JP5838416B2 - Method for manufacturing magnetic recording medium - Google Patents
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Description
本発明は、磁気記録媒体の製造方法、磁気記録媒体及びDLC膜に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a magnetic recording medium, a magnetic recording medium, and a DLC film.
図8は、従来の磁気記録媒体の製造方法を説明するための断面図である。
まず、非磁性基板101の上に少なくとも磁性層102を形成した被成膜基板100を用意し、この被成膜基板100の上に膜厚3nmのDLC(Diamond Like Carbon)膜103をCVD(chemical vapor deposition)法により成膜する。次いで、このDLC膜103の上に厚さ1nmのCN膜104をスパッタリングにより成膜する。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a conventional method of manufacturing a magnetic recording medium.
First, a
次いで、CN膜104をフッ素系のフォンブリン油にディッピングすることにより、CN膜104の上にはフォンブリン油が塗布される。次に、被成膜基板100を150℃の温度で1時間アニールすることにより、CN膜104上には固体潤滑剤として機能する膜厚4nmのフッ化有機膜105が形成される。また、フッ化有機膜105の作製方法として蒸着法を用いることもあり、その場合の蒸着温度は110℃である。
Next, fomblin oil is applied onto the
上記の磁気記録媒体を使用する際にはフッ化有機膜105にメディアヘッド(図示せず)を接近させる必要があり、このメディアヘッドと磁性層102との距離をより短くすることが要求される。このため、DLC膜103とCN膜104とフッ化有機膜105の合計膜厚をより薄くすることが要求される。
When using the above magnetic recording medium, it is necessary to bring a media head (not shown) close to the fluorinated
そこで、CN膜104を無くしてDLC膜103の上にフッ化有機膜105を形成することも考えられる。しかし、水の接触角が30°程度であるCN膜104はDLC膜103とフッ化有機膜105との密着性を高める機能を有するため、CN膜104を無くすと、水の接触角が80°程度であるDLC膜103とフッ化有機膜105との密着性が悪くなり、フッ化有機膜105がDLC膜103から剥離しやすくなってしまう。
Therefore, it is conceivable to form the fluorinated
本発明の一態様は、DLC膜とフッ化有機膜の密着性を向上させた磁気記録媒体またはその製造方法を提供することを課題とする。
本発明の一態様は、膜厚をほとんど減少させることなく、DLC膜の表面に親水性を持たせることを課題とする。An object of one embodiment of the present invention is to provide a magnetic recording medium with improved adhesion between a DLC film and a fluorinated organic film, or a method for manufacturing the same.
An object of one embodiment of the present invention is to impart hydrophilicity to the surface of a DLC film without substantially reducing the film thickness.
本発明の一態様は、非磁性基板上に磁性層を形成し、
前記磁性層上にDLC膜を形成し、
前記DLC膜の表面にプラズマ処理を施すことにより、前記DLC膜の表面から1nm以下の深さまで削り、
前記DLC膜上にフッ化有機膜を形成する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記プラズマ処理を施した後の前記DLC膜は、水の接触角が50°以下である表面を有し、
前記プラズマ処理を施す際に供給される処理用ガスは、窒素ガス、酸素ガス、水素ガス及び不活性ガスの少なくとも一つのガスを有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法である。In one embodiment of the present invention, a magnetic layer is formed over a nonmagnetic substrate,
Forming a DLC film on the magnetic layer;
By performing plasma treatment on the surface of the DLC film, the surface of the DLC film is shaved to a depth of 1 nm or less,
A method of manufacturing a magnetic recording medium in which a fluorinated organic film is formed on the DLC film,
The DLC film after the plasma treatment has a surface with a water contact angle of 50 ° or less,
The method of manufacturing a magnetic recording medium is characterized in that the processing gas supplied when performing the plasma processing includes at least one of nitrogen gas, oxygen gas, hydrogen gas and inert gas.
本発明の一態様は、非磁性基板上に磁性層を形成し、
前記磁性層上にDLC膜を形成し、
前記DLC膜の表面にプラズマ処理を施すことにより、前記DLC膜の膜厚の減少を0.3nm以下に抑えて前記DLC膜の表面を窒化させ、
前記DLC膜上にフッ化有機膜を形成する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記プラズマ処理を施した後の前記DLC膜は、水の接触角が50°以下である表面を有し、
前記プラズマ処理を施す際に供給される処理用ガスは、窒素ガスと不活性ガスの混合ガス及び窒素ガスの少なくとも一方を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法である。In one embodiment of the present invention, a magnetic layer is formed over a nonmagnetic substrate,
Forming a DLC film on the magnetic layer;
By performing plasma treatment on the surface of the DLC film, the decrease in the film thickness of the DLC film is suppressed to 0.3 nm or less, and the surface of the DLC film is nitrided,
A method of manufacturing a magnetic recording medium in which a fluorinated organic film is formed on the DLC film,
The DLC film after the plasma treatment has a surface with a water contact angle of 50 ° or less,
The method of manufacturing a magnetic recording medium is characterized in that the processing gas supplied when performing the plasma processing includes at least one of a mixed gas of nitrogen gas and inert gas and nitrogen gas.
また、本発明の一態様において、前記プラズマ処理を施す際に、誘導結合型プラズマソースを用いた場合の高周波出力は200W以下であり、平行平板型プラズマソースを用いた場合の高周波出力の密度は1×10−2W/cm2以下であることも可能である。In one embodiment of the present invention, when the plasma treatment is performed, the high frequency output when an inductively coupled plasma source is used is 200 W or less, and the density of the high frequency output when a parallel plate type plasma source is used is It is also possible to be 1 × 10 −2 W / cm 2 or less.
