テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とする保護膜および該保護膜を有する磁気記録媒体
【課題】プラズマＣＶＤ法で形成したＤＬＣ膜よりも緻密であり、かつパーティクルを必要十分なレベルまで低減したテトラヘドラル・アモルファス・カーボン（ｔａ−Ｃ）膜を主体とする磁気記録媒体用保護膜、および該保護膜を有する磁気記録媒体の提供。
【解決手段】陰極ターゲットとしてガラス状炭素を用いたフィルタード・カソーディック・アーク法によって形成されるｔａ−Ｃ膜を主体とする磁気記録媒体用保護膜。基体と、磁気記録層と、ｔａ−Ｃ膜を主体とする保護膜とを有する磁気記録媒体。
【解決手段】陰極ターゲットとしてガラス状炭素を用いたフィルタード・カソーディック・アーク法によって形成されるｔａ−Ｃ膜を主体とする磁気記録媒体用保護膜。基体と、磁気記録層と、ｔａ−Ｃ膜を主体とする保護膜とを有する磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の保護膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の磁気記録媒体には、磁気ヘッドの接触、摺動による損傷、および腐食から磁気記録層を保護するために、磁気記録層上にプラズマＣＶＤ法で形成したダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）膜から成る保護膜が成膜されている。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。ＤＬＣ膜の形成手法としては、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などが用いられてきている。
【０００３】
現在、磁気記録媒体は、長手記録方式から、より記録密度を高められる垂直記録方式に切り替わりつつある。磁気記録媒体における記録密度を高めるには、長手記録方式と同様に垂直記録方式においても、磁気記録層と磁気ヘッドとの距離（すなわち磁気スペーシング）を短縮することが必要である。磁気記録層上に形成される保護膜の膜厚はこの磁気スペーシングの一部である。そのため、保護膜としての機能を維持しつつ、できるだけ保護膜を薄くして、記録密度を向上させることが求められている。
【０００４】
膜厚を薄くしても保護膜としての機能を維持するためには、保護膜ができるだけ緻密であることが必要である。プラズマＣＶＤ法で形成したＤＬＣ膜はスパッタリング法で形成したＤＬＣ膜に比べると緻密であるが、さらに緻密なカーボン膜を形成できる手法として、フィルタード・カソーディック・アーク（ＦＣＡ）法がある。
【０００５】
ＦＣＡ法においては、多結晶体グラファイトを陰極ターゲットとして用い、アーク放電によってこの多結晶体グラファイトを蒸発およびイオン化させる。そして、磁気フィルターでカーボンイオンのみを取り出し、被成膜基板へと移動させる。そして、被成膜基板上に、カーボンイオンのみによってカーボン膜を形成することにより、水素を含まないテトラヘドラル・アモルファス・カーボン（ｔａ−Ｃ）膜を形成できる手法である。得られるｔａ−Ｃ膜は、ＤＬＣ膜よりも緻密である。
【０００６】
このｔａ−Ｃ膜を磁気記録媒体の保護膜に用いれば、プラズマＣＶＤ法で形成したＤＬＣ膜から成る保護膜よりも薄い保護膜を実現できることが期待される。しかしながら、ＦＣＡ法で形成したｔａ−Ｃ膜には、パーティクルが多いという問題点があった。
【０００７】
このパーティクルを減らすために、前述の磁気フィルター内にバッフルと呼ばれるパーティクルを捕獲するためのシールド構造を設ける等の手段が採られていた（特許文献１参照）。
【０００８】
また、ＦＣＡ法におけるパーティクルを減少させるために、磁気フィルターと成膜室との間にプラズマ形成部を設けて、磁気フィルターを通過するカーボン粒子をカーボンイオンに変換する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
さらに、ＦＣＡ法におけるアーク放電に代えて、グラファイトからなる固体炭素源にＫｒＦエキシマレーザ光を照射して、カーボンイオンを生成する方法が提案されている（特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２４４６６７号公報
【特許文献２】特開２００４−２５６８３７号公報
【特許文献３】特開２００２−３３４４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、記録密度を高めるために、保護膜厚と同様に磁気スペーシングの一部である磁気ヘッドの浮上高さも年々低くなってきており、これに伴って保護膜のパーティクルの低減に対する要求も年々厳しくなってきている。このパーティクル低減の要求の厳格化に対して、従来技術の方法は不充分になってきているという問題点があった。
【００１２】
従って、本発明の目的は、プラズマＣＶＤ法で形成したＤＬＣ膜よりも緻密であり、かつパーティクルを必要十分なレベルまで低減したｔａ−Ｃ膜、該ｔａ−Ｃ膜を主体とする保護膜、および該保護膜を有する磁気記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様である磁気記録媒体用保護膜は、陰極ターゲットとしてガラス状炭素を用いたフィルタード・カソーディック・アーク法によって形成されたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とすることを特徴とする。ここで、前述の保護膜は３．０ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。
【００１４】
