碳膜的形成方法、 磁记录介质的制造方法和碳膜的形成装 置 技术领域 本发明涉及碳膜的形成方法、 磁记录介质的制造方法和碳膜的形成装置。
本申请基于在 2009 年 5 月 22 日在日本申请的专利申请 2009-124515 号要求优先 仅， 将上述申请的内容援引到本申请中。
背景技术
近年， 在硬盘驱动器 (HDD) 等所使用的磁记录介质的领域， 记录密度的提高显著。 上述记录密度以惊奇的速度继续增长， 在最近 10 年间已达到 100 倍左右。
支撑上述记录密度提高的技术涉及多方面， 作为关键技术的一种可举出磁头与磁 记录介质之间的滑动特性的控制技术。
上述滑动特性的控制技术的一种有称作温切斯特式的技术。 温切斯特式是使从磁 头起动到停止的基本动成为相对于磁记录介质进行接触滑动 - 浮起 - 接触滑动的 CSS( 接 触起动停止 (Contact Start Stop)) 方式的方式， 已成为硬盘驱动器的主流。该技术不能 避免磁记录介质上的磁头的接触滑动。
因此， 直到现在， 在该技术中， 在磁头与磁记录介质之间的摩擦学 (tribology ： 解 决摩擦、 磨损和润滑的机理等的学问领域 ) 的问题成为宿命性的技术课题。
因此， 在不断努力改善层叠在磁记录介质的磁性膜上的保护膜。该介质表面 ( 保 护膜表面 ) 的耐磨损性和耐滑动性成为提高磁记录介质可靠性的大的支柱。
上述保护膜， 为了谋求磁记录介质的记录密度的提高， 要求在降低了磁头的飞行 高度时， 即使上述磁记录介质与磁头偶然地接触， 也能够保护磁记录介质的磁记录层那样 的高的滑动耐久性和优异的平坦性。 另外， 为了降低磁记录介质与磁头的空号损耗， 要求尽 量减薄上述保护膜的厚度， 例如成为 以下的膜厚。这样， 对于上述保护膜， 平滑性不用 说， 也强烈要求薄、 致密且强韧。
作为上述保护膜的材料， 曾提出了各种各样的材料， 但从成膜性和耐久性等的综 合性的观点考虑， 主要采用由碳构成的膜 ( 以下， 称为碳膜 )。再者， 上述碳膜的硬度、 密度 和动摩擦系数等的特性， 也在磁记录介质的 CSS 特性或耐腐蚀特性上如实地反映。
上述碳膜采用溅射法、 CVD 法和离子束蒸镀法等形成。然而， 采用溅射法形成的 碳膜， 例如， 在为 以下的膜厚的场合， 存在其耐久性不充分的可能性。另外， 采用 CVD 法形成的碳膜， 在表面的平滑性低、 减薄了膜厚的场合， 存在磁记录介质的表面的被覆率降 低、 发生磁记录介质腐蚀的可能性。
另一方面， 采用离子束蒸镀法形成的碳膜， 与采用溅射法、 CVD 法形成的碳膜相比， 能够形成为更高硬度、 平滑性更高、 更致密的膜。专利文献 1 公开了采用离子束蒸镀法的碳 膜形成方法的一例。
专利文献 1 是涉及 CVD 装置和磁记录介质的制造方法的文献， 公开了采用热灯丝 (hot filament) 和等离子 CVD 装置的离子束蒸镀法。如专利文献 1 所记载， 在离子束蒸镀法中， 在真空气氛下的成膜室内， 通过通电加 热了的灯丝状阴极和阳极之间的放电， 使烃系的原料气成为等离子体状态， 通过激励分解 上述原料气而发生的碳离子和碳自由基， 被加速冲撞到与上述阴极对置地配置的负电位的 基板的成膜面， 其结果， 稳定地成膜出硬度高的碳膜。
作为上述基板， 通常使用中央具有圆形的开口部的圆盘状的基板。 然而， 采用专利 文献 1 所述的离子束蒸镀法在上述基板上成膜出碳膜的场合， 上述开口部的边缘部分的碳 膜的膜厚， 与除此之外的部分相比存在变厚的倾向。 作为该倾向的原因之一， 认为在上述开 口部的边缘的部分， 含有碳离子的等离子体集中照射从而碳离子浓度提高， 并且上述开口 部的边缘部分的温度比除此以外的部分高， 碳膜的生长速度提高。
为了防止不均匀的厚度的发生， 专利文献 1 记载了在基板的成膜面侧配置用于修 正膜厚的膜厚修正板的构成。具体地， 在基板的开口部成膜面侧设置硬币状遮蔽板 ( 膜厚 修正板 )。由此， 降低基板的开口部附近的等离子体密度和碳离子浓度， 降低基板的开口部 的边缘部分的碳膜的生长速度， 谋求碳膜的平坦化和平滑化。