また、本発明の一態様において、前記高周波電力の周波数は、100kHz以上27MHz以下であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, the frequency of the high-frequency power is preferably 100 kHz to 27 MHz.
また、本発明の一態様において、前記プラズマ処理を施す際の圧力は、0.05Pa以上10Pa以下であることも可能である。 In one embodiment of the present invention, the pressure at the time of performing the plasma treatment may be 0.05 Pa or more and 10 Pa or less.
また、本発明の一態様において、前記フッ化有機膜は、原料ガスを用いたCVD法により形成されたCaFb膜、CaFbNc膜、CaFbHd膜、CaFbOe膜、CaFbOeHd膜、CaFbNCOe膜及びCaFbNCOeHd膜のいずれかの膜であり、
前記原料ガスは、炭素とフッ素を含む有機物原料ガスを有することも可能である。ただし、a,b,c,d,eは、自然数である。In one embodiment of the present invention, the fluorinated organic film includes a C a F b film, a C a F b N c film, a C a F b H d film, and a C formed by a CVD method using a source gas. an a F b O e film, a C a F b O e H d film, a C a F b N C O e film, or a C a F b N C O e H d film,
The source gas may include an organic source gas containing carbon and fluorine. However, a, b, c, d, and e are natural numbers.
また、本発明の一態様において、前記有機物原料ガスが3個以上の炭素を含むことも可能である。 In one embodiment of the present invention, the organic material gas may contain three or more carbons.
また、本発明の一態様において、前記DLC膜上に前記CaFb膜を形成する場合の前記有機物原料ガスは、C3F6、C4F6、C6F6、C6F12、C6F14、C7F8、C7F14、C7F16、C8F16、C8F18、C9F18、C9F20、C10F8、C10F18、C11F20、C12F10、C13F28、C15F32、C20F42、及びC24F50の少なくとも一つを有し、
前記DLC膜上に前記CaFbNC膜を形成する場合の前記有機物原料ガスは、C3F3N3、C3F9N、C5F5N、C6F4N2、C6F9N3、C6F12N2、C6F15N、C7F5N、C8F4N2、C9F21N、C12F4N4、C12F27N、C14F8N2、C15F33N、C24F45N3、及びトリヘプタフルオロプロピルアミンの少なくとも一つを有し、
前記DLC膜上に前記CaFbOd膜を形成する場合の前記有機物原料ガスは、C3F6O、C4F6O3、C4F8O、C5F6O3、C6F4O2、C6F10O3、C8F4O3、C8F8O、C8F8O2、C8F14O3、C13F10O、C13F10O3、及びC2F6O(C3F6O)n(CF2O)mの少なくとも一つを有し、
前記DLC膜上に前記CaFbNCOd膜を形成する場合の前記有機物原料ガスは、C7F5NOを有することも可能である。In one embodiment of the present invention, the organic source gas in the case of forming the C a F b film on the DLC film is C 3 F 6 , C 4 F 6 , C 6 F 6 , C 6 F 12. , C 6 F 14, C 7 F 8, C 7 F 14, C 7 F 16, C 8 F 16, C 8 F 18, C 9 F 18, C 9
The organic material gas in the case of forming the C a F b N C film on the DLC film is C 3 F 3 N 3 , C 3 F 9 N, C 5 F 5 N, C 6 F 4 N 2 , C 6 F 9 N 3, C 6 F 12
In the case of forming the C a F b O d film on the DLC film, the organic material gas is C 3 F 6 O, C 4 F 6 O 3 , C 4 F 8 O, C 5 F 6 O 3 , C 6 F 4 O 2, C 6 F 10 O 3, C 8 F 4 O 3, C 8 F 8 O, C 8 F 8
The organic material gas in the case where the C a F b N C O d film is formed on the DLC film may include C 7 F 5 NO.
また、本発明の一態様において、前記有機物原料ガスとしてパーフルオロアミン類を用いることも可能である。 In one embodiment of the present invention, perfluoroamines may be used as the organic material gas.
また、本発明の一態様において、前記CVD法は、前記DLC膜を保持電極に保持し、前記保持電極に保持された前記DLC膜に対向する対向電極を配置し、前記保持電極および前記対向電極の一方の電極に電力を供給して直流プラズマを形成する際の直流電圧または高周波プラズマを形成する際の直流電圧成分を+150V〜−150VとしたプラズマCVD法であることが好ましい。 In one embodiment of the present invention, the CVD method includes holding the DLC film on a holding electrode, disposing a counter electrode facing the DLC film held on the holding electrode, and holding the holding electrode and the counter electrode. It is preferable to use a plasma CVD method in which a DC voltage when forming DC plasma by supplying power to one of the electrodes or a DC voltage component when forming high-frequency plasma is + 150V to -150V.
本発明の一態様は、非磁性基板上に形成された磁性層と、
前記磁性層上に形成されたDLC膜と、
前記DLC膜上に形成されたフッ化有機膜と、
を具備することを特徴とする磁気記録媒体である。One embodiment of the present invention includes a magnetic layer formed over a nonmagnetic substrate;
A DLC film formed on the magnetic layer;
A fluorinated organic film formed on the DLC film;
A magnetic recording medium comprising:
また、本発明の一態様において、前記DLC膜の内部の組成はC1−aHaで、かつ、0≦a≦0.3であり、前記DLC膜と前記フッ化有機膜との界面の前記DLC膜はHがNに置換された組成を有することも可能である。Also, in one aspect of the present invention, the composition of the interior of the DLC film is C 1-a H a, and a 0 ≦ a ≦ 0.3, the interface between the DLC film and the fluorinated organic film The DLC film may have a composition in which H is replaced with N.