本発明の第２の態様である磁気記録媒体用保護膜の製造方法は、陽極とガラス状炭素からなる陰極ターゲットとの間でアーク放電を行って、カーボンイオンを含むプラズマを発生させる工程と、フィルター部を通して、前記カーボンイオンのみを成膜室に輸送する工程と、成膜室内の被成膜基板上に前記カーボンイオンを堆積させて、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とする保護膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第３の態様である磁気記録媒体は、基体と、磁気記録層と、磁気記録層上に形成された保護膜とを少なくとも含む磁気記録媒体であって、該保護膜が第１の態様のテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とする磁気記録媒体用保護膜であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記のような構成をとり、ＦＣＡ法における陰極ターゲットとしてガラス状炭素を用いることにより、プラズマＣＶＤ法で形成されるＤＬＣ膜より緻密であり、かつパーティクル密度を必要十分なレベルまで低減したｔａ−Ｃ膜を形成することができた。得られたｔａ−Ｃ膜は、磁気記録媒体の保護膜として有用である。また、本発明により得られたｔａ−Ｃ膜を保護膜として用いた磁気記録媒体は、パーティクルが少ないことによって磁気ヘッドの浮上高さを低くすることができ、したがって磁気スペーシングを減少させて高記録密度化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に、本発明のｔａ−Ｃ膜を形成するためのＦＣＡ装置の例を示す。ＦＣＡ装置は、アーク源１０、成膜室３０、およびアーク源１０と成膜室とを連結するフィルター部２０を有する。アーク源１０は、陽極１１、陰極ターゲット１２、およびストライカー電極１３を含む。フィルター部２０は、コアパイプ２１と、コアパイプ２１の周囲に配設されたフィルターコイル２２、および成膜室３０に隣接して配設されるラスターコイル２３を含む。成膜室３０は、被成膜基板３１を収容し、フィルター部２０から導入される粒子を遮断するためのシャッター３２を含む。
【００１８】
以下、本発明のｔａ−Ｃ膜を形成するためのＦＣＡ法を説明する。最初に、アーク源１０において、陽極１１および陰極ターゲット１２の間に電圧を印加した状態で、陰極ターゲット１２にストライカー電極１３を接触させ、陰極ターゲット１２とストライカー電極１３との間に電流を流して、陽極１１と陰極ターゲット１２との間のアーク放電を開始する。この際に、アーク源１０を含むＦＣＡ装置内の圧力を０．０１Ｐａ以下に設定する。陽極１１および陰極ターゲット１２の間に印加される電圧は、通常の場合３０〜５０Ｖの範囲内である。図１の構成においては、陽極１１を接地状態とし、陰極ターゲット１２に対して電源Ｅから負の電圧を印加する例を示したが、他の態様も可能である。また、アーク放電を開始するために陰極ターゲット１２とストライカー電極１３との間に流す電流は、通常１２０Ａ以下の範囲内である。アーク放電が開始された後は、ストライカー電極１３を陰極ターゲット１２から離間させる。
【００１９】
ここで、アーク放電中の過熱を防止するために、陽極１１および陰極ターゲット１２のそれぞれに冷却手段（不図示）を設けてもよい。また、アーク放電を継続させるための荷電粒子（電子）をアーク源１０内に維持するために、磁場発生手段（電磁石など、不図示）を設けてもよい。
【００２０】
アーク放電によって、陰極ターゲット１２として用いたガラス状炭素が蒸発し、さらにアーク放電の電子によって気体状炭素が電離し、カーボン原子、カーボンイオンおよび電子などを含むプラズマＰが発生する。本発明における「ガラス状炭素」は、微細なグラファイト六角網構造がｓｐ３的結合によってランダムに結びつけられた構造を有する等方性炭素材料を意味する。ガラス状炭素は、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を不活性雰囲気下で高温熱処理して炭素化および黒鉛化することによって製造することができる。種々の特性を有するガラス状炭素が、素材メーカー各社から市販されている。従来からＦＣＡ法の陰極ターゲットとして用いられてきたグラファイトが結晶粒と結晶粒界とを含む多結晶構造であり、結晶粒界の存在によって、数ｎｍ〜数十ｎｍの多数のパーティクル（カーボン粒子）が陰極ターゲットから剥離し、パーティクルが発生しやすいものと考えられる。これに対し、本発明で用いるガラス状炭素は本質的にガラス状であり、結晶粒界が存在しない。この構造的差異によって、ガラス状炭素を用いた場合にはパーティクルの発生が抑制されるものと考えられる。
【００２１】
アーク放電によってアーク源１０内に発生したカーボンイオンは、陰極ターゲット１２からの脱離の際に獲得した運動エネルギー、アーク源１０とフィルター部２０との圧力差、あるいはクーロン力などによってフィルター部２０へと送られる。アーク源１０とフィルター部２０との連結部に、カーボンイオンをフィルター部２０に送るためのグリッド電極（不図示）を設けてもよい。
【００２２】
次いで、フィルター部２０によって、アーク源１０から導入される粒子の中から、カーボンイオンのみを成膜室３０へと輸送する。図１には、フィルター部２０のコアパイプ２１の例として１／４円弧状の形状を示したが、コアパイプ２１は当該技術において知られている任意の形状であってもよい。
【００２３】
図１に示す１／４円弧状のコアパイプ２１とその周囲に配設されるフィルターコイル２２を用いる場合、フィルターコイル２２によって、コアパイプ２１内に磁束密度０．０１３Ｔ程度の磁界を発生させることが望ましい。フィルター部２０の構成に依存するが、一般的にフィルターコイル２２に１０Ａ程度の電流を流すことによって前述の磁束密度を有する磁界を発生させることができる。この磁界によって、所望されるカーボンイオンのみが、コアパイプ２１内を１／４円弧に沿って飛翔し、成膜室３０へと導入される。カーボンイオン以外の中性粒子、パーティクルなどは、コアパイプ２１の内壁に衝突し、成膜室３０に到達することができない。コアパイプ２１内壁に所望されるカーボンイオン以外の中性粒子、パーティクルなどを捕捉するためのバッフル（不図示）を設けてもよい。