然而， 即使配置专利文献 1 所述的膜厚修正板， 碳膜的平坦化和平滑化也不充分。 即， 参与碳膜形成的碳离子， 不仅包含从垂直于基板的成膜面的方向到达基板的成膜面的 飞行成分， 而且也包含从除此以外的方向飞行到达基板的成膜面的飞行成分。 因此， 即使配 置了上述硬币状的遮蔽板， 但要遮蔽的碳离子的一部分的飞行成分绕过上述硬币状的遮蔽 板而在基板上形成碳膜。增厚了开口部的边缘部分的碳膜的膜厚。
这样， 开口部的边缘部分的碳膜的膜厚比除此以外部分厚时， 碳膜的平坦性和平 滑性丧失。 其结果， 难以降低磁记录介质与磁头的距离， 发生不能够提高磁记录介质的记录 密度的问题。
当为了防止碳离子的绕入， 增大上述硬币状的遮蔽板的直径时， 失活的碳自由基 到达基板的开口部的边缘部分形成了硬度低的碳膜。 硬度低的碳膜不能够充分发挥作为磁 记录介质的保护膜的功能， 从开口部的边缘部分发生磁性层的腐蚀， 磁记录介质的可靠性 降低。
专利文献 1 ： 日本特开 2000-226659 号公报 发明内容 本发明是鉴于上述问题而完成， 其目的在于提供能够形成平坦性和平滑性高、 高 硬度且致密的碳膜的碳膜的形成方法、 碳膜的形成装置和记录密度高的磁记录介质的制造 方法。
为了达到上述目的， 本发明采用以下的构成。即 ：
(1) 一种碳膜的形成方法， 其特征在于， 具有 ： 在具备灯丝状的阴极电极、 设置在 上述阴极电极的周围的阳极电极和配置在与上述阴极电极离间 ( 间隔 ) 的位置上的基板保 持器 (holder) 的成膜室内， 在基板保持器上配置具有中央开口部的圆盘状的基板， 使该基 板的一面与上述阴极电极对向， 并且， 与上述阴极电极和上述基板离间地配置具有上述中 央开口部的口径以上的直径和上述直径以上的高度的圆柱状构件， 使该圆柱状构件的中心 轴与上述基板的中心轴同轴， 并且使其一个圆形面朝向上述阴极电极， 使另一个圆形面平 行于上述基板的上述一面的工序 ； 和
在将上述成膜室内排气后， 从上述阴极电极侧向上述基板侧流通碳离子， 在上述 基板的一面形成碳膜的工序。
(2) 根据 (1) 所述的碳膜的形成方法， 其特征在于， 上述基板的中央开口部是圆 形， 上述圆柱状构件的直径为上述基板的中央开口部的口径的 1 倍以上且小于 1.5 倍。
(3) 根据 (1) 或 (2) 所述的碳膜的形成方法， 其特征在于， 上述圆柱状构件的高度 为上述圆柱状构件的直径的 3 倍以上、 6 倍以内。
(4) 根据 (1) ～ (3) 的任一项所述的碳膜的形成方法， 其特征在于， 上述圆柱状构 件与上述基板之间的离间距离为 5mm 以上、 40mm 以下。
(5) 根据 (1) ～ (4) 的任一项所述的碳膜的形成方法， 其特征在于， 使上述圆柱状 构件处于非接地电位而配置。
(6) 根据 (1) ～ (5) 的任一项所述的碳膜的形成方法， 其特征在于， 在由上述阴极 电极加热导入到上述成膜室内的含有碳的原料气的同时， 在上述阴极电极与上述阳极电极 之间放电， 形成上述碳离子。
(7) 根据 (1) ～ (6) 的任一项所述的碳膜的形成方法， 其特征在于， 在上述阴极电 极与上述基板之间或上述阳极电极与上述基板之间施加电压， 将上述碳离子从上述阴极电 极侧向上述基板侧加速。 (8) 根据 (1) ～ (8) 的任一项所述的碳膜的形成方法， 其特征在于， 包围上述阳极 电极而配置永久磁铁。
(9) 一种磁记录介质的制造方法， 其特征在于， 具有 ： 在非磁性基板的至少一面形 成磁性层的工序 ； 和采用 (1) ～ (8) 的任一项所述的碳膜的形成方法在上述磁性层上形成 碳膜的工序。
(10) 一种碳膜的形成装置， 其特征在于， 具有 ： 能够减压的成膜室 ； 配置在上述成 膜室内的灯丝状的阴极电极 ； 配置在上述阴极电极的周围的阳极电极 ； 配置在与上述阴极 电极离间的位置上的基板保持器 ； 配置在上述基板保持器与上述阴极电极之间的圆柱状构 件； 通过通电来加热上述阴极电极的第 1 电源 ； 在上述阴极电极与上述阳极电极之间产生 放电的第 2 电源 ； 和对上述阴极电极与上述基板保持器之间或上述阳极电极与上述基板保 持器之间给予电位差的第 3 电源。
