(57)【要約】【課題】  耐摩耗性および耐腐食性に優れた二重保護層を備えた磁気記録再生ヘッド、磁気ディスク、およびその製造方法を提供する。【解決手段】  磁気記録再生ヘッド１００または磁気ディスク２００の清浄化された表面に、遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯxＮy）からなる密着性向上のための下地層１８０（２８０）と、ＤＬＣ層１９０（２９０）とからなる２層構造保護膜を形成する。Ｍｅは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、あるいは２種以上の遷移金属の合金である。ｘは０〜３の範囲、ｙは０〜２の範囲とすることが好ましい。下地層１８０（２８０）のｘおよびｙの値を適切に調整することにより、応力補償性、優れた耐摩耗性および耐腐食性、化学的・機械的安定性、および低い導電性が得られる。【選択図】    図１
2008234828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録ディスク基部と、
前記記録再生ヘッド基部または磁気記録ディスク基部上に設けられた２層積層保護膜とを備え、
前記２層積層保護膜が、
前記記録再生ヘッド基部または磁気記録ディスク基部上における清浄化された基体表面に遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる層として形成された密着向上性能および耐腐食性を備えた下地層と、
前記下地層の上に形成されたＤＬＣ（diamond-like carbon）からなる外側層と
を含むことを特徴とする磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスク。
【請求項２】
前記下地層を構成する遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるＭｅは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、または２種以上の遷移金属の合金である
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスク。
【請求項３】
前記下地層を構成する遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるｘが０ないし
３であり、ｙが０ないし２である
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスク。
【請求項４】
前記下地層が、５ｎｍ未満の膜厚に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスク。
【請求項５】
前記下地層が、２ｎｍ未満の膜厚に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスク。
【請求項６】
前記下地層の全膜厚が、５ｎｍ未満である
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスク。
【請求項７】
前記下地層を構成する遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるｘおよびｙが、その下地層の膜厚の関数として変化する
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスク。
【請求項８】
前記下地層が、酸素ガス（Ｏ2）および窒素ガス（Ｎ2）、または酸素プラズマおよび窒素プラズマの存在下で、反応性パルスレーザ成膜(reactive pulsed laser deposition)法、反応性イオンスパッタリング(reactive ion sputtering)、パルス反応性イオンスパッタリング(pulsed reactive ion sputtering)、またはフォーカス走査反応性イオンビームスパッタリング(scanning focused reactive ion beam sputtering)により形成されたものである
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスク。
【請求項９】
一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部、または磁気記録ディスクを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録ディスク基部のしかるべき表面を清浄するステップと、
前記表面上に、密着向上性と耐腐食性を備えた遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップと、
前記下地層の上にＤＬＣ層を形成するステップと
を含むことを特徴とする磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項１０】
前記下地層を構成する遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるＭｅがＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、または２種以上の遷移金属の合金である
ことを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項１１】
前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、所定のエネルギーで反応性イオンビームを出射しイオンを前記スパッタリングターゲットに導く装置と、種々のガスを所定の流量レートで噴射し前記真空成膜チャンバ内で所望の相対濃度に保つ装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記反応性イオンビームの照準をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせ、またはそれらの酸化物または窒化物からなるスパッタリングターゲットに合わせるステップと、
前記反応性イオンビームを前記スパッタリングターゲットに照射し、前記保持部を成膜の均一化のために回転させながら、酸素ガス（Ｏ2）および窒素ガス（Ｎ2）を前記真空成膜チャンバ内に所定の濃度で所定の時間にわたって導入することにより、前記磁気記録再生ヘッド上に遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項１２】
前記下地層を構成する遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるｘが０ないし３であり、ｙが０ないし２である
ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項１３】
前記酸素ガス（Ｏ２）および窒素ガス（Ｎ２）を、０ないし２０ｓｃｃｍの流量レートで前記真空成膜チャンバ内に導入する
ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項１４】
前記反応性イオンビームが、３００Ｖないし１２００Ｖのビーム電圧で加速することにより生成されるパルス状または定常のアルゴンイオン（Ａ+）ビームであり、前記スパッタリングターゲットはチタン窒化物（ＴｉＮ）またはチタン酸化物（ＴｉＯ２）からなり、前記下地層はチタン酸化窒化物（ＴｉＯｘＮｙ）からなる
ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項１５】
前記下地層を構成する遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるｘおよびｙを、その下地層が形成されるのに従って変化させる
ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項１６】
前記下地層を、５ｎｍ未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項１１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項１７】
前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、高エネルギーパルス状の反応性電磁放射ビームを前記スパッタリングターゲットに照射するためのレーザと、種々のガスを所定の流量レートで噴射し前記真空成膜チャンバ内を所望の時間にわたって所望の濃度に保つ装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記電磁放射ビームの照準をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせ、またはそれらの酸化物または窒化物からなるスパッタリングターゲットに合わせるステップと、
