(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭化水素ガスを原料としたプラズマＣＶＤ法を用いて耐摺動部材上に保護膜を形成する方法であって、
該保護膜の成膜初期には該耐摺動部材に−５００Ｖを超えるバイアス電位を印加し、成膜終期には−７５０Ｖ以下のバイアス電位を印加し、
前記保護膜を成膜する時間に対して、前記成膜終期の時間の比率が２５％以下、５％以上であることを特徴とする保護膜形成方法。
【請求項２】
磁気記録層および保護膜を備えた磁気記録媒体であって、
前記保護膜は、請求項１に記載の方法によって形成されたことを特徴とする磁気記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐摺動部材または耐摩耗部材に被覆される保護膜の形成方法、ならびに該形成方法により形成された保護膜を備えた耐摺動部材に関する。特に詳細には、磁気記録媒体の保護膜形成方法、ならびに該形成方法によって形成された保護膜を有する磁気記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐摺動部材または耐摩耗部材のコーティングに用いられる硬質被膜として炭素を主成分とする保護膜が用いられている。例えば、磁気記録分野においては磁気記録媒体と磁気ヘッドの接触が生じることから耐摺動性あるいは耐摩耗性が必要とされ、磁気記録媒体または磁気ヘッドの保護膜として炭素を主成分とする膜（以下、炭素系膜とも呼ぶ。）が用いられている。
炭素系膜としては、例えば、ダイアモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン（ｔａ−Ｃ）、アモルファスカーボン（ａ−Ｃ）等が用いられているが、なかでもＤＬＣ膜は、表面平滑性に優れ、硬さも大きいことから表面被膜として適している。
炭素系膜の形成手法としては、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法等が用いられてきている。
【０００３】
スパッタリング法で形成した炭素系膜とプラズマＣＶＤ法で形成した炭素系膜（以下、ｐ−ＣＶＤ炭素系膜とも呼ぶ。）を比べた場合、ｐ−ＣＶＤ炭素系膜の方が緻密で硬いため耐久性、耐食性に優れている。これは、ｐ−ＣＶＤ炭素系膜が、炭化水素ラジカルから形成されるため、水素を介して３次元的な剛性の強い四面体構造をとり易くなっているためと考えられる。このことから、近年、磁気記録媒体の保護膜としてはｐ−ＣＶＤ炭素系膜、中でもＤＬＣ膜が用いられている。
上記のように耐久性、耐食性という点ではｐ−ＣＶＤ炭素系膜が有利であるが、一方で、保護膜表面の耐ガス吸着性という点ではｐ−ＣＶＤ炭素系膜は不利であった。これは、ｐ−ＣＶＤ炭素系膜は膜表面にも水素を有するため、それがＳＯ２ガス等の吸着サイトとなるためである。
【０００４】
保護膜表面の耐ガス吸着性を良好なものとする、即ち、保護膜表面にガスが吸着しにくいようにするために、ｐ−ＣＶＤ炭素系膜の上にスパッタリング法で成膜した炭素系膜を積層する方法（例えば、特許文献１参照。）、あるいは、希ガスと酸素の混合ガス雰囲気下でｐ−ＣＶＤ炭素系膜の表面をプラズマ処理する方法（例えば、特許文献２参照。）等が検討されてきた。
【特許文献１】特開平９−１２８７３２
【特許文献２】特開２００４−２８８３２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ｐ−ＣＶＤ炭素系膜の上にスパッタリング法による炭素系膜を積層する場合は、保護膜の膜厚が増加する問題が生じる。例えば、磁気記録媒体においては、磁気記録媒体の磁気記録層と磁気ヘッドの記録再生素子との間隔である磁気スペーシングが増加して記録再生特性を劣化させることになり、望ましい方法とは言えない。また、ｐ−ＣＶＤ炭素系膜を成膜後にプラズマ処理することは製造工程が増加するという問題があった。