また、本発明の一態様において、前記フッ化有機膜は、CaFb膜、CaFbNc膜、CaFbHd膜、CaFbOe膜、CaFbOeHd膜、CaFbNCOe膜及びCaFbNCOeHd膜のいずれかの膜であることも可能である。
ただし、a,b,c,d,eは、自然数である。In one embodiment of the present invention, the fluorinated organic film includes a C a F b film, a C a F b N c film, a C a F b H d film, a C a F b O e film, and a C a F b The film may be any of an O e Hd film, a C a F b N C O e film, and a C a F b N C O e H d film.
However, a, b, c, d, and e are natural numbers.
また、本発明の一態様において、前記CaFb膜、CaFbNc膜、CaFbHd膜、CaFbOe膜、CaFbOeHd膜、CaFbNCOe膜及びCaFbNCOeHd膜それぞれはアモルファス膜であることも可能である。
ただし、a,b,c,d,eは、自然数である。In one embodiment of the present invention, the C a F b film, the C a F b N c film, the C a F b H d film, the C a F b O e film, the C a F b O e H d film, Each of the C a F b N C O e film and the C a F b N C O e H d film may be an amorphous film.
However, a, b, c, d, and e are natural numbers.
また、本発明の一態様において、前記いずれかの膜の厚さは3nm以下であることも可能である。 In one embodiment of the present invention, the thickness of any one of the films can be 3 nm or less.
本発明の一態様は、基板上に形成されたDLC膜であって、
前記DLC膜は、水の接触角が50°以下である表面を有することを特徴とするDLC膜である。One aspect of the present invention is a DLC film formed on a substrate,
The DLC film is a DLC film having a surface with a water contact angle of 50 ° or less.
また、本発明の一態様において、前記水の接触角が50°以下である表面は、プラズマ処理により前記DLC膜の表面から1nm以下の深さまで削られた後の表面であることも可能である。 In one embodiment of the present invention, the surface having a water contact angle of 50 ° or less may be a surface after being etched to a depth of 1 nm or less from the surface of the DLC film by plasma treatment. .
また、本発明の一態様において、前記DLC膜の内部の組成はC1−aHaで、かつ、0≦a≦0.3であり、前記DLC膜の表面はHがNに置換された組成を有することも可能である。Also, in one aspect of the present invention, within the composition C 1-a H a of the DLC film, and a 0 ≦ a ≦ 0.3, the surface of the DLC film H is substituted with N It is also possible to have a composition.
本発明の一態様によれば、DLC膜とフッ化有機膜の密着性を向上させた磁気記録媒体またはその製造方法を提供することができる。
また、本発明の一態様によれば、膜厚をほとんど減少させることなく、DLC膜の表面に親水性を持たせたDLC膜を提供することができる。According to one embodiment of the present invention, a magnetic recording medium with improved adhesion between a DLC film and a fluorinated organic film or a method for manufacturing the magnetic recording medium can be provided.
Further, according to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a DLC film having hydrophilicity on the surface of the DLC film without substantially reducing the film thickness.
以下では、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されず、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解される。従って、本発明は以下に示す実施形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following description, and it will be easily understood by those skilled in the art that modes and details can be variously changed without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited to the description of the embodiments below.
(第1の実施形態)
図1は、本発明の一態様に係る磁気記録媒体の製造方法を説明するための断面図である。図2は、図1に示すDLC膜13の表面にプラズマ処理を施すための誘導結合型プラズマソースを用いたプラズマ処理装置を模式的に示す断面図である。図3は、図1に示すDLC膜13の表面にプラズマ処理を施すための平行平板型プラズマソースを用いたプラズマ処理装置を模式的に示す断面図である。(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a magnetic recording medium according to one embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a plasma processing apparatus using an inductively coupled plasma source for performing plasma processing on the surface of the
まず、図1に示すように、非磁性基板11の上に少なくとも磁性層12を形成した被成膜基板2を用意し、この被成膜基板2の上に膜厚3nm程度のDLC膜13をCVD法により成膜する。なお、被成膜基板2は、例えばバードディスク基板、メディアヘッドなどである。
First, as shown in FIG. 1, a
次に、DLC膜13の表面に、0.05Pa以上10Pa以下の圧力で、窒素ガス、酸素ガス、水素ガス、不活性ガス及びこれらの混合ガスの少なくとも一の処理ガスを供給し、100kHz以上27MHz以下の周波数で、図2に示すプラズマ処理装置を用いる場合は200W以下の高周波電力を供給し、図3に示すプラズマ処理装置を用いる場合は1×10−2W/cm2以下の高周波電力を供給することにより、DLC膜13の表面にプラズマ処理を施す。これにより、DLC膜13はその表面から1nm以下の深さ(より好ましくは0.3nm以下の深さ、さらに好ましくは0.1nm)まで削られ、DLC膜13の表面の水の接触角が50°以下(より好ましくは30°以下)となる。Next, at least one processing gas of nitrogen gas, oxygen gas, hydrogen gas, inert gas, and mixed gas thereof is supplied to the surface of the
この後、DLC膜13をフッ素系のフォンブリン油にディッピングすることにより、DLC膜13の上にはフォンブリン油が塗布される。次に、被成膜基板10を150℃の温度で1時間アニールすることにより、DLC膜13上には固体潤滑剤として機能する膜厚4nmのフッ化有機膜15が形成される。なお、フッ化有機膜15の作製方法として蒸着法を用いても良く、その場合の蒸着温度は110℃である。
Thereafter, the
ここで、図2及び図3に示すプラズマ処理装置について説明する。
図2に示すプラズマ処理装置は、両面にDLC膜13が成膜された被成膜基板2の両面にプラズマ処理を施すことが可能な装置であり、被成膜基板2に対して左右対称に構成されている。ただし、図2では、被成膜基板2に対して左側のみを示している。Here, the plasma processing apparatus shown in FIGS. 2 and 3 will be described.