前記電磁放射ビームを前記スパッタリングターゲットに照射し、前記保持部を成膜の均一化のために回転させながら、酸素ガス（Ｏ2）および窒素ガス（Ｎ2）を前記真空成膜チャンバ内に異なる濃度で所定の時間にわたって導入することにより、前記磁気記録再生ヘッド上に遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項１８】
前記下地層を構成する遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯxＮy）におけるｘが０ないし
３であり、ｙが０ないし２である
ことを特徴とする請求項１７に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項１９】
前記下地層を構成する遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるｘおよびｙを、その下地層が形成されるのに従って変化させる
ことを特徴とする請求項１７に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項２０】
前記下地層を、５ｎｍ未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項１７に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項２１】
前記下地層を、２ｎｍ未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項１７に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項２２】
前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、所定のエネルギーで反応性イオンビームを出射しイオンを前記スパッタリングターゲットに導く装置と、濃度の異なるアルゴン酸素／アルゴン窒素混合ガスのプラズマを前記真空成膜チャンバ内で生成する装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記保持部を成膜の均一化のために回転させながら、前記反応性ビームの照準をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせからなるスパッタリングターゲットに合わせることにより、前記磁気記録再生ヘッド上に前記遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせからなる層を形成するステップと、
前記遷移金属層を形成した後、前記保持部を回転させながら、相対濃度の異なるアルゴン窒素ガスおよびアルゴン酸素ガスからなるプラズマを生成し、このプラズマに前記遷移金属層を曝すことにより、前記磁気記録再生ヘッド上に遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項２３】
前記下地層を構成する金属酸化窒化物（ＭｅＯxＮy）におけるｘが０ないし３であり、ｙが０ないし２である
ことを特徴とする請求項２２に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項２４】
前記下地層を構成する金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるｘおよびｙを、その下地層が形成されるのに従って変化させる
ことを特徴とする請求項２２に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項２５】
前記下地層を、５ｎｍ未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項２６】
前記下地層を、２ｎｍ未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項２２に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項２７】
前記反応性イオンビームが、３００Ｖないし１２００Ｖのビーム電圧で加速することにより生成されるアルゴンイオン（Ａ+）イオンビームである
ことを特徴とする請求項２２に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項２８】
前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、所定のエネルギーで反応性イオンビームを出射し前記イオンを前記スパッタリングターゲットに導く装置と、濃度の異なるアルゴン酸素／アルゴン窒素混合ガスのプラズマを前記真空成膜チャンバ内で生成する装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記反応性ビームの照準をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせからなるスパッタリングターゲットに合わせることにより、前記磁気記録再生ヘッド上に前記遷移金属の群から選択される１種または２種以上の組み合わせからなる層を形成するステップと、
アルゴン窒素ガスおよびアルゴン酸素ガスからなるプラズマを生成し、前記保持部を成膜の均一化のために回転させながら、このプラズマに前記遷移金属層を曝すことにより、前記磁気記録再生ヘッド上に遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項２９】
前記プラズマとして、アルゴン／酸素プラズマを適用したのちこれに続いてアルゴン／窒素プラズマを適用するか、あるいは、アルゴン／窒素プラズマを適用したのちこれに続いてアルゴン／酸素プラズマを適用する
ことを特徴とする請求項２８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項３０】
前記プラズマが、イオンビームプラズマ、ＥＣＲ(electron cyclotron resonance)プラズマ、ＩＣＰ(inductively coupled plasma)、またはＣＣＰ(capacitively coupled plasma)である
ことを特徴とする請求項２２に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項３１】
前記プラズマが、イオンビームプラズマ、ＥＣＲ(electron cyclotron resonance)プラズマ、ＩＣＰ(inductively coupled plasma)、またはＣＣＰ(capacitively coupled plasma)である
ことを特徴とする請求項２８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項３２】
前記反応性イオンビームが、３００Ｖないし１２００Ｖのビーム電圧で加速することにより生成されるアルゴン（Ａ+）イオンビームである
ことを特徴とする請求項２８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項３３】
前記下地層を形成する金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるｘが０ないし３であり、
ｙが０ないし２である
ことを特徴とする請求項２８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製
造方法。
【請求項３４】
前記下地層を構成する金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるｘおよびｙを、その下地層が形成されるのに従って変化させる
ことを特徴とする請求項２８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項３５】
前記下地層を、５ｎｍ未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項２８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項３６】
前記下地層を、２ｎｍ未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項２８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項３７】
前記下地層の形成ステップは、
回転可能な保持部と、スパッタリングターゲットと、高エネルギーのフォーカス走査反応性イオンビームを出射しイオンを前記スパッタリングターゲットに導く装置と、種々のガスを噴射し前記真空成膜チャンバ内で前記ガスの雰囲気を所望の相対濃度に保つ装置とを備えた真空成膜チャンバを用意するステップと、
前記一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部を前記真空成膜チャンバ内の前記保持部に装着するステップと、