【００２４】
コアパイプ２１の終端であり、成膜室３０の導入部に隣接する位置に設けられたラスターコイル２３は、カーボンイオンの飛翔方向を修正して、被成膜基板３１の全面に均一な膜厚を有するカーボン被膜を形成するのに有効である。たとえば、直交する２方向（ＸおよびＹ方向）に磁界を発生させる２種のラスターコイル２３を配設し、それらによって発生する磁界でカーボンイオンを走査することによって、カーボンイオンが被成膜基板３１に衝突する位置を制御することができる。
【００２５】
最後に、フィルター部２０によって成膜室３０へと導かれたカーボンイオンは、被成膜基板３１に衝突し、ｔａ−Ｃ膜を形成する。成膜室３０は、フィルター部２０によって導かれるカーボンイオンを遮断するためのシャッター３２を有してもよい。被成膜基板３１として、磁気記録媒体を用いることができる。必要に応じて被成膜基板３１に対してバイアス電圧を印加してｔａ−Ｃ膜の形成を促進してもよい。被成膜基板上に形成されるｔａ−Ｃ膜の膜厚は、成膜時間によって制御することができる。
【００２６】
前述のような方法によって、磁気記録媒体の表面にｔａ−Ｃ膜を成膜して、保護膜とすることができる。本発明において、「ｔａ−Ｃ膜を主体とする」とは、保護膜がｔａ−Ｃ膜に加えて補助的な機能を有する層をさらに有してもよいことを意味する。
【００２７】
以下、本発明において用いることができる磁気記録媒体について詳述する。本発明における磁気記録媒体は、少なくとも、基体と、磁気記録層と、該磁気記録層の上に形成されるｔａ−Ｃ膜からなる保護膜とを含む。必要に応じて、磁気記録媒体は、基体と磁気記録層との間に、非磁性下地層、軟磁性層、シード層および／または中間層をさらに有してもよい。また、必要に応じて、磁気記録媒体は、保護層上に液体潤滑剤層をさらに有してもよい。本発明における磁気記録媒体は、磁気記録層以下の層を形成した積層体の上面に、前述のＦＣＡ法を用いてｔａ−Ｃ膜を堆積させて、保護膜を形成することによって製造することができる。保護膜の形成の後に液体潤滑剤層をさらに設けることができる。
【００２８】
基体は、好ましくは非磁性であり、磁気記録媒体の製造に従来から用いられている任意の材料を用いることができる。たとえば、Ｎｉ−Ｐメッキを施されたアルミ合金、ガラス、セラミック、プラスチックなどの材料を用いて基体を作製することができる。
【００２９】
任意選択的に設けてもよい非磁性下地層は、Ｔｉ、またはＣｒＴｉ合金のようなＣｒを含む非磁性材料を用いて形成することができる。
【００３０】
任意選択的に設けてもよい軟磁性層は、ＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金などの結晶性材料；ＦｅＴａＣ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＮｉＰなどの微結晶性材料；またはＣｏＺｒＮｄ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどのＣｏ合金を含む非晶質材料を用いて形成することができる。軟磁性層は、垂直磁気記録媒体において、磁気ヘッドの発生する垂直方向磁界を磁気記録層に集中させる機能を有する。軟磁性層の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、おおむね１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であることが、生産性との兼ね合いから望ましい。
【００３１】
任意選択的に設けてもよいシード層は、ＮｉＦｅＡｌ、ＮｉＦｅＳｉ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＮｂＢ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＣｒなどのようなパーマロイ系材料；ＣｏＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅＳｉ、ＣｏＮｉＦｅＢ、ＣｏＮｉＦｅＮｂなどのようなパーマロイ系材料にＣｏをさらに添加した材料；Ｃｏ；あるいはＣｏＢ，ＣｏＳｉ，ＣｏＮｉ，ＣｏＦｅなどのＣｏ基合金を用いて形成することができる。シード層は、磁気記録層の結晶構造を制御するのに充分な膜厚を有することが望ましく、通常の場合、３ｎｍ以上５０ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。
【００３２】
任意選択的に設けてもよい中間層は、Ｒｕ、もしくはＲｕを主成分とする合金を用いて形成することができる。中間層は、通常０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の膜厚を有する。このような範囲内の膜厚とすることによって、磁気記録層の磁気特性や電磁変換特性を劣化させることなしに、高密度記録に必要な特性を磁気記録層に付与することが可能となる。
【００３３】
磁気記録層は、好適には、少なくともＣｏとＰｔを含む合金の強磁性材料を用いて形成することができる。強磁性材料の磁化容易軸は、磁気記録を行う方向に向かって配向していることが必要である。たとえば、垂直磁気記録を行うためには、磁気記録層の材料の磁化容易軸（六方最密充填（ｈｃｐ）構造のｃ軸）が、記録媒体表面（すなわち基体の主平面）に垂直方向に配向していることが必要である。磁気記録層は、たとえばＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａなどの合金材料を用いて形成することができる。磁気記録層の膜厚は、特に限定されるものではない。しかしながら、生産性および記録密度向上の観点から、磁気記録層は、好ましくは３０ｎｍ以下、より好ましくは１５ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００３４】
