炭素膜の形成方法及び磁気記録媒体の製造方法
【課題】フィラメント状のカソード電極の寿命を高めると共に、高硬度で緻密な炭素膜を形成することを可能とした炭素膜の形成方法を提供する。
【解決手段】減圧した成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入し、この気体Ｇを通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極１０４と、その周囲に設けられたアノード電極１０５との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体Ｇを加速して基板Ｄの表面に照射することによって、基板Ｄの表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、カソード電極１０４を回転させながら炭化処理した後に、この炭化処理されたカソード電極１０４を用いて、炭素膜の形成を行う。
【解決手段】減圧した成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入し、この気体Ｇを通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極１０４と、その周囲に設けられたアノード電極１０５との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体Ｇを加速して基板Ｄの表面に照射することによって、基板Ｄの表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、カソード電極１０４を回転させながら炭化処理した後に、この炭化処理されたカソード電極１０４を用いて、炭素膜の形成を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素膜の形成方法及び磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等に用いられる磁気記録媒体の分野では、記録密度の向上が著しく、最近では記録密度が１年間で１．５倍程度と、驚異的な速度で伸び続けている。このような記録密度の向上を支える技術は多岐にわたるが、キーテクノロジーの一つとして、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間における摺動特性の制御技術を挙げることができる。
【０００３】
例えば、ウインチェスター様式と呼ばれる、磁気ヘッドの起動から停止までの基本動作を磁気記録媒体に対して接触摺動−浮上−接触摺動としたＣＳＳ（接触起動停止）方式がハードディスクドライブの主流となって以来、磁気記録媒体上での磁気ヘッドの接触摺動は避けることのできないものとなっている。
【０００４】
このため、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間のトライボロジーに関する問題は、宿命的な技術課題となって現在に至っており、磁気記録媒体の磁性膜上に積層される保護膜を改善する努力が営々と続けられていると共に、この媒体表面における耐摩耗性及び耐摺動性が、磁気記録媒体の信頼性向上の大きな柱となっている。
【０００５】
磁気記録媒体の保護膜としては、様々な材質からなるものが提案されているが、成膜性や耐久性等の総合的な見地から、主に炭素膜が採用されている。また、この炭素膜の硬度、密度、動摩擦係数等は、磁気記録媒体のＣＳＳ特性、あるいは耐コロージョン特性に如実に反映されるため、非常に重要である。
【０００６】
一方、磁気記録媒体の記録密度の向上を図るためには、磁気ヘッドの飛行高さ（フライングハイト）の低減、媒体回転数の増加等を行うことが好ましい。したがって、磁気記録媒体の表面に形成される保護膜には、磁気ヘッドの偶発的な接触等に対応するため、より高い摺動耐久性や平坦性が要求されるようになってきている。加えて、磁気記録媒体と磁気ヘッドとのスペーシングロスを低減して記録密度を高めるためには、保護膜の厚さをできるだけ薄く、例えば３０Å以下の膜厚にすることが要求されるようになってきており、平滑性は勿論のこと、薄く、緻密で且つ強靭な保護膜が強く求められている。
【０００７】
また、上述した磁気記録媒体の保護膜に用いられる炭素膜は、スパッタリング法やＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法等によって形成される。このうち、スパッタリング法で形成した炭素膜は、例えば１００Å以下の膜厚とした場合に、その耐久性が不十分となることがある。一方、ＣＶＤ法で形成した炭素膜は、その表面の平滑性が低く、膜厚を薄くした場合に、磁気記録媒体の表面の被覆率が低下して、磁気記録媒体のコロージョンが発生する場合がある。一方、イオンビーム蒸着法は、上述したスパッタリング法やＣＶＤ法に比べて、高硬度で平滑性が高く、緻密な炭素膜を形成することが可能である。
【０００８】
イオンビーム蒸着法による炭素膜の形成方法としては、例えば、真空雰囲気下の成膜室内で、加熱されたフィラメント状カソードとアノードとの間の放電により成膜原料ガスをプラズマ状態とし、これをマイナス電位の基板表面に加速衝突させることにより、硬度の高い炭素膜を安定して成膜する方法が提案されている。（特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２２６６５９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記特許文献１に記載された方法では、炭素原料の励起源として、タングステン、タンタル、モリブデン等の高融点金属を通電加熱したフィラメントを用いている。この場合、フィラメントの温度を高め、アノード電流を高め、また、イオンの加速電圧を高めることにより、炭素膜の硬度等を高めることは可能である。しかしながら、フィラメントの温度を過度に高めた場合には、フィラメントが断線したり、フィラメント材料が蒸発したりして、炭素膜に混入してしまう虞がある。このため、フィラメントを予め炭化してフィラメントの融点を高めることが行われているが、その際にフィラメントが変形してしまうことがあり、この変形により炭素膜の膜厚分布やフィラメントの寿命に悪影響を及ぼすことがある。さらに、炭化処理時に変形したフィラメントは、成膜時において更に変形する場合が多く、このことがフィラメントの寿命を著しく低下させる原因ともなっている。
【００１１】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、フィラメント状のカソード電極の寿命を高めると共に、基板表面での膜厚分布を均一化し、高硬度で緻密な炭素膜を形成することを可能とした炭素膜の形成方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのような方法を用いて形成される炭素膜を磁気記録媒体の保護層に用いることによって、耐摩耗性、耐コロージョン性に優れた磁気記録媒体を得ることを可能とした磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下の手段を提供する。
（１） 減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体を通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極と、その周囲に設けられたアノード電極との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、
前記カソード電極を回転させながら炭化処理した後に、この炭化処理されたカソード電極を用いて、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
（２） 前記カソード電極として、タンタルからなるフィラメントを用い、このフィラメントを回転させながら炭化処理し、炭化タンタルからなるフィラメントとすることを特徴とする前項（１）に記載の炭素膜の形成方法。
（３） 前記炭化処理時に前記カソード電極を回転させることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の炭素膜の形成方法。
（４） 前記炭化処理の時間が５〜３０分間の範囲であり、前記炭化処理時のカソード電極の回転数が１〜１００ｒｐｍの範囲であり、前記炭化処理後の炭素膜の形成時間の合計が５０時間以上であることを特徴とする前項（３）に記載の炭素膜の形成方法。
（５） 前記炭素膜の形成時に前記カソード電極を回転させることを特徴とする前項（１）〜（４）の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
（６） 前記原料の気体をイオン化する領域又は前記イオン化した気体を加速する領域において磁場を印加するマグネットを配置することを特徴とする前項（１）〜（５）の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
（７） 前記イオン化した気体の加速方向と、前記マグネットによる磁力線の方向とが平行となるように磁場の印加を行うことを特徴とする前項（６）に記載の炭素膜の形成方法。
（８） 前記カソード電極又は前記アノード電極と前記基板との間に電位差を設けて、前記イオン化した気体を加速しながら前記基板の表面に照射することを特徴とする前項（１）〜（７）の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
（９） 前項（１）〜（８）の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法を用いて、少なくとも磁性層が形成された非磁性基板の上に炭素膜を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明では、予めカソード電極を回転させながら炭化処理することで、このフィラメント状のカソード電極の成膜時の変形を抑えることが可能である。したがって、この炭化処理されたカソード電極を用いて炭素膜の形成を行った場合には、カソード電極の寿命を従来よりも高めることが可能である。
【００１４】
また、本発明によれば、基板表面での膜厚分布を均一化し、高硬度で緻密な炭素膜を形成することが可能であり、この炭素膜を磁気記録媒体等の保護膜に用いた場合には、炭素膜の膜厚を薄くすることが可能となるため、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの距離を狭く設定することが可能となり、その結果、磁気記録媒体の記録密度を高めると共に、磁気記録媒体の耐コロージョン性を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
【図２】マグネットが印加する磁場とその磁力線の方向を示す模式図である。
【図３】本発明を適用して製造される磁気記録媒体の一例を示す断面図である。
【図４】本発明を適用して製造される磁気記録媒体の他例を示す断面図である。
【図５】磁気記録再生装置の一例を示す断面図である。