前記フォーカス走査反応性イオンビームの照準をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせ、またはそれらの酸化物または窒化物からなるスパッタリングターゲットに合わせるステップと、
前記フォーカス走査反応性イオンビームを前記スパッタリングターゲットに照射しながら、酸素ガス（Ｏ2）および窒素ガス（Ｎ2）を前記真空成膜チャンバ内に異なる相対濃度で導入することにより、前記磁気記録再生ヘッドまたは前記磁気ディスク上に遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項３８】
前記反応性イオンビームが、３００Ｖないし１２００Ｖのビーム電圧で加速することにより生成されるアルゴン（Ａ+）イオンビームである
ことを特徴とする請求項３７に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項３９】
前記下地層を、５ｎｍ未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項３７に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項４０】
前記下地層を、２ｎｍ未満の膜厚に形成する
ことを特徴とする請求項３７に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【請求項４１】
前記ＤＬＣ層を、イオンビーム成膜（ＩＢＤ）、プラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、またはフィルタード陰極真空放電（ＦＣＶＡ)によって形成する
ことを特徴とする請求項９に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下地層とＤＬＣ（diamond-like carbon）層とからなる２層積層保護膜を備えた磁気記録再生ヘッド、磁気記録ディスク、およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）では、薄膜磁気リード／ライトヘッド（スライダ）が用いられ、これにより磁気ディスクからのデータの読み取りや磁気ディスクへのデータの記録を行う。このスライダは、予めパターニングされたエアベアリング面（ＡＢＳ）を有しており、ヘッド・ジンバル・アセンブリ（ＨＧＡ）に実装される。磁気ディスクはスピンドルモータによって高速で回転されるので、流体力学的な圧力がスライダのＡＢＳとディスク表面との間に空気の流れを生ずる。この空気の流れ（エアベアリング層）によって、スライダは、文字通りディスク表面の上方のエアベアリング層の上に浮上する。この浮上高さをフライハイトという。
【０００３】
ＨＤＤストレージシステムにおける超高密度記録を実現させるために、フライハイトを減少させることが主要なアプローチの一つとなってきている。例えば、市販されている１６０ギガ・バイト容量のＨＤＤでは、フライハイトは約１０ｎｍである。このような、高速に回転するディスクと、そのディスク上を浮上している記録再生ヘッドとの間の僅かな空間を常に維持することは困難であり、ディスク表面とヘッドとの一時的な接触は避けられない。このような接触が起きると、ヘッドおよびディスクの損傷を招き、ディスクに記録された情報を喪失する可能性がある。そこで、損傷を最小限に抑えるために、ヘッドおよびディスクの表面にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ；diamond-like carbon）の薄膜コーティングを施すことが考えられる。このＤＬＣは、様々な成分によるヘッド内磁性材料の腐食を防ぐ作用をも有するものである。これらの作用を考慮すると、ＤＬＣの特質として、硬度が高く緻密で、膜厚が非常に薄いことが要求される。この膜厚は、割り当てられたスペースを使い切ることなく全フライハイト必要条件を満たすような薄さでなければならない。一般に、従来から２〜３ｎｍ程度のＤＬＣコーティングが広く用いられている。
【０００４】
従来からＤＬＣコーティングの膜厚は５ｎｍ以上であったが、この膜厚では高い内部応力がかかるため、ヘッド基板材料、あるいはその他の基板（ディスク基板等）との密着不良が生じてしまう。そこで、高い内部応力と熱応力の対策として、接着層が必要となる。例えば、刃物やドリルなどの工具に適用する場合、ＤＬＣの膜厚はミクロン単位の範囲内であるが、作業温度は数百°Ｃまで上がるため、接着層の熱膨張係数（ＣＴＥ；coefficient of thermo expansion）も重要な要素となってくる。このような理由から、例えばItohらによる特許文献１や、特許文献２、特許文献３には、接着層をＳｉ、ＳｉＯx、ＳｉＣ、ＳｉＮxによって構成することが提案されている。特許文献１には、ＤＬＣ層の下側に形成された酸化物基板の上にＳｉＮxからなる接着層を形成することを開示されている。様々な種類の接着層が従来技術において開示されている。Ishiyamaによる特許文献４は、密着性向上のため、水素を含有した窒化炭素からなる炭素系保護層について開示している。Hwangらによる特許文献５は、ＤＬＣのためのシリコン接着層について教示している。Hwangらによる特許文献６は、ＤＬＣの下側の接着層をＳｉ、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＯ２，ＳｉＮｘによって構成することを開示している。Davidらによる特許文献７は、ＤＬＣの下側の接着層をＳｉＣによって構成することを開示している。
【０００５】
これらの従来技術に加えて、Ｓｉ以外の材料を含む接着層も用いられている。Natsumeらによる特許文献８には、キャパシタ誘電体層と電極との間に形成される接着層として、チタンアルミニウム合金ＴｉＡｌＯＮを用いることが開示されている。Fuらによる特許文献９には、ＴｉＯｘＮｙからなるバリア層について示されている。Johnsonらによる特許文献１０は、シリコン窒化物と白銀との間に形成された金属酸化窒化物からなる接着層について示されている。Stevensらによる特許文献１１は、超規模集積（ＶＬＳＩ）回路における様々な材料領域の一つとして金属酸化窒化物について示している。Gilleryらによる特許文献１２は、ＴｉＯｘＮｙからなる誘電体膜について示している。
【０００６】
【特許文献１】特許第２５７１９５７号（米国特許第５２２７１９６号）
【特許文献２】特許第２２２０５２２号
【特許文献３】特許第３１９５３０１号
【特許文献４】米国特許出願第２００６／００６３０４０号
【特許文献５】米国特許出願第２００５／００４５４６８号
【特許文献６】米国特許出願第２００２／０１３４６７２号
【特許文献７】米国特許第５６０９９４８号
【特許文献８】米国特許第７０９１５４１号
【特許文献９】米国特許第６２３８８０３号
【特許文献１０】米国特許第４９５２９０４号
【特許文献１１】米国特許第５０７００３６号
【特許文献１２】米国特許第４８６１６６９号
【０００７】
磁気ヘッドにおける下地層では、以下の特性が求められる。
【０００８】
１．電気的絶縁性。磁気ヘッドでは、磁性金属合金層が電気的に絶縁されていることが不可欠である。磁性金属合金層とは、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ；giant magnetoresistance effect）を利用した磁気抵抗再生ヘッドを含む層や、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ；tunneling magnetoresistive effect）を利用した素子を含む層などを示す。これらの層とその周囲のＨＤ構成部品との間が電気的にショートすると、ヘッド等の素子に損傷を与えてしまう。そのため、保護層、特に下地層は、絶縁性または半絶縁性を備えている必要がある。しかしながら、Ｓｉからなる半導体の特性に起因してＳｉ接着層に表面シャント(surface shunting)が生ずると、ＧＭＲリーダやＴＭＲリーダに、いわゆるポップコーンノイズと呼ばれるノイズが発生する可能性がある。
【０００９】
２．耐腐食性。ＤＬＣ膜、特に従来のＦＣＶＡ（filtered cathodic vacuum arc）工程を経て作製されたＤＬＣ膜は、ミクロ粒子またはナノ粒子と共に埋め込まれることが多い。これらの粒子は、ＮｉＦｅ、ＮｉＣｏＦｅなどの磁気活性層を形成する際に用いられる材料のピンホールや腐食を引き起こす可能性がある。したがって、下地層の耐腐食性は、センサの完全なる性能を維持する観点から非常に重要である。
【００１０】
３．耐摩耗性。保護膜は、下地層およびＤＬＣ層の合計膜厚が３ｎｍ以下のレンジにまで薄膜化される必要があるため、文字通り全ての原子が保護機能を担うことになる。そのため、限られた膜厚の中により多くの原子を含めることができれば、耐摩耗性の向上が期待できる。したがって、下地層は、腐食防止の観点から化学的安定性を備えると共に、すぐれた低摩擦特性を得るために高硬度であることが望まれる。