本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、ｐ−ＣＶＤ炭素系膜の耐久性、耐食性を活かしつつ、且つ、耐ガス吸着性の良好な保護膜形成方法を提供することにある。さらには、このような方法で形成した保護膜を有することにより磁気スペーシングの増加を抑制し、優れた記録再生特性を有する磁気記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の目的を達成するために本発明では、炭化水素ガスを原料としたプラズマＣＶＤ法を用いて耐摺動部材上に保護膜を成膜するにあたり、該保護膜の成膜初期には該耐摺動部材に−５００Ｖを超えるバイアス電位を印加し、成膜終期には−５００Ｖ以下のバイアス電位を印加することを特徴とする。
前期保護膜を成膜する時間に対して、前記成膜終期の時間の比率は２５％以下であることが好ましい。
また、磁気記録層および保護膜を備えた磁気記録媒体において、保護膜を上述の方法によって形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、ｐ−ＣＶＤ炭素系膜の耐久性、耐食性を活かしつつ、耐ガス吸着性の良好な保護膜を形成することが可能となり、優れた耐摺動部材あるいは耐摩耗部材を得ることができる。
さらには、磁気スペーシングの増加を伴わずに耐久性、耐食性と耐ガス吸着性を両立した磁気記録媒体を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施の形態について説明する。以下、磁気記録媒体を例にとって説明するが、本発明の保護膜形成方法は、磁気記録媒体に限定されるものではなく、耐摺動部材または耐摩耗部材にｐ−ＣＶＤ炭素系膜を形成する場合に用いることができる。
図２は本発明を適用した磁気記録媒体の構成例を説明するための図で、長手磁気記録媒体を例にとって断面模式図で示している。磁気記録媒体は基板１上に下地層２、中間層３、磁気記録層４及び保護膜５が順に形成されており、さらにその上に潤滑剤層６が形成されている。
保護膜５の材料としては、炭素を主体とする材料が好適に用いられる。例えば、ダイアモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）、テトラヘドラル・アモルファス・カーボン（ｔａ−Ｃ）、アモルファスカーボン（ａ−Ｃ）等を用いることができる。なかでも、膜が緻密で硬く、量産性にも優れているＤＬＣが好ましい。潤滑剤層との結合性、硬さ等を調整する目的で窒素、水素等を添加することも可能である。
【０００９】
保護膜５は、いわゆるプラズマＣＶＤ法を用いて形成する。成膜時に用いる成膜ガスとしては放電ガスと原料ガスを混合して用いるが、原料ガスとしてはアセチレン、エチレン、メタン等の炭化水素ガスが好ましい。窒素、水素等を添加する場合には、これらの元素を含むガスをさらに添加する。放電ガスとしては、アルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスが好ましい。成膜ガスの圧力は放電の安定性や成膜速度の点から０．１Ｐａ以上、１０Ｐａ以下とすることが好ましく、成膜ガスの流量は成膜室の大きさや排気系能力にも依るが、１０ｓｃｃｍ以上、１００ｓｃｃｍ以下程度となる。
ホローカソードに高電圧（１０００Ｖ程度）を印加する等の手段でプラズマを発生し、プラズマ中に磁気記録層４までを形成した半製品を配置して保護膜５の成膜を行うが、保護膜の最表面の形成時に、基板１に−５００Ｖ以下（絶対値では５００Ｖ以上である。）の負極性のバイアス電位を印加することにより、保護膜の耐ガス吸着性を向上することができる。
【００１０】
図１は、成膜の時間経過と基板に印加するバイアス電位の関係を説明するための模式図で、破線は基板１を浮遊電位にした状態を表し、実線は基板１に負極性のバイアス電位を印加した状態を表している。この例では、保護膜の成膜時間を２．０秒とし、成膜開始から１．７５秒間は基板電位を浮遊電位とし、成膜開始から１．７５秒後から保護膜成膜の終了まで基板に−７５０Ｖのバイアス電位を印加した例を表している。
成膜初期は、基板バイアス電位を−５００Ｖを超える電位としてｐ−ＣＶＤ炭素系膜を成膜する。これは、ｐ−ＣＶＤ炭素系膜に適度な炭化水素ラジカルが導入される結果、水素を介して３次元的な剛性の強い四面体構造をとり易くなり、緻密で硬くなって耐久性、耐食性に優れた膜とすることができるためである。バイアス電位を−１００Ｖ以上とすることで効果はさらに増大する。基板電位を浮遊電位とすることにより、自己バイアス電位が印加され、成膜条件に応じた自立的なバイアス制御が可能となり、かつ−１００Ｖを超える適度な電位とすることができるので特に好ましい。