The plasma processing apparatus shown in FIG. 2 is an apparatus capable of performing plasma processing on both surfaces of a
図2に示すプラズマ処理装置は、チャンバー21内に被成膜基板2を保持する保持機構(図示せず)を有しており、この保持機構に保持された基板に直流電圧又は高周波電力を印加するための第1の電源22を有している。チャンバー21内には被成膜基板2に対向して配置された高周波コイル23が配置されており、この高周波コイル23には第2の電源24によって例えば周波数13.56MHzの高周波電力が印加されるようになっている。また、チャンバー21内にはガス導入機構25によって処理ガスが導入されるようになっている。また、チャンバー21には、チャンバー21の内部を真空排気する排気口が設けられている。この排気口は排気ポンプ(図示せず)に接続されている。
The plasma processing apparatus shown in FIG. 2 has a holding mechanism (not shown) for holding the
図3に示すプラズマ処理装置は、チャンバー1を有しており、チャンバー1内の下方には被成膜基板2を保持する保持電極4が配置されている。保持電極4は例えば周波数13.56MHzの高周波電源6に電気的に接続されており、保持電極4はRF印加電極(RFカソード)としても作用する。高周波電源6によって高周波を印加した保持電極4の高周波出力密度は、前述したように1×10−2W/cm2以下である。The plasma processing apparatus shown in FIG. 3 has a chamber 1, and a holding
チャンバー1内の上方には、保持電極4に対向して平行の位置にガスシャワー電極(対向電極)7が配置されている。これらは一対の平行平板型電極である。ガスシャワー電極は接地電位に接続されている。ガスシャワー電極7の下面には、基板2の圧電体膜が形成された側(ガスシャワー電極7と保持電極4との間の空間)にシャワー状の処理ガスを供給する複数の供給口(図示せず)が形成されている。
A gas shower electrode (counter electrode) 7 is disposed above the chamber 1 at a position parallel to the holding
ガスシャワー電極7の内部にはガス導入経路(図示せず)が設けられている。このガス導入経路の一方側は上記供給口に繋げられており、ガス導入経路の他方側は処理ガスの供給機構3に接続されている。また、チャンバー1には、チャンバー1の内部を真空排気する排気口が設けられている。この排気口は排気ポンプ(図示せず)に接続されている。
A gas introduction path (not shown) is provided inside the
本実施形態によれば、DLC膜13の表面にプラズマ処理を施してDLC膜13をその表面から1nm以下削ることにより、DLC膜13の表面の水の接触角を50°以下としているため、DLC膜13上に直接フッ化有機膜15を形成してもフッ化有機膜15とDLC膜13との密着力を十分に確保することができ、フッ化有機膜15がDLC膜13から剥離することを抑制できる。
According to this embodiment, the surface of the
このように膜厚をほとんど減少させることなくDLC膜13の表面に親水性を持たせることができる理由は、DLC膜13の内部の組成はC1−aHaで、かつ、0≦a≦0.3であり、DLC膜13とフッ化有機膜15との界面のDLC膜はHがNなどに置換された組成を有するものとなったと考えられる。Why can thus on the surface of the
なお、本実施形態では、被成膜基板の上に成膜したDLC膜にプラズマ処理を施しているが、被成膜基板の上に成膜したDLC膜以外の有機膜または無機膜にプラズマ処理を施しても良いし、被成膜基板の上に成膜した樹脂膜にプラズマ処理を施しても良い。 In this embodiment, the plasma treatment is performed on the DLC film formed on the deposition substrate. However, the plasma treatment is performed on the organic film or the inorganic film other than the DLC film deposited on the deposition substrate. Alternatively, plasma treatment may be performed on a resin film formed on the deposition target substrate.
また、本実施形態では、非磁性基板11の上に少なくとも磁性層12を形成した被成膜基板10を用意し、この被成膜基板10の上に成膜したDLC膜13にプラズマ処理を施しているが、これに限定されず、他の基材の上に成膜したDLC膜13にプラズマ処理を施しても良い。この場合の他の基材は、例えば電子デバイスであっても良く、電子デバイス上にDLC膜を積層させてプラズマ処理を施しても電子デバイスをプラズマで壊すことが少ない。また、他の基材の上に成膜した有機膜または無機膜にプラズマ処理を施しても良い。
In the present embodiment, a
(第2の実施形態)
本実施形態に係る磁気記録媒体の製造方法は、図1に示すDLC膜13の表面にプラズマ処理を施すまでの工程は第1の実施形態と同様であるので説明を省略し、図3に示すプラズマ処理装置をプラズマCVD装置として用いてDLC膜13の上にフッ化有機膜15を形成する工程から説明する。なお、本実施形態は、フッ化有機膜15を形成する工程以外については第1の実施形態と同様である。(Second Embodiment)
The manufacturing method of the magnetic recording medium according to the present embodiment is the same as that of the first embodiment until the surface of the
図3は、本発明の一態様に係るフッ化有機膜を成膜するためのプラズマCVD装置を模式的に示す断面図である。 FIG. 3 is a cross-sectional view schematically illustrating a plasma CVD apparatus for forming a fluorinated organic film according to one embodiment of the present invention.