(11) 根据 (10) 所述的碳膜的形成装置， 其中， 上述基板的中央开口部为圆形， 上 述圆柱状构件的直径为上述基板的中央开口部的口径的 1 倍以上且小于 1.5 倍， 上述圆柱 状构件的高度为上述圆柱状构件的直径的 3 倍以上、 6 倍以内， 上述圆柱状构件与上述基板 之间的离间距离为 5mm 以上、 40mm 以下， 使上述圆柱状构件处于非接地电位而配置。
根据上述的构成， 能够提供可以形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜的 碳膜形成方法、 碳膜的形成装置和记录密度高的磁记录介质的制造方法。
本发明的碳膜的形成方法为下述方案 ： 将具有中央开口部的圆盘状的基板， 使其 一面与阴极电极对向而配置后， 将具有上述中央开口部的口径以上的直径和上述直径以上 的高度的圆柱状构件离间地配置， 使该圆柱状构件的中心轴与上述基板的中心轴同轴， 并 且， 使其一个圆形面朝向上述阴极电极， 使另一个圆形面平行于上述基板的一面。因此， 能 够将离子束或等离子体本身进行整流， 提高在垂直于基板的一面的方向飞行的碳离子浓度 以及等离子体密度， 抑制碳离子的绕入， 可以形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳
膜。 另外， 通过抑制离子束以及等离子体向基板的中央开口部的集中， 防止基板的中央开口 部的边缘部分的温度上升， 能够降低基板的中央开口部的边缘部分的碳膜生长速度， 形成 平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜。
本发明的磁记录介质制的造方法， 是具有采用先前所述的碳膜的形成方法在磁性 层上形成碳膜的工序的方案。 因此， 能够形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜作为 保护膜， 通过减薄上述保护膜的膜厚、 降低磁头的浮起高度， 能够制造记录密度高的磁记录 介质。
本发明的碳膜的形成装置， 是具有配置在基板保持器与阴极电极之间的圆柱状构 件的构成。 因此， 能够将离子束或等离子体本身进行整流， 提高在垂直于基板的一面的方向 飞行的碳离子浓度以及等离子体密度， 能够抑制碳离子的绕入， 形成平坦性和平滑性高、 高 硬度且致密的碳膜。 另外， 通过抑制离子束和等离子体向基板的中央开口部的集中、 防止基 板的中央开口部的边缘部分的温度上升， 能够降低基板的中央开口部的边缘部分的碳膜的 生长速度， 形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜。 附图说明 图 1 是表示本发明的碳膜的形成装置的一例的概略模式图。
图 2A 是表示在本发明的碳膜的形成装置中， 永久磁铁施加的磁场及其磁力线的 方向的一例的模式图。
图 2B 是表示在本发明的碳膜的形成装置中， 永久磁铁施加的磁场及其磁力线的 方向的一例的模式图。
图 2C 是表示在本发明的碳膜的形成装置中， 永久磁铁施加的磁场及其磁力线的 方向的一例的模式图。
图 3 是表示采用本发明的磁记录介质的制造方法制造的磁记录介质的一例的剖 面图。
图 4 是表示采用本发明的磁记录介质的制造方法制造的磁记录介质的另一例的 剖面图。
图 5 是表示具有采用本发明的磁记录介质的制造方法制造的磁记录介质的磁记 录再生装置的一例的剖面图。
图 6 是在线式成膜装置的托架 (carrier) 的放大图。
图 7 是表示在本发明的磁记录介质的制造方法中使用的在线式成膜装置的一例 的平面图。
图 8 是表示在本发明的磁记录介质的制造方法中使用的在线式成膜装置的托架 的一例的侧面图。
图 9 是表示图 4 所示的磁记录介质的制造方法的一例的工序剖面图。