非磁性下地層、軟磁性層、シード層、中間層および磁気記録層の形成は、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法など当該技術において知られている任意の方法を用いて実施することができる。
【００３５】
任意選択的に設けてもよい液体潤滑剤層は、記録／読み出し用ヘッドが磁気記録媒体に接触している際の潤滑を付与するための層であり、たとえば、パーフルオロポリエーテル系の液体潤滑剤、または当該技術において知られている種々の液体潤滑剤材料を使用して形成することができる。液体潤滑剤層は、ディップコート法、スピンコート法などの当該技術において知られている任意の塗布方法を用いて形成することができる。
【００３６】
磁気記録媒体の表面に保護膜として形成されるｔａ−Ｃ膜、特に磁気記録媒体の表面に保護膜として形成されるｔａ−Ｃ膜は、３．０ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。この範囲内の膜厚とすることによって、保護膜上に存在するパーティクルの密度を３０個／ｃｍ２未満とすることができる。本発明によって得られるｔａ−Ｃ膜は、プラズマＣＶＤ法で形成したＤＬＣ膜よりも緻密であり、前述の膜厚においても十分な保護効果を奏することが可能である。また、パーティクル密度の減少により磁気ヘッド浮上高さを低くすることができるため、膜厚の減少とあいまって磁気スペーシングを減少させて、高密度記録が可能な磁気記録媒体を得ることができる。
【実施例】
【００３７】
＜実施例１＞
最初に、直径９５ｍｍ、厚さ１．７５ｍｍのアルミニウム基板上に、ＣｏＺｒＮｂからなる膜厚２０ｎｍの下地層、Ｒｕからなる膜厚１５ｎｍの中間層、およびＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２からなる膜厚１５ｎｍの磁気記録層を順次積層して、磁気記録媒体半製品を作製した。得られた磁気記録媒体半製品を、被成膜基板としてＦＣＡ装置の成膜室に装着した。
【００３８】
陽極と、ガラス状炭素（グラッシーカーボン、東海カーボン製）からなる陰極ターゲットとの間に３０Ｖの電圧を印加し、ストライカー電極を陰極ターゲットに接触させて１２０Ａの電流を流すことによって、アーク放電を開始した。成膜時間を調整して、磁気記録層上に膜厚３．０ｎｍのｔａ−Ｃ膜を堆積させ保護膜を形成し、磁気記録媒体を得た。
【００３９】
＜実施例２、３＞
成膜時間を変更して、それぞれ膜厚２．５ｎｍ（実施例２）および２．０ｎｍ（実施例３）のｔａ−Ｃ膜を堆積させたことを除いて、実施例１の手順を繰り返して磁気記録媒体を得た。
【００４０】
＜比較例１、２＞
成膜時間を変更して、それぞれ膜厚３．５ｎｍ（比較例１）および４．０ｎｍ（比較例２）のｔａ−Ｃ膜を堆積させたことを除いて、実施例１の手順を繰り返して磁気記録媒体を得た。
【００４１】
＜比較例３＞
陰極ターゲットとして多結晶グラファイトを用いたことを除いて実施例１の手順を繰り返して磁気記録媒体を得た。なお、成膜時間を調整することによって、膜厚２．０、２．５、３．０、３．５および４．０ｎｍのｔａ−Ｃ膜からなる保護膜を形成した。
【００４２】
＜評価＞
各実施例および比較例で得られた磁気記録媒体の保護膜上に存在するパーティクルの数を、光学式表面検査装置を用いて計測して、パーティクル密度を求めた。結果を図２に示す。
【００４３】
実施例１〜３にて得られた膜厚３．０、２．５および２．０ｎｍの保護膜のパーティクル密度は、それぞれ２８、２４および１９個／ｃｍ２であり、３０個／ｃｍ２未満の良好な数値であった。これに対して比較例１〜２で得られた膜厚３．５および４．０ｎｍの保護膜のパーティクル密度は、それぞれ３５および４１個／ｃｍ２であり、所望される３０個／ｃｍ２未満のパーティクル密度を達成することはできなかった。このことから、パーティクルの抑制に有効なガラス状炭素を陰極ターゲットとして用いた場合であっても、膜厚の増加に伴ってパーティクル密度が漸増していくことが分かる。
【００４４】
また、陰極ターゲットとして多結晶グラファイトを用いた比較例３の保護膜は、膜厚の減少に伴ってパーティクル密度が減少する傾向は認められるものの、膜厚３．０ｎｍにおいて２７０個／ｃｍ２という高いパーティクル密度を有した。この結果から、陰極ターゲットとしてガラス状炭素を用いることにより、得られるｔａ−Ｃ膜のパーティクル密度の著しい減少が可能であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のｔａ−Ｃ膜の製造に用いられるＦＣＡ装置の１例を示す図である。
【図２】実施例および比較例の保護膜の膜厚と、保護膜上のパーティクル密度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１０ アーク源
１１ 陽極
１２ 陰極ターゲット
１３ ストライカー電極
２０ フィルター部
２１ コアパイプ
２２ フィルターコイル
２３ ラスターコイル
３０ 成膜室
３１ 被成膜基板
３２ シャッター
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記録媒体の保護膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の磁気記録媒体には、磁気ヘッドの接触、摺動による損傷、および腐食から磁気記録層を保護するために、磁気記録層上にプラズマＣＶＤ法で形成したダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）膜から成る保護膜が成膜されている。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。ＤＬＣ膜の形成手法としては、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などが用いられてきている。
【０００３】