【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、上記した従来の保護膜は、上記した３つの要求を必ずしも十分に満たすものではなかった。本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、下地層として、従来技術におけるＳｉおよび関連材料に代わる、新しい種類の材料を提供することにある。
【００１２】
より具体的には、本発明の第１の目的は、磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録ディスクの表面を意図しない接触による悪影響から保護することが可能な、耐摩擦性に優れた磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録ディスク、ならびにそれらの製造方法を提供することにある。
【００１３】
本発明の第２の目的は、主として保護機能を発揮する被覆層と、主として密着力向上性能および腐食防止機能を発揮する下地層とからなる二重保護膜を備えた磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録ディスクを提供することにある。
【００１４】
本発明の第３の目的は、高い固有抵抗をもつ下地層により表面シャンティング(surface shunting)を抑制することにより、磁気記録再生ヘッドに生ずるポップコーンノイズ等の信号ノイズを低減することを可能にする二重保護膜を備えた磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録ディスクを提供することにある。
【００１５】
本発明の第４の目的は、被覆層と、この被覆層との化学的結合が強固で安定している下地層とからなる二重保護膜を備えた磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録ディスクを提供することにある。
【００１６】
本発明の第５の目的は、上記の目的を達成し得る磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録ディスクを製造するための製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の目的は、一般式（ＭｅＯｘＮｙ）で表される遷移金属酸化窒化物を２層積層保護膜の下地層の材料として用いることにより達成される。ここで、Ｍｅは遷移金属を表す。また、この下地層は密着向上性と耐腐食性を兼ね備えるものである。本発明の目的を達成する遷移金属の例としては、周期表におけるIIIB族、IVB族、VB族の元素であるＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗなどが挙げられる。遷移金属酸化窒化物は、ＤＬＣおよび磁気記録再生ヘッド基板、さらには記録媒体基板に効果的に付着し、強固で安定した接合を形成する。遷移金属は、上述した本発明の目的を達成するために必要な化学的、機械的性質を備えている。Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗは、ＤＬＣ膜に対して良好な密着性を示す炭化物を形成する高融点の遷移金属である。加えて、磁気記録再生ヘッドや磁気記録媒体に用いられるＡｌＴｉＣ，Ａｌ２Ｏ３，ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＣｏなどの基板材料や、半導体産業で広く活用される様々な他の材料に対しても、良好な密着性を示すものである。これらの理由から、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔａは接着層として幅広く活用されてきた。
【００１８】
さらに、酸素および窒素の含有率、すなわち一般式（ＭｅＯｘＮｙ）におけるｘおよびｙを変えることによって、遷移金属酸化窒化物の化学的、機械的、物理的性質を調整することが可能であり、主に共有結合を形成する窒化物から、主にイオン結合を形成する酸化物まで調整することができる。例えば、ＴｉＮは接着層として良好な材料であるが、その電気抵抗は１０−６Ωｃｍの範囲内でしかない（図７参照）。しかし、酸素を導入することにより、ＴｉＮの電気抵抗を１０+５Ωｃｍから１０+１０Ωｃｍの範囲にまで増大させることができる（”The physiochemical properties of TiOxNy films with controlled oxygen partial pressure”;Surface Coating Technology, 171, 2003, M.J.Jung et al., 71-74ページ）。この電気抵抗の変化に伴い、接着層の応力が良好に低減される（”Titanium Nitride Films with High Oxygen Concentration”;Journal of Electronic Mterials, Vol.17, No.2, 1988, S.S.Ang, 95-100ページ）。
【００１９】
本発明の目的に適合するその他の例としては、タンタル酸化窒化物（ＴａＯｘＮｙ）膜の類が挙げられる。このタンタル酸化窒化物膜は、下記に説明される通り、Ａｒ／Ｏ２／Ｎ２イオンビームとＴａのスパッタリングターゲットを用いた反応性スパッタリングにより形成される。図７に示すように、ＴａＯｘＮｙ膜におけるｘおよびｙを約０から２０に増加させることにより、硬度を約２６ＧＰaから１２ＧＰaの間で調整することができる。このとき同時に、バンドギャップエネルギーＥｇが約２．７ｅＶから４．２ｅＶに増加する。これに伴い電気抵抗も増加する。酸素／窒素の割合を変化させることにより膜の性質を調整することができるという点は、本発明の大きな利点である。
【００２０】
また、本発明の目的に適合するその他の例として、クロム酸化窒化物（ＣｒＯｘＮｙ）膜の類が挙げられる。このクロム酸化窒化物膜は、ＣｒのスパッタリングターゲットとＡｒ／Ｏ２／Ｎ２イオンビームを用いた反応性スパッタリングにより形成される。ＣｒＯｘＮｙをＣｒＮからＣｒＯ１．５に変化させることにより、電気的性質が導電性から絶縁性に変化する。
【００２１】
さらに、本発明の目的に適合するその他の例として、モリブデン酸化窒化物（ＭｏＯｘＮｙ）膜の類が挙げられる。モリブデン酸化窒化物膜における酸素の含有率を増加させることにより、膜の硬度を約２５ＧＰａから５ＧＰａに減少させることができる。このとき同時に、ヤング率も約２５０ＧＰａから５０ＧＰａに減少し、応力は約１．５ＧＰａからゼロ近くまで減少する。
【００２２】
参考と比較のため、磁気記録／再生ヘッドの製造に用いられる様々な材料の関連的な機械的、電気的性質を、図８に一覧表形式で示しておく。
【００２３】
ＭｅＯｘＮｙからなる下地層は以下のプロセスを含む様々な方法によって形成される。
【００２４】
１．アルゴン／酸素／窒素ガス雰囲気中における金属、金属酸化物、金属窒化物、または金属酸化窒化物のターゲットを用いた反応性スパッタリング。
【００２５】
２．プラズマ雰囲気イオンインプランテーション（ＰＩＩＩ；plasma immersion ion
implantation）、プラズマ雰囲気イオンインプランテーション成膜（ＰＩＩＩＤ；plasma immersion ion implantation deposition）による金属膜のプラズマ処理。
【００２６】
本発明の目的は、以下に述べる各手段や各方法により達成される。すなわち、次のとおりである。      
【００２７】
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクは、磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録ディスク基部と、記録再生ヘッド基部または磁気記録ディスク基部上に設けられた２層積層保護膜とを備え、２層積層保護膜が、記録再生ヘッド基部または磁気記録ディスク基部上における清浄化された基体表面に遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる層として形成された密着向上性と耐腐食性を備えた下地層と、下地層の上に形成されたＤＬＣ（diamond-like carbon）からなる外側層とを含むようにしたものである。ここで、下地層を構成する遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるＭｅは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、あるいは２種以上の遷移金属の合金である。下地層の組成は、ｘ＝０〜３、ｙ＝０〜２程度とするのが好ましい。下地層の膜厚は５ｎｍ未満、より好ましくは２ｎｍ未満とするのがよい。下地層を構成する遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）におけるｘおよびｙが、その下地層の膜厚の関数として変化する。
【００２８】