【００１１】
保護膜の成膜終期で、最表面のｐ−ＣＶＤ炭素系膜を成膜する時は、基板バイアス電位を−５００Ｖ以下とする。これは、最表面の水素を低減して、耐ガス吸着性を向上するためである。バイアス電位が−５００Ｖより高い場合は水素を低減する効果が減少する。−５００Ｖ以下のバイアス電位を印加する時間は、保護膜成膜時間の２５％以下とすることが好ましい。２５％を超えると、緻密で硬い膜が減少して保護膜の耐久性、耐食性が低下する。
なお、以上の説明では、基板にバイアス電位を印加するとしたが、基板が絶縁体の場合には、保護膜を形成すべき半製品にバイアス電位を印加すればよい。即ち、上記の例でいえば、磁気記録層にバイアス電極を接触させて、磁気記録層にバイアス電位を印加しても良い。
【００１２】
また、プラズマ発生方法としては、通常用いられる方法を使用することができ、例えば、ホローカソード方式以外にもＲＦ方式（１３．５６ＭＨｚ）やフィラメント方式（タングステン）等を用いることができる。
保護膜５の膜厚は、磁気記録媒体に用いる場合には、１ｎｍ以上、５ｎｍ以下とすることが好ましい。膜厚が１ｎｍよりも薄い場合、耐久性、耐食性等の信頼性が磁気記録装置として必要とされる値を満足することが出来なくなる。逆に、５ｎｍよりも厚い場合には、磁気記録層４の最表面と磁気ヘッドの記録再生素子との間の距離が遠くなるために、記録密度を高めることが難しくなる。
保護膜５を形成後、潤滑剤層６を形成できる。さらにテープクリーニング処理等の後処理を行うことができる。
【００１３】
潤滑剤層６としては、従来使用されている材料を用いることができる。例えば、パーフルオロポリエーテル系の液体潤滑剤をもちいることができる。潤滑剤層６の膜厚等の条件は、通常の磁気記録媒体で用いられる諸条件をそのまま用いることができる。
テープクリーニング処理としては、通常の磁気記録媒体で用いられる、磁気記録媒体を回転させながら砥粒付きのテープを押し付けながら媒体表面全体をシークさせる方法等をそのまま用いることができる。処理条件は磁気記録媒体の性能により適宜調整される。
基板１としては、通常の磁気記録媒体用に用いられる、ＮｉＰメッキを施したＡｌ合金や化学強化ガラス、結晶化ガラス等を用いることができる。
下地層２としては、Ｃｒ系合金等を用いることが出来る。磁気配向、結晶微細化、格子整合等の目的で、適宜組成を変えた層を数層、積層することも出来る。
【００１４】
中間層３としては、熱安定性を向上させる目的で、ＣｏＣｒ系合金およびＲｕ等を用いることが出来る。
磁気記録層４としては、ＣｏＣｒＰｔ系合金を用いることが出来る。記録再生特性を向上させる目的で、適宜組成を変えた層を数層、積層することも出来る。
以下、実施例を用いてさらに詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
潤滑剤層６を形成しなかったこと以外は図２の構成を用いて磁気記録媒体を作製した。
基板１として、ＮｉＰメッキを施した直径９５ｍｍ、厚さ１．２７ｍｍのアルミニウム合金を用い、これを洗浄後スパッタ装置内に導入し、Ｃｒ２０Ｍｏターゲット（ここで、単位が省略されている大文字の数字は引き続く元素の原子％を表し、Ｍｏが２０原子％、残余がＣｒであることを表す。以下同様である。）を用いてＣｒＭｏ下地層２を形成し、引き続いて、Ｒｕターゲットを用いてＲｕ中間層３を成膜した。下地層２、中間層３を合わせた膜厚は１２ｎｍである。引き続きＣｏ２５Ｃｒ１２Ｐｔ３Ｂターゲットを用いてＣｏＣｒＰｔＢ磁気記録層４を膜厚１８ｎｍにて成膜した。
引き続き、ホローカソードプラズマＣＶＤ装置を用い、膜厚４．０ｎｍのＤＬＣ保護膜５を形成した。ここで、放電ガスにはアルゴン、原料ガスにはアセチレンを用い、アルゴン流量４０ｓｃｃｍ、アセチレン流量４０ｓｃｃｍ、ガス圧０．５Ｐａとした。放電電流は、成膜時間２．０秒で膜厚が４．０ｎｍになるように設定した。
【００１６】