【図６】本発明を適用したインライン式成膜装置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明を適用したインライン式成膜装置のキャリアを示す側面図である。
【図８】図７に示すキャリアを拡大して示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１７】
（炭素膜の形成方法）
先ず、本発明を適用した炭素膜の形成方法及び形成装置について説明する。
図１は、本発明を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
この炭素膜の形成装置は、図１に示すように、イオンビーム蒸着法を用いた成膜装置であり、減圧可能な成膜室１０１と、成膜室１０１内で基板Ｄを保持するホルダ１０２と、成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入する導入管１０３と、成膜室１０１内に配置されたフィラメント状のカソード電極１０４と、成膜室１０１内のカソード電極１０４の周囲に配置されたアノード電極１０５と、カソード電極１０４を通電により加熱する第１の電源１０６と、カソード電極１０４とアノード電極１０５との間で放電を生じさせる第２の電源１０７と、カソード電極１０４又はアノード電極１０５と基板Ｄとの間に電位差を与える第３の電源１０８と、カソード電極１０４とアノード電極１０５又は基板Ｄとの間で磁場を印加するマグネット１０９とを備えて概略構成されている。
【００１８】
成膜室１０１は、チャンバ壁１０１ａによって気密に構成されると共に、真空ポンプ（図示せず。）に接続された排気管１１０を通じて内部を減圧排気することが可能となっている。
【００１９】
第１の電源１０６は、カソード電極１０４に接続された交流電源であり、炭素膜の成膜時にカソード電極１０４に電力を供給する。また、第１の電源１０６には、交流電源に限らず、直流電源を用いてもよい。
【００２０】
第２の電源１０７は、−電極側がカソード電極１０４に、＋電極側がアノード電極１０５に接続された直流電源であり、炭素膜の成膜時にカソード電極１０４とアノード電極１０５との間で放電を生じさせる。
【００２１】
第３の電源１０８は、＋電極側がアノード電極１０５に、−電極側がホルダ１０２に接続された直流電源であり、炭素膜の成膜時にアノード電極１０５とホルダ１０２に保持された基板Ｄとの間に電位差を付与する。また、第３の電源１０８は、＋電極側がカソード電極１０４に接続された構成としてもよい。
【００２２】
また、この炭素膜の形成装置は、カソード電極１０４を回転駆動する駆動機構１２０を備えている。ここで、本発明で言う回転とは、フィラメントを３６０°の角度を超えて一方向に連続回転することに加え、３６０°未満の角度で、往復回転させる場合も含む。特に、直線状のフィラメントの場合は、その形状の対称性から１８０°以上３６０°未満の角度で往復回転させることが好ましい。また、往復回転の周期は、１〜１００回／分の範囲が好ましく、本例では最適な周期として６０回／分程度としている。
【００２３】
上記駆動機構１２０は、成膜室１０１の隔壁に回転自在に取り付けられた回転板１２１と、成膜室１０１の外側にある駆動モータ１２２とを有して、この駆動モータ１２２により回転板１２１を周方向に往復回転させることが可能となっている。また、回転板１２１には、一対の電流導入端子１２３が取り付けられており、この電流導入端子１２３を介して成膜室１０１の外側にある第１の電源１０６と、成膜室１０１の内側にあるカソード電極１０４とが電気的に接続されている。そして、このような駆動機構１２０によってカソード電極１０４を周方向に往復回転させながら、第１の電源１０６からカソード電極１０４へと電力を供給することが可能となっている。
【００２４】
なお、本発明では、基板Ｄのサイズにもよるが、外径３．５インチの円盤状の基板に炭素膜を成膜する場合、第１の電源１０６については、電圧を１０〜１００Ｖの範囲、電流を直流又は交流で５〜５０Ａの範囲に設定することが好ましく、第２の電源１０７については、電圧を５０〜３００Ｖの範囲、電流を１０〜５０００ｍＡの範囲に設定することが好ましく、第３の電源１０８については、電圧を３０〜５００Ｖの範囲、電流を１０〜２００ｍＡの範囲に設定することが好ましい。
【００２５】
以上のような構造を有する炭素膜の形成装置を用いて、基板Ｄの表面に炭素膜を形成する際は、先ず、カソード電極１０４を回転させながら、このカソード電極１０４の炭化処理を行う。
【００２６】
具体的に、カソード電極１０４には、タングステン、タンタル、モリブデン等の高融点金属を用いることができ、その中でも特に、炭化物の融点の高さや炭化物の安定性から、タンタルからなるフィラメントを用いることが好ましい。本発明では、排気管１１０を通じて減圧された成膜室１０１の内部に、導入管１０３を通じて炭素を含む原料の気体Ｇを導入し、加熱しながら、タンタルが安定した炭化タンタルとなるまでカソード電極１０４を徐々に炭化させる。
【００２７】
このとき、上記駆動機構１１０を用いてカソード電極１０４を回転させながら炭化処理を行うことで、フィラメントの変形を防止することが可能である。また、上記炭化処理の時間は、５〜３０分間の範囲が好ましく、本例では最適な時間として例えば１０分程度としている。また、カソード電極１０４の回転速度は、１〜１００ｒｐｍの範囲が好ましく、本例では最適な回転数として例えば６０ｒｐｍ程度としている。
【００２８】
そして、カソード電極１０４の炭化処理後は、この炭化処理されたカソード電極１０４を用いて炭素膜の形成を行う。本発明の方法を用いて炭化処理を行ったカソード電極１０４は、炭化前と炭化後のフィラメントの変形量が少なく、また、炭化処理後は炭素膜の形成時における経時変形も少ないため、長時間の成膜を安定して行うことができる。具体的には、上記カソード電極１０４の１回の炭化処理によって、連続して５０時間以上の炭素膜の形成を行うことが可能である。
【００２９】
カソード電極１０４の炭化処理後に行う炭素膜の形成は、排気管１１０を通じて減圧された成膜室１０１の内部に、導入管１０３を通じて炭素を含む原料の気体Ｇを導入する。この原料の気体Ｇは、第１の電源１０６からの電力の供給により加熱されたカソード電極１０４の熱プラズマと、第２の電源１０７に接続されたカソード電極１０４とアノード電極１０５との間で放電により発生したプラズマとによって励起分解されてイオン化した気体（炭素イオン）となる。そして、このプラズマ中で励起された炭素イオンは、第３の電源１０８によりマイナス電位とされた基板Ｄに向かって加速しながら、この基板Ｄの表面に衝突することになる。
【００３０】
ここで、本発明を適用した炭素膜の成膜方法では、チャンバ壁１０１ａの周囲に配置された永久磁石又は電磁石からなるマグネット１０９によって、原料の気体Ｇをイオン化する領域又はイオン化した気体（イオンビームという。）を加速する領域（以下、励起空間という。）において磁場を印加する。また、マグネット１０９として永久磁石を用いる場合には、強い磁場を発生させることができる焼結磁石を用いることが好ましい。
【００３１】
本発明では、炭素イオンを基板Ｄの表面に加速照射するときに、外部から磁場を印加することによって、この基板Ｄの表面に向かって加速照射される炭素イオンのイオン密度を高めることができる。これにより、励起空間内のイオン密度が高められると、この励起空間内の励起力が高められ、より高いエネルギー状態となった炭素イオンを基板Ｄの表面に加速照射することができ、その結果、基板Ｄの表面に硬度が高く緻密性の高い炭素膜を成膜することが可能である。
【００３２】
本発明では、上述したカソード電極１０４及びアノード電極１０５の周囲に設けたマグネット１０９によって成膜室１０１内の励起空間に磁場を印加することができるが、このマグネット１０９が印加する磁場とその磁力線の方向については、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示すような構成を採用することができる。
【００３３】
すなわち、図２（ａ）に示す構成（図１に示す場合と同様な構成）では、成膜室１０１のチャンバ壁１０１ａの周囲に、Ｓ極が基板Ｄ側、Ｎ極がカソード電極１０４側となるようにマグネット１０９が配置されている。この構成の場合、マグネット１０９によって生ずる磁力線Ｍは、成膜室１０１の中央付近においては、イオンビームＢの加速方向とほぼ平行となる。成膜室１０１内の磁力線Ｍの方向をこのような方向に設定することにより、励起空間における炭素イオンを、その磁気モーメントにより成膜室１０１内の中央付近に集中させ、この励起空間内のイオン密度を効率良く高めることが可能である。
【００３４】
一方、図２（ｂ）に示す構成では、成膜室１０１のチャンバ壁１０１ａの周囲に、Ｓ極がカソード電極１０４側、Ｎ極が基板Ｄ側となるようにマグネット１０９が配置されている。一方、図２（ｃ）に示す構成では、成膜室１０１のチャンバ壁１０１ａの周囲に、Ｎ極とＳ極との向きを内周側と外周側とで交互に入れ替えた複数のマグネット１０９が配置されている。何れの場合も、マグネット１０９によって生ずる磁力線Ｍは、成膜室１０１の中央付近においては、イオンビームＢの加速方向とほぼ平行となり、これにより励起空間内のイオン密度を効率良く高めることが可能である。
【００３５】
また、本発明を適用した炭素膜の形成方法では、炭素を含む原料の気体Ｇとして、例えば炭化水素を含むものを用いることができる。炭化水素としては、低級飽和炭化水素、低級不飽和炭化水素、低級環式炭化水素のうち何れか１種又は２種以上の低炭素炭化水素を用いることが好ましい。なお、ここでいう低級とは、炭素数が１〜１０の場合を指す。
【００３６】
このうち、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。一方、低級不飽和炭化水素としては、イソプレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン等を用いることができる。一方、低級環式炭化水素としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、ナフタレン、シクロヘキサン、シクロヘキサジエン等を用いることができる。
【００３７】
本発明において、低級炭化水素を用いることが好ましいとしたのは、炭化水素の炭素数が上記範囲を越えると、導入管１０３から気体として供給することが困難となることに加え、放電時の炭化水素の分解が進行しににくくなり、炭素膜が強度に劣る高分子成分を多く含むものとなるためである。
【００３８】
さらに、本発明では、成膜室１０１内でのプラズマの発生を誘発するため、炭素を含む原料の気体Ｇに、不活性ガスや水素ガスなどを含有させた混合ガス等を用いることが好ましい。この混合ガスにおける炭化水素と不活性ガス等との混合割合は、炭化水素：不活性ガスを２：１〜１：１００（体積比）の範囲に設定することが好ましく、これにより、高硬度の耐久性の高い炭素膜を形成することができる。
【００３９】
以上のように、本発明では、予めカソード電極１０４を回転させながら炭化処理することで、このフィラメント状のカソード電極１０４の成膜時の変形を抑えることが可能である。したがって、この炭化処理されたカソード電極１０４を用いて炭素膜の形成を行った場合には、カソード電極１０４の寿命を従来よりも高めることが可能である。
【００４０】
