(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または磁気ディスクおよびそれらの製造方法を提供する。【解決手段】  磁気記録再生ヘッド１０または磁気ディスク２０の清浄化された表面に、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）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。ｘは０．０２〜２．０の範囲、ｙは０．０１〜１．５の範囲とすることが好ましい。下地層１８０（２８０）のｘ，ｙの値を適切に調整することにより、基板とＤＬＣ層との間の強い化学的結合、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
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【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媒体基部と、
前記記録再生ヘッド基部または前記記録媒体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前記記録媒体基部における清浄化された基体表面にシリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）からなる層として形成された下地層と、
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媒体。
【請求項２】
前記下地層を構成するシリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）におけるｘが０.０２ないし２．０であり、ｙが０.０１ないし１．５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媒体。
【請求項３】
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媒体。
【請求項４】
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媒体。
【請求項５】
前記下地層を構成するシリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）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媒体。
【請求項６】
前記下地層が、反応性イオンビームスパッタリング、プラズマ雰囲気イオ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）、プラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ；plasma enhanced chemical vapor deposition)、電子サイクロトン共鳴(electron cyclotron resonance；ＥＣＲ) プラズマ成膜、または反応性パルスレーザ成膜(reactive pulsed laser deposition)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媒体。
【請求項７】
前記下地層が、密着性向上機能と耐腐食性とを備えている
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媒体。
【請求項８】
一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部、または磁気記録媒体基部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媒体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、シリコン酸化窒化物(一般式ＳｉＯxＮy)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媒体の製造方法。
【請求項９】
前記下地層を構成するシリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）におけるｘが０.０２ないし２．０であり、ｙが０.０１ないし１．５である
ことを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１０】
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または前記磁気記録媒体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前記シリコン（Ｓｉ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、またはシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）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相対濃度比で導くことにより、前記磁気記録再生ヘッド基部または前記磁気記録媒体基部上にシリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）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８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１１】
前記反応性イオンビームが、３００Ｖないし１２００Ｖの電圧で加速することにより生成されるＡｒ+イオンビームである
ことを特徴とする請求項１０に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１２】
前記反応性イオンビームが、前記スパッタリングターゲットの汚染（poisoning）の回避およびヒステリシスの低減のために用いられる高いエネルギーのフォーカス走査イオンビーム（a high energy scanning focused ion beam）である
ことを特徴とする請求項１０に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１３】
前記反応性イオンビームが、前記スパッタリングターゲットの汚染の回避のために用いられる、高い瞬間パワーのパルスイオン源(high instantaneous power pulsed ion source) からのビームである
ことを特徴とする請求項１０に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１４】
前記下地層を構成するシリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）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１０に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１５】
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１０に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１６】