图 10 是表示图 4 所示的磁记录介质的制造方法的一例的工序剖面图。
图 11 是表示图 4 所示的磁记录介质的制造方法的一例的工序剖面图。
图 12 是表示图 4 所示的磁记录介质的制造方法的一例的工序剖面图。
图 13 是表示图 4 所示的磁记录介质的制造方法的一例的工序剖面图。
图 14 是表示图 4 所示的磁记录介质的制造方法的一例的工序剖面图。
图 15 是表示图 4 所示的磁记录介质的制造方法的一例的工序剖面图。 图 16 是表示图 4 所示的磁记录介质的制造方法的一例的工序剖面图。 图 17 是表示图 4 所示的磁记录介质的制造方法的一例的工序剖面图。具体实施方式
<< 碳膜的形成装置 >>
以下， 对用于实施本发明的优选方式进行说明。 再者， 本发明并不只限定于这些例 子。在不脱离本发明的要旨的范围内， 可以对材料、 数量、 位置、 大小、 长度、 数值等进行变 更、 追加、 省略。在以下的说明中使用的附图， 为了容易理解特征有时为方便起见放大地表 示成为特征的部分， 各构成要素的尺寸比率等不一定与实际相同。
图 1 是表示作为本发明的实施方式的碳膜的形成装置的概略模式图。
如图 1 所示， 作为本发明的实施方式的碳膜的形成装置 ( 成膜装置 )121， 是采用 离子束蒸镀法的成膜装置， 备有 ： 能够减压的成膜室 101、 备于成膜室 101 内的灯丝状的阴 极电极 104、 设置于阴极电极 104 的周围的阳极电极 105、 配置在与阴极电极 104 离间的位 置上的基板保持器 102、 连接在成膜室 101 的壁面的第 1 导入管 ( 以下， 称为原料气导入 管 )103、 排气管 110。再者， 在本发明中所谓设置在阴极电极的周围的阳极电极， 意指在位 于中心的阴极电极的周围离间地配置， 只要是在阴极电极与阳极电极之间产生放电的构成 即可。能够任意地选择数量、 大小、 各类和位置等的条件。例如， 优选的阴极电极的条件， 是 圆筒状、 使用平行平板的口字、 多角形状、 以挖空内部的半球使开口部朝向基板侧的形状、 或者以挖空内部的圆锥使底部朝向基板侧的形状等。另外， 在本发明中所谓灯丝状的阴极 电极， 可以使用一般作为灯丝电极熟知的电极， 例如可举出螺旋状、 直线状、 在平面上蛇行 蜿蜒的形状等。 另外， 基板 D 被基板保持器 102 支撑， 使得基板 D 的一面 ( 成膜面 )131a 与阴极电 极 104 对向。此外， 离间地配置圆柱状的遮蔽物 ( 以下， 称为圆柱状构件 )133， 使得其一个 圆形面 133a 朝向阴极电极 104， 另一个圆形面平行于基板 D 的一面 131a。
< 成膜室 101>
成膜室 101 由室壁 101a 气密地构成。另外， 在成膜室 101 上连接着排气管 110， 通 过与排气管 110 连接的真空泵 ( 图示略 ) 能够将内部进行减压排气。
< 第 1 ～第 3 电源 >
在成膜室 101 的外部配置有通过通电加热阴极电极 104 的第 1 电源 106、 使阴极电 极 104 与阳极电极 105 之间产生放电的第 2 电源 107、 在阴极电极 104 或阳极电极 105、 与 基板 D 之间施加电压给予电位差的第 3 电源 108。
第 1 电源 106 是与阴极电极 104 连接的交流电源， 在碳膜的成膜时能够对阴极电 极 104 供给电力。再者， 第 1 电源 106 不限定于交流电源， 也可以使用直流电源。
第 2 电源 107， 是负电极侧与阴极电极 104 连接， 正电极侧与阳极电极 105 连接的 直流电源， 在碳膜的成膜时能够使阴极电极 104 与阳极电极 105 之间产生放电。
第 3 电源 108， 是正电极侧与阳极电极 105 连接、 负电极侧与保持器 102 连接的直 流电源， 在碳膜的成膜时对阳极电极 105 与被保持器 102 保持的基板 D 之间给予电位差。 再 者， 第 3 电源 108 也可以为正电极侧与阳极电极 104 连接的构成。