また、本発明では、このようなイオンビーム蒸着法を用いた成膜装置において、減圧された成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入し、この原料の気体Ｇを通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極１０４と、その周囲に設けられたアノード電極１０５との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を基板Ｄの表面に加速照射するときに、外部から磁場を印加することによって、基板Ｄの表面に向かって加速照射されるイオン化した気体のイオン密度を高めて、この基板Ｄの表面に高硬度で緻密な炭素膜を形成することが可能である。
【００４１】
さらに、本発明では、炭素膜の形成時においてもカソード電極１０４を回転させることによって、基板Ｄの表面に析出する炭素膜の面内での膜厚分布をより均一なものとすることが可能である。
【００４２】
なお、上記図１に示す炭素膜の形成装置では、基板Ｄの片面にのみ炭素膜を成膜する構成となっているが、基板Ｄの両面に炭素膜を成膜する構成とすることも可能である。この場合、基板Ｄの片面にのみ炭素膜を成膜する場合と同様の装置構成を、成膜室１０１内の基板Ｄを挟んだ両側に配置すればよい。
【００４３】
（磁気記録媒体の製造方法）
次に、本発明を適用した磁気記録媒体の製造方法について説明する。
本実施形態では、複数の成膜室の間で成膜対象となる基板を順次搬送させながら成膜処理を行うインライン式成膜装置を用いて、ハードディスク装置に搭載される磁気記録媒体を製造する場合を例に挙げて説明する。
【００４４】
（磁気記録媒体）
本発明を適用して製造される磁気記録媒体は、例えば図３に示すように、非磁性基板８０の両面に、軟磁性層８１、中間層８２、記録磁性層８３及び保護層８４が順次積層された構造を有し、更に最表面に潤滑膜８５が形成されてなる。また、軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３によって磁性層８１０が構成されている。
【００４５】
そして、この磁気記録媒体では、保護層８４として、上記本発明を適用した炭素膜の形成方法を用いて、高硬度で緻密な炭素膜が形成されている。この場合、磁気記録媒体では、炭素膜の膜厚を薄くすることが可能であり、具体的には炭素膜の膜厚を２ｎｍ程度以下とすることが可能である。
【００４６】
したがって、本発明では、このような磁気記録媒体と磁気ヘッドとの距離を狭く設定することが可能となり、その結果、この磁気記録媒体の記録密度を高めると共に、この磁気記録媒体の耐コロージョン性を高めることが可能である。
【００４７】
以下、上記磁気記録媒体の保護層８４以外の各層について説明する。
非磁性基板８０としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、結晶化ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。
【００４８】
その中でも、Ａｌ合金基板や、結晶化ガラス等のガラス製基板、シリコン基板を用いることが好ましく、また、これら基板の平均表面粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｎｍ以下であり、その中でも特に０．１ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４９】
磁性層８１０は、面内磁気記録媒体用の面内磁性層でも、垂直磁気記録媒体用の垂直磁性層でもかまわないが、より高い記録密度を実現するためには垂直磁性層が好ましい。また、磁性層８１０は、主としてＣｏを主成分とする合金から形成するのが好ましい。例えば、垂直磁気記録媒体用の磁性層８１０としては、例えば軟磁性のＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＦｅＣｏＺｒ、ＦｅＣｏＺｒＢ、ＦｅＣｏＺｒＢＣｕなど）、ＦｅＴａ合金（ＦｅＴａＮ、ＦｅＴａＣなど）、Ｃｏ合金（ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＺｒＮＢ、ＣｏＢなど）等からなる軟磁性層８１と、Ｒｕ等からなる中間層８２と、６０Ｃｏ−１５Ｃｒ−１５Ｐｔ合金や７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ２合金からなる記録磁性層８３とを積層したものを利用できる。また、軟磁性層８１と中間層８２との間にＰｔ、Ｐｄ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅＣｒなどからなる配向制御膜を積層してもよい。一方、面内磁気記録媒体用の磁性層８１０としては、非磁性のＣｒＭｏ下地層と強磁性のＣｏＣｒＰｔＴａ磁性層とを積層したものを利用できる。
【００５０】
磁性層８１０の全体の厚さは、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上１５ｎｍ以下とし、磁性層８１０は使用する磁性合金の種類と積層構造に合わせて、十分なヘッド出入力が得られるように形成すればよい。磁性層８１０の膜厚は、再生の際に一定以上の出力を得るにはある程度以上の磁性層の膜厚が必要であり、一方で記録再生特性を表す諸パラメーターは出力の上昇とともに劣化するのが通例であるため、最適な膜厚に設定する必要がある。
【００５１】
潤滑膜８５に用いる潤滑剤としては、パーフルオロエーテル（ＰＦＰＥ）等の弗化系液体潤滑剤、脂肪酸等の固体潤滑剤を用いることができ。通常は１〜４ｎｍの厚さで潤滑層８５を形成する。潤滑剤の塗布方法としては、ディッピング法やスピンコート法など従来公知の方法を使用すればよい。
【００５２】
また、本発明を適用して製造される他の磁気記録媒体としては、例えば図４に示すように、上記記録磁性層８３に形成された磁気記録パターン８３ａが非磁性領域８３ｂによって分離されてなる、いわゆるディスクリート型の磁気記録媒体であってもよい。
【００５３】
また、ディスクリート型の磁気記録媒体については、磁気記録パターン８３ａが１ビットごとに一定の規則性をもって配置された、いわゆるパターンドメディアや、磁気記録パターン８３ａがトラック状に配置されたメディア、その他、磁気記録パターン８３ａがサーボ信号パターン等を含んでいてもよい。
【００５４】
このようなディスクリート型の磁気記録媒体は、記録磁性層８３の表面にマスク層を設け、このマスク層に覆われていない箇所を反応性プラズマ処理やイオン照射処理等に曝すことによって記録磁性層８３の一部を磁性体から非磁性体に改質し、非磁性領域８３ｂを形成することにより得られる。
【００５５】
（磁気記録再生装置）
また、上記磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置としては、例えば図５に示すようなハードディスク装置を挙げることができる。このハードディスク装置は、上記磁気記録媒体である磁気ディスク９６と、磁気ディスク９６を回転駆動させる媒体駆動部９７と、磁気ディスク９６に情報を記録再生する磁気ヘッド９８と、ヘッド駆動部９９と、記録再生信号処理系１００とを備えている。そして、磁気再生信号処理系１００は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド９８に送り、磁気ヘッド９８からの再生信号を処理してデータを出力する。
【００５６】
上記磁気記録媒体を製造する際は、例えば図６に示すような本発明を適用したインライン式成膜装置（磁気記録媒体の製造装置）を用いて、成膜対象となる非磁性基板８０の両面に、少なくとも軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３からなる磁性層８１０と、保護層８４とを順次積層することによって、保護層８４として高硬度で緻密な炭素膜を備えた上記磁気記録媒体を安定して製造することができる。
【００５７】
（インライン式成膜装置）
具体的に、本発明を適用したインライン式成膜装置は、ロボット台１と、ロボット台１上に截置された基板カセット移載ロボット３と、ロボット台１に隣接する基板供給ロボット室２と、基板供給ロボット室２内に配置された基板供給ロボット３４と、基板供給ロボット室２に隣接する基板取り付け室５２と、キャリア２５を回転させるコーナー室４、７、１４、１７と、各コーナー室４、７、１４、１７の間に配置された処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０と、処理チャンバ２０に隣接して配置された基板取り外し室５４と、基板取り付け室５２との基板取り外し室５４との間に配置されたアッシング室３Ａと、基板取り外し室５４に隣接して配置された基板取り外しロボット室２２と、基板取り外しロボット室２２内に設置された基板取り外しロボット４９と、これら各室の間で搬送される複数のキャリア２５とを有して概略構成されている。
【００５８】
また、各室２、５２、４〜２０、５４、３Ａは、隣接する２つの壁部にそれぞれ接続されており、これら各室２、５２、４〜２０、５４、３Ａの接続部には、ゲートバルブ５５〜７１が設けられ、これらゲートバルブ５５〜７１が閉状態のとき、各室内は、それぞれ独立の密閉空間となる。
【００５９】
また、各室２、５２、４〜２０、５４、３Ａには、それぞれ真空ポンプ（図示せず。）が接続されており、これらの真空ポンプの動作によって減圧状態となされた各室内に、搬送機構（図示せず。）によりキャリア２５を順次搬送させながら、各室内において、キャリア２５に装着された非磁性基板８０の両面に、上述した軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３、及び保護層８４を順次成膜することによって、最終的に上記図３に示す磁気記録媒体が得られるように構成されている。また、各コーナー室４、７、１４、１７は、キャリア２５の移動方向を変更する室であり、その内部にキャリア２５を回転させて次の成膜室に移動させる機構が設けられている。
【００６０】
基板カセット移載ロボット３は、成膜前の非磁性基板８０が収納されたカセットから、基板取り付け室２に非磁性基板８０を供給するとともに、基板取り外し室２２で取り外された成膜後の非磁性基板８０（磁気記録媒体）を取り出す。この基板取り付け・取り外し室２、２２の一側壁には、外部に開放された開口と、この開口を開閉する５１、５５が設けられている。
【００６１】
基板取り付け室５２の内部では、基板供給ロボット３４を用いて成膜前の非磁性基板８０がキャリア２５に装着される。一方、基板取り外し室５４の内部では、基板取り外しロボット４９を用いて、キャリア２５に装着された成膜後の非磁性基板８０（磁気記録媒体）が取り外される。アッシング室３Ａは、基板取り外し室５４から搬送されたキャリア２５のアッシングを行った後、キャリア２５を基板取り付け室５２へと搬送させる。
【００６２】
処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０のうち、処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６によって、上記磁性層８１０を形成するための複数の成膜室が構成されている。これら成膜室は、非磁性基板８０の両面に、上述した軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３を形成する機構を備えている。
