンガス２５０ｓｃｃｍを導入し、真空度を１．６Ｐａとした圧力下で、バイアス電圧を−３００Ｖ印加させながら、プラズマＣＶＤ法で、水素化炭素保護膜５ａを形成した。水素化炭素保護膜５ａの形成時の成膜速度は１ｎｍ／ｓであった。

更に、水素化炭素保護膜５ａを形成後、プラズマ中に窒素ガスのみを２５０ｓｃｃｍ導入して、６Ｐａの真空度に調整した。そして、この圧力下で、水素化炭素保護膜５ａを窒素雰囲気下に曝し、ＲＦバイアスを１００Ｗ印可して表面処理を行い、表層部５ｂを形成した。これにより、水素化炭素保護膜５ａ及び表層部５ｂを有する保護層５を形成した。表層部５ｂまで成膜した後、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）による断面観察により、保護層５の実膜厚を測定した。保護層５の膜厚は３．０ｎｍであった。

また、保護層５を形成後、ＥＳＣＡにて、保護層５の極最表面における窒素／炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）測定した。原子量比（Ｎ／Ｃ）は０．２０であった。尚、ＥＳＣＡ分析の測定条件は以下のとおりに行った。
装置：アルバックファイ社製 Ｑｕａｎｔｕｍ２０００
Ｘ線励起源：Ａｌ−Ｋα線（１４８６．６ｅＶ）
Ｘ線源：２０Ｗ
分析室真空度：＜２×１０^−７Ｐａ
パスエネルギー：１１７．５ｅＶ
光電子検出角：７°
測定対象ピーク：Ｃ１ｓ、Ｎ１ｓ
分析領域：１００ｕｍφ
積算回数：１０回

ここで、Ｘ線光電子分光における角度分解深さ方向分析について説明する。図２は、Ｘ線光電子分光について説明する図である。図２（ａ）は、Ｘ線光電子分光を行う装置の構成の一例を示す図であり、光電子の脱出角度を９０°及び７°とした場合のＸ線源（Ｘ−ｒａｙ Ｓｏｕｒｃｅ）、光電子検出器（Ａｎａｌｙｚｅｒ）、及び試料（Ｓａｍｐｌｅ）の位置関係を示す。図２（ｂ）は、試料中において深さが異なる２点Ａ、Ｂから電子が飛び出す様子を示す。

電子の固体中の平均自由行程は、電子の持っているエネルギーによって決まり、Ｘ線による励起領域内のある点Ａ（深さは平均自由行程より小さい領域）から垂直方向に出た電子は真空中に飛び出し検出することは可能であるが、斜め方向の電子は、外に飛び出すことができない。しかし、Ａ点よりももっと表面に近い点Ｂから斜めに方向に出た電子は検出可能となる。つまり、脱出深さと脱出方向には一連の関係があり、これを利用したのが角度分解深さ方向分析である。

次に、保護層５を形成後、７０℃の純水中で４００秒浸漬洗浄後、更にＩＰＡ（イソプロピルアルコール）にて４００秒洗浄し、仕上げ乾燥としてＩＰＡベーパーにて乾燥を行った。次に、超純水及びＩＰＡ洗浄後の保護層５の上に、デップ法を用いてＰＦＰＥ（パーフルオロポリエーテル）化合物からなる潤滑層６を形成した。具体的には、アウジモント社製のアルコール変性フォンプリンゼット誘導体を用いた。この化合物はＰＦＰＥの主鎖の両末端にそれぞれ１個〜２個、即ち、一分子当たり２個〜４個の水酸基を末端基に備えている。潤滑層６の膜厚は１．４ｎｍである。以上のように、磁気ディスク１０を製造した。