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造方法は、一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部、または磁気記録ディスクを用意するステップと、一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録ディスク基部のしかるべき表面を清浄するステップと、表面上に、密着向上性と耐腐食性を備えた遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップと、下地層の上にＤＬＣ層を形成するステップとを含むを含むようにしたものである。
【００２９】
下地層は、次に述べるようないくつかの具体的方法により形成することが可能である。
【００３０】
第１の方法は、下地層の形成ステップが、反応性イオンビームの照準をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせ、あるいはそれらの酸化物または窒化物からなるスパッタリングターゲットに合わせるステップと、反応性イオンビームをスパッタリングターゲットに照射し、保持部を成膜の均一化のために回転させながら、酸素ガス（Ｏ2）および窒素ガス（Ｎ2）を真空成膜チャンバ内に異なる濃度比や導入時間を用いて導入することにより、磁気記録再生ヘッド上に遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップとを含むようにしたものである。
【００３１】
第１の方法では、酸素ガス（Ｏ２）および窒素ガス（Ｎ２）を、０ないし２０ｓｃｃｍの流量レートで真空成膜チャンバ内に導入するようにしてもよい。反応性イオンビームとして、３００Ｖないし１２００Ｖのビーム加速電圧により生成されるパルスまたは安定したアルゴンイオン（Ａ+）ビームを用いることができる。また、スパッタリングターゲットとして、チタン窒化物またはチタン酸化物を用いるようにしてもよい。下地層としてチタン酸化窒化物（ＴｉＯｘＮｙ）を用いるようにしてもよい。
【００３２】
第２の方法は、下地層の形成ステップが、レーザからの電磁放射ビームの照準をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせ、あるいはそれらの酸化物または窒化物からなるスパッタリングターゲットに合わせるステップと、電磁放射ビームをスパッタリングターゲットに照射し、保持部を成膜の均一化のために回転させながら、酸素ガス（Ｏ2）および窒素ガス（Ｎ2）を真空成膜チャンバ内に異なる濃度で所定の時間にわたって導入することにより、磁気記録再生ヘッド上に遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップとを含むようにしたものである。
【００３３】
第３の方法は、下地層の形成ステップが、保持部を成膜の均一化のために回転させながら、反応性ビームの照準をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせからなるスパッタリングターゲットに合わせることにより、磁気記録再生ヘッド上に遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせからなる層を形成するステップと、遷移金属層を形成した後、保持部を成膜の均一化のために回転させながら、それぞれ異なる相対濃度比のアルゴン窒素ガスおよびアルゴン酸素ガスからなるプラズマを生成し、このプラズマに遷移金属層を曝すことにより、磁気記録再生ヘッド上に金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップとを含むようにしたものである。ここで、反応性イオンビームとしては、３００Ｖないし１２００Ｖのビーム加速電圧により生成されるアルゴンイオン（Ａ+）イオンビームを用いることができる。
【００３４】
第４の方法では、下地層の形成ステップは、反応性ビームの照準をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせからなるスパッタリングターゲットに合わせることにより、磁気記録再生ヘッド上に遷移金属の群から選択される１種または２種以上の組み合わせからなる層を形成するステップと、遷移金属層を形成し、保持部を成膜の均一化のために回転させながら、アルゴン窒素ガスおよびアルゴン酸素ガスからなるプラズマを生成し、このプラズマに遷移金属層を曝すことにより、磁気記録再生ヘッド上に金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップとを含むようにしたものである。ここで、反応性イオンビームとしては、３００Ｖないし１２００Ｖのビーム加速電圧により生成されるアルゴンイオン（Ａ+）イオンビームを用いることができる。
【００３５】
第３ないし第４の方法では、プラズマとして、イオンビームプラズマ、ＥＣＲ(electron cyclotron resonance)プラズマ、ＩＣＰ(inductively coupled plasma)、またはＣＣＰ(capacitively coupled plasma)を用いることができる。
【００３６】
第５の方法では、下地層の形成ステップは、高エネルギーのフォーカス走査反応性イオンビームの照準をＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，およびＷからなる遷移金属群から選択される１種または２種以上の組み合わせ、あるいはそれらの酸化物または窒化物からなるスパッタリングターゲットに合わせるステップと、高エネルギーのフォーカス走査反応性イオンビームをスパッタリングターゲットに照射しながら、酸素ガス（Ｏ2）および窒素ガス（Ｎ2）を真空成膜チャンバ内に異なる相対濃度で所定時間にわたって導入することにより、磁気記録再生ヘッドまたは磁気ディスク上に遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層を形成するステップとを含むようにしたものである。ここで、反応性イオンビームとしては、３００Ｖないし１２００Ｖのビーム加速電圧により生成されるアルゴンイオン（Ａ+）イオンビームを用いることができる。
【００３７】
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの製造では、ＤＬＣ層を、イオンビーム成膜（ＩＢＤ）、プラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ）、またはフィルタード陰極真空放電（ＦＣＶＡ)により形成することが可能である。
【発明の効果】
【００３８】
本発明の磁気記録再生ヘッド、磁気記録ディスク、またはそれらの製造方法によれば、ヘッドまたはディスクの基部の表面に、遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層と、ＤＬＣ層からなる２層構造保護膜を形成するようにしたので、ｘ、ｙの値を適切に調整することにより、耐摩耗性および耐腐食性に優れた保護膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明の実施の形態は、磁気記録再生ヘッドや磁気記録媒体に２重構造の保護薄膜を形成する方法を提供するものである。この保護薄膜は、密着性および耐腐食性向上のための遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる下地層と、その上を覆う保護用の固いＤＬＣ（diamond-like carbon）被覆層とにより構成される。ここで、ＭｅはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、あるいは２種以上の遷移金属の合金を表している。
【００４０】
磁気記録分野においては、磁気記録再生ヘッド基板へのＤＬＣ層の密着性向上のための接着層として、アモルファスシリコンが広く用いられている。従来の成膜プロセスではアルゴン（Ａｒ+）イオンビームによりヘッド基板を清浄したのち（Ｓ１０１）、イオンビームスパッタリング（ＩＢＤ）によってアモルファスシリコンからなる接着層を形成し（Ｓ１０２）、次にＤＬＣ被覆膜を形成するようにしている（Ｓ１０３）。ＤＬＣの被覆膜の形成には、ＩＢＤ、またはプラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＢＤ；plasma enhanced chemical vapor deposition）が用いられるが、より好ましくはフィルタード陰極真空放電（ＦＣＶＡ)法が用いられる。
【００４１】