現在、磁気記録媒体は、長手記録方式から、より記録密度を高められる垂直記録方式に切り替わりつつある。磁気記録媒体における記録密度を高めるには、長手記録方式と同様に垂直記録方式においても、磁気記録層と磁気ヘッドとの距離（すなわち磁気スペーシング）を短縮することが必要である。磁気記録層上に形成される保護膜の膜厚はこの磁気スペーシングの一部である。そのため、保護膜としての機能を維持しつつ、できるだけ保護膜を薄くして、記録密度を向上させることが求められている。
【０００４】
膜厚を薄くしても保護膜としての機能を維持するためには、保護膜ができるだけ緻密であることが必要である。プラズマＣＶＤ法で形成したＤＬＣ膜はスパッタリング法で形成したＤＬＣ膜に比べると緻密であるが、さらに緻密なカーボン膜を形成できる手法として、フィルタード・カソーディック・アーク（ＦＣＡ）法がある。
【０００５】
ＦＣＡ法においては、多結晶体グラファイトを陰極ターゲットとして用い、アーク放電によってこの多結晶体グラファイトを蒸発およびイオン化させる。そして、磁気フィルターでカーボンイオンのみを取り出し、被成膜基板へと移動させる。そして、被成膜基板上に、カーボンイオンのみによってカーボン膜を形成することにより、水素を含まないテトラヘドラル・アモルファス・カーボン（ｔａ−Ｃ）膜を形成できる手法である。得られるｔａ−Ｃ膜は、ＤＬＣ膜よりも緻密である。
【０００６】
このｔａ−Ｃ膜を磁気記録媒体の保護膜に用いれば、プラズマＣＶＤ法で形成したＤＬＣ膜から成る保護膜よりも薄い保護膜を実現できることが期待される。しかしながら、ＦＣＡ法で形成したｔａ−Ｃ膜には、パーティクルが多いという問題点があった。
【０００７】
このパーティクルを減らすために、前述の磁気フィルター内にバッフルと呼ばれるパーティクルを捕獲するためのシールド構造を設ける等の手段が採られていた（特許文献１参照）。
【０００８】
また、ＦＣＡ法におけるパーティクルを減少させるために、磁気フィルターと成膜室との間にプラズマ形成部を設けて、磁気フィルターを通過するカーボン粒子をカーボンイオンに変換する方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００９】
さらに、ＦＣＡ法におけるアーク放電に代えて、グラファイトからなる固体炭素源にＫｒＦエキシマレーザ光を照射して、カーボンイオンを生成する方法が提案されている（特許文献３参照）。
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−２４４６６７号公報
【特許文献２】特開２００４−２５６８３７号公報
【特許文献３】特開２００２−３３４４２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、記録密度を高めるために、保護膜厚と同様に磁気スペーシングの一部である磁気ヘッドの浮上高さも年々低くなってきており、これに伴って保護膜のパーティクルの低減に対する要求も年々厳しくなってきている。このパーティクル低減の要求の厳格化に対して、従来技術の方法は不充分になってきているという問題点があった。
【００１２】
従って、本発明の目的は、プラズマＣＶＤ法で形成したＤＬＣ膜よりも緻密であり、かつパーティクルを必要十分なレベルまで低減したｔａ−Ｃ膜、該ｔａ−Ｃ膜を主体とする保護膜、および該保護膜を有する磁気記録媒体を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の第１の態様である磁気記録媒体用保護膜は、陰極ターゲットとしてガラス状炭素を用いたフィルタード・カソーディック・アーク法によって形成されたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とすることを特徴とする。ここで、前述の保護膜は３．０ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。
【００１４】
本発明の第２の態様である磁気記録媒体用保護膜の製造方法は、陽極とガラス状炭素からなる陰極ターゲットとの間でアーク放電を行って、カーボンイオンを含むプラズマを発生させる工程と、フィルター部を通して、前記カーボンイオンのみを成膜室に輸送する工程と、成膜室内の被成膜基板上に前記カーボンイオンを堆積させて、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とする保護膜を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第３の態様である磁気記録媒体は、基体と、磁気記録層と、磁気記録層上に形成された保護膜とを少なくとも含む磁気記録媒体であって、該保護膜が第１の態様のテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とする磁気記録媒体用保護膜であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
上記のような構成をとり、ＦＣＡ法における陰極ターゲットとしてガラス状炭素を用いることにより、プラズマＣＶＤ法で形成されるＤＬＣ膜より緻密であり、かつパーティクル密度を必要十分なレベルまで低減したｔａ−Ｃ膜を形成することができた。得られたｔａ−Ｃ膜は、磁気記録媒体の保護膜として有用である。また、本発明により得られたｔａ−Ｃ膜を保護膜として用いた磁気記録媒体は、パーティクルが少ないことによって磁気ヘッドの浮上高さを低くすることができ、したがって磁気スペーシングを減少させて高記録密度化が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１に、本発明のｔａ−Ｃ膜を形成するためのＦＣＡ装置の例を示す。ＦＣＡ装置は、アーク源１０、成膜室３０、およびアーク源１０と成膜室とを連結するフィルター部２０を有する。アーク源１０は、陽極１１、陰極ターゲット１２、およびストライカー電極１３を含む。フィルター部２０は、コアパイプ２１と、コアパイプ２１の周囲に配設されたフィルターコイル２２、および成膜室３０に隣接して配設されるラスターコイル２３を含む。成膜室３０は、被成膜基板３１を収容し、フィルター部２０から導入される粒子を遮断するためのシャッター３２を含む。