得られた磁気ディスク１０の表面粗さをＡＦＭで観察したところ、Ｒｍａｘが３．１ｎｍ、Ｒａが０．３０ｎｍの平滑な表面であることを確認した。また、グライドハイトを測定したところ３．６ｎｍであった。磁気ヘッドの浮上量を安定的に１０ｎｍ以下とする場合、磁気ディスクのグライドハイトは４．５ｎｍ以下とすることが望ましい。

（評価）
得られた磁気ディスク１０の各種性能を以下のようにして評価分析した。
（１）ＬＵＬ耐久性試験
ＬＵＬ耐久性試験は、５４００ｒｐｍで回転する２．５インチ型ＨＤＤと、浮上量が１０ｎｍの磁気ヘッドを用いて行った。尚、磁気ヘッドのスライダーはＮＰＡＢ（負圧型）スライダーを用い、再生素子はＴＭＲ型素子を用いた。磁気ディスク１０をこのＨＤＤに搭載し、前述の磁気ヘッドによりＬＵＬ動作を連続して行う。ＨＤＤが故障することなく耐久したＬＵＬ回数を測定することにより、ＬＵＬ耐久性を評価した。また、試験環境は７０Ｃ／８０％ＲＨの環境下で行った。これは通常のＨＤＤ運転環境よりも、過酷な条件であり、カーナビゲーション等の用途に使用されるＨＤＤを想定した環境下で行うことにより、磁気ディスクの耐久信頼性をより的確に判断するためである。

本実施例の磁気ディスク１０では、ＬＵＬ回数は故障なく１００万回を超えることができた。通常、ＬＵＬ耐久性試験では、故障なくＬＵＬ回数が連続して４０万回を超えることが必要とされる。通常のＨＤＤの使用環境ではＬＵＬ回数が４０万回を超えるには１０年程度の使用が必要であると言われている。ＬＵＬ耐久性試験において、ＬＵＬ回数は、１００万回を超えることが更に好ましい。

（２）ピンオンディスク試験
ピンオンディスク試験は次のようにして行った。即ち、保護層５の耐久性及び耐摩耗性を評価するために、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣからなる直径２ｍｍの球を１５ｇ荷重で磁気ディスク１０の半径２２ｍｍ位置の保護層５上に押し付けながら、磁気ディスク１０を回転させる。これにより、Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＣ球と保護層５とを２ｍ／ｓｅｃの速度で相対的に回転摺動させ、この摺動により保護層５が破壊に至るまでの摺動回数を測定した。

このピンオンディスク試験では、保護層５が破壊に至るまでの摺動回数が３００回以上であれば合格とする。尚、通常、磁気記録ヘッドは磁気ディスク１０に接触しないので、このピンオンディスク試験は、実際の使用環境に比べて過酷な環境での耐久試験である。実施例１の磁気ディスク１０では、摺動回数が５００回であった。

［実施例２〜６、比較例１〜８］
製造時の各種条件を実施例１から変更して、実施例２〜６、及び比較例１〜８に係る磁気ディスクを作成した。表１は、各実施例及び比較例に係る磁気ディスクの製造時の条件、及び評価結果を示す。

実施例２〜６において、窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）は、実施例１と同様に、０．１５以上０．２５以下の範囲となった。その結果、ピンオンディスク試験（Ｐｉｎ−Ｏｎ）の結果は合格となり、ＬＵＬ耐久性試験において、ＬＵＬ回数は、１００万回を超えた。

一方、比較例１、３〜６、８において、窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）は、０．１５以上０．２５以下の範囲外となった。その結果、ピンオンディスク試験（Ｐｉｎ−Ｏｎ）の合格と、ＬＵＬ耐久性試験においてＬＵＬ回数が１００万回を超えることとの両立はできなかった。

尚、比較例２においては、水素化炭素保護膜５ａの成膜時の真空度を０．０５Ｐａと小さくした結果、水素化炭素保護膜５ａの成膜速度が０．１ｎｍ／ｓと極めて遅くなり、保護層５を適切に形成できなかった。また、比較例７においては、水素化炭素保護膜５ａの成膜時の基板バイアスの大きさを−４１０と大きくした結果、アーキングが発生し、基板１が破壊されてしまった。