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または磁気記録媒体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シリコン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ながら、酸素ガスおよび窒素ガスを前記真空成膜チャンバ内に所定の相対濃度比で注入することにより、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媒体基部上にシリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）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８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１７】
前記酸素ガスと窒素ガスの注入工程において、アルゴンをキャリアガスとして用いる
ことを特徴とする請求項１６に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１８】
前記下地層を構成するシリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）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１６に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項１９】
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１６に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２０】
前記レーザとして、二酸化炭素レーザまたはエキシマレーザを用いる
ことを特徴とする請求項１６に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２１】
前記高エネルギーの電磁放射ビームのエネルギー放射束量(energy fluence)を、２Ｊ／ｃｍ２ないし５Ｊ／ｃｍ２とする
ことを特徴とする請求項１６に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【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、所定の相対濃度比の酸素／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または磁気記録媒体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前記シリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を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媒体基部上に形成するステップと、
前記シリコン層を形成した後、前記所定の相対濃度比の酸素／窒素混合ガスのプラズマを生成し、このプラズマに前記シリコン層を所定の時間曝すことにより、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）からなる下地層を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媒体基部上に形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２３】
前記酸素／窒素混合ガスのプラズマの形成工程において、アルゴンをキャリアガスとして用いる
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媒体の製造方法。
【請求項２４】
前記反応性イオンビームが、３００Ｖないし１２００Ｖの加速電圧により生成されるアルゴンイオン(Ａｒ＋)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媒体の製造方法。
【請求項２５】
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、所定の濃度の酸素ガスプラズマと窒素ガスプラズマと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または磁気記録媒体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前記シリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を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媒体基部上に形成するステップと、
形成された前記シリコン層をアルゴン／酸素プラズマに曝したのち、これに続いてアルゴン／窒素プラズマに曝すプラズマ処理、あるいは、前記シリコン層をアルゴン／窒素プラズマに曝したのち、これに続いてアルゴン／酸素プラズマに曝すプラズマ処理を行うことにより、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）からなる下地層を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媒体基部上に形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２６】
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または請求項２５に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２７】
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、所定の相対濃度比の酸素／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または前記磁気記録媒体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前記シリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を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媒体基部上に形成するステップと、
前記所定の相対濃度比の酸素／窒素混合ガスのプラズマを生成するステップと
を含み、
前記プラズマ中で前記シリコン層を形成することにより、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）からなる下地層を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媒体基部上に形成する
ことを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２８】
酸素ガスと窒素ガスからなるプラズマの形成工程において、アルゴンをキャリアガスとして用いる
ことを特徴とする請求項２７に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項２９】
前記反応性イオンビームが、３００Ｖないし１２００Ｖの加速電圧により生成されるアルゴンイオンビームである