プラズマCVD装置はチャンバー1を有しており、チャンバー1内の下方には圧電体膜を有する基板2を保持する保持電極4が配置されている。圧電体膜は、例えばPZT膜のような強誘電体膜を用いることができる。
The plasma CVD apparatus has a chamber 1, and a holding
保持電極4は例えば周波数13.56MHzの高周波電源6に電気的に接続されており、保持電極4はRF印加電極としても作用する。保持電極4の周囲及び下部はアースシールド5によってシールドされている。なお、本実施形態では、高周波電源6を用いているが、他の電源、例えば直流電源又はマイクロ波電源を用いても良い。
The holding
チャンバー1内の上方には、保持電極4に対向して平行の位置にガスシャワー電極(対向電極)7が配置されている。これらは一対の平行平板型電極である。ガスシャワー電極は接地電位に接続されている。なお、本実施形態では、保持電極4に電源を接続し、ガスシャワー電極に接地電位を接続しているが、保持電極4に接地電位を接続し、ガスシャワー電極に電源を接続しても良い。
A gas shower electrode (counter electrode) 7 is disposed above the chamber 1 at a position parallel to the holding
ガスシャワー電極7の下面には、基板2の圧電体膜が形成された側(ガスシャワー電極7と保持電極4との間の空間)にシャワー状の原料ガスを供給する複数の供給口(図示せず)が形成されている。原料ガスとしては、炭素とフッ素を含む有機物原料ガスを有するものを用いることができる。この有機物原料ガスは3個以上の炭素を含むことが好ましい。
On the lower surface of the
ガスシャワー電極7の内部にはガス導入経路(図示せず)が設けられている。このガス導入経路の一方側は上記供給口に繋げられており、ガス導入経路の他方側は原料ガスの供給機構3に接続されている。また、チャンバー1には、チャンバー1の内部を真空排気する排気口が設けられている。この排気口は排気ポンプ(図示せず)に接続されている。
A gas introduction path (not shown) is provided inside the
また、プラズマCVD装置は、高周波電源6、原料ガスの供給機構3、排気ポンプなどを制御する制御部(図示せず)を有しており、この制御部は後述するCVD成膜処理を行うようにプラズマCVD装置を制御するものである。 Further, the plasma CVD apparatus has a control unit (not shown) for controlling the high-frequency power source 6, the source gas supply mechanism 3, the exhaust pump, and the like, and this control unit performs a CVD film forming process to be described later. It controls the plasma CVD apparatus.
次に、図3に示すプラズマCVD装置を用いて図1に示すDLC膜13の上にフッ化有機膜15を形成する工程について説明する。
Next, a process of forming the fluorinated
本実施形態では、フッ化有機膜15としてCaFb膜、CaFbNC膜、CaFbOd膜及びCaFbNCOd膜のいずれかの膜を用いる。ただし、a,b,c,dは、自然数である。In the present embodiment, any one of a C a F b film, a C a F b N C film, a C a F b O d film, and a C a F b N C O d film is used as the fluorinated
以下にCaFb膜、CaFbNC膜、CaFbOd膜及びCaFbNCOd膜のいずれかの膜の成膜について詳細に説明する。
被成膜基板2を図3に示すチャンバー1内に挿入し、このチャンバー1内の保持電極4上に被成膜基板2を保持する。The film formation of any of the C a F b film, the C a F b N C film, the C a F b O d film, and the C a F b N C O d film will be described in detail below.
The
次に、排気ポンプによってチャンバー1内を真空排気する。次いで、ガスシャワー電極7の供給口からシャワー状の原料ガスを、チャンバー1内に導入して被成膜基板2の表面に供給する。この供給された原料ガスは、保持電極4とアースシールド5との間を通ってチャンバー1の外側へ排気ポンプによって排気される。そして、原料ガスの供給量と排気のバランスにより、所定の圧力、原料ガス流量に制御することによりチャンバー1内を原料ガス雰囲気とし、高周波電源6により例えば13.56MHzの高周波(RF)を印加し、プラズマを発生させることにより被成膜基板2のDLC膜13の上にCaFb膜15を成膜する。この際の成膜条件は、圧力が0.01Pa〜大気圧、処理温度が常温で、高周波プラズマを形成する際の直流電圧成分が+150V〜−150V(より好ましくは+50V〜−50V)である条件で行うことが好ましい。このように直流電圧成分を低く抑えることにより、フッ化有機膜15より下層の膜へのプラズマダメージを抑制することができる。Next, the inside of the chamber 1 is evacuated by an exhaust pump. Next, a shower-like source gas is introduced into the chamber 1 from the supply port of the
次いで、高周波電源6からの電力供給を停止し、ガスシャワー電極7の供給口からの原料ガスの供給を停止し、成膜処理を終了する。
Next, the power supply from the high frequency power source 6 is stopped, the supply of the source gas from the supply port of the
上記の原料ガスとしては、炭素とフッ素を含む有機物原料ガスを有するものを用いることが好ましい。 As said source gas, it is preferable to use what has organic source gas containing carbon and a fluorine.
有機物原料ガスの具体例は、以下のとおりである。
膜15としてCaFb膜を成膜する場合の有機物原料ガスは、C3F6、C4F6、C6F6、C6F12、C6F14、C7F8、C7F14、C7F16、C8F16、C8F18、C9F18、C9F20、C10F8、C10F18、C11F20、C12F10、C13F28、C15F32、C20F42、及びC24F50の少なくとも一つを有するものである。Specific examples of the organic material gas are as follows.