【００６３】
一方、処理チャンバ１８〜２０によって保護層８４を形成するための成膜室が構成されている。これら成膜室は、上記図１に示すイオンビーム蒸着法を用いた成膜装置と同様の装置構成を備え、上記磁性層８１０が形成された非磁性基板８０の表面に、保護層８４として、上述した高硬度で緻密な炭素膜を形成する。
【００６４】
なお、処理チャンバは、上記図４に示す磁気記録媒体を製造する場合は、更に、マスク層をパターニングするパターニングチャンバや、記録磁性層８３のうち、パターンニング後のマスク層によって覆われていない箇所に対し、反応性プラズマ処理又はイオン照射処理を行い、記録磁性層８３の一部を磁性体から非磁性体に改質することによって、非磁性領域８３ｂによって分離された磁気記録パターン８３ｂを形成する改質チャンバ、マスク層を除去する除去チャンバを追加した構成とすればよい。
【００６５】
また、各処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０には、処理用ガス供給管が設けられ、供給管には、図示しない制御機構によって開閉が制御されるバルブが設けられ、これらバルブ及びポンプ用ゲートバルブを開閉操作することにより、処理用ガス供給管からのガスの供給、チャンバ内の圧力およびガスの排出が制御される。
【００６６】
キャリア２５は、図７及び図８に示すように、支持台２６と、支持台２６の上面に設けられた複数の基板装着部２７とを有している。なお、本実施形態では、基板装着部２７を２基搭載した構成のため、これら基板装着部２７に装着される２枚の非磁性基板８０を、それぞれ第１成膜用基板２３及び第２成膜用基板２４として扱うものとする。
【００６７】
基板装着部２７は、第１及び第２成膜用基板２３，２４の厚さの１〜数倍程度の厚さを有する板体２８に、これら成膜用基板２３、２４の外周より若干大径となされた円形状の貫通穴２９が形成されて構成され、貫通穴２９の周囲には、該貫通穴２９の内側に向かって突出する複数の支持部材３０が設けられている。この基板装着部２７には、貫通穴２９の内部に第１及び第２成膜用基板２３、２４が嵌め込まれ、その縁部に支持部材３０が係合することによって、これら成膜用基板２３、２４が縦置き（基板２３，２４の主面が重力方向と平行となる状態）に保持される。すなわち、この基板装着部２７は、キャリア２５に装着された第１及び第２成膜用基板２３、２４の主面が支持台２６の上面に対して略直交し、且つ、略同一面上となるように、支持台２６の上面に並列して設けられている。
【００６８】
また、上述した処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０には、キャリア２５を挟んだ両側に２つの処理装置がある。この場合、例えば、図７中の実線で示す第１処理位置にキャリア２５が停止した状態において、このキャリア２５の左側の第１成膜用基板２３に対して成膜処理等を行い、その後、キャリア２５が図７中の破線で示す第２処理位置に移動し、この第２処理位置にキャリア２５が停止した状態において、キャリア２５の右側の第２成膜用基板２４に対して成膜処理等を行うことができる。
【００６９】
なお、キャリア２５を挟んだ両側に、それぞれ第１及び第２成膜用基板２３、２４に対向した４つの処理装置がある場合は、キャリア２５の移動は不要となり、キャリア２５に保持された第１及び第２成膜用基板２３、２４に対して同時に成膜処理等を行うことができる。
【００７０】
成膜後は、第１及び第２成膜用基板２３、２４をキャリア２５から取り外し、炭素膜が堆積したキャリア２５のみをアッシング室３Ａ内へと搬送する。そして、このアッシング室３Ａの任意の箇所から酸素ガスを導入し、この酸素ガスを用いてアッシング室３Ａ内に酸素プラズマを発生させる。酸素プラズマは、キャリア２５の表面に堆積した炭素膜に接触すると、この炭素膜をＣＯやＣＯ２ガスに分解して除去する。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００７２】
（実施例１）
実施例１では、炭素膜の形成に先立ち、タンタルからなるフィラメント（カソード電極）の炭化処理を行った。このフィラメントは、直径０．３ｍｍのタンタル線（純度９９．９％以上）を内径１０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、ターン数３の直線のコイル状に加工したものであり、これをチャンバ内にセットし、ガス化したトルエンを２．９ＳＣＣＭ、炭化圧力を０．２Ｐａ、カソード電力を２２５Ｗ（ＡＣ２２．５Ｖ、１０Ａ）の条件で１０分間通電加熱し、カソード電極を６０ｒｐｍで回転させながら、このカソード電極を炭化処理することによって、炭化タンタルからなるフィラメントとした。なお、炭化後のフィラメントは、垂れ下がりもなく、ほとんど直線状であった。
【００７３】
そして、このカソード電極を用いて磁気記録媒体表面の炭素膜の連続成膜を行った。具体的には、先ず、非磁性基板としてＮｉＰめっきが施されたアルミニウム基板を用意した。次に、上記図６に示すインライン式成膜装置を用いて、Ａ５０５２アルミ合金製のキャリアに装着された非磁性基板の両面に、膜厚６０ｎｍのＦｅＣｏＢからなる軟磁性層と、膜厚１０ｎｍのＲｕからなる中間層と、膜厚１５ｎｍの７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ２合金からなる記録磁性層とを順次積層することによって磁性層を形成した。次に、キャリアに装着された非磁性基板を上記図１に示す成膜装置と同様の装置構成を備える処理チャンバに搬送し、この磁性層が形成された非磁性基板の両面に炭素膜からなる保護層を形成した。
【００７４】
処理チャンバは、外径が１８０ｍｍ、長さが２５０ｍｍの円筒形状を有し、この処理チャンバを構成するチャンバ壁の材質はＳＵＳ３０４である。処理チャンバ内には、上述した炭化処理を行ったカソード電極と、このカソード電極の周囲を囲む円筒状のアノード電極とが設けられている。アノード電極は、材質がＳＵＳ３０４であり、外径が１４０ｍｍ、長さが４０ｍｍである。また、カソード電極と非磁性基板との距離は１６０ｍｍとした。さらに、チャンバ壁の周囲を囲む円筒状のマグネットを配置し、その中心にアノード電極が位置するようにした。マグネットは、内径が１８５ｍｍ、長さが４０ｍｍであり、その内側に、上記図２（ａ）に示すように、１０ｍｍ角で長さ４０ｍｍのＮｄＦｅ系の焼結棒磁石を等間隔で平行に２０本配置すると共に、Ｓ極が基板側、Ｎ極がカソード電極側となるように、各焼結棒磁石を配置した。また、このマグネットのトータル磁力は５０Ｇ（５ｍＴ）である。
【００７５】
原料ガスについては、ガス化したトルエンを用いた。そして、炭素膜の成膜条件については、ガス流量を２．９ＳＣＣＭ、反応圧力を０．２Ｐａとし、カソード電力を２２５Ｗ（ＡＣ２２．５Ｖ、１０Ａ）、カソード電極とアノード電極間の電圧を７５Ｖ、電流を１６５０ｍＡ、イオンの加速電圧を２００Ｖ、１８０ｍＡ、成膜する炭素膜厚を３．５ｎｍとした。なお、炭素膜の成膜時には、カソード電極の回転は行わなかった。
【００７６】
そして、基板１枚あたりの成膜時間を約３．６秒、炭素膜の形成後、次の基板を搬送する時間を約１秒とし、この条件で６日間（１４４時間）の連続成膜を行った。その結果、連続成膜後のカソード電極は、フィラメントの中央部が下方に約７ｍｍ垂れ下がっていたものの、磁気記録媒体表面の炭素膜の面内分布は±７％以下であり、十分に許容できる範囲であった。
【００７７】
（実施例２）
実施例２では、実施例１と同じ炭化処理を行ったカソード電極を用いて、実施例１と同じ条件で炭素膜の連続成膜を行うと共に、炭素膜の成膜時もカソード電極を５ｒｐｍで回転させた。その結果、連続成膜後のカソード電極は、フィラメントの中央部が約２ｍｍ垂れ下がっていたものの、磁気記録媒体表面の炭素膜の面内分布は±３％以下であり、十分に許容できる範囲であった。
【００７８】
（比較例１）
比較例１では、炭化処理時にカソード電極を回転させなかった以外は、実施例１と同じ条件でカソード電極の炭化処理及び炭素膜の連続成膜を行った。また、炭化処理時は直線状のフィラメントを地表面に対して平行に配置した。その結果、炭化処理後のカソード電極は、フィラメントの中央部が下方に約４ｍｍ垂れ下がっていた。また、この状態のフィラメントを用いて６日間の連続成膜を行ったところ、連続成膜後のカソード電極は、フィラメントの中央部が下方に約１３ｍｍ垂れ下がり、磁気記録媒体表面の炭素膜の面内分布は±１２％となった。
【符号の説明】
【００７９】
１…基板カセット移載ロボット台
２…基板供給ロボット室
３…基板カセット移載ロボット
３Ａ…アッシング室
４、７、１４、１７…コーナー室
５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０…処理チャンバ
２２…基板取り外しロボット室
２３…第１成膜用基板
２４…第２成膜用基板
２５…キャリア
２６…支持台
２７…基板装着部
２８…板体
２９…円形状の貫通穴
３０…支持部材
３４…基板供給ロボット
４９…基板取り外しロボット
５２…基板取り付け室
５４…基板取り外し室
８０…非磁性基板
８１…軟磁性層
８２…中間層
８３…記録磁性層
８４…保護層
８５…潤滑膜
８１０…磁性層
１０１…成膜室
１０２…ホルダ
１０３…導入管
１０４…カソード電極
１０５…アノード電極
１０６…第１の電源
１０７…第２の電源
１０８…第３の電源
１０９…マグネット
１１０…排気管
１２０…駆動機構
１２１…回転板
１２２…駆動モータ
１２３…電流導入端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭素膜の形成方法及び磁気記録媒体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等に用いられる磁気記録媒体の分野では、記録密度の向上が著しく、最近では記録密度が１年間で１．５倍程度と、驚異的な速度で伸び続けている。このような記録密度の向上を支える技術は多岐にわたるが、キーテクノロジーの一つとして、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間における摺動特性の制御技術を挙げることができる。
【０００３】
例えば、ウインチェスター様式と呼ばれる、磁気ヘッドの起動から停止までの基本動作を磁気記録媒体に対して接触摺動−浮上−接触摺動としたＣＳＳ（接触起動停止）方式がハードディスクドライブの主流となって以来、磁気記録媒体上での磁気ヘッドの接触摺動は避けることのできないものとなっている。
【０００４】
このため、磁気ヘッドと磁気記録媒体との間のトライボロジーに関する問題は、宿命的な技術課題となって現在に至っており、磁気記録媒体の磁性膜上に積層される保護膜を改善する努力が営々と続けられていると共に、この媒体表面における耐摩耗性及び耐摺動性が、磁気記録媒体の信頼性向上の大きな柱となっている。
【０００５】