ことを特徴とする請求項２７に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【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２７に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３１】
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または前記磁気記録媒体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シリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を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媒体基部上に形成するステップと、
アルゴンをキャリアガスとして用いて所定の相対濃度比の酸素／窒素混合ガスの雰囲気を生成し、前記酸素ガスにより前記シリコン層を酸化すると共に前記窒素ガスにより前記シリコン層を窒化することにより、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）からなる下地層を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媒体基部上に形成するステップと
を含むことを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３２】
前記反応性イオンビームが、３００Ｖないし１２００Ｖの加速電圧により生成されるＡｒ+イオンビームである
ことを特徴とする請求項３１に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３３】
前記ＤＬＣ層を、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)により形成する
ことを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【請求項３４】
前記下地層を、密着性向上機能と耐腐食性とを備えるように形成する
ことを特徴とする請求項８に記載の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法。
【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、磁気記録媒体、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に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。特に、特許文献１は、酸化物表面を有する基材上にガス状のシリコン化合物を導入し、分解媒体としてのプラズマを用いてアモルファスシリコンからなる緩衝層を形成すると共に、その後、炭化水素ガスを導入し、緩衝層上に、炭素を含む被覆膜を形成することを教示している。
【０００５】
Itohらによる特許文献１は、内部応力の制御を目的とする２層膜以上の積層膜について教示している。その一つの実施の形態は、炭素層と酸化物基板との間の緩衝層として作用する窒化シリコン層の特性を最適化するために、窒化シリコン層の水素含有量を制御することを開示している。
【０００６】
特許文献２は、低い内部応力を有する層を介して、基板上に炭素層を形成することについて教示している。その一つの実施の形態では、低い内部応力を有する介在層として窒化シリコン膜が用いられている。この窒化シリコン膜は、反応性チャンバに導入されるシリコン水素ガスを用いて形成されている。
【０００７】
Ishiyamaによる特許文献３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４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５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６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。
【０００８】
【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３１９５３０１号
【特許文献３】米国特許出願第２００６／００６３０４０号
【特許文献４】米国特許出願第２００５／００４５４６８号
【特許文献５】米国特許出願第２００２／０１３４６７２号
【特許文献６】米国特許第５６０９９４８号
【０００９】
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。
【００１０】
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 mgnetoresistive 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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。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】
【００１３】
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、接着層として、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。
【００１４】
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と磁気記録ディスクとの意図しない接触による悪影響からこれらのヘッドおよびディスクを保護することが可能な磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録媒体、ならびにそれらの製造方法を提供することにある。
【００１５】
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、主として密着性向上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媒体を提供することにある。
【００１６】
本発明の第３の目的は、高い固有抵抗による表面シャンティング(surface shunting)の抑制により、磁気記録再生ヘッドの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媒体を提供することにある。
【００１７】
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媒体を提供することにある。
【００１８】
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媒体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】
【００１９】
本発明の目的は、一般式（ＳｉＯｘＮｙ）で表されるシリコン酸化窒化物を、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。シリコン酸化窒化物はＤＬＣおよび磁気記録再生ヘッドに効果的に付着し、強固で安定した接合を形成する。シリコン酸化窒化物は、上述した本発明の目的を達成し得る化学的・機械的特性を備えている。