本発明の実施の形態では、従来の、ＩＢＤによるアモルファスシリコンを用いた成膜法とは、全く異なる種類の材料である遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）を用いる。この遷移金属酸化窒化物は密着性および耐腐食性を兼ね備える保護層として機能する。本発明の実施の形態では、この保護層は遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなり、磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体上に形成される。ここで、Ｍｅは周期表におけるIIIB族、IVB族、VB族の元素であるＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属元素、あるいは２種以上の遷移金属の合金を表している。保護層は、反応性スパッタリング、プラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ；plasma enhanced chemical vapor deposition)、反応性パルスレーザ成膜(reactive pulsed laser deposition)法、または以下で説明されるその他の方法を用いて成膜することができる。
【００４２】
図９Ａは、従来の２層積層保護膜を形成するための連続した３つのステップを表した流れ図である。
【００４３】
１．エッチング機構としてのアルゴンイオンビームを用いて基板を予め清浄化する（ステップＳ１０１）。
２．反応性イオンスパッタリングを用いて、アモルファスシリコンからなる密着性を有する下地層を成膜する（ステップＳ１０２）。
３．イオンビーム成膜（ＩＢＤ；Ion Beam Deposition)、プラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ；plasma enhanced chemical vapor deposition)、またはフィルタード陰極真空放電（ＦＣＶＡ；filtered cathodic vacuum arc)を用いて保護用のＤＬＣ被覆層を形
成する（ステップＳ１０３）。
【００４４】
図９Ｂは、本発明の２層積層保護膜を形成するための連続した３つのステップを表した流れ図である。
【００４５】
１．エッチング機構としてのアルゴンイオンビームを用いて磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の基板を予め清浄化する（ステップＳ２０１）。
２．以下にあげる所定の方法によって、遷移金属酸化窒化物（ＭｅＯｘＮｙ）からなる密着性・耐腐食性向上のための下地層を成膜する（ステップＳ２０２）。そのような成膜方法としては、高融点の遷移金属、あるいはアルゴン／酸素／窒素ガス雰囲気中における金属酸化物、金属窒化物、または金属酸化窒化物のターゲットなどの高融点の遷移金属からなる合金を用いた反応性スパッタリング、プラズマ雰囲気イオンインプランテーション（ＰＩＩＩ；plasma immersion ion implantation）、またはプラズマ雰囲気イオンインプランテーション成膜（ＰＩＩＩＤ；plasma immersion ion implantation deposition）、反応性パルスレーザ成膜等を用いる。
３．イオンビーム成膜（ＩＢＤ；Ion Beam Deposition)、プラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ；plasma enhanced chemical vapor deposition)、またはフィルタード陰極真空放電（ＦＣＶＡ；filtered cathodic vacuum arc)を用いて保護用のＤＬＣ被覆層を形成する（ステップＳ２０３）。
【００４６】
本実施の形態は、上述の本発明のすべての目的に適合するような、磁気記録再生ヘッドやディスクなどの磁気記録媒体の上に保護膜を形成可能な方法を提供するものである。以下に述べるすべての方法において、保護膜は、アルゴンイオンビームやアルゴン／酸素イオンビームエッチング等の適切な方法によって、ディスクまたは清浄化された記録再生ヘッド（例えばエアベアリング面（以下、ＡＢＳという。））の基板表面に２層積層層として形成される。好ましくは、複数の記録再生ヘッドをホルダに装着し、上記方法によって同時に処理する。
【００４７】
図１は、磁気記録再生ヘッドと磁気記録媒体との連係状態を表すものであって、縮尺通りに描いたものではない。この図に示したように、磁気ヘッドを有する磁気ヘッドスライダ１００（以下、単にスライダという。）がサスペンション１１０に機械的に取り付けられている。スライダ１００は、アルティック（ＡｌＴｉＣ）基板１２０の上に、シールドされたＧＭＲまたはＴＭＲリーダおよびライタを含むヘッド部１５０と、酸化アルミニウムからなるオーバーコート１７０とを積層してなるものである。リーダシールド、リーダおよびライタは、主として、環境条件に晒されたときに腐食する可能性のある様々な合金やＮｉ−Ｆｅ−Ｃｏの合成物を含む磁性材料によって形成されている。スライダ１００はまた、本発明による下地層１８０およびＤＬＣ被覆層１９０によって覆われている。
【００４８】
一方、磁気ディスク２００は、ガラスまたはアルミニウムからなる基板２１０の上に、下地層２２０（本発明の一般的な例とは異なる）と磁性層２３０とを積層してなるものである。磁性層の表面は、本実施の形態の方法によって形成された下地層２８０およびＤＬＣ被覆層２９０によって保護されている。磁気ディスク２００の表面には、スライダ−ヘッド間の摩擦を最小限にするために、潤滑層２６０が設けられている。本実施の形態は、スライダ１００における下地層１８０および磁気ディスク２００における下地層２８０の両方を提供するものである。
【００４９】
［第１の実施の形態］
以下、第１〜第６の実施の形態について詳細に説明する。
【００５０】
［第１の実施の形態］
図２は、磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの表面上に本実施の形態の２層積層保護膜を形成することが可能な装置を模式的に表すものである。本実施の形態では、一例として、密着性向上のための下地層の形成にチタン酸化窒化物（ＴｉＯｘＮｙ）を用いる。本実施の形態では、成膜チャンバ１０を用い、図示しないターボ式ポンプによって成膜チャンバ１０の中に約１０−６×１３３［Ｐａ］（＝１０−６［Ｔｏｒｒ］）未満の真空を形成する。この成膜チャンバ１０は以下の実施の形態のすべてにおいて共通に用いられるものである。アルゴンイオンビーム等の反応性のイオンビーム２０を成膜チャンバ１０内に導入し、イオンビーム２０の照準をチタン酸化物（ＴｉＯ２）からなるスパッタリングターゲット５０に合わせる。このイオンビーム２０は、高周波源３０によって生成され、約３００Ｖ〜１２００Ｖの電圧で加速される。ガス導入ポート４０から成膜チャンバ１０内またはイオン源内に、約０〜２０ｓｃｃｍの流量レートで酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）ガスを導入する。このとき、酸素および窒素ガスの流量比ｘ／ｙは、形成しようとする下地層（ＴｉＯｘＮｙ）の組成に応じて異なる濃度比や異なる導入時間を用いて設定し、ｘおよびｙの値はそれぞれ約０〜３、約０〜２の範囲内とする。上述したように、イオンビーム２０の照準をチタン酸化物（ＴｉＯ２）からなるスパッタリングターゲット５０に合わせると、成膜の均一化のために回転可能に構成されたホルダ８０に装着された被覆された素子（成膜対象物７０）の上に、スパッタされた原子６０が堆積する。ここで、成膜対象物７０は、複数の磁気記録再生ヘッドまたは磁気ディスクとなり得る。上述したｘおよびｙの値を用いて、電気抵抗が約１０−６〜１０+６Ωｃｍの範囲内である、密着向上性と耐腐食性を備える下地層が形成される。ｘおよびｙの値は、成膜プロセスの進行に伴って変化し、膜厚の関数である組成をもった下地層が形成される。第１ないし第６の実施の形態のすべてにおいて、下地層の全厚が５ｎｍを越えないようにすることが本発明の目的に適合する。より好ましくは、下地層の膜厚を２ｎｍ未満にするとよい。続いて、この下地層の上に、イオンビーム成膜（ＩＢＤ）、プラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ)、またはフィルタード陰極真空放電（ＦＣＶＡ）等により、図示しないＤＬＣ被覆層を形成する。これにより、本発明の目的に適した２層積層保護膜が形成される。
【００５１】
上述した下地層の形成方法では、ＴｉＯ２からなるスパッタリングターゲットを用いているが（Ｔｉは遷移金属）、Ｍｅからなる化合物を含むスパッタリングターゲットを用いる場合でも略同様の方法で形成することができる。ここで、Ｍｅは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、あるいは２種以上の遷移金属の合金を表している。
【００５２】
続いて、上記の方法を用いてＤＬＣ被覆層を下地層の上に形成する。
【００５３】
［変形例］