磁気記録媒体の保護膜としては、様々な材質からなるものが提案されているが、成膜性や耐久性等の総合的な見地から、主に炭素膜が採用されている。また、この炭素膜の硬度、密度、動摩擦係数等は、磁気記録媒体のＣＳＳ特性、あるいは耐コロージョン特性に如実に反映されるため、非常に重要である。
【０００６】
一方、磁気記録媒体の記録密度の向上を図るためには、磁気ヘッドの飛行高さ（フライングハイト）の低減、媒体回転数の増加等を行うことが好ましい。したがって、磁気記録媒体の表面に形成される保護膜には、磁気ヘッドの偶発的な接触等に対応するため、より高い摺動耐久性や平坦性が要求されるようになってきている。加えて、磁気記録媒体と磁気ヘッドとのスペーシングロスを低減して記録密度を高めるためには、保護膜の厚さをできるだけ薄く、例えば３０Å以下の膜厚にすることが要求されるようになってきており、平滑性は勿論のこと、薄く、緻密で且つ強靭な保護膜が強く求められている。
【０００７】
また、上述した磁気記録媒体の保護膜に用いられる炭素膜は、スパッタリング法やＣＶＤ法、イオンビーム蒸着法等によって形成される。このうち、スパッタリング法で形成した炭素膜は、例えば１００Å以下の膜厚とした場合に、その耐久性が不十分となることがある。一方、ＣＶＤ法で形成した炭素膜は、その表面の平滑性が低く、膜厚を薄くした場合に、磁気記録媒体の表面の被覆率が低下して、磁気記録媒体のコロージョンが発生する場合がある。一方、イオンビーム蒸着法は、上述したスパッタリング法やＣＶＤ法に比べて、高硬度で平滑性が高く、緻密な炭素膜を形成することが可能である。
【０００８】
イオンビーム蒸着法による炭素膜の形成方法としては、例えば、真空雰囲気下の成膜室内で、加熱されたフィラメント状カソードとアノードとの間の放電により成膜原料ガスをプラズマ状態とし、これをマイナス電位の基板表面に加速衝突させることにより、硬度の高い炭素膜を安定して成膜する方法が提案されている。（特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０００−２２６６５９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記特許文献１に記載された方法では、炭素原料の励起源として、タングステン、タンタル、モリブデン等の高融点金属を通電加熱したフィラメントを用いている。この場合、フィラメントの温度を高め、アノード電流を高め、また、イオンの加速電圧を高めることにより、炭素膜の硬度等を高めることは可能である。しかしながら、フィラメントの温度を過度に高めた場合には、フィラメントが断線したり、フィラメント材料が蒸発したりして、炭素膜に混入してしまう虞がある。このため、フィラメントを予め炭化してフィラメントの融点を高めることが行われているが、その際にフィラメントが変形してしまうことがあり、この変形により炭素膜の膜厚分布やフィラメントの寿命に悪影響を及ぼすことがある。さらに、炭化処理時に変形したフィラメントは、成膜時において更に変形する場合が多く、このことがフィラメントの寿命を著しく低下させる原因ともなっている。
【００１１】
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、フィラメント状のカソード電極の寿命を高めると共に、基板表面での膜厚分布を均一化し、高硬度で緻密な炭素膜を形成することを可能とした炭素膜の形成方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、そのような方法を用いて形成される炭素膜を磁気記録媒体の保護層に用いることによって、耐摩耗性、耐コロージョン性に優れた磁気記録媒体を得ることを可能とした磁気記録媒体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、以下の手段を提供する。
（１） 減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体を通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極と、その周囲に設けられたアノード電極との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、
前記カソード電極を回転させながら炭化処理した後に、この炭化処理されたカソード電極を用いて、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
（２） 前記カソード電極として、タンタルからなるフィラメントを用い、このフィラメントを回転させながら炭化処理し、炭化タンタルからなるフィラメントとすることを特徴とする前項（１）に記載の炭素膜の形成方法。
（３） 前記炭化処理時に前記カソード電極を回転させることを特徴とする前項（１）又は（２）に記載の炭素膜の形成方法。
（４） 前記炭化処理の時間が５〜３０分間の範囲であり、前記炭化処理時のカソード電極の回転数が１〜１００ｒｐｍの範囲であり、前記炭化処理後の炭素膜の形成時間の合計が５０時間以上であることを特徴とする前項（３）に記載の炭素膜の形成方法。
（５） 前記炭素膜の形成時に前記カソード電極を回転させることを特徴とする前項（１）〜（４）の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
（６） 前記原料の気体をイオン化する領域又は前記イオン化した気体を加速する領域において磁場を印加するマグネットを配置することを特徴とする前項（１）〜（５）の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
（７） 前記イオン化した気体の加速方向と、前記マグネットによる磁力線の方向とが平行となるように磁場の印加を行うことを特徴とする前項（６）に記載の炭素膜の形成方法。
（８） 前記カソード電極又は前記アノード電極と前記基板との間に電位差を設けて、前記イオン化した気体を加速しながら前記基板の表面に照射することを特徴とする前項（１）〜（７）の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
（９） 前項（１）〜（８）の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法を用いて、少なくとも磁性層が形成された非磁性基板の上に炭素膜を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
以上のように、本発明では、予めカソード電極を回転させながら炭化処理することで、このフィラメント状のカソード電極の成膜時の変形を抑えることが可能である。したがって、この炭化処理されたカソード電極を用いて炭素膜の形成を行った場合には、カソード電極の寿命を従来よりも高めることが可能である。
【００１４】
また、本発明によれば、基板表面での膜厚分布を均一化し、高硬度で緻密な炭素膜を形成することが可能であり、この炭素膜を磁気記録媒体等の保護膜に用いた場合には、炭素膜の膜厚を薄くすることが可能となるため、磁気記録媒体と磁気ヘッドとの距離を狭く設定することが可能となり、その結果、磁気記録媒体の記録密度を高めると共に、磁気記録媒体の耐コロージョン性を高めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
【図２】マグネットが印加する磁場とその磁力線の方向を示す模式図である。
【図３】本発明を適用して製造される磁気記録媒体の一例を示す断面図である。
【図４】本発明を適用して製造される磁気記録媒体の他例を示す断面図である。
【図５】磁気記録再生装置の一例を示す断面図である。
【図６】本発明を適用したインライン式成膜装置の構成を示す平面図である。
【図７】本発明を適用したインライン式成膜装置のキャリアを示す側面図である。
【図８】図７に示すキャリアを拡大して示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００１７】
（炭素膜の形成方法）
先ず、本発明を適用した炭素膜の形成方法及び形成装置について説明する。
図１は、本発明を適用した炭素膜の形成装置を模式的に示す概略構成図である。
この炭素膜の形成装置は、図１に示すように、イオンビーム蒸着法を用いた成膜装置であり、減圧可能な成膜室１０１と、成膜室１０１内で基板Ｄを保持するホルダ１０２と、成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入する導入管１０３と、成膜室１０１内に配置されたフィラメント状のカソード電極１０４と、成膜室１０１内のカソード電極１０４の周囲に配置されたアノード電極１０５と、カソード電極１０４を通電により加熱する第１の電源１０６と、カソード電極１０４とアノード電極１０５との間で放電を生じさせる第２の電源１０７と、カソード電極１０４又はアノード電極１０５と基板Ｄとの間に電位差を与える第３の電源１０８と、カソード電極１０４とアノード電極１０５又は基板Ｄとの間で磁場を印加するマグネット１０９とを備えて概略構成されている。
【００１８】
成膜室１０１は、チャンバ壁１０１ａによって気密に構成されると共に、真空ポンプ（図示せず。）に接続された排気管１１０を通じて内部を減圧排気することが可能となっている。
【００１９】
第１の電源１０６は、カソード電極１０４に接続された交流電源であり、炭素膜の成膜時にカソード電極１０４に電力を供給する。また、第１の電源１０６には、交流電源に限らず、直流電源を用いてもよい。
【００２０】
第２の電源１０７は、−電極側がカソード電極１０４に、＋電極側がアノード電極１０５に接続された直流電源であり、炭素膜の成膜時にカソード電極１０４とアノード電極１０５との間で放電を生じさせる。
【００２１】
第３の電源１０８は、＋電極側がアノード電極１０５に、−電極側がホルダ１０２に接続された直流電源であり、炭素膜の成膜時にアノード電極１０５とホルダ１０２に保持された基板Ｄとの間に電位差を付与する。また、第３の電源１０８は、＋電極側がカソード電極１０４に接続された構成としてもよい。
【００２２】
また、この炭素膜の形成装置は、カソード電極１０４を回転駆動する駆動機構１２０を備えている。ここで、本発明で言う回転とは、フィラメントを３６０°の角度を超えて一方向に連続回転することに加え、３６０°未満の角度で、往復回転させる場合も含む。特に、直線状のフィラメントの場合は、その形状の対称性から１８０°以上３６０°未満の角度で往復回転させることが好ましい。また、往復回転の周期は、１〜１００回／分の範囲が好ましく、本例では最適な周期として６０回／分程度としている。
【００２３】
上記駆動機構１２０は、成膜室１０１の隔壁に回転自在に取り付けられた回転板１２１と、成膜室１０１の外側にある駆動モータ１２２とを有して、この駆動モータ１２２により回転板１２１を周方向に往復回転させることが可能となっている。また、回転板１２１には、一対の電流導入端子１２３が取り付けられており、この電流導入端子１２３を介して成膜室１０１の外側にある第１の電源１０６と、成膜室１０１の内側にあるカソード電極１０４とが電気的に接続されている。そして、このような駆動機構１２０によってカソード電極１０４を周方向に往復回転させながら、第１の電源１０６からカソード電極１０４へと電力を供給することが可能となっている。
【００２４】