【００１８】
以下、本発明のｔａ−Ｃ膜を形成するためのＦＣＡ法を説明する。最初に、アーク源１０において、陽極１１および陰極ターゲット１２の間に電圧を印加した状態で、陰極ターゲット１２にストライカー電極１３を接触させ、陰極ターゲット１２とストライカー電極１３との間に電流を流して、陽極１１と陰極ターゲット１２との間のアーク放電を開始する。この際に、アーク源１０を含むＦＣＡ装置内の圧力を０．０１Ｐａ以下に設定する。陽極１１および陰極ターゲット１２の間に印加される電圧は、通常の場合３０〜５０Ｖの範囲内である。図１の構成においては、陽極１１を接地状態とし、陰極ターゲット１２に対して電源Ｅから負の電圧を印加する例を示したが、他の態様も可能である。また、アーク放電を開始するために陰極ターゲット１２とストライカー電極１３との間に流す電流は、通常１２０Ａ以下の範囲内である。アーク放電が開始された後は、ストライカー電極１３を陰極ターゲット１２から離間させる。
【００１９】
ここで、アーク放電中の過熱を防止するために、陽極１１および陰極ターゲット１２のそれぞれに冷却手段（不図示）を設けてもよい。また、アーク放電を継続させるための荷電粒子（電子）をアーク源１０内に維持するために、磁場発生手段（電磁石など、不図示）を設けてもよい。
【００２０】
アーク放電によって、陰極ターゲット１２として用いたガラス状炭素が蒸発し、さらにアーク放電の電子によって気体状炭素が電離し、カーボン原子、カーボンイオンおよび電子などを含むプラズマＰが発生する。本発明における「ガラス状炭素」は、微細なグラファイト六角網構造がｓｐ３的結合によってランダムに結びつけられた構造を有する等方性炭素材料を意味する。ガラス状炭素は、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を不活性雰囲気下で高温熱処理して炭素化および黒鉛化することによって製造することができる。種々の特性を有するガラス状炭素が、素材メーカー各社から市販されている。従来からＦＣＡ法の陰極ターゲットとして用いられてきたグラファイトが結晶粒と結晶粒界とを含む多結晶構造であり、結晶粒界の存在によって、数ｎｍ〜数十ｎｍの多数のパーティクル（カーボン粒子）が陰極ターゲットから剥離し、パーティクルが発生しやすいものと考えられる。これに対し、本発明で用いるガラス状炭素は本質的にガラス状であり、結晶粒界が存在しない。この構造的差異によって、ガラス状炭素を用いた場合にはパーティクルの発生が抑制されるものと考えられる。
【００２１】
アーク放電によってアーク源１０内に発生したカーボンイオンは、陰極ターゲット１２からの脱離の際に獲得した運動エネルギー、アーク源１０とフィルター部２０との圧力差、あるいはクーロン力などによってフィルター部２０へと送られる。アーク源１０とフィルター部２０との連結部に、カーボンイオンをフィルター部２０に送るためのグリッド電極（不図示）を設けてもよい。
【００２２】
次いで、フィルター部２０によって、アーク源１０から導入される粒子の中から、カーボンイオンのみを成膜室３０へと輸送する。図１には、フィルター部２０のコアパイプ２１の例として１／４円弧状の形状を示したが、コアパイプ２１は当該技術において知られている任意の形状であってもよい。
【００２３】
図１に示す１／４円弧状のコアパイプ２１とその周囲に配設されるフィルターコイル２２を用いる場合、フィルターコイル２２によって、コアパイプ２１内に磁束密度０．０１３Ｔ程度の磁界を発生させることが望ましい。フィルター部２０の構成に依存するが、一般的にフィルターコイル２２に１０Ａ程度の電流を流すことによって前述の磁束密度を有する磁界を発生させることができる。この磁界によって、所望されるカーボンイオンのみが、コアパイプ２１内を１／４円弧に沿って飛翔し、成膜室３０へと導入される。カーボンイオン以外の中性粒子、パーティクルなどは、コアパイプ２１の内壁に衝突し、成膜室３０に到達することができない。コアパイプ２１内壁に所望されるカーボンイオン以外の中性粒子、パーティクルなどを捕捉するためのバッフル（不図示）を設けてもよい。
【００２４】
コアパイプ２１の終端であり、成膜室３０の導入部に隣接する位置に設けられたラスターコイル２３は、カーボンイオンの飛翔方向を修正して、被成膜基板３１の全面に均一な膜厚を有するカーボン被膜を形成するのに有効である。たとえば、直交する２方向（ＸおよびＹ方向）に磁界を発生させる２種のラスターコイル２３を配設し、それらによって発生する磁界でカーボンイオンを走査することによって、カーボンイオンが被成膜基板３１に衝突する位置を制御することができる。
【００２５】
最後に、フィルター部２０によって成膜室３０へと導かれたカーボンイオンは、被成膜基板３１に衝突し、ｔａ−Ｃ膜を形成する。成膜室３０は、フィルター部２０によって導かれるカーボンイオンを遮断するためのシャッター３２を有してもよい。被成膜基板３１として、磁気記録媒体を用いることができる。必要に応じて被成膜基板３１に対してバイアス電圧を印加してｔａ−Ｃ膜の形成を促進してもよい。被成膜基板上に形成されるｔａ−Ｃ膜の膜厚は、成膜時間によって制御することができる。
【００２６】
前述のような方法によって、磁気記録媒体の表面にｔａ−Ｃ膜を成膜して、保護膜とすることができる。本発明において、「ｔａ−Ｃ膜を主体とする」とは、保護膜がｔａ−Ｃ膜に加えて補助的な機能を有する層をさらに有してもよいことを意味する。
【００２７】
以下、本発明において用いることができる磁気記録媒体について詳述する。本発明における磁気記録媒体は、少なくとも、基体と、磁気記録層と、該磁気記録層の上に形成されるｔａ−Ｃ膜からなる保護膜とを含む。必要に応じて、磁気記録媒体は、基体と磁気記録層との間に、非磁性下地層、軟磁性層、シード層および／または中間層をさらに有してもよい。また、必要に応じて、磁気記録媒体は、保護層上に液体潤滑剤層をさらに有してもよい。本発明における磁気記録媒体は、磁気記録層以下の層を形成した積層体の上面に、前述のＦＣＡ法を用いてｔａ−Ｃ膜を堆積させて、保護膜を形成することによって製造することができる。保護膜の形成の後に液体潤滑剤層をさらに設けることができる。