【００２０】
シリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）は、炭素原子とシリコン原子との類似性に起因してシリコン-炭素結合を形成し、ＤＬＣに対して良好な密着性を示す。さらに、シリコンは、磁気記録再生ヘッドの製造に用いられる様々な基板材料（ＡｌＴｉＣ，Ａｌ2Ｏ3，ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅＣｏ等）や、その他の材料との良好な密着性を示す。また、シリコン酸化窒化物は、酸素および窒素の含有率、すなわち一般式（ＳｉＯｘＮｙ）におけるｘおよびｙを変えることによって化学的・機械的・物理的性質を容易に調整可能な材料である。参考および比較のために、磁気記録再生ヘッドの製造において用いられる様々な関連材料の−機械的・電気的特性を、図５に一覧形式で示しておく。
【００２１】
本発明の２層積層膜をはじめとする保護膜の最も重要な機能の一つとして、耐腐食性がある。シリコン酸化物（ＳｉＯ２）やシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）は、シリコンまたはアモルファスシリコンに比べ、安定性や耐腐食性が高く、腐食保護機能を有する。例えば、塩基性溶液中でのシリコンのエッチングレートは、シリコン酸化物およびシリコン窒化物のそれに比べて、大変高い。具体的には、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液（３３．３％；８０度）に対するシリコン（100）面のエッチングレートは１１００ｎｍ/分であるが、熱酸化法により形成した（thermoxide）シリコン酸化物では、エッチングレートは約７．７ｎｍ/分であり、シリコンリッチなシリコン窒化物や化学量論的組成を有する(stoichiometric)シリコン窒化物ではエッチングレートは事実上ゼロである（”Etch rate for micromachining processing-part 2”;Journal of Microelectromechanical Systems, 12(67), 2003, K.R.Wiliams 761-778ページ）。
【００２２】
保護コーティングの耐腐食性は浸漬試験によって明らかとなる。ここでは、酸性条件（ギ酸）および塩基性条件（重曹）における浸漬試験を行った。膜厚３ｎｍと言う同じ条件下で、シリコン酸化窒化物／ＤＬＣ−２層積層膜は、従来のシリコン／ＤＬＣ−２層積層膜に比べ、実質上すぐれた耐腐食性を示した（図７参照）。
【００２３】
シリコン酸化窒化物の硬度は、シリコン酸化物の場合の６［ＧＰa］からシリコン窒化物の場合の２０［ＧＰa］まで変えることができる。同様に、シリコン酸化窒化物の応力は、シリコン窒化物における引張応力＋０．９［ＧＰa］から、シリコン窒化物における圧縮応力−０．３［ＧＰａ］まで変える（調整する）ことができる。比較として、シリコンの圧縮応力は約＋１．０［ＧＰａ］である（“Stress in polycrystalline and amorphous silicon tin films”;Journal of Applied Physics, 54(8), 1983, R.T.Howe et al., 4674-4675ページ）。ここでは、シリコン酸化窒化物の他の特性を可調可能であることも示されている。たとえば、シリコン酸化窒化物の光学屈折率はシリコン酸化物における１．４５からシリコンリッチなシリコン酸化窒化物における２．４まで変化させることができる。 
【００２４】
上述したように、下地層とＤＬＣ層の合計膜厚は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。中でも、酸素原子および窒素原子はそれぞれ最小の原子のうちの一つである（図８参照）。アモルファスシリコン酸化物では、２個の酸素原子が１個のシリコン原子のスペースをほぼ占有することから、所定の膜厚下ではより多くの小さな原子が挿入され得る。ＤＬＣ保護膜の耐摩耗性にとって、保護膜と基板との密着性は重要な要素である。本発明における耐摩耗性は、Hysitron社製のトライボインデンタ(Triboindenter)を用いたナノ摩耗試験によって立証された。同じ膜厚を有する従来のシリコン／ＤＬＣ−２層積層膜および本発明のシリコン窒化物／ＤＬＣ−２層積層膜に対して、２０マイクロニュートンの負荷の下で２０摩耗サイクルの試験を行ったところ、本発明のシリコン窒化物／ＤＬＣ−２層積層膜が優れたナノ耐摩耗性を示した。
【００２５】
シリコン酸化窒化物は、シリコンに比べて高い絶縁性を示すため、表面シャントおよびそれに関連するノイズは大幅に低減される。図９は、従来のシリコン／ＤＬＣ−２層積層膜（網掛け部分）および本発明のシリコン酸化窒化物／ＤＬＣ−２層積層膜（網掛けを施していない部分）の準静的特性試験(Quasi-Static Test)の結果を表している。各種類について、それぞれ２６０個のスライダをサンプルとして用いた。シリコン酸化窒化物ＤＬＣの保護スライダでは、ポップコーンノイズの数（頻度）が明らかに減少している。
【００２６】
ＳｉＯｘＮｙ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。
【００２７】
１．アルゴン／酸素／窒素ガス雰囲気中におけるシリコン金属、シリコン金属酸化物またはシリコン金属窒化物のターゲットを用いた反応性スパッタリング。
【００２８】
２．プラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ；plasma enhanced chemical vapor deposition)、ロープレッシャーＣＶＤ（ＬＰＣＶＤ；low pressure chemical vapor deposition）、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）。
【００２９】
３．イオンビームプラズマ、容量結合プラズマ(capacitively coupled plasma；ＣＣＰ)、誘導結合プラズマ(iductively coupled plasma；ＩＣＰ)、電子サイクロトロン共鳴(electron cyclotron resonance；ＥＣＲ)によるシリコン表面のプラズマ処理。
【００３０】
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、次の通りである。
【００３１】
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体は、磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部と、記録再生ヘッド基部または記録媒体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記録媒体基部における清浄化された基体表面にシリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）からなる層として形成された下地層と、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、下地層の組成は、ｘ＝０.０２〜２．０、ｙ＝０.０１〜１．５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。下地層を構成するシリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）におけるｘおよびｙは、その下地層の膜厚の関数として変化するが、これらの値を調整することにより、下地層が密着性向上機能と耐腐食性とを有するように構成することができる。