The organic raw material gas for forming a C a F b film as the
膜15としてCaFbNC膜を成膜する場合の有機物原料ガスは、C3F3N3、C3F9N、C5F5N、C6F4N2、C6F9N3、C6F12N2、C6F15N、C7F5N、C8F4N2、C9F21N、C12F4N4、C12F27N、C14F8N2、C15F33N、C24F45N3、及びトリヘプタフルオロプロピルアミンの少なくとも一つを有するものである。The organic raw material gas for forming a C a F b N C film as the
膜15としてCaFbOd膜を成膜する場合の有機物原料ガスは、C3F6O、C4F6O3、C4F8O、C5F6O3、C6F4O2、C6F10O3、C8F4O3、C8F8O、C8F8O2、C8F14O3、C13F10O、C13F10O3、及びC2F6O(C3F6O)n(CF2O)mの少なくとも一つを有するものである。The organic raw material gas when forming a C a F b O d film as the
膜15としてCaFbNCOd膜を成膜する場合の有機物原料ガスは、C7F5NOを有するものである。The organic raw material gas in the case of forming a C a F b N C O d film as the
なお、本実施形態では、高周波電源6を用いているが、直流電源またはマイクロ波電源を用いても良い。このように直流電源を用いることで直流プラズマを形成する際の直流電圧は、+150V〜−150V(より好ましくは+50V〜−50V)であることが好ましい。 In the present embodiment, the high frequency power source 6 is used, but a DC power source or a microwave power source may be used. Thus, it is preferable that the direct-current voltage at the time of forming direct-current plasma by using a direct-current power supply is + 150V to −150V (more preferably + 50V to −50V).
このようにして被成膜基板2のDLC膜13の上に成膜されたCaFb膜、CaFbNc膜、CaFbHd膜、CaFbOe膜、CaFbOeHd膜、CaFbNCOe膜及びCaFbNCOeHd膜のいずれかの膜15は、その膜厚が3nm以下(より好ましくは1nm以下)であり、水の接触角が大きく撥水性であり、固体潤滑剤として機能する。この膜15はアモルファス膜であることが好ましい。また、膜15のヤング率は0.1〜30GPaであることが好ましい。In this way, a C a F b film, a C a F b N c film, a C a F b H d film, a C a F b O e film formed on the
(第3の実施形態)
図4は、本発明の一態様に係るフッ化有機膜を成膜するためのプラズCVD装置を模式的に示す断面図であり、図3と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。(Third embodiment)
4 is a cross-sectional view schematically showing a plasma CVD apparatus for forming a fluorinated organic film according to one embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. Only explained.
保持電極4は切り替えスイッチ8aを介して高周波電源6a及び接地電位に電気的に接続されており、切り替えスイッチ8aによって保持電極4には高周波電力又は接地電位が印加されるようになっている。また、ガスシャワー電極7は切り替えスイッチ8bを介して高周波電源6b及び接地電位に電気的に接続されており、切り替えスイッチ8bによってガスシャワー電極7には高周波電力又は接地電位が印加されるようになっている。なお、本実施形態では、高周波電源6a,6bを用いているが、他の電源、例えば直流電源又はマイクロ波電源を用いても良い。
The holding
また、プラズマCVD装置は、切り替えスイッチ8a,8b、高周波電源6a,6b、プラズマ形成用ガスの供給機構3、排気ポンプなどを制御する制御部(図示せず)を有しており、この制御部はCVD成膜処理を行うようにプラズマCVD装置を制御するものである。
The plasma CVD apparatus also includes a control unit (not shown) for controlling the changeover switches 8a and 8b, the high
次に、図4に示すプラズマCVD装置を用いて図1に示すDLC膜13の上にフッ化有機膜15を形成する工程について説明するが、第2の実施形態と同一部分の説明は省略する。
Next, the process of forming the fluorinated
(1)第1の接続状態によって高周波電源6a,6b及び接地電位を保持電極4及びガスシャワー電極7に接続して被成膜基板2のDLC膜13の上にCaFb膜、CaFbNc膜、CaFbHd膜、CaFbOe膜、CaFbOeHd膜、CaFbNCOe膜及びCaFbNCOeHd膜のいずれかの膜15を成膜する場合
第1の接続状態は、切り替えスイッチ8aによって高周波電源6aと保持電極4を接続し、切り替えスイッチ8bによって接地電位とガスシャワー電極7を接続した状態である。この状態によって膜15を成膜する具体的な方法は、第1の実施形態と同様であるので説明を省略する。(1) The high
(2)第2の接続状態によって高周波電源6a,6b及び接地電位を保持電極4及びガスシャワー電極7に接続して被成膜基板2のDLC膜13の上にCaFb膜、CaFbNc膜、CaFbHd膜、CaFbOe膜、CaFbOeHd膜、CaFbNCOe膜及びCaFbNCOeHd膜のいずれかの膜15を成膜する場合
第2の接続状態は、切り替えスイッチ8aによって接地電位と保持電極4を接続し、切り替えスイッチ8bによって高周波電源6bとガスシャワー電極7を接続した状態である。この状態によって膜15を成膜する具体的な方法は以下のとおりである。(2) The high
排気ポンプによってチャンバー1内を真空排気する。次いで、ガスシャワー電極7の供給口からシャワー状の原料ガスを、チャンバー1内に導入して被成膜基板2のDLC膜13の表面に供給する。この供給された原料ガスは、保持電極4とアースシールド5との間を通ってチャンバー1の外側へ排気ポンプによって排気される。そして、原料ガスの供給量と排気のバランスにより、所定の圧力、原料ガス流量に制御することによりチャンバー1内を原料ガス雰囲気とし、高周波電源6bにより例えば13.56MHzの高周波(RF)をガスシャワー電極7に印加し、プラズマを発生させることにより被成膜基板2のDLC膜13の上にCaFb膜、CaFbNc膜、CaFbHd膜、CaFbOe膜、CaFbOeHd膜、CaFbNCOe膜及びCaFbNCOeHd膜のいずれかの膜15を成膜する。この際の成膜条件は、圧力が0.01Pa〜大気圧、処理温度が常温で、高周波プラズマを形成する際の直流電圧成分が+150V〜−150V(より好ましくは+50V〜−50V)である条件で行うことが好ましい。The chamber 1 is evacuated by an exhaust pump. Next, a shower-like source gas is introduced into the chamber 1 from the supply port of the
次いで、プラズマ用電源からの電力供給を停止し、ガスシャワー電極7の供給口からの原料ガスの供給を停止し、成膜処理を終了する。
Next, the power supply from the plasma power supply is stopped, the supply of the source gas from the supply port of the
本実施形態においても第2の実施形態と同様の効果を得ることができる。 In this embodiment, the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
<実施例1>
基板上にDLC膜を形成し、このDLC膜の表面の水の接触角を測定し、その後、このDLC膜の表面にプラズマ窒化処理を施し、その後のDLC膜の表面の水の接触角を測定し、プラズマ処理時間特性を確認した。<Example 1>
A DLC film is formed on the substrate, and the contact angle of water on the surface of the DLC film is measured. Thereafter, the surface of the DLC film is subjected to plasma nitriding, and then the contact angle of water on the surface of the DLC film is measured. The plasma processing time characteristics were confirmed.