再者， 操作第 1 电源 106 ～第 3 电源 108 施加的电压没有特别的限定， 优选根据基 板 D 的尺寸适当设定。
例如， 在基板 D 是圆盘状， 其尺寸为外径 3.5 英寸的场合， 第 1 电源 106 优选将其 电压设为 10 ～ 100V 的范围， 将电流按直流或交流设定在 5 ～ 50A 的范围。另外， 第 2 电源 107， 优选将其电压设为 50 ～ 300V 的范围， 将电流设定在 10 ～ 5000mA 的范围。此外， 第3 电源 108， 优选将其电压设为 30 ～ 500V 的范围， 将电流设定在 10 ～ 200mA 的范围。
< 原料气 >
从原料气导入管 103 向成膜室 101 内导入含有碳的气体 ( 以下， 称为原料气 )G。
作为原料气 G， 可举出含有烃的气体。原料气 G 也可以只由烃构成。根据需要， 烃 也可以是含有其他的元素、 例如氮、 氟等的烃。 作为上述烃， 优选使用低级饱和烃、 低级不饱 和烃或低级环式烃中的任 1 种或 2 种以上的低级烃。再者， 所谓在此所说的低级， 意指碳原 子数为 1 ～ 10 的情况。
在上述烃的碳原子数超过 10 的场合， 除了难以从气体导入管 103 供给原料气 G 以 外， 在放电时还难以进行含于原料气 G 中的烃的分解。虽然在基板上形成了碳膜， 但成为强 度差的含有大量高分子成分的膜。
作为低级饱和烃， 可举出甲烷、 乙烷、 丙烷、 丁烷和辛烷等。另外， 作为低级不饱和 烃， 可举出异戊二烯、 乙烯、 丙烯、 丁烯和丁二烯等。 另外， 作为低级环式烃， 可举出苯、 甲苯、 二甲苯、 苯乙烯、 萘、 环己烷和环己二烯等。
进而， 原料气 G 优选使用其中含有 Ar、 He、 H2、 N2 和 O2 等的惰性气体和氢气等的混 合气等。另外， 该混合气中的烃与惰性气体等的混合比例， 优选使烃∶惰性气体为 2 ∶ 1 ～ 1 ∶ 100( 体积比 ) 的范围， 更优选为 1.5 ∶ 1 ～ 1 ∶ 75( 体积比 )， 最优选为 1 ∶ 1 ～ 1 ∶ 50( 体积比 ) 的范围。由此， 能够诱发成膜室 101 内的等离子体的发生， 能够形成高硬 度的耐久性高的碳膜。
< 永久磁铁 >
优选在成膜室 101 的外部， 以包围阳极电极 105 的方式备有圆筒状的永久磁铁 109。永久磁铁 109， 优选以包围将原料气 G 离子化， 并将上述离子化了的气体 ( 以下， 称为 离子束 ) 加速的区域 ( 以下、 称为激励空间 ) 的至少一部分的方式进行配置。由此， 在阴极 电极 104、 与阳极电极 105 或基板 D 之间施加磁场， 能够提高向基板 D 的一面 131a 加速照 射的碳离子的离子密度。永久磁铁的数量、 尺寸、 磁力、 形状和位置等的条件可以任意地选 择。 在将离子的加速区域的磁场分布均匀化方面， 优选 ： 永久磁铁相对于连接阳极电极与基 板的轴旋转对称形地配置多个。
< 基板 >
作为基板 D， 使用在中央具有圆形的开口部 ( 以下， 称为中央开口部 )131c 的圆盘 状的基板。如图 1 所示， 中央开口部 131c 的直径为 d2。
再者， 作为磁记录介质用的基板， 可以任意选择优选的基板， 可例举外径 0.85 英 寸的基板 ( 外径 21.6mm、 中央开口部口径 6mm)、 外径 1.9 英寸的基板 ( 外径 48mm、 中央开口 部口径 12mm)、 外径 2.5 英寸的基板 ( 外径 65mm、 中央开口部口径 20mm)、 外径 3.5 英寸的基 板 ( 外径 95mm、 中央开口部口径 25mm) 等。
< 圆柱状构件 >圆柱状构件 133 是其直径 d1 比基板 D 的中央开口部 131c 的直径 d2 大， 圆柱状构 件 133 的高度 I 比圆柱状构件 133 的直径 d1 大的圆柱状的构件。
圆柱状构件 133 以其一个圆形面 133a 朝向阴极电极 104 的方式配置在基板 D 与 阴极电极 104 之间。另外， 圆柱状构件 133 的另一个圆形面 133b， 与基板 D 的一面 131a 平 行地进行配置， 并且与基板 D 的一面 131a 离间。此外， 圆柱状构件 133 的中心轴 C2， 配置成 与基板 D 的中心轴 C1 同轴。