【００３２】
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法は、一もしくは複数の磁気記録再生ヘッド基部、または磁気記録媒体基部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媒体基部のしかるべき表面を清浄するステップと、上記の各基部表面にシリコン酸化窒化物(一般式ＳｉＯxＮy)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ようにしたものである。
【００３３】
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法では、下地層の形成を次の各方法により行うことが可能である。
【００３４】
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シリコン（Ｓｉ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、またはシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）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所定の相対濃度比で導くことにより、磁気記録再生ヘッド基部または磁気記録媒体基部上にシリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）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。
【００３５】
第１の方法では、反応性イオンビームとして、３００Ｖないし１２００Ｖの加速電圧により生成されるＡｒ+イオンビームを用いることができる。あるいは、反応性イオンビームとして、スパッタリングターゲットの汚染（poisoning）の回避およびヒステリシスの低減のために用いられる高いエネルギーのフォーカス走査イオンビーム（a high energy scanning focused ion beam）や、高い瞬間パワーのパルスイオン源（pulsed ion source with high instantaneous power）からのイオンビームを用いるようにしてもよい。
【００３６】
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シリコン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ながら、酸素ガスおよび窒素ガスを真空成膜チャンバ内に所定の相対濃度比で注入することにより、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媒体基部上にシリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）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。レーザとしては、二酸化炭素レーザまたはエキシマレーザを用いることが可能である。レーザから発する電磁放射ビームのエネルギー放射束量(energy fluence)は、２Ｊ／ｃｍ２〜５Ｊ／ｃｍ２程度とするのが好ましい。また、レーザビームを用いた成膜方法としては、反応性パルスレーザ成膜(reactive pulsed laser deposition)も利用可能である。
【００３７】
第３の方法は、反応性ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を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媒体基部上に形成するステップと、シリコン層を形成した後、所定の相対濃度比の酸素／窒素混合ガスのプラズマを生成し、このプラズマにシリコン層を所定の時間曝すことにより、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）からなる下地層を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媒体基部上に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の加速電圧により生成されるアルゴンイオン(Ａｒ＋)ビームを用いることができる。
【００３８】
第４の方法は、下地層の形成ステップが、反応性ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を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媒体基部上に形成するステップと、形成されたシリコン層をアルゴン／酸素プラズマに曝したのち、これに続いてアルゴン／窒素プラズマに曝すプラズマ処理、あるいは、シリコン層をアルゴン／窒素プラズマに曝したのち、これに続いてアルゴン／酸素プラズマに曝すプラズマ処理を行うことにより、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）からなる下地層を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媒体基部上に形成するステップとを含むようにしたものである。  
【００３９】
第５の方法は、下地層の形成ステップが、反応性ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を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媒体基部上に形成するステップと、所定の相対濃度比の酸素／窒素混合ガスのプラズマを生成するステップとを含み、プラズマ中でシリコン層を形成することにより、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）からなる下地層を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媒体基部上に形成するようにしたものである。
【００４０】
第３ないし第５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。下地層は、プラズマ雰囲気イオ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）、プラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ；plasma enhanced chemical vapor deposition)により成膜可能である。
【００４１】
第６の方法は、下地層の形成ステップが、反応性ビームの照準をシリコンからなるスパッタリングターゲットに合わせ、シリコン層を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媒体基部上に形成するステップと、アルゴンをキャリアガスとして用いて所定の相対濃度比の酸素／窒素混合ガスの雰囲気を生成し、酸素ガスによりシリコン層を酸化すると共に窒素ガスによりシリコン層を窒化することにより、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）からなる下地層を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媒体基部上に形成するステップとを含むようにしたものである。