(実験条件)
基板 : Si
使用プラズマ源 : 図2に示す誘導結合型プラズマソース(ICPソース)
使用ガス : N2
ガス流量 : 5sccm
圧力 : 1Pa
ICP 投入電力 : 200W
ICP周波数 : 13.56MHz
処理時間 : 5,10,30,60sec
処理前のDLC膜表面の水の接触角 : 約80°(Experimental conditions)
Substrate: Si
Plasma source used: Inductively coupled plasma source (ICP source) shown in FIG.
Gas used: N 2
Gas flow rate: 5sccm
Pressure: 1Pa
ICP input power: 200W
ICP frequency: 13.56 MHz
Processing time: 5, 10, 30, 60 sec
Contact angle of water on DLC film surface before treatment: about 80 °
(実験結果)
図5は、ICP投入電力200Wでのプラズマ処理時間特性を示すグラフであって、処理時間と水の接触角との関係を示す図である。
表1及び図5に示すように、ICP投入電力を200Wとし、60秒の窒素プラズマ処理をDLC膜の表面に施すことにより、DLC膜の表面の水の接触角を20°以下にすることができる。(Experimental result)
FIG. 5 is a graph showing the plasma processing time characteristics at an ICP input power of 200 W, showing the relationship between the processing time and the contact angle of water.
As shown in Table 1 and FIG. 5, the contact angle of water on the surface of the DLC film can be reduced to 20 ° or less by setting the ICP input power to 200 W and applying the nitrogen plasma treatment for 60 seconds to the surface of the DLC film. it can.
<実施例2>
基板上にDLC膜を形成し、このDLC膜の表面の水の接触角を測定し、その後、このDLC膜の表面にプラズマ窒化処理を施し、その後のDLC膜の表面の水の接触角を測定し、基板バイアス印加特性を確認した。<Example 2>
A DLC film is formed on the substrate, and the contact angle of water on the surface of the DLC film is measured. Thereafter, the surface of the DLC film is subjected to plasma nitriding, and then the contact angle of water on the surface of the DLC film is measured. The substrate bias application characteristics were confirmed.
(実験条件)
基板 : Si
使用プラズマ源 : 図2に示す誘導結合型プラズマソース(ICPソース)
使用ガス : N2
ガス流量 : 5sccm
圧力 : 1Pa
ICP 投入電力 : 200W
ICP周波数 : 13.56MHz
処理時間 : 5sec
基板バイアス : DCバイアス
DCバイアス電圧 : 0,50,100V
処理前のDLC膜表面の水の接触角 : 約80°(Experimental conditions)
Substrate: Si
Plasma source used: Inductively coupled plasma source (ICP source) shown in FIG.
Gas used: N 2
Gas flow rate: 5sccm
Pressure: 1Pa
ICP input power: 200W
ICP frequency: 13.56 MHz
Processing time: 5 sec
Substrate bias: DC bias DC bias voltage: 0, 50, 100V
Contact angle of water on DLC film surface before treatment: about 80 °
(実験結果)
図6は、ICP投入電力200Wでの基板バイアス印加特性を示すグラフであって、DCバイアス電圧と水の接触角との関係を示す図である。
表2及び図6に示すように、ICP投入電力が200W、処理時間が5秒の条件下では、基板バイアスを印加することで水の接触角を下げることができ、100Vのバイアス印加で水の接触角を約24°とすることができる。(Experimental result)
FIG. 6 is a graph showing the substrate bias application characteristics at an ICP input power of 200 W, and showing the relationship between the DC bias voltage and the contact angle of water.
As shown in Table 2 and FIG. 6, when the ICP input power is 200 W and the processing time is 5 seconds, the contact angle of water can be lowered by applying a substrate bias, and water can be reduced by applying a bias of 100 V. The contact angle can be about 24 °.
<実施例3>
Si基板上にDLC膜を形成し、このDLC膜の表面にプラズマ窒化処理を施し、その後、DLC膜の上に図3に示すプラズマCVD装置を用いて下記の成膜条件によってフッ化有機膜であるCaFb膜を成膜した。<Example 3>
A DLC film is formed on a Si substrate, the surface of the DLC film is subjected to plasma nitriding, and then a DLC film is formed on the DLC film with a fluorinated organic film using the plasma CVD apparatus shown in FIG. A certain C a F b film was formed.