基板に印加するバイアス電位は、図１のパターンにて印加した。成膜開始から１．７５秒の間、基板バイアス電位は浮遊電位とした。このときの基板電位は約−１０Ｖであった。残りの成膜時刻１．７５〜２．０秒の間、−７５０Ｖの基板バイアス電位を印加した。即ち、成膜終期の基板バイアス印加時間は０．２５秒である。
このようにして形成した保護膜を有する磁気記録媒体のガス吸着量、比摩耗量を測定した。
ガス吸着量は、磁気記録媒体を温度２３℃、相対湿度５０パーセント、ＳＯ２ガス濃度０．１ｐｐｍの環境下に１０時間放置した後、飛行時間型二次イオン質量分析装置（ＴＯＦ−ＳＩＭＳ）を用いてＳＯ３−イオンの量を３分間測定することにより求めた。測定結果は約１０５０カウントと少なく良好であった。
【００１７】
比摩耗量は、ボール・オン・ディスク装置により測定した。用いたボールの材質はアルチック、直径は２ｍｍで、荷重は５ｍＮ、回転数は１００ｒｐｍで、３分間摺動させた後のＤＬＣ保護膜の摩耗量を、光学式表面検査装置を用いて測定した。比摩耗量は０．６×１０−７ｍｍ３／Ｎ・ｍと小さく、良好であった。
（実験例１）
ＤＬＣ保護膜５形成時の成膜時間は２．０秒で固定した上で、成膜終期の基板バイアス電位および基板バイアス印加時間を変えたこと以外は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製して、成膜終期の基板バイアス電位および基板バイアス印加時間の影響を検討した例である。
磁気記録媒体のガス吸着量を表１に、比摩耗量を表２に示す。表中で基板バイアス印加時間は、図１のパターンにおいて、基板バイアスの印加開始から保護膜の成膜終了までの時間を示す。
【００１８】
表１を参照すれば、−５００ボルト以下の基板バイアス電位を印加したときに、ガス吸着量が２０００カウント未満と少なく、良好であった。これは、負極性の基板バイアス電位を成膜終期に印加することにより、ＤＬＣ膜表面の形成時に水素が入りにくくなっており、その効果が−５００Ｖ以下の基板バイアス電位で増大するためと考えられる。
また、表２を参照すれば、成膜時間２．０秒のうち、基板バイアス印加時間が０．５秒以内のときに、比摩耗量が１．０×１０−７ｍｍ３／Ｎ・ｍ未満と小さく、良好であった。これは、−５００Ｖ以下の基板バイアス電位を印加した場合、基板に入射するイオンに過度のエネルギーを与えることとなり、膜の緻密性としては却って低下するためと考えられる。従って、保護膜の主要部の形成時には基板バイアス電位は−５００Ｖを超える電位とすることが好ましく、浮遊電位もしくは−１００Ｖ以上とすることが特に好ましい。また、成膜終期における−５００以下の基板バイアス電位の印加時間は形成する膜の２５％以下とすることが好ましい。
【００１９】
【表１】
0004839723.tif 000002
【００２０】
【表２】
0004839723.tif 000003
（比較例１）
保護膜の形成途中で基板バイアスを印加し、保護膜の最表面形成時には基板バイアスを印加しないで成膜した例である。
保護膜成膜時間を２．０秒、基板バイアス電位を−７５０Ｖとし、基板バイアスを印加する時間は０．２５秒に固定した上で、印加するタイミングを、成膜時刻１．２５〜１．５秒、０．７５〜１．０秒とした。その他の条件は実施例１と同様にして磁気記録媒体を作製した。
このようにして形成した磁気記録媒体のガス吸着量を実施例１と同様の方法で測定したところ、いずれも２０００カウント以上と大きな値であった。耐ガス吸着性はＤＬＣ膜の最表面の性質に依存するため、ＤＬＣ膜表面を形成するときに負極性の基板バイアスが印加されていない場合には耐ガス吸着性の効果が得られないものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】保護膜形成時の時間経過と基板に印加するバイアス電位の関係を説明するための模式図である。
【図２】本発明を適用した磁気記録媒体の構成例を説明するための断面模式図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  基板
２  下地層
３  中間層
４  磁気記録層
５  保護膜
６  潤滑剤層
【図１】
0004839723.tif 000004
【図２】
0004839723.tif 000005