本実施の形態における変形では上記と同様に図２の装置を用いる。ここではチタン窒化物（ＴｉＮ）からなるスパッタリングターゲットを用いる。アルゴンイオンビーム等の反応性のイオンビーム２０を高周波源３０によって成膜チャンバ１０内に導入し、約３００Ｖ〜１２００Ｖの電圧で加速する。成膜チャンバ１０内に、約０〜２０ｓｃｃｍの流量レートで酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）ガスを導入する。このとき、酸素および窒素ガスの流量比ｘ／ｙは、形成しようとする下地層（ＴｉＯｘＮｙ）の組成に応じて異なる濃度比や異なる導入時間を用いて設定し、ｘおよびｙの値はそれぞれ約０〜３、約０〜２の範囲内とする。所望の下地層（ＴｉＯｘＮｙ）を形成するために導入された酸素および窒素ガスの存在下で、イオンビーム２０がチタン窒化物（ＴｉＮ）からなるスパッタリングターゲット５０に向けて照射されると、スパッタされたチタンおよび窒素原子６０が磁気記録再生ヘッドの上に堆積される。複数の磁気記録姿勢ヘッドまたは磁気ディスクを、成膜の均一化のために回転可能に構成されたホルダ８０に装着する。
【００５４】
ここで、ｘおよびｙの値は、下地層の成膜プロセスの進行に伴って変化し、膜厚の関数である組成をもった下地層を形成する。これらの形態のすべてにおいて、下地層の全厚が５ｎｍを越えないようにすることが本発明の目的に適合する。より好ましくは、下地層の膜厚を２ｎｍ未満にするとよい。
【００５５】
上述した下地層の形成方法では、ＴｉＮからなるスパッタリングターゲットを用いているが（Ｔｉは遷移金属）、Ｍｅからなる化合物を含むスパッタリングターゲットを用いる場合でも略同様の方法で形成することができる。ここで、ＭｅはＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、あるいは２種以上の遷移金属の合金を表している。
【００５６】
続いて、上記の方法を用いてＤＬＣ被覆層を下地層の上に形成する。
【００５７】
［第２の実施の形態］
本実施の形態では、図３に示したように、イオンビームとして高エネルギーの反応性のフォーカス走査アルゴンイオンビーム（a high energy scanning focused Ar+ ion beam）２５を用いると共に、スパッタリングターゲット５０としてチタン（Ｔｉ）を用いる。その他の構成は上記第１の実施の形態（図２）の場合と同様である。
【００５８】
本実施の形態では、図３に示したように、成膜チャンバ１０を用い、イオンビーム２５として高エネルギーの反応性のフォーカス走査アルゴンイオンビームを成膜チャンバ１０内に導入し、照準をＴｉからなるスパッタリングターゲット５０に合わせる。ガス導入ポート４０から、約０〜２０ｓｃｃｍの流量レートで酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）ガスを導入する。このとき、酸素および窒素ガスの流量比ｘ／ｙは、形成しようとする下地層（ＴｉＯｘＮｙ）の組成に応じて異なる濃度比や異なる導入時間を用いて設定し、ｘおよびｙの値はそれぞれ約０〜３、約０〜２の範囲内とする。
【００５９】
イオンビーム２５の照準をＴｉからなるスパッタリングターゲット５０に合わせると、成膜の均一化のために回転可能に構成されたホルダ８０に装着された、成膜対象物７０としての磁気記録再生ヘッドまたは磁気ヘッドの上に、スパッタされた原子６０が堆積する。フォーカス走査イオンビームは、スパッタリングターゲットの汚染（poisoning the sputtering target）の回避およびヒステリシス(hysterisis effects associated with the deposition)を低減するために用いられるが、その詳細は、T.Nybergらによる米国特許出願２００４／１４９５６６Ａ１号に記載されている。また、ｘおよびｙの値は、下地層の成膜プロセスの進行に伴って変化し、膜厚の関数である組成をもった下地層を形成する。これらの形態のすべてにおいて、下地層の全厚が５ｎｍを越えないようにすることが本発明の目的に適合する。より好ましくは、下地層の膜厚を２ｎｍ未満にするとよい。
【００６０】
上述した下地層の形成方法では、Ｔｉからなるスパッタリングターゲットを用いているが（Ｔｉは遷移金属）、Ｍｅからなる化合物を含むスパッタリングターゲットを用いる場合でもほぼ同様の方法で形成することができる。ここで、Ｍｅは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、あるいは２種以上の遷移金属の合金を表している。
【００６１】
続いて、上記の方法を用いてＤＬＣ被覆層を下地層の上に形成する。
【００６２】
［第３の実施の形態］
本実施の形態では、図４に示したように、イオンビーム２０を高い瞬間パワーを有するパルスイオン源(pulsed ion source with high instantaneous power)により発生させると共に、チタン（Ｔｉ）からなるスパッタリングターゲット５０を用いる。その他の構成は上記第１の実施の形態（図２）の場合と同様である。本実施の形態では、図４に示したように、成膜チャンバ１０を用い、イオンビーム２０を高い瞬間パワーを有するパルスイオン源により成膜チャンバ１０内に導入し、照準をＴｉからなるスパッタリングターゲット５０に合わせる。ガス導入ポート４０から、約０〜２０ｓｃｃｍの流量レートで酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）ガスを導入する。このとき、酸素および窒素ガスの流量比ｘ／ｙは、形成しようとする下地層（ＴｉＯｘＮｙ）の組成に応じて異なる濃度比や異なる導入時間を用いて設定し、ｘおよびｙの値はそれぞれ約０〜３、約０〜２の範囲内とする。イオンビーム２０の照準をＴｉからなるスパッタリングターゲット５０に合わせると、成膜の均一化のために回転可能に構成されたホルダ８０に装着された、成膜対象物７０としての磁気記録再生ヘッドまたは磁気ディスクの上に、スパッタされた原子６０が堆積する。高い瞬間パワーを有するパルスイオン源は、スパッタリングターゲットの汚染（poisoning the sputtering target）の回避およびヒステリシス(hysterisis effects associated with the deposition)を低減するために用いられるが、その詳細は、V.Kousnetsovらによる米国特許第６２９６７４２号に記載されている。また、ｘおよびｙの値は、下地層の成膜プロセスの進行に伴って変化し、膜厚の関数である組成をもった下地層を形成する。これらの形態のすべてにおいて、下地層の全厚が５ｎｍを越えないようにすることが本発明の目的に適合する。より好ましくは、下地層の膜厚を２ｎｍ未満にするとよい。
【００６３】
上述した下地層の形成方法では、Ｔｉからなるスパッタリングターゲットを用いているが（Ｔｉは遷移金属）、Ｍｅからなる化合物を含むスパッタリングターゲットを用いる場合でもほぼ同様の方法で形成することができる。ここで、Ｍｅは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、あるいは２種以上の遷移金属の合金を表している。
【００６４】
続いて、上記の方法を用いてＤＬＣ被覆層を下地層の上に形成する。
【００６５】
［第４の実施の形態］
本実施の形態では、図５に示したように、高いエネルギーを有するパルスレーザによってパルス電磁放射ビーム２５を発生させると共に、チタン（Ｔｉ）からなるスパッタリングターゲット５０を用いる。その他の構成は上記第１の実施の形態（図２）の場合と同様である。本実施の形態では、図５に示したように、成膜チャンバ１０を用い、パルス電磁放射ビーム２５を高いエネルギーを有するパルスレーザによって成膜チャンバ１０内に導入し、照準をＴｉからなるスパッタリングターゲット５０に合わせる。ガス導入ポート４０から、約０〜２０ｓｃｃｍの流量レートで酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）ガスを導入する。このとき、酸素および窒素ガスの流量比ｘ／ｙは、形成しようとする下地層（ＴｉＯｘＮｙ）の組成に応じて異なる濃度比や異なる導入時間を用いて設定する。本実施の形態では、電磁放射ビーム２５を二酸化炭素レーザやエキシマレーザなどの高いエネルギーを有するパルスレーザによって生成する。
【００６６】
電磁放射ビーム２５の照準をＴｉからなるスパッタリングターゲット５０に合わせると、成膜の均一化のために回転可能に構成されたホルダ８０に装着された、成膜対象物７０としての磁気記録再生ヘッドまたは磁気ディスクの上に、レーザビームによって排出された原子６０が堆積する。下地層（ＴｉＯｘＮｙ）におけるｘおよびｙの値をそれぞれ約０〜３、約０〜２の範囲内に設定することにより、本発明の目的に適合する下地層が形成される。ｘおよびｙの値は、下地層の成膜プロセスの進行に伴って変化し、膜厚の関数である組成をもった下地層を形成する。これらの形態のすべてにおいて、下地層の全厚が５ｎｍを越えないようにすることが本発明の目的に適合する。より好ましくは、下地層の膜厚を２ｎｍ未満にするとよい。
【００６７】