図３は、各実施例及び比較例における窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）とピンオンディスク試験における摺動回数との関係を示すグラフである。グラフ右側の数式は、回帰直線及びその回帰直線についての決定係数（Ｒ^２）を示す。グラフからわかるように、原子量比（Ｎ／Ｃ）を小さくした場合、摺動回数は増大する。しかし、例えば比較例４の結果からわかるように、原子量比（Ｎ／Ｃ）を小さくしすぎると、ＬＵＬ耐久性試験においてＬＵＬ回数が不十分になる。これらの結果から、窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）を０．１５以上０．２５以下とすることが好ましいことがわかる。

以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

本発明は、例えば磁気ディスクに好適に利用できる。

本発明の実施の形態に係る磁気ディスク１０の層構成を模式的に示す断面図である。 Ｘ線光電子分光について説明する図である。図２（ａ）は、Ｘ線光電子分光を行う装置の構成の一例を示す図である。図２（ｂ）は、試料中において深さが異なる２点Ａ、Ｂから電子が飛び出す様子を示す。 各実施例及び比較例における窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）とピンオンディスク試験における摺動回数との関係を示すグラフである。

符号の説明

１・・・基板、２・・・軟磁性層、３・・・下地層、４・・・磁性層、５・・・保護層、５ａ・・・水素化炭素保護膜５ａ、５ｂ・・・表層部５ｂ、６・・・潤滑層、１０・・・磁気ディスク

Claims (5)

1. 磁気記録を行う磁気ディスクの製造方法であって、
   前記磁気ディスクは、
   磁気記録を行うための磁性層と、
   前記磁性層上に形成されて、前記磁性層を保護する保護層と、
   前記保護層上に形成される潤滑層と
   を備え、
   前記保護層は、実質的に炭素、水素、及び窒素からなる層であり、Ｘ線光電子分光法の角度分解深さ方向分析により、Ｃ１ｓ光電子及びＮ１ｓ光電子の脱出角度を検出器に対し７°にして、Ｎ１ｓ及びＣ１ｓスペクトルの強度から窒素と炭素の原子量比（Ｎ／Ｃ）を求めた場合、前記原子量比（Ｎ／Ｃ）が０．１５以上０．２５以下であり、
   前記保護層は、
   前記磁性層上に形成される、実質的に炭素及び水素からなる水素化炭素保護膜と、
   前記潤滑層と接する表面部分に形成される、炭素及び窒素を含む表層部と
   を有し、
   プラズマＣＶＤ法により前記水素化炭素保護膜を形成し、
   前記水素化炭素保護膜の形成後に、窒素雰囲気下に前記水素化炭素保護膜を曝して、前記水素化炭素保護膜の表面処理を行うことにより、前記表層部を形成し、
   前記表層部の形成を、前記水素化炭素保護膜の形成時よりも高い圧力の雰囲気中で行うことを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
2. ＬＵＬ方式ＨＤＤ用の磁気ディスクを製造することを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスクの製造方法。
3. ０．１Ｐａ以上２Ｐａ以下の真空度の雰囲気中で前記水素化炭素保護膜をプラズマＣＶＤ法により成膜し、
   ２Ｐａ以上６Ｐａ以下の真空度の雰囲気中で前記表層部を形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気ディスクの製造方法。
4. 反応性ガスとして実質的に直鎖飽和炭化水素系ガスのみを用い、かつキャリアガスを用いないプラズマＣＶＤ法により、前記水素化炭素保護膜を成膜することを特徴とする請求項３に記載の磁気ディスクの製造方法。
5. １Ｗ以上１００Ｗ以下の電力になるようにＲＦバイアスを印加しつつ、前記水素化炭素保護膜の表面処理を行うことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の磁気ディスクの製造方法。