(成膜条件)
成膜圧力 : 2Pa
RFパワー : 50W
RF周波数 : 13.56MHz
高周波プラズマを形成する際の直流電圧成分(Vdc) : −1〜−2V
CaFb膜の膜厚 : 181.2nm
成膜速度 : 18.1nm/min
原料ガス : 下記の化学式(1)で示されるパーフルオロアミン類のトリヘプタフルオロプロピルアミン(第3級アミン類)(Deposition conditions)
Deposition pressure: 2Pa
RF power: 50W
RF frequency: 13.56 MHz
DC voltage component (Vdc) for forming high-frequency plasma: −1 to −2 V
C a F b film thickness: 181.2 nm
Deposition rate: 18.1 nm / min
Source gas: Perfluoroamine triheptafluoropropylamine represented by the following chemical formula (1) (tertiary amines)
(水の接触角)
上記のCaFb膜の水の接触角を測定したところ、104.3°であり、十分な撥水性を確保できることが確認された。従って、CaFb膜は、水分をはじきやすく、固体潤滑剤として機能する。(Water contact angle)
When the contact angle of water of the above C a F b film was measured, it was 104.3 °, and it was confirmed that sufficient water repellency could be secured. Therefore, the C a F b film easily repels moisture and functions as a solid lubricant.
(Vdcと成膜レートの関係)
本実施例においてVdcを変化させてCaFb膜の成膜レートを測定したところ、図7に示す関係が得られた。図7は、Si基板上に成膜されたDLC膜上にCaFb膜を成膜する際のVdcとCaFb膜の成膜レートとの関係を示す図である。(Relationship between Vdc and deposition rate)
In this example, when the film formation rate of the C a F b film was measured by changing Vdc, the relationship shown in FIG. 7 was obtained. FIG. 7 is a diagram showing the relationship between Vdc and the film formation rate of the C a F b film when forming the C a F b film on the DLC film formed on the Si substrate.
図7によれば、Vdcを−0V超〜−150Vの範囲としてCaFb膜を成膜できることが確認された。また、Vdcが−0V超〜−50Vの範囲では、12nm/min以上の実用上十分な成膜レートが得られることが確認された。なお、成膜レートが0nm/min以下になる場合は、Si基板上のDLC膜がエッチングされてしまう場合である。According to FIG. 7, it was confirmed that the C a F b film can be formed with Vdc in the range of more than −0 V to −150 V. Further, it was confirmed that a practically sufficient film formation rate of 12 nm / min or more can be obtained when Vdc is in the range of more than −0 V to −50 V. Note that when the film formation rate is 0 nm / min or less, the DLC film on the Si substrate is etched.
1…チャンバー
2…被成膜基板
3…原料ガスの供給機構
4…保持電極
5…アースシールド
6,6a,6b…高周波電源
7,7a,7b…ガスシャワー電極(対向電極)
8a,8b…切り替えスイッチ
11…非磁性基板
12…磁性層
13…DLC膜
15…フッ化有機膜、CaFb膜、CaFbNc膜、CaFbHd膜、CaFbOe膜、CaFbOeHd膜、CaFbNCOe膜及びCaFbNCOeHd膜のいずれかの膜
21…チャンバー
22…第1の電源
23…高周波コイル
24…第2の電源
25…ガス導入機構DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
8a, 8b ...
Claims (4)
前記磁性層上にDLC膜を形成し、
前記DLC膜の表面にプラズマ処理を施すことにより、前記DLC膜の膜厚の減少を0.3nm以下に抑えて前記DLC膜の表面を窒化させ、
前記DLC膜上にフッ化有機膜を形成する磁気記録媒体の製造方法であって、
前記プラズマ処理を施した後の前記DLC膜は、水の接触角が50°以下である表面を有し、
前記プラズマ処理を施す際に供給される処理用ガスは、窒素ガスと不活性ガスの混合ガス及び窒素ガスの少なくとも一方を有し、
前記フッ化有機膜は、原料ガスを用いたCVD法により形成されたCaFb膜、CaFbNc膜、CaFbHd膜、CaFbOe膜、CaFbOeHd膜、CaFbNCOe膜及びCaFbNCOeHd膜のいずれかの膜であり、
前記原料ガスは、パーフルオロアミン類のトリヘプタフルオロプロピルアミン(第3級アミン類)を有することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
ただし、a,b,c,d,eは、自然数である。 Forming a magnetic layer on a non-magnetic substrate;
Forming a DLC film on the magnetic layer;
By performing plasma treatment on the surface of the DLC film, the decrease in the film thickness of the DLC film is suppressed to 0.3 nm or less, and the surface of the DLC film is nitrided,
A method of manufacturing a magnetic recording medium in which a fluorinated organic film is formed on the DLC film,
The DLC film after the plasma treatment has a surface with a water contact angle of 50 ° or less,
The processing gas supplied when performing the plasma processing has at least one of a mixed gas of nitrogen gas and inert gas and nitrogen gas,
The fluorinated organic film includes a C a F b film, a C a F b N c film, a C a F b H d film, a C a F b O e film, a C a formed by a CVD method using a source gas. An F b O e H d film, a C a F b N C O e film, or a C a F b N C O e H d film,
The method of manufacturing a magnetic recording medium, wherein the source gas contains triheptafluoropropylamine (tertiary amine) of perfluoroamines.
However, a, b, c, d, and e are natural numbers.
前記プラズマ処理を施す際に、誘導結合型プラズマソースを用いた場合の高周波出力は200W以下であり、平行平板型プラズマソースを用いた場合の高周波出力の密度は1×10−2W/cm2以下であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 Oite to claim 1,
When performing the plasma treatment, the high frequency output when an inductively coupled plasma source is used is 200 W or less, and the density of the high frequency output when a parallel plate type plasma source is used is 1 × 10 −2 W / cm 2. A method for manufacturing a magnetic recording medium, characterized by the following.
前記高周波電力の周波数は、100kHz以上27MHz以下であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 In claim 2 ,
The method of manufacturing a magnetic recording medium, wherein the frequency of the high-frequency power is 100 kHz or more and 27 MHz or less.
前記プラズマ処理を施す際の圧力は、0.05Pa以上10Pa以下であることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。 In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
The method for producing a magnetic recording medium, wherein a pressure at the time of performing the plasma treatment is 0.05 Pa or more and 10 Pa or less.
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