【００４２】
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法では、下地層を構成するシリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）の組成が、ｘ＝０.０２〜２．０、ｙ＝０.０１〜１．５となるように構成することが好ましい。ｘ，ｙの値は、その下地層の膜厚によって調整可能である。下地層の膜厚を、５ｎｍ未満、より好ましくは２ｎｍ未満にすると、密着性と耐腐食性の優れた下地層が得られる。反応性イオンビームとしては、３００Ｖないし１２００Ｖの加速電圧により生成されるアルゴンイオンビームを用いることができる。酸素ガスと窒素ガスの注入工程や、酸素ガスと窒素ガスからなるプラズマの形成工程においては、アルゴンをキャリアガスとして用いることが可能である。
【００４３】
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体の製造方法では、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】
【００４４】
本発明の磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体によれば、ヘッドまたは媒体の基部の表面に、シリコン酸化窒化物（ＳｉＯxＮy）からなる下地層と、ＤＬＣ層とからなる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】
【００４５】
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層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の向上のためのシリコン酸化窒化物（ＳｉＯｘＮｙ）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。
【００４６】
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層の密着性を向上するための密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。まず、図６Ａを参照して、従来の方法（比較例）について説明する。この図６Ａは、従来の２層積層保護膜を形成するための連続した３つのステップを流れ図として表したものである。従来は、ヘッド基板をアルゴンイオン（Ａｒ+）ビームにより清浄化したのち（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密着層を形成し（Ｓ１０２）、次にＤＬＣ被覆層を形成するようにしている（Ｓ１０３）。ＤＬＣ被覆層の形成には、ＩＢＤ、またはプラズマエンハンストＣＶＤ（ＰＥＣＶＤ；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；filtered cathodic vacuum arc）法が用いられる。
【００４７】
本発明の実施の形態は、従来の、磁気記録/再生ヘッド上のＩＢＤによるアモルファスシリコン成膜法とは異なり、磁気記録/再生ヘッドのみならず磁気記録媒体を含む基板上への成膜を含むものである。図６Ｂ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つのステップを流れ図として表している。
【００４８】
１．エッチング機構としてのアルゴンイオンビームまたはアルゴン／酸素イオンビームを用いて基板を予め清浄化する（ステップＳ２０１）。この基板は、磁気記録再生ヘッドおよび磁気記録媒体の表面ともなるものである。
２．以下にあげる所定の方法によって、シリコン酸化窒化物からなる密着性・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、シリコン、シリコン酸化物またはシリコン窒化物のターゲットを用いた、シリコンの反応性イオンビームスパッタリング、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、イオンビームプラズマによるアモルファスシリコン膜のプラズマ処理、容量結合プラズマ(capacitively coupled plasma；ＣＣＰ)、電子サイクロトン共鳴(electron cyclotron resonance；ＥＣＲ)、誘導結合プラズマ(iductively coupled plasma；ＩＣＰ)、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）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）。
【００４９】
本実施の形態は、上記した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磁気記録媒体の上に２層積層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。））または記録媒体の基板表面に形成される。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。
【００５０】
図１は、本発明の実施の形態が適用されるハードディスクドライブ（ＨＤＤ）の要部を表すものである。この図は、磁気記録媒体の上方の、ヘッドおよび媒体によって決まる位置に配置された記録再生ヘッドを模式的に表している。このＨＤＤは動作状態にあり、磁気記録媒体もヘッドの下で回転移動している。なお、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、磁気記録再生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、下地層１８０およびＤＬＣ被覆層１９０によって覆われている。
【００５１】
一方、スライダの下で回転する磁気記録媒体（本実施の形態では磁気ディスク２００）は、ガラスまたはアルミニウムからなる基板２１０の上に、第１の下地層２２０（本発明の下地層とは異なる）と磁性層２３０とを積層してなるものである。磁性層２３０の表面は、本実施の形態の方法によって形成された第２の下地層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の両方と、これらの上に形成されるＤＬＣ層１９０，２９０とを提供するものである。
【００５２】
以下、第１〜第９の実施の形態について詳細に説明する。
【００５３】