なお、本発明では、基板Ｄのサイズにもよるが、外径３．５インチの円盤状の基板に炭素膜を成膜する場合、第１の電源１０６については、電圧を１０〜１００Ｖの範囲、電流を直流又は交流で５〜５０Ａの範囲に設定することが好ましく、第２の電源１０７については、電圧を５０〜３００Ｖの範囲、電流を１０〜５０００ｍＡの範囲に設定することが好ましく、第３の電源１０８については、電圧を３０〜５００Ｖの範囲、電流を１０〜２００ｍＡの範囲に設定することが好ましい。
【００２５】
以上のような構造を有する炭素膜の形成装置を用いて、基板Ｄの表面に炭素膜を形成する際は、先ず、カソード電極１０４を回転させながら、このカソード電極１０４の炭化処理を行う。
【００２６】
具体的に、カソード電極１０４には、タングステン、タンタル、モリブデン等の高融点金属を用いることができ、その中でも特に、炭化物の融点の高さや炭化物の安定性から、タンタルからなるフィラメントを用いることが好ましい。本発明では、排気管１１０を通じて減圧された成膜室１０１の内部に、導入管１０３を通じて炭素を含む原料の気体Ｇを導入し、加熱しながら、タンタルが安定した炭化タンタルとなるまでカソード電極１０４を徐々に炭化させる。
【００２７】
このとき、上記駆動機構１１０を用いてカソード電極１０４を回転させながら炭化処理を行うことで、フィラメントの変形を防止することが可能である。また、上記炭化処理の時間は、５〜３０分間の範囲が好ましく、本例では最適な時間として例えば１０分程度としている。また、カソード電極１０４の回転速度は、１〜１００ｒｐｍの範囲が好ましく、本例では最適な回転数として例えば６０ｒｐｍ程度としている。
【００２８】
そして、カソード電極１０４の炭化処理後は、この炭化処理されたカソード電極１０４を用いて炭素膜の形成を行う。本発明の方法を用いて炭化処理を行ったカソード電極１０４は、炭化前と炭化後のフィラメントの変形量が少なく、また、炭化処理後は炭素膜の形成時における経時変形も少ないため、長時間の成膜を安定して行うことができる。具体的には、上記カソード電極１０４の１回の炭化処理によって、連続して５０時間以上の炭素膜の形成を行うことが可能である。
【００２９】
カソード電極１０４の炭化処理後に行う炭素膜の形成は、排気管１１０を通じて減圧された成膜室１０１の内部に、導入管１０３を通じて炭素を含む原料の気体Ｇを導入する。この原料の気体Ｇは、第１の電源１０６からの電力の供給により加熱されたカソード電極１０４の熱プラズマと、第２の電源１０７に接続されたカソード電極１０４とアノード電極１０５との間で放電により発生したプラズマとによって励起分解されてイオン化した気体（炭素イオン）となる。そして、このプラズマ中で励起された炭素イオンは、第３の電源１０８によりマイナス電位とされた基板Ｄに向かって加速しながら、この基板Ｄの表面に衝突することになる。
【００３０】
ここで、本発明を適用した炭素膜の成膜方法では、チャンバ壁１０１ａの周囲に配置された永久磁石又は電磁石からなるマグネット１０９によって、原料の気体Ｇをイオン化する領域又はイオン化した気体（イオンビームという。）を加速する領域（以下、励起空間という。）において磁場を印加する。また、マグネット１０９として永久磁石を用いる場合には、強い磁場を発生させることができる焼結磁石を用いることが好ましい。
【００３１】
本発明では、炭素イオンを基板Ｄの表面に加速照射するときに、外部から磁場を印加することによって、この基板Ｄの表面に向かって加速照射される炭素イオンのイオン密度を高めることができる。これにより、励起空間内のイオン密度が高められると、この励起空間内の励起力が高められ、より高いエネルギー状態となった炭素イオンを基板Ｄの表面に加速照射することができ、その結果、基板Ｄの表面に硬度が高く緻密性の高い炭素膜を成膜することが可能である。
【００３２】
本発明では、上述したカソード電極１０４及びアノード電極１０５の周囲に設けたマグネット１０９によって成膜室１０１内の励起空間に磁場を印加することができるが、このマグネット１０９が印加する磁場とその磁力線の方向については、例えば図２（ａ）〜（ｃ）に示すような構成を採用することができる。
【００３３】
すなわち、図２（ａ）に示す構成（図１に示す場合と同様な構成）では、成膜室１０１のチャンバ壁１０１ａの周囲に、Ｓ極が基板Ｄ側、Ｎ極がカソード電極１０４側となるようにマグネット１０９が配置されている。この構成の場合、マグネット１０９によって生ずる磁力線Ｍは、成膜室１０１の中央付近においては、イオンビームＢの加速方向とほぼ平行となる。成膜室１０１内の磁力線Ｍの方向をこのような方向に設定することにより、励起空間における炭素イオンを、その磁気モーメントにより成膜室１０１内の中央付近に集中させ、この励起空間内のイオン密度を効率良く高めることが可能である。
【００３４】
一方、図２（ｂ）に示す構成では、成膜室１０１のチャンバ壁１０１ａの周囲に、Ｓ極がカソード電極１０４側、Ｎ極が基板Ｄ側となるようにマグネット１０９が配置されている。一方、図２（ｃ）に示す構成では、成膜室１０１のチャンバ壁１０１ａの周囲に、Ｎ極とＳ極との向きを内周側と外周側とで交互に入れ替えた複数のマグネット１０９が配置されている。何れの場合も、マグネット１０９によって生ずる磁力線Ｍは、成膜室１０１の中央付近においては、イオンビームＢの加速方向とほぼ平行となり、これにより励起空間内のイオン密度を効率良く高めることが可能である。
【００３５】
また、本発明を適用した炭素膜の形成方法では、炭素を含む原料の気体Ｇとして、例えば炭化水素を含むものを用いることができる。炭化水素としては、低級飽和炭化水素、低級不飽和炭化水素、低級環式炭化水素のうち何れか１種又は２種以上の低炭素炭化水素を用いることが好ましい。なお、ここでいう低級とは、炭素数が１〜１０の場合を指す。
【００３６】
このうち、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。一方、低級不飽和炭化水素としては、イソプレン、エチレン、プロピレン、ブチレン、ブタジエン等を用いることができる。一方、低級環式炭化水素としては、ベンゼン、トルエン、キシレン、スチレン、ナフタレン、シクロヘキサン、シクロヘキサジエン等を用いることができる。
【００３７】
本発明において、低級炭化水素を用いることが好ましいとしたのは、炭化水素の炭素数が上記範囲を越えると、導入管１０３から気体として供給することが困難となることに加え、放電時の炭化水素の分解が進行しににくくなり、炭素膜が強度に劣る高分子成分を多く含むものとなるためである。
【００３８】
さらに、本発明では、成膜室１０１内でのプラズマの発生を誘発するため、炭素を含む原料の気体Ｇに、不活性ガスや水素ガスなどを含有させた混合ガス等を用いることが好ましい。この混合ガスにおける炭化水素と不活性ガス等との混合割合は、炭化水素：不活性ガスを２：１〜１：１００（体積比）の範囲に設定することが好ましく、これにより、高硬度の耐久性の高い炭素膜を形成することができる。
【００３９】
以上のように、本発明では、予めカソード電極１０４を回転させながら炭化処理することで、このフィラメント状のカソード電極１０４の成膜時の変形を抑えることが可能である。したがって、この炭化処理されたカソード電極１０４を用いて炭素膜の形成を行った場合には、カソード電極１０４の寿命を従来よりも高めることが可能である。
【００４０】
また、本発明では、このようなイオンビーム蒸着法を用いた成膜装置において、減圧された成膜室１０１内に炭素を含む原料の気体Ｇを導入し、この原料の気体Ｇを通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極１０４と、その周囲に設けられたアノード電極１０５との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を基板Ｄの表面に加速照射するときに、外部から磁場を印加することによって、基板Ｄの表面に向かって加速照射されるイオン化した気体のイオン密度を高めて、この基板Ｄの表面に高硬度で緻密な炭素膜を形成することが可能である。
【００４１】
さらに、本発明では、炭素膜の形成時においてもカソード電極１０４を回転させることによって、基板Ｄの表面に析出する炭素膜の面内での膜厚分布をより均一なものとすることが可能である。
【００４２】
なお、上記図１に示す炭素膜の形成装置では、基板Ｄの片面にのみ炭素膜を成膜する構成となっているが、基板Ｄの両面に炭素膜を成膜する構成とすることも可能である。この場合、基板Ｄの片面にのみ炭素膜を成膜する場合と同様の装置構成を、成膜室１０１内の基板Ｄを挟んだ両側に配置すればよい。
【００４３】
（磁気記録媒体の製造方法）
次に、本発明を適用した磁気記録媒体の製造方法について説明する。
本実施形態では、複数の成膜室の間で成膜対象となる基板を順次搬送させながら成膜処理を行うインライン式成膜装置を用いて、ハードディスク装置に搭載される磁気記録媒体を製造する場合を例に挙げて説明する。
【００４４】
（磁気記録媒体）
本発明を適用して製造される磁気記録媒体は、例えば図３に示すように、非磁性基板８０の両面に、軟磁性層８１、中間層８２、記録磁性層８３及び保護層８４が順次積層された構造を有し、更に最表面に潤滑膜８５が形成されてなる。また、軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３によって磁性層８１０が構成されている。
【００４５】
そして、この磁気記録媒体では、保護層８４として、上記本発明を適用した炭素膜の形成方法を用いて、高硬度で緻密な炭素膜が形成されている。この場合、磁気記録媒体では、炭素膜の膜厚を薄くすることが可能であり、具体的には炭素膜の膜厚を２ｎｍ程度以下とすることが可能である。
【００４６】
したがって、本発明では、このような磁気記録媒体と磁気ヘッドとの距離を狭く設定することが可能となり、その結果、この磁気記録媒体の記録密度を高めると共に、この磁気記録媒体の耐コロージョン性を高めることが可能である。
【００４７】
以下、上記磁気記録媒体の保護層８４以外の各層について説明する。
非磁性基板８０としては、Ａｌを主成分とした例えばＡｌ−Ｍｇ合金等のＡｌ合金基板や、通常のソーダガラス、アルミノシリケート系ガラス、結晶化ガラス類、シリコン、チタン、セラミックス、各種樹脂からなる基板など、非磁性基板であれば任意のものを用いることができる。
【００４８】
その中でも、Ａｌ合金基板や、結晶化ガラス等のガラス製基板、シリコン基板を用いることが好ましく、また、これら基板の平均表面粗さ（Ｒａ）は、１ｎｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは０．５ｎｍ以下であり、その中でも特に０．１ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４９】