【００２８】
基体は、好ましくは非磁性であり、磁気記録媒体の製造に従来から用いられている任意の材料を用いることができる。たとえば、Ｎｉ−Ｐメッキを施されたアルミ合金、ガラス、セラミック、プラスチックなどの材料を用いて基体を作製することができる。
【００２９】
任意選択的に設けてもよい非磁性下地層は、Ｔｉ、またはＣｒＴｉ合金のようなＣｒを含む非磁性材料を用いて形成することができる。
【００３０】
任意選択的に設けてもよい軟磁性層は、ＦｅＴａＣ、センダスト（ＦｅＳｉＡｌ）合金などの結晶性材料；ＦｅＴａＣ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＮｉＰなどの微結晶性材料；またはＣｏＺｒＮｄ、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＴａＺｒなどのＣｏ合金を含む非晶質材料を用いて形成することができる。軟磁性層は、垂直磁気記録媒体において、磁気ヘッドの発生する垂直方向磁界を磁気記録層に集中させる機能を有する。軟磁性層の膜厚は、記録に使用する磁気ヘッドの構造や特性によって最適値が変化するが、おおむね１０ｎｍ以上５００ｎｍ以下程度であることが、生産性との兼ね合いから望ましい。
【００３１】
任意選択的に設けてもよいシード層は、ＮｉＦｅＡｌ、ＮｉＦｅＳｉ、ＮｉＦｅＮｂ、ＮｉＦｅＢ、ＮｉＦｅＮｂＢ、ＮｉＦｅＭｏ、ＮｉＦｅＣｒなどのようなパーマロイ系材料；ＣｏＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅＳｉ、ＣｏＮｉＦｅＢ、ＣｏＮｉＦｅＮｂなどのようなパーマロイ系材料にＣｏをさらに添加した材料；Ｃｏ；あるいはＣｏＢ，ＣｏＳｉ，ＣｏＮｉ，ＣｏＦｅなどのＣｏ基合金を用いて形成することができる。シード層は、磁気記録層の結晶構造を制御するのに充分な膜厚を有することが望ましく、通常の場合、３ｎｍ以上５０ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。
【００３２】
任意選択的に設けてもよい中間層は、Ｒｕ、もしくはＲｕを主成分とする合金を用いて形成することができる。中間層は、通常０．１ｎｍ以上２０ｎｍ以下の膜厚を有する。このような範囲内の膜厚とすることによって、磁気記録層の磁気特性や電磁変換特性を劣化させることなしに、高密度記録に必要な特性を磁気記録層に付与することが可能となる。
【００３３】
磁気記録層は、好適には、少なくともＣｏとＰｔを含む合金の強磁性材料を用いて形成することができる。強磁性材料の磁化容易軸は、磁気記録を行う方向に向かって配向していることが必要である。たとえば、垂直磁気記録を行うためには、磁気記録層の材料の磁化容易軸（六方最密充填（ｈｃｐ）構造のｃ軸）が、記録媒体表面（すなわち基体の主平面）に垂直方向に配向していることが必要である。磁気記録層は、たとえばＣｏＰｔ、ＣｏＣｒＰｔ、ＣｏＣｒＰｔＢ、ＣｏＣｒＰｔＴａなどの合金材料を用いて形成することができる。磁気記録層の膜厚は、特に限定されるものではない。しかしながら、生産性および記録密度向上の観点から、磁気記録層は、好ましくは３０ｎｍ以下、より好ましくは１５ｎｍ以下の膜厚を有する。
【００３４】
非磁性下地層、軟磁性層、シード層、中間層および磁気記録層の形成は、スパッタ法（ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法などを含む）、真空蒸着法など当該技術において知られている任意の方法を用いて実施することができる。
【００３５】
任意選択的に設けてもよい液体潤滑剤層は、記録／読み出し用ヘッドが磁気記録媒体に接触している際の潤滑を付与するための層であり、たとえば、パーフルオロポリエーテル系の液体潤滑剤、または当該技術において知られている種々の液体潤滑剤材料を使用して形成することができる。液体潤滑剤層は、ディップコート法、スピンコート法などの当該技術において知られている任意の塗布方法を用いて形成することができる。
【００３６】
磁気記録媒体の表面に保護膜として形成されるｔａ−Ｃ膜、特に磁気記録媒体の表面に保護膜として形成されるｔａ−Ｃ膜は、３．０ｎｍ以下の膜厚を有することが望ましい。この範囲内の膜厚とすることによって、保護膜上に存在するパーティクルの密度を３０個／ｃｍ２未満とすることができる。本発明によって得られるｔａ−Ｃ膜は、プラズマＣＶＤ法で形成したＤＬＣ膜よりも緻密であり、前述の膜厚においても十分な保護効果を奏することが可能である。また、パーティクル密度の減少により磁気ヘッド浮上高さを低くすることができるため、膜厚の減少とあいまって磁気スペーシングを減少させて、高密度記録が可能な磁気記録媒体を得ることができる。
【実施例】
【００３７】
＜実施例１＞
最初に、直径９５ｍｍ、厚さ１．７５ｍｍのアルミニウム基板上に、ＣｏＺｒＮｂからなる膜厚２０ｎｍの下地層、Ｒｕからなる膜厚１５ｎｍの中間層、およびＣｏＣｒＰｔ−ＳｉＯ２からなる膜厚１５ｎｍの磁気記録層を順次積層して、磁気記録媒体半製品を作製した。得られた磁気記録媒体半製品を、被成膜基板としてＦＣＡ装置の成膜室に装着した。
【００３８】
陽極と、ガラス状炭素（グラッシーカーボン、東海カーボン製）からなる陰極ターゲットとの間に３０Ｖの電圧を印加し、ストライカー電極を陰極ターゲットに接触させて１２０Ａの電流を流すことによって、アーク放電を開始した。成膜時間を調整して、磁気記録層上に膜厚３．０ｎｍのｔａ−Ｃ膜を堆積させ保護膜を形成し、磁気記録媒体を得た。
【００３９】
＜実施例２、３＞
成膜時間を変更して、それぞれ膜厚２．５ｎｍ（実施例２）および２．０ｎｍ（実施例３）のｔａ−Ｃ膜を堆積させたことを除いて、実施例１の手順を繰り返して磁気記録媒体を得た。
【００４０】
＜比較例１、２＞