［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媒体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、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（より好ましくは、約６００Ｖ〜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内に、約０〜２０ｓｃｃｍの流量レートで酸素および窒素ガスを導入する。このとき、酸素および窒素ガスの流量比は、形成しようとする下地層（ＳｉＯｘＮｙ）の組成に応じて異なる流量比ｘ／ｙに設定する。イオンビーム２０の照準をシリコン酸化物（ＳｉＯ２）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に装着された成膜対象物７０の上に、スパッタされた原子６０が堆積する。成膜対象物７０は、複数の磁気記録再生ヘッド（未切断状態のスライダバー）、または、磁気ディスクなどの磁気記録媒体である。これにより、ｘの値が０．０２ないし２．０であり、ｙの値が０．０１ないし１．５である、本発明の目的に適した下地層ＳｉＯｘＮｙ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９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、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。
【００５４】
［第２の実施の形態］
本実施の形態では、図２に示した装置において、スパッタリングターゲット５０としてシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を用いる。その他の構成は上記第１の実施の形態（図７）の場合と同様である。
【００５５】
本実施の形態では、高周波源３０によって生成され約３００Ｖ〜１２００Ｖの電圧で加速されたアルゴンイオン等のイオンビーム２０を成膜チャンバ１０内に導入すると共に、ガス導入ポート４０から成膜チャンバ１０内に約０〜２０ｓｃｃｍの流量レートで酸素および窒素ガスを導入する。このとき、酸素および窒素ガスの流量比は、形成しようとする下地層（ＳｉＯｘＮｙ）の組成に応じて異なる流量比ｘ／ｙに設定する。イオンビーム２０の照準をシリコン窒化物からなるスパッタリングターゲット５０に合わせると、ホルダに装着された磁気記録再生ヘッドや磁気ディスク等の成膜対象物７０の上に、スパッタされた原子６０が堆積する。これにより、ｘの値が０．０２ないし２．０であり、ｙの値が０．０１ないし１．５である、本発明の目的に適した下地層ＳｉＯｘＮｙ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密着性のある下地層が形成される。このとき、下地層の全厚が５ｎｍ（より好ましくは、２ｎｍ）を越えないようにするとよい。続いて、この下地層の上に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。
【００５６】
［第３の実施の形態］
本実施の形態では、図２に示した装置において、イオンビーム２０として高エネルギーの反応性のフォーカス走査イオンビーム(high energy scanning focused ion beam)を用いる。また、スパッタリングターゲット５０としては、シリコン（Ｓｉ）を用いる。そして、成膜チャンバ１０内に約０〜２０ｓｃｃｍの流量レートで酸素および窒素ガスを導入しながら、フォーカス走査イオンビームによって、シリコン（Ｓｉ）からなるスパッタリングターゲット５０をスパッタし、成膜対象物７０の上に下地層ＳｉＯｘＮｙを形成する。その他の構成は上記第１の実施の形態（図７）の場合と同様である。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)を回避すると共に、成膜に伴うヒステリシス(hysteresis 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２００４/０１４９５６６号に記載されている。 
【００５７】
なお、成膜チャンバ１０内に導入するガスの種類、流量および流量比、形成する下地層ＳｉＯｘＮｙの膜厚やｘ，ｙの値、下地層の膜厚とｘ，ｙの値との関係については、上記第１の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
【００５８】
［第４の実施の形態］
本実施の形態では、図２に示した装置において、イオンビーム２０として、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)から発せられるパルスイオンビームを用いる。また、スパッタリングターゲット５０としては、シリコン（Ｓｉ）を用いる。そして、成膜チャンバ１０内に約０〜２０ｓｃｃｍの流量レートで酸素および窒素ガスを導入しながら、パルスイオンビームによって、シリコン（Ｓｉ）からなるスパッタリングターゲット５０をスパッタし、成膜対象物７０の上に下地層ＳｉＯｘＮｙを形成する。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。高い瞬間パワーを有するパルスイオンビームは、スパッタリングターゲットの汚染(poisoning the sputtering target)を回避すると共に、成膜に伴うヒステリシス(hysteresis 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 ６,２９６,７４２号に記載されている。 
【００５９】
なお、成膜チャンバ１０内に導入するガスの種類、流量および流量比、形成する下地層ＳｉＯｘＮｙの膜厚やｘ，ｙの値、下地層の膜厚とｘ，ｙの値との関係については、上記第１の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
【００６０】
［第５の実施の形態］
図３は、第５の実施の形態に係る２層積層保護膜を形成可能な装置を模式的に表すものである。この図で、上記第１の実施の形態（図２）と同一要素には同一符号を付し、適宜、説明を省略する。本実施の形態では、二酸化炭素レーザまたはエキシマレーザ等のレーザ１３０から出射された電磁放射ビーム（レーザビーム）８０を用いる。レーザビーム８０の放射束量(energy fluence)は、例えば２Ｊ／ｃｍ２ないし５Ｊ／ｃｍ２程度とする。また、スパッタリングターゲット５０としては、シリコン（Ｓｉ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ２）、またはシリコン窒化物（Ｓｉ３Ｎ４）を用いる。そして、アルゴンガスをキャリアガスとして用いて、成膜チャンバ１０内に約０〜２０ｓｃｃｍの流量レートで酸素および窒素ガスを導入しながら、レーザビーム８０によって、シリコン（Ｓｉ）からなるスパッタリングターゲット５０をスパッタし、成膜対象物７０の上に下地層ＳｉＯｘＮｙを形成する。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。
【００６１】
レーザビームを用いた成膜方法としては、上記の方法のほか、反応性パルスレーザ成膜(reactive pulsed laser deposition)法も利用可能である。
【００６２】
なお、成膜チャンバ１０内に導入するガスの種類、流量および流量比、形成する下地層ＳｉＯｘＮｙの膜厚やｘ，ｙの値、下地層の膜厚とｘ，ｙの値との関係については、上記第１の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
【００６３】
［第６の実施の形態］
図４は、磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体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、まず、高周波源３０によって生成され約３００Ｖ〜１２００Ｖの電圧で加速されたアルゴンイオンビーム等のイオンビーム２０を成膜チャンバ１０内に導入する。このイオンビーム２０の照準をシリコン（Ｓｉ）からなるスパッタリングターゲット５０に合わせ、ホルダに装着された磁気記録再生ヘッドまたは磁気記録媒体等の成膜対象物７０の上に、スパッタされたシリコンの原子６０を堆積させてシリコン層を形成する。