圆柱状构件 133 的直径 d1， 优选为基板 D 的中央开口部 131c 的直径 d2 的 1 倍以 上且小于 1.5 倍。
通过使圆柱状构件 133 的直径 d1 为基板 D 的中央开口部 131c 的直径 d2 的 1 倍以 上且小于 1.5 倍， 能够以只遮蔽基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d 的方式配置圆 柱状构件 133， 能够将基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d 的碳膜的膜厚更平坦化和 平滑化。
在圆柱状构件 133 的直径 d1 小于基板 D 的中央开口部 131c 的直径 d2 的 1 倍的场 合， 没有圆柱状构件 133 的遮蔽效果， 成膜于基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d 上 的碳膜的平坦性和平滑性降低。 反之， 在圆柱状构件 133 的直径 d1 超过基板 D 的中央开口部 131c 的直径 d2 的 1.5 倍的场合， 圆柱状构件 133 的遮蔽效果变得过大， 在基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d 上不析出碳膜或者形成过薄的碳膜部分。
圆柱状构件 133 的高度 I， 优选为圆柱状构件 133 的直径 d1 的 3 倍以上、 6 倍以内。 更优选为 3.5 倍以上、 5 倍以内。
通过使圆柱状构件 133 的高度 I 为圆柱状构件 133 的直径 d1 的 3 倍以上、 6 倍以 内， 能够更显著地呈现整流离子束和等离子体的效果。由此能够进一步防止离子束和等离 子体向基板 D 的中央开口部 131c 的集中， 并且进一步提高在垂直于基板 D 的一面 131a 的 方向飞行的碳离子浓度、 等离子体密度， 能够形成平坦性和平滑性更高、 高硬度且致密的碳 膜。
在圆柱状构件 133 的高度 I 小于圆柱状构件 133 的直径 d1 的 3 倍的场合， 在与基 板 D 的一面 131a 垂直的方向飞行的飞行成分以外的碳离子变多， 由于碳离子的绕入， 碳膜 的膜厚在基板 D 的中央开口部 131c 的周边变厚。
反之， 在圆柱状构件 133 的高度 I 超过圆柱状构件 133 的直径 d1 的 6 倍的场合， 离子束和等离子体的整流变得过度。其结果， 在圆柱状构件 133 的周围流过的离子束和等 离子体密度降低， 在作为等离子体空间的激励空间 R 中的碳离子的激励力降低， 使形成于 基板 D 的一面 131a 上的碳膜的硬度降低。
圆柱状构件 133 与基板 D 之间的离间距离 d3， 优选为 5mm 以上、 40mm 以下。其中， 更优选为 20mm 以下。
通过使圆柱状构件 133 与基板 D 之间的离间距离 d3 为 5mm 以上、 40mm 以下， 能够 使基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d 的碳膜的膜厚平坦化和平滑化， 并且能够形 成高硬度且致密的碳膜。
在圆柱状构件 133 与基板 D 之间的离间距离 d3 小于 5mm 的场合， 通过圆柱状构件 133 到达基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d 的碳自由基失活， 在基板 D 的中央开口
部 131c 的边缘部分 131d 析出的碳膜的硬度降低。
反之， 在圆柱状构件 133 与基板 D 之间的离间距离 d3 超过 40mm 的场合， 圆柱状构 件 133 的遮蔽效果降低， 在基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d 上形成的碳膜的平 坦性和平滑性降低。