成膜時間を変更して、それぞれ膜厚３．５ｎｍ（比較例１）および４．０ｎｍ（比較例２）のｔａ−Ｃ膜を堆積させたことを除いて、実施例１の手順を繰り返して磁気記録媒体を得た。
【００４１】
＜比較例３＞
陰極ターゲットとして多結晶グラファイトを用いたことを除いて実施例１の手順を繰り返して磁気記録媒体を得た。なお、成膜時間を調整することによって、膜厚２．０、２．５、３．０、３．５および４．０ｎｍのｔａ−Ｃ膜からなる保護膜を形成した。
【００４２】
＜評価＞
各実施例および比較例で得られた磁気記録媒体の保護膜上に存在するパーティクルの数を、光学式表面検査装置を用いて計測して、パーティクル密度を求めた。結果を図２に示す。
【００４３】
実施例１〜３にて得られた膜厚３．０、２．５および２．０ｎｍの保護膜のパーティクル密度は、それぞれ２８、２４および１９個／ｃｍ２であり、３０個／ｃｍ２未満の良好な数値であった。これに対して比較例１〜２で得られた膜厚３．５および４．０ｎｍの保護膜のパーティクル密度は、それぞれ３５および４１個／ｃｍ２であり、所望される３０個／ｃｍ２未満のパーティクル密度を達成することはできなかった。このことから、パーティクルの抑制に有効なガラス状炭素を陰極ターゲットとして用いた場合であっても、膜厚の増加に伴ってパーティクル密度が漸増していくことが分かる。
【００４４】
また、陰極ターゲットとして多結晶グラファイトを用いた比較例３の保護膜は、膜厚の減少に伴ってパーティクル密度が減少する傾向は認められるものの、膜厚３．０ｎｍにおいて２７０個／ｃｍ２という高いパーティクル密度を有した。この結果から、陰極ターゲットとしてガラス状炭素を用いることにより、得られるｔａ−Ｃ膜のパーティクル密度の著しい減少が可能であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明のｔａ−Ｃ膜の製造に用いられるＦＣＡ装置の１例を示す図である。
【図２】実施例および比較例の保護膜の膜厚と、保護膜上のパーティクル密度との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４６】
１０ アーク源
１１ 陽極
１２ 陰極ターゲット
１３ ストライカー電極
２０ フィルター部
２１ コアパイプ
２２ フィルターコイル
２３ ラスターコイル
３０ 成膜室
３１ 被成膜基板
３２ シャッター
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極ターゲットとしてガラス状炭素を用いたフィルタード・カソーディック・アーク法によって形成されたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とすることを特徴とする磁気記録媒体用保護膜。
【請求項２】
膜厚が３．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体用保護膜。
【請求項３】
陽極とガラス状炭素からなる陰極ターゲットとの間でアーク放電を行って、カーボンイオンを含むプラズマを発生させる工程と、
フィルター部を通して、前記カーボンイオンのみを成膜室に輸送する工程と、
成膜室内の被成膜基板上に前記カーボンイオンを堆積させて、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とする保護膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする磁気記録媒体用保護膜の製造方法。
【請求項４】
基体と、磁気記録層と、磁気記録層上に形成された保護膜とを少なくとも含む磁気記録媒体であって、該保護膜が請求項１または２に記載の磁気記録媒体用保護膜であることを特徴とする磁気記録媒体。
【請求項１】
陰極ターゲットとしてガラス状炭素を用いたフィルタード・カソーディック・アーク法によって形成されたテトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とすることを特徴とする磁気記録媒体用保護膜。
【請求項２】
膜厚が３．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気記録媒体用保護膜。
【請求項３】
陽極とガラス状炭素からなる陰極ターゲットとの間でアーク放電を行って、カーボンイオンを含むプラズマを発生させる工程と、
フィルター部を通して、前記カーボンイオンのみを成膜室に輸送する工程と、
成膜室内の被成膜基板上に前記カーボンイオンを堆積させて、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン膜を主体とする保護膜を形成する工程と
を含むことを特徴とする磁気記録媒体用保護膜の製造方法。
【請求項４】
基体と、磁気記録層と、磁気記録層上に形成された保護膜とを少なくとも含む磁気記録媒体であって、該保護膜が請求項１または２に記載の磁気記録媒体用保護膜であることを特徴とする磁気記録媒体。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００９−２８３１０７（Ｐ２００９−２８３１０７Ａ）
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１３６７８８（Ｐ２００８−１３６７８８）
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（５０３３６１２４８）富士電機デバイステクノロジー株式会社 (1,023)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月３日（２００９．１２．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月２６日（２００８．５．２６）
【出願人】（５０３３６１２４８）富士電機デバイステクノロジー株式会社 (1,023)
【Ｆターム（参考）】
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