磁性層８１０は、面内磁気記録媒体用の面内磁性層でも、垂直磁気記録媒体用の垂直磁性層でもかまわないが、より高い記録密度を実現するためには垂直磁性層が好ましい。また、磁性層８１０は、主としてＣｏを主成分とする合金から形成するのが好ましい。例えば、垂直磁気記録媒体用の磁性層８１０としては、例えば軟磁性のＦｅＣｏ合金（ＦｅＣｏＢ、ＦｅＣｏＳｉＢ、ＦｅＣｏＺｒ、ＦｅＣｏＺｒＢ、ＦｅＣｏＺｒＢＣｕなど）、ＦｅＴａ合金（ＦｅＴａＮ、ＦｅＴａＣなど）、Ｃｏ合金（ＣｏＴａＺｒ、ＣｏＺｒＮＢ、ＣｏＢなど）等からなる軟磁性層８１と、Ｒｕ等からなる中間層８２と、６０Ｃｏ−１５Ｃｒ−１５Ｐｔ合金や７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ２合金からなる記録磁性層８３とを積層したものを利用できる。また、軟磁性層８１と中間層８２との間にＰｔ、Ｐｄ、ＮｉＣｒ、ＮｉＦｅＣｒなどからなる配向制御膜を積層してもよい。一方、面内磁気記録媒体用の磁性層８１０としては、非磁性のＣｒＭｏ下地層と強磁性のＣｏＣｒＰｔＴａ磁性層とを積層したものを利用できる。
【００５０】
磁性層８１０の全体の厚さは、３ｎｍ以上２０ｎｍ以下、好ましくは５ｎｍ以上１５ｎｍ以下とし、磁性層８１０は使用する磁性合金の種類と積層構造に合わせて、十分なヘッド出入力が得られるように形成すればよい。磁性層８１０の膜厚は、再生の際に一定以上の出力を得るにはある程度以上の磁性層の膜厚が必要であり、一方で記録再生特性を表す諸パラメーターは出力の上昇とともに劣化するのが通例であるため、最適な膜厚に設定する必要がある。
【００５１】
潤滑膜８５に用いる潤滑剤としては、パーフルオロエーテル（ＰＦＰＥ）等の弗化系液体潤滑剤、脂肪酸等の固体潤滑剤を用いることができ。通常は１〜４ｎｍの厚さで潤滑層８５を形成する。潤滑剤の塗布方法としては、ディッピング法やスピンコート法など従来公知の方法を使用すればよい。
【００５２】
また、本発明を適用して製造される他の磁気記録媒体としては、例えば図４に示すように、上記記録磁性層８３に形成された磁気記録パターン８３ａが非磁性領域８３ｂによって分離されてなる、いわゆるディスクリート型の磁気記録媒体であってもよい。
【００５３】
また、ディスクリート型の磁気記録媒体については、磁気記録パターン８３ａが１ビットごとに一定の規則性をもって配置された、いわゆるパターンドメディアや、磁気記録パターン８３ａがトラック状に配置されたメディア、その他、磁気記録パターン８３ａがサーボ信号パターン等を含んでいてもよい。
【００５４】
このようなディスクリート型の磁気記録媒体は、記録磁性層８３の表面にマスク層を設け、このマスク層に覆われていない箇所を反応性プラズマ処理やイオン照射処理等に曝すことによって記録磁性層８３の一部を磁性体から非磁性体に改質し、非磁性領域８３ｂを形成することにより得られる。
【００５５】
（磁気記録再生装置）
また、上記磁気記録媒体を用いた磁気記録再生装置としては、例えば図５に示すようなハードディスク装置を挙げることができる。このハードディスク装置は、上記磁気記録媒体である磁気ディスク９６と、磁気ディスク９６を回転駆動させる媒体駆動部９７と、磁気ディスク９６に情報を記録再生する磁気ヘッド９８と、ヘッド駆動部９９と、記録再生信号処理系１００とを備えている。そして、磁気再生信号処理系１００は、入力されたデータを処理して記録信号を磁気ヘッド９８に送り、磁気ヘッド９８からの再生信号を処理してデータを出力する。
【００５６】
上記磁気記録媒体を製造する際は、例えば図６に示すような本発明を適用したインライン式成膜装置（磁気記録媒体の製造装置）を用いて、成膜対象となる非磁性基板８０の両面に、少なくとも軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３からなる磁性層８１０と、保護層８４とを順次積層することによって、保護層８４として高硬度で緻密な炭素膜を備えた上記磁気記録媒体を安定して製造することができる。
【００５７】
（インライン式成膜装置）
具体的に、本発明を適用したインライン式成膜装置は、ロボット台１と、ロボット台１上に截置された基板カセット移載ロボット３と、ロボット台１に隣接する基板供給ロボット室２と、基板供給ロボット室２内に配置された基板供給ロボット３４と、基板供給ロボット室２に隣接する基板取り付け室５２と、キャリア２５を回転させるコーナー室４、７、１４、１７と、各コーナー室４、７、１４、１７の間に配置された処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０と、処理チャンバ２０に隣接して配置された基板取り外し室５４と、基板取り付け室５２との基板取り外し室５４との間に配置されたアッシング室３Ａと、基板取り外し室５４に隣接して配置された基板取り外しロボット室２２と、基板取り外しロボット室２２内に設置された基板取り外しロボット４９と、これら各室の間で搬送される複数のキャリア２５とを有して概略構成されている。
【００５８】
また、各室２、５２、４〜２０、５４、３Ａは、隣接する２つの壁部にそれぞれ接続されており、これら各室２、５２、４〜２０、５４、３Ａの接続部には、ゲートバルブ５５〜７１が設けられ、これらゲートバルブ５５〜７１が閉状態のとき、各室内は、それぞれ独立の密閉空間となる。
【００５９】
また、各室２、５２、４〜２０、５４、３Ａには、それぞれ真空ポンプ（図示せず。）が接続されており、これらの真空ポンプの動作によって減圧状態となされた各室内に、搬送機構（図示せず。）によりキャリア２５を順次搬送させながら、各室内において、キャリア２５に装着された非磁性基板８０の両面に、上述した軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３、及び保護層８４を順次成膜することによって、最終的に上記図３に示す磁気記録媒体が得られるように構成されている。また、各コーナー室４、７、１４、１７は、キャリア２５の移動方向を変更する室であり、その内部にキャリア２５を回転させて次の成膜室に移動させる機構が設けられている。
【００６０】
基板カセット移載ロボット３は、成膜前の非磁性基板８０が収納されたカセットから、基板取り付け室２に非磁性基板８０を供給するとともに、基板取り外し室２２で取り外された成膜後の非磁性基板８０（磁気記録媒体）を取り出す。この基板取り付け・取り外し室２、２２の一側壁には、外部に開放された開口と、この開口を開閉する５１、５５が設けられている。
【００６１】
基板取り付け室５２の内部では、基板供給ロボット３４を用いて成膜前の非磁性基板８０がキャリア２５に装着される。一方、基板取り外し室５４の内部では、基板取り外しロボット４９を用いて、キャリア２５に装着された成膜後の非磁性基板８０（磁気記録媒体）が取り外される。アッシング室３Ａは、基板取り外し室５４から搬送されたキャリア２５のアッシングを行った後、キャリア２５を基板取り付け室５２へと搬送させる。
【００６２】
処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０のうち、処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６によって、上記磁性層８１０を形成するための複数の成膜室が構成されている。これら成膜室は、非磁性基板８０の両面に、上述した軟磁性層８１、中間層８２及び記録磁性層８３を形成する機構を備えている。
【００６３】
一方、処理チャンバ１８〜２０によって保護層８４を形成するための成膜室が構成されている。これら成膜室は、上記図１に示すイオンビーム蒸着法を用いた成膜装置と同様の装置構成を備え、上記磁性層８１０が形成された非磁性基板８０の表面に、保護層８４として、上述した高硬度で緻密な炭素膜を形成する。
【００６４】
なお、処理チャンバは、上記図４に示す磁気記録媒体を製造する場合は、更に、マスク層をパターニングするパターニングチャンバや、記録磁性層８３のうち、パターンニング後のマスク層によって覆われていない箇所に対し、反応性プラズマ処理又はイオン照射処理を行い、記録磁性層８３の一部を磁性体から非磁性体に改質することによって、非磁性領域８３ｂによって分離された磁気記録パターン８３ｂを形成する改質チャンバ、マスク層を除去する除去チャンバを追加した構成とすればよい。
【００６５】
また、各処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０には、処理用ガス供給管が設けられ、供給管には、図示しない制御機構によって開閉が制御されるバルブが設けられ、これらバルブ及びポンプ用ゲートバルブを開閉操作することにより、処理用ガス供給管からのガスの供給、チャンバ内の圧力およびガスの排出が制御される。
【００６６】
キャリア２５は、図７及び図８に示すように、支持台２６と、支持台２６の上面に設けられた複数の基板装着部２７とを有している。なお、本実施形態では、基板装着部２７を２基搭載した構成のため、これら基板装着部２７に装着される２枚の非磁性基板８０を、それぞれ第１成膜用基板２３及び第２成膜用基板２４として扱うものとする。
【００６７】
基板装着部２７は、第１及び第２成膜用基板２３，２４の厚さの１〜数倍程度の厚さを有する板体２８に、これら成膜用基板２３、２４の外周より若干大径となされた円形状の貫通穴２９が形成されて構成され、貫通穴２９の周囲には、該貫通穴２９の内側に向かって突出する複数の支持部材３０が設けられている。この基板装着部２７には、貫通穴２９の内部に第１及び第２成膜用基板２３、２４が嵌め込まれ、その縁部に支持部材３０が係合することによって、これら成膜用基板２３、２４が縦置き（基板２３，２４の主面が重力方向と平行となる状態）に保持される。すなわち、この基板装着部２７は、キャリア２５に装着された第１及び第２成膜用基板２３、２４の主面が支持台２６の上面に対して略直交し、且つ、略同一面上となるように、支持台２６の上面に並列して設けられている。
【００６８】
また、上述した処理チャンバ５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０には、キャリア２５を挟んだ両側に２つの処理装置がある。この場合、例えば、図７中の実線で示す第１処理位置にキャリア２５が停止した状態において、このキャリア２５の左側の第１成膜用基板２３に対して成膜処理等を行い、その後、キャリア２５が図７中の破線で示す第２処理位置に移動し、この第２処理位置にキャリア２５が停止した状態において、キャリア２５の右側の第２成膜用基板２４に対して成膜処理等を行うことができる。
【００６９】
なお、キャリア２５を挟んだ両側に、それぞれ第１及び第２成膜用基板２３、２４に対向した４つの処理装置がある場合は、キャリア２５の移動は不要となり、キャリア２５に保持された第１及び第２成膜用基板２３、２４に対して同時に成膜処理等を行うことができる。
【００７０】
成膜後は、第１及び第２成膜用基板２３、２４をキャリア２５から取り外し、炭素膜が堆積したキャリア２５のみをアッシング室３Ａ内へと搬送する。そして、このアッシング室３Ａの任意の箇所から酸素ガスを導入し、この酸素ガスを用いてアッシング室３Ａ内に酸素プラズマを発生させる。酸素プラズマは、キャリア２５の表面に堆積した炭素膜に接触すると、この炭素膜をＣＯやＣＯ２ガスに分解して除去する。
【実施例】
【００７１】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００７２】
（実施例１）