优选 ： 圆柱状构件 133 处于非接地电位 ( 浮动电位 ) 而配置。通过使圆柱状构件 133 处于非接地电位 ( 浮动电位 ) 而配置， 能够不阻碍碳离子的飞行， 能够对基板 D 的一面 131a 垂直地照射碳离子。
再者， 图 1 所示的碳膜的形成装置， 为只在基板 D 的一面 131a 上成膜出碳膜的构 成。然而， 也可以准备 2 个与只在基板 D 的一面 131a 上成膜出碳膜的场合同样的装置， 成 为在成膜室 101 内的夹持基板的两侧配置， 在基板 D 的两面 131a、 131b 上成膜出碳膜的构 成。
在本发明中， 圆柱状构件 133 并不限定于本实施方式中表示的一面和多面为同形 的圆的圆柱构件， 也可以包括其他的柱状构件， 例如也可以使用四棱柱或五棱柱等的多棱 柱或圆锥台等。
在使用多棱柱或圆锥台的场合， 直径 d1 和高度 I 表示最大尺寸。即， 四棱柱的场 合， 底面的对角线的长度为 d1。另外， 圆锥台的场合， 直径大的面的直径为 d1。另外， 任何的 场合都使用使高度 I 比 d1 大、 并且使 d1 比基板 D 的中央开口部 131c 的直径 d2 大的构件。
然而， 在这些之中， 最优选如前述那样的圆柱构件 ( 圆筒构件 ) 作为圆柱状构件 133。
<< 碳膜的形成方法 >>
接着， 对作为本发明的实施方式的碳膜的形成方法进行说明。
作为本发明的实施方式的碳膜的形成方法， 是使用作为本发明的实施方式的碳膜 的形成装置实施的方法， 具有圆柱状构件配置工序和碳膜形成工序。 再者， 对与作为本发明 的实施方式的碳膜的形成装置中表示的构件相同的构件， 标注相同的标记进行说明。
< 圆柱状构件配置工序 >
首先， 在备有灯丝状的阴极电极 104， 设置在阴极电极 104 的周围的阳极电极 105 和配置在与上述阴极电极 104 离间的位置上的基板保持器 102 的成膜室 101 内， 在基板保 持器 102 上设置具有中央开口部 131c 的圆柱盘状的基板 D， 使得基板 D 的一面 131a 与阴极 电极 104 对向。
接着， 在基板 D 与阴极电极 104 之间配置圆柱状构件 133。此时， 使圆柱状构件 133 的一个圆形面 133a 朝向阴极电极 104， 并且使另一个圆形面 133b 平行于基板 D 的一面 131a， 与基板 D 的一面 131a 离间地配置圆柱状构件 133。另外， 使圆柱构件 133 的中心轴 C2 与基板 D 的中心轴 C1 同轴地进行配置。
< 碳膜形成工序 >
首先， 开动连接在排气管 110 上的真空泵， 对成膜室 101 内进行减压。再者， 从生 产效率的观点考虑， 根据需要选择减压的程度， 但越是高真空度越好。
接着， 从连接在成膜室 101 上的原料气导入管 103 向成膜室 101 内导入原料气 G。
接着， 由第 1 电源 106 供给电力， 通电加热灯丝状的阴极电极 104 使其发生热等离 子体。另外， 操作第 2 电源 107， 使阴极电极 104 与阳极电极 105 之间放电从而发生等离子体。 由此， 激励分解原料气 G 形成碳离子。 也有时在上述碳离子中含有碳自由基。 通电加热 的阴极电极的加热温度可任意地设定， 但为了提高阴极电极上的原料气 G 的分解、 激励力， 越是高温越好。
接着， 利用第 3 电源 108 对阴极电极 104 或阳极电极 105、 与基板 D 之间施加电压 来给予电位差， 使上述碳离子向负电位的基板 D 加速， 对基板 D 的一面 131a 进行照射。上 述碳离子碰撞到基板 D 的一面 131a 上形成碳膜。再者， 由于上述碳离子处于被激励的高能 状态， 因此形成平坦和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜。