上述した下地層の形成方法では、Ｔｉからなるスパッタリングターゲットを用いているが（Ｔｉは遷移金属）、Ｍｅからなる化合物を含むスパッタリングターゲットを用いる場合でも略同様の方法で形成することができる。ここで、Ｍｅは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、あるいは２種以上の遷移金属の合金を表している。
【００６８】
続いて、上記の方法を用いてＤＬＣ被覆層を下地層の上に形成する。
【００６９】
［第５の実施の形態］
図６は、磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録ディスクの表面上に本実施の形態の２層積層保護膜を２つのステップにより形成することが可能な装置を模式的に表すものである。本実施の形態では、図６の成膜チャンバ１０を用い、アルゴンイオンビーム等の反応性のイオンビーム２０を成膜チャンバ１０内に導入する。このイオンビーム２０は、高周波源３０によって生成され、約３００Ｖ〜１２００Ｖの電圧で加速される。イオンビームの照準をチタン（Ｔｉ）からなるスパッタリングターゲット５０に合わせることにより、成膜の均一化のために回転可能に構成された取付具に装着された、成膜対象物７０としての磁気記録再生ヘッドまたは磁気ディスクの上に、チタン原子がスパッタされる。
【００７０】
成膜対象物７０の上にチタン層を形成したのち、ガス導入ポート４０からプラズマ源にアルゴン、酸素、窒素ガスを導入し、アルゴン／酸素およびアルゴン／窒素混合ガスのプラズマ９０を生成し、これを成膜チャンバ１０内に導入することにより、チタン層が形成された成膜対象物７０をプラズマ９０に曝す。このとき、酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）ガスの流量比ｘ／ｙは、形成しようとする下地層（ＴｉＯｘＮｙ）の組成に応じて異なる濃度比や異なる導入時間を用いて設定する。ｘおよびｙの値をそれぞれ約０〜３、約０〜２の範囲内に設定することにより、本発明の目的に適合する下地層が形成される。また、ｘおよびｙの値は、下地層の成膜プロセスの進行に伴って変化し、膜厚の関数である組成をもった下地層を形成する。これらの形態のすべてにおいて、下地層の全厚が５ｎｍを越えないようにすることが本発明の目的に適合する。より好ましくは、下地層の膜厚を２ｎｍ未満にするとよい。
【００７１】
上述した下地層の形成方法では、Ｔｉからなるスパッタリングターゲットを用いているが（Ｔｉは遷移金属）、Ｍｅからなる化合物を含むスパッタリングターゲットを用いる場合でも略同様の方法で形成することができる。ここで、Ｍｅは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、あるいは２種以上の遷移金属の合金を表している。
【００７２】
プラズマの形成には、既に知られている多くの方法のいずれを用いてもよく、例えばイオンビームによるプラズマ形成法、容量結合プラズマ(capacitively coupled plasma；ＣＣＰ)法、電子サイクロトロン共鳴(electron cyclotron resonance；ＥＣＲ)法、または誘導結合プラズマ(iductively coupled plasma；ＩＣＰ)法等がある。
【００７３】
続いて、上記の方法を用いてＤＬＣ被覆層を下地層の上に形成する。
【００７４】
［第６の実施の形態］                              
本実施の形態は、スパッタされたイオンビーム２０が成膜対象物７０に照射される間に、プラズマ９０を導入するという点を除いて、第５の実施の形態（図６）の構成の場合と同様である。本実施の形態では、図６に示した装置において、成膜チャンバ１０を用い、アルゴンイオンビーム等の反応性のイオンビーム２０を成膜チャンバ１０内に導入する。イオンビーム２０は、高周波源３０によって生成され、約３００Ｖ〜１２００Ｖの電圧で加速される。イオンビーム２０の照準をチタン（Ｔｉ）からなるスパッタリングターゲット５０に合わせることにより、成膜の均一化のために回転可能に構成された取付具に装着された成膜対象物７０の上に、チタン原子がスパッタされる。
【００７５】
成膜チャンバ１０内で形成されるアルゴン／酸素およびアルゴン／窒素混合ガスからなるプラズマ９０の存在下で、成膜対象物７０の上にチタン層を形成する。このとき、酸素（Ｏ２）および窒素（Ｎ２）ガスの流量比ｘ／ｙは、形成しようとする下地層（ＴｉＯｘＮｙ）の組成に応じてそれぞれ異なる濃度比や異なる導入時間を用いて設定する。あるいは、それぞれ異なる露出時間を用いて、アルゴン／酸素ガスからなるプラズマ９０と、アルゴン／窒素ガスからなるプラズマ９０にこの順番で曝す間、成膜対象物７０の上にチタン層を形成する。プラズマの形成には、既に知られている多くの方法のいずれを用いてもよく、例えばイオンビームによるプラズマ形成法、容量結合プラズマ(capacitively coupled plasma；ＣＣＰ)法、電子サイクロトロン共鳴(electron cyclotron resonance；ＥＣＲ)法、または誘導結合プラズマ(iductively coupled plasma；ＩＣＰ)法等がある。
【００７６】
ｘおよびｙの値をそれぞれ約０〜３、約０〜２の範囲内に設定することにより、本発明の目的に適合する密着向上性と耐腐食性を兼ね備える下地層が形成される。ｘおよびｙの値は、下地層の成膜プロセスの進行に伴って変化し、膜厚の関数である組成をもった下地層を形成する。これらの形態のすべてにおいて、下地層の全厚が５ｎｍを越えないようにすることが本発明の目的に適合する。より好ましくは、下地層の膜厚を２ｎｍ未満にするとよい。
【００７７】
上述した下地層の形成方法では、Ｔｉからなるスパッタリングターゲットを用いているが（Ｔｉは遷移金属）、Ｍｅからなる化合物を含むスパッタリングターゲットを用いる場合でも略同様の方法で形成することができる。ここで、Ｍｅは、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｍｏ，Ｗからなる遷移金属群から選択される単一遷移金属、あるいは２種以上の遷移金属の合金を表している。
【００７８】
続いて、上記の方法を用いてＤＬＣ被覆層を下地層の上に形成する。
【００７９】
以下の好適な実施の形態は、あくまで本発明を例示したものであって、本発明はこれらの例に限定されるものではない。以上に示した密着性の高い遷移金属酸化窒化物を含む２層構造保護膜を磁気記録再生ヘッド上に形成するに際しては、本願の特許請求の範囲に記載の範囲内において、その形成方法、プロセス、材料、構造および寸法への様々な修正や変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の実施の形態における磁気記録再生ヘッドを有するヘッドスライダが本発明の実施の形態における回転する磁気ディスクの上を滑空している状態を示す模式図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における磁気記録再生ヘッドおよび磁気ディスクに保護膜を成膜するための成膜装置（反応性イオンビーム利用型）の構成を表す模式図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態における磁気記録再生ヘッドおよび磁気ディスクに保護膜を成膜するための成膜装置（フォーカス走査イオンビーム利用型）の構成を表す模式図である。
【図４】本発明の第３の実施の形態における磁気記録再生ヘッドおよび磁気ディスクに保護膜を成膜するための成膜装置（パルスイオンビーム利用型）の構成を表す模式図である。
【図５】本発明の第４の実施の形態における磁気記録再生ヘッドおよび磁気ディスクに保護膜を成膜するための成膜装置（反応性パルスレーザ利用型）の構成を表す模式図である。
【図６】本発明の第５〜第６の実施の形態における磁気記録再生ヘッドおよび磁気ディスクに保護膜を成膜するための成膜装置（プラズマ導入を伴う反応性イオンビーム利用型）の構成を表す模式図である。
【図７】タンタル酸化窒化物の硬度が酸素と窒素との相対比（ｘ／ｙ）の関数になっていることを示すグラフである。
【図８】保護膜を有する磁気記録／再生ヘッドに用いられる種々の材料に関する性質を一覧表形式で示した図である。
【図９Ａ】従来の保護膜形成プロセスを示す流れ図である。
【図９Ｂ】本発明の保護膜形成プロセスを示す流れ図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０・・・成膜チャンバ、２０・・・反応性イオンビーム、３０・・・高周波源、４０・・・ガス導入ポート、５０・・・スパッタリングターゲット、６０・・・原子、７０・・・成膜対象デバイス、８０・・ホルダ、２５…レーザビーム、９０・・・プラズマ、１００・・・磁気ヘッドスライダ、１２０・・・基板、１３０・・・レーザ、１５０・・・ヘッド部、１８０、２８０・・・下地層、１９０、２９０・・・ＤＬＣ層、２００・・・磁気ディスク。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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