実施例１では、炭素膜の形成に先立ち、タンタルからなるフィラメント（カソード電極）の炭化処理を行った。このフィラメントは、直径０．３ｍｍのタンタル線（純度９９．９％以上）を内径１０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、ターン数３の直線のコイル状に加工したものであり、これをチャンバ内にセットし、ガス化したトルエンを２．９ＳＣＣＭ、炭化圧力を０．２Ｐａ、カソード電力を２２５Ｗ（ＡＣ２２．５Ｖ、１０Ａ）の条件で１０分間通電加熱し、カソード電極を６０ｒｐｍで回転させながら、このカソード電極を炭化処理することによって、炭化タンタルからなるフィラメントとした。なお、炭化後のフィラメントは、垂れ下がりもなく、ほとんど直線状であった。
【００７３】
そして、このカソード電極を用いて磁気記録媒体表面の炭素膜の連続成膜を行った。具体的には、先ず、非磁性基板としてＮｉＰめっきが施されたアルミニウム基板を用意した。次に、上記図６に示すインライン式成膜装置を用いて、Ａ５０５２アルミ合金製のキャリアに装着された非磁性基板の両面に、膜厚６０ｎｍのＦｅＣｏＢからなる軟磁性層と、膜厚１０ｎｍのＲｕからなる中間層と、膜厚１５ｎｍの７０Ｃｏ−５Ｃｒ−１５Ｐｔ−１０ＳｉＯ２合金からなる記録磁性層とを順次積層することによって磁性層を形成した。次に、キャリアに装着された非磁性基板を上記図１に示す成膜装置と同様の装置構成を備える処理チャンバに搬送し、この磁性層が形成された非磁性基板の両面に炭素膜からなる保護層を形成した。
【００７４】
処理チャンバは、外径が１８０ｍｍ、長さが２５０ｍｍの円筒形状を有し、この処理チャンバを構成するチャンバ壁の材質はＳＵＳ３０４である。処理チャンバ内には、上述した炭化処理を行ったカソード電極と、このカソード電極の周囲を囲む円筒状のアノード電極とが設けられている。アノード電極は、材質がＳＵＳ３０４であり、外径が１４０ｍｍ、長さが４０ｍｍである。また、カソード電極と非磁性基板との距離は１６０ｍｍとした。さらに、チャンバ壁の周囲を囲む円筒状のマグネットを配置し、その中心にアノード電極が位置するようにした。マグネットは、内径が１８５ｍｍ、長さが４０ｍｍであり、その内側に、上記図２（ａ）に示すように、１０ｍｍ角で長さ４０ｍｍのＮｄＦｅ系の焼結棒磁石を等間隔で平行に２０本配置すると共に、Ｓ極が基板側、Ｎ極がカソード電極側となるように、各焼結棒磁石を配置した。また、このマグネットのトータル磁力は５０Ｇ（５ｍＴ）である。
【００７５】
原料ガスについては、ガス化したトルエンを用いた。そして、炭素膜の成膜条件については、ガス流量を２．９ＳＣＣＭ、反応圧力を０．２Ｐａとし、カソード電力を２２５Ｗ（ＡＣ２２．５Ｖ、１０Ａ）、カソード電極とアノード電極間の電圧を７５Ｖ、電流を１６５０ｍＡ、イオンの加速電圧を２００Ｖ、１８０ｍＡ、成膜する炭素膜厚を３．５ｎｍとした。なお、炭素膜の成膜時には、カソード電極の回転は行わなかった。
【００７６】
そして、基板１枚あたりの成膜時間を約３．６秒、炭素膜の形成後、次の基板を搬送する時間を約１秒とし、この条件で６日間（１４４時間）の連続成膜を行った。その結果、連続成膜後のカソード電極は、フィラメントの中央部が下方に約７ｍｍ垂れ下がっていたものの、磁気記録媒体表面の炭素膜の面内分布は±７％以下であり、十分に許容できる範囲であった。
【００７７】
（実施例２）
実施例２では、実施例１と同じ炭化処理を行ったカソード電極を用いて、実施例１と同じ条件で炭素膜の連続成膜を行うと共に、炭素膜の成膜時もカソード電極を５ｒｐｍで回転させた。その結果、連続成膜後のカソード電極は、フィラメントの中央部が約２ｍｍ垂れ下がっていたものの、磁気記録媒体表面の炭素膜の面内分布は±３％以下であり、十分に許容できる範囲であった。
【００７８】
（比較例１）
比較例１では、炭化処理時にカソード電極を回転させなかった以外は、実施例１と同じ条件でカソード電極の炭化処理及び炭素膜の連続成膜を行った。また、炭化処理時は直線状のフィラメントを地表面に対して平行に配置した。その結果、炭化処理後のカソード電極は、フィラメントの中央部が下方に約４ｍｍ垂れ下がっていた。また、この状態のフィラメントを用いて６日間の連続成膜を行ったところ、連続成膜後のカソード電極は、フィラメントの中央部が下方に約１３ｍｍ垂れ下がり、磁気記録媒体表面の炭素膜の面内分布は±１２％となった。
【符号の説明】
【００７９】
１…基板カセット移載ロボット台
２…基板供給ロボット室
３…基板カセット移載ロボット
３Ａ…アッシング室
４、７、１４、１７…コーナー室
５、６、８〜１３、１５、１６、１８〜２０…処理チャンバ
２２…基板取り外しロボット室
２３…第１成膜用基板
２４…第２成膜用基板
２５…キャリア
２６…支持台
２７…基板装着部
２８…板体
２９…円形状の貫通穴
３０…支持部材
３４…基板供給ロボット
４９…基板取り外しロボット
５２…基板取り付け室
５４…基板取り外し室
８０…非磁性基板
８１…軟磁性層
８２…中間層
８３…記録磁性層
８４…保護層
８５…潤滑膜
８１０…磁性層
１０１…成膜室
１０２…ホルダ
１０３…導入管
１０４…カソード電極
１０５…アノード電極
１０６…第１の電源
１０７…第２の電源
１０８…第３の電源
１０９…マグネット
１１０…排気管
１２０…駆動機構
１２１…回転板
１２２…駆動モータ
１２３…電流導入端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体を通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極と、その周囲に設けられたアノード電極との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、
前記カソード電極を回転させながら炭化処理した後に、この炭化処理されたカソード電極を用いて、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
【請求項２】
前記カソード電極として、タンタルからなるフィラメントを用い、このフィラメントを回転させながら炭化処理し、炭化タンタルからなるフィラメントとすることを特徴とする請求項１に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項３】
前記炭化処理時に前記カソード電極を回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項４】
前記炭化処理の時間が５〜３０分間の範囲であり、前記炭化処理時のカソード電極の回転数が１〜１００ｒｐｍの範囲であり、前記炭化処理後の炭素膜の形成時間の合計が５０時間以上であることを特徴とする請求項３に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項５】
前記炭素膜の形成時に前記カソード電極を回転させることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項６】
前記原料の気体をイオン化する領域又は前記イオン化した気体を加速する領域において磁場を印加するマグネットを配置することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項７】
前記イオン化した気体の加速方向と、前記マグネットによる磁力線の方向とが平行となるように磁場の印加を行うことを特徴とする請求項６に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項８】
前記カソード電極又は前記アノード電極と前記基板との間に電位差を設けて、前記イオン化した気体を加速しながら前記基板の表面に照射することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法を用いて、少なくとも磁性層が形成された非磁性基板の上に炭素膜を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１】
減圧した成膜室内に炭素を含む原料の気体を導入し、この気体を通電により加熱されたフィラメント状のカソード電極と、その周囲に設けられたアノード電極との間で放電によりイオン化し、このイオン化した気体を加速して基板の表面に照射することによって、基板の表面に炭素膜を形成する炭素膜の形成方法であって、
前記カソード電極を回転させながら炭化処理した後に、この炭化処理されたカソード電極を用いて、前記炭素膜の形成を行うことを特徴とする炭素膜の形成方法。
【請求項２】
前記カソード電極として、タンタルからなるフィラメントを用い、このフィラメントを回転させながら炭化処理し、炭化タンタルからなるフィラメントとすることを特徴とする請求項１に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項３】
前記炭化処理時に前記カソード電極を回転させることを特徴とする請求項１又は２に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項４】
前記炭化処理の時間が５〜３０分間の範囲であり、前記炭化処理時のカソード電極の回転数が１〜１００ｒｐｍの範囲であり、前記炭化処理後の炭素膜の形成時間の合計が５０時間以上であることを特徴とする請求項３に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項５】
前記炭素膜の形成時に前記カソード電極を回転させることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項６】
前記原料の気体をイオン化する領域又は前記イオン化した気体を加速する領域において磁場を印加するマグネットを配置することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項７】
前記イオン化した気体の加速方向と、前記マグネットによる磁力線の方向とが平行となるように磁場の印加を行うことを特徴とする請求項６に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項８】
前記カソード電極又は前記アノード電極と前記基板との間に電位差を設けて、前記イオン化した気体を加速しながら前記基板の表面に照射することを特徴とする請求項１〜７の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法。
【請求項９】
請求項１〜８の何れか一項に記載の炭素膜の形成方法を用いて、少なくとも磁性層が形成された非磁性基板の上に炭素膜を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−６５７１５（Ｐ２０１１−６５７１５Ａ）
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２１５８３８（Ｐ２００９−２１５８３８）
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月３１日（２０１１．３．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年９月１７日（２００９．９．１７）
【出願人】（０００００２００４）昭和電工株式会社 (3,251)
【Ｆターム（参考）】
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