【００６４】
成膜対象物７０の上にシリコン層を形成したのち、ガス導入ポート４００からプラズマ源４５にアルゴン、酸素、窒素ガスを導入し、ここでアルゴン／酸素／窒素混合ガスのプラズマ９０を生成する。ここで、アルゴンガスはキャリアガスである。そして、シリコン層が形成された成膜対象物７０をプラズマ９０に曝すことにより、シリコン層の表面処理を行う。酸素および窒素ガスの流量比は、形成しようとする下地層（ＳｉＯｘＮｙ）の組成に応じて異なる流量比ｘ／ｙに設定する。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、エレクトロンサイクロトロン共鳴（ＥＣＲ；electron cyclotron resonance）法、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；inductively coupled plasma）法、または容量結合プラズマ（ＣＣＰ；capacitively coupled plasma)法等がある。
【００６５】
なお、イオンビーム２０の生成条件、形成する下地層ＳｉＯｘＮｙの膜厚やｘ，ｙの値、下地層の膜厚とｘ，ｙの値との関係については、上記第１の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
【００６６】
［第７の実施の形態］
本実施の形態では、上記第６の実施の形態の場合と同様に、図４に示した装置を用い、まず、アルゴンイオンビーム等のイオンビーム２０によって、シリコン（Ｓｉ）からなるスパッタリングターゲット５０をスパッタし、成膜対象物７０の上にシリコン層を形成する。
【００６７】
次に、シリコン層の形成された成膜対象物７０の表面をプラズマ９０に曝すことにより、表面処理を行う。但し、本実施の形態では、上記第６の実施の形態の場合とは異なり、まず、アルゴン／酸素ガスプラズマによる表面処理を行ったのち、アルゴン／窒素ガスによる表面処理を行う。あるいは逆に、アルゴン／窒素ガスプラズマによる表面処理を行ったのち、アルゴン／酸素ガスによる表面処理を行うようにしてもよい。すなわち、アルゴン／酸素ガスプラズマによる表面処理と、アルゴン／窒素ガスによる表面処理とを、互いに異なる期間において実施する。アルゴン／酸素ガスプラズマによる表面処理の時間と、アルゴン／窒素ガスによる表面処理の時間は、形成しようとする下地層（ＳｉＯｘＮｙ）の組成に応じて決定する。プラズマの形成には、上記第６の実施の形態であげたように、イオンビームによるプラズマ形成法、ＥＣＲ法、ＩＣＰ法、またはＣＣＰ法等を用いる。
【００６８】
なお、イオンビーム２０の生成条件、形成する下地層ＳｉＯｘＮｙの膜厚やｘ，ｙの値、下地層の膜厚とｘ，ｙの値との関係については、上記第１の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
【００６９】
［第８の実施の形態］
本実施の形態では、図４に示した装置を用い、プラズマ浸漬成膜法により下地層ＳｉＯｘＮｙを成膜する。より具体的には、ガス導入ポート１００からアルゴン（キャリアガス）、酸素、窒素ガスを導入し、アルゴン／酸素／窒素混合ガスのプラズマ９０の雰囲気中で、アルゴンイオンビーム等のイオンビーム２０によってシリコン（Ｓｉ）からなるスパッタリングターゲット５０をスパッタし、成膜対象物７０の上に下地層ＳｉＯｘＮｙを成膜する。プラズマの形成には、上記第６の実施の形態であげたように、イオンビームによるプラズマ形成法、ＥＣＲ法、ＩＣＰ法、またはＣＣＰ法等を用いる。
【００７０】
なお、イオンビーム２０の生成条件、形成する下地層ＳｉＯｘＮｙの膜厚やｘ，ｙの値、下地層の膜厚とｘ，ｙの値との関係については、上記第１の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
【００７１】
［第９の実施の形態］
本実施の形態では、上記第１の実施の形態の場合と同様に、図２に示した装置を用い、まず、アルゴンイオンビーム等のイオンビーム２０によって、シリコン（Ｓｉ）からなるスパッタリングターゲット５０をスパッタし、成膜対象物７０の上にシリコン層を形成する。
【００７２】
次に、ガス導入ポート４０から、アルゴンガスをキャリアガスとして、所定の流量比で酸素および窒素ガスを導入して、酸素／窒素混合ガスを生成する。そして、シリコン層の形成された成膜対象物７０の表面を酸素／窒素混合ガスに曝すことにより、シリコン層の酸化窒化処理を行う。但し、この場合、酸素ガスによる酸化処理を行ったのち窒素ガスによる窒化処理を行うようにしたり、あるいは逆に、窒素ガスによる窒化処理を行ったのち酸素ガスによる酸化処理を行うようにしてもよい。すなわち、酸素ガスによる表面処理と、窒素ガスによる表面処理とを、互いに異なる期間において実施するようにしてもよい。酸素ガスによる表面処理時間と、窒素ガスによる表面処理時間は、形成しようとする下地層（ＳｉＯｘＮｙ）の組成に応じて決定する。
【００７３】
なお、イオンビーム２０の生成条件、形成する下地層ＳｉＯｘＮｙの膜厚やｘ，ｙの値、下地層の膜厚とｘ，ｙの値との関係については、上記第１の実施の形態の場合と同様であり、説明を省略する。
【００７４】
以上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。以上に示したシリコン酸化窒化物を含む２層構造保護膜を磁気記録再生ヘッドや磁気記録媒体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】
【００７５】
【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〜第４および第９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５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４】本発明の第６〜第８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（プラズマ雰囲気イオンビーム利用型）の構成を表す模式図である。
【図５】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６Ａ】従来の保護膜形成プロセスを示す流れ図である。
【図６Ｂ】本発明の保護膜形成プロセスを示す流れ図である。
【図７】保護膜の耐食性データの一例を示す図である。
【図８】各種の原子のサイズを示す図である。
【図９】磁気ヘッドスライダにおけるポップコーンノイズの頻度データを示す図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０…成膜チャンバ、２０…反応性イオンビーム、３０…高周波源、４０，４００…ガス導入ポート、４５…プラズマ源、５０…スパッタリングターゲット、６０…原子、７０…成膜対象物、８０…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６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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