在基板 D 的一面 131a 侧， 设置圆柱状构件 133 使之遮蔽中央开口部 131c。由此， 在圆柱状构件 133 的周围流过的离子束和等离子体本身被整流， 防止离子束和等离子体集 中在基板 D 的中央开口部 131c 上。并且， 通过防止离子束和等离子体向基板 D 中央开口部 131c 的集中， 使基板 131 的中央开口部 131c 的周边的等离子体密度、 碳离子浓度降低， 从而 降低基板 131 的中央开口部 131c 的周边的碳膜的生长速度。
另外， 通过防止离子束和等离子体向基板 D 的中央开口部 131c 的集中， 可防止基 板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d( 边缘部分 ) 的温度上升， 降低基板 D 的中央开口 部 131c 的近缘部分 131d 的碳膜的生长速度， 形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳 膜。 此外， 通过对离子束和等离子体本身进行整流， 提高在垂直于基板 D 的一面 131a 的方向飞行的碳离子浓度、 等离子体密度， 抑制因碳离子的绕入导致的硬度低的碳膜的形 成， 形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜。
再者， 对作为加速上述碳离子的区域的激励空间 R， 由永久磁铁 109 施加磁场。由 此， 能够提高向基板 D 的一面 131a 加速照射的上述碳离子的离子密度， 形成平坦性和平滑 性更高、 更高硬度且致密的碳膜。
碳膜的膜厚优选为 5nm 以下， 更优选为 3nm 以下。通过使碳膜的膜厚较薄地形成 为 5nm 以下， 磁头与磁性层的距离变短， 能够提高磁记录介质的记录密度。碳膜的膜厚的下 限， 优选设定在满足对磁记录介质的保护能力的下限。
< 永久磁铁施加的磁场及其磁力线 >
图 2A ～ 2C 是表示图 1 所示的成膜装置中备置的永久磁铁施加的磁场及其磁力线 的方向的例子的模式图。
图 2A 表示在成膜室 101 的室壁 101a 的周围配置永久磁铁 109， 使得 S 极为基板 D 侧、 N 极为阴极电极 104 侧的例子。另外， 图 2B 表示在成膜室 101 的室壁 101a 的周围配置 永久磁铁 109， 使得 S 极为阴极电极 104 侧、 N 极为基板 D 侧的例子。此外， 图 2C 表示在成 膜室 101 的室壁 101a 的周围， 配置将 N 极和 S 极的方向在内周侧和外周侧交替改换的多个 永久磁铁 109 的例子。
在图 2A ～ 2C 所示的任何一种的构成中， 由永久磁铁 109 产生的磁力线 M， 在成膜 室 101 的中央附近， 与所加速照射的碳离子 ( 以下， 称为离子束 )B 的加速方向大致平行。 因 此， 能够以沿着由永久磁铁 109 产生的磁力线 M 的方向的方式， 即， 以垂直于基板 D 的一面 131a 的方向为主的方式整流离子束 B， 能够减少向圆柱状构件 133 的背侧的绕入。
另外， 离子束 B 的碳离子具有磁矩， 因此借助于由永久磁铁 109 产生的磁场， 集中 在成膜室 101 内的激励空间 R 内的中央附近， 能够提高有助于碳膜形成的离子束 B 的碳离
子的离子密度， 形成平坦性和平滑性更高、 更高硬度且致密的碳膜。
<< 磁记录介质的制造方法 >>
首先， 对磁记录介质和磁记录再生装置进行说明。
< 磁记录介质 >
图 3 是表示采用作为本发明的实施方式的磁记录介质的制造方法制造的磁记录 介质的一例的剖面图。
如图 3 所示， 磁记录介质 122， 在非磁性基板 80 的两面依次分别层叠磁性层 810、 保护层 84 和润滑膜 85 而构成。另外， 磁性层 810 是从非磁性基板 80 侧依次层叠软磁性层 81、 中间层 82、 记录磁性层 83 而成。
< 保护层 >
保护层 84 形成在磁性层 810 上。保护层 84 是采用作为本发明的实施方式的碳膜 的形成方法形成的高硬度且致密的碳膜。因此， 即使使保护层 84 的膜厚薄到例如 2nm 左右 以下， 也能够确保作为保护膜的效果。
在将磁记录介质 122 搭载在硬盘驱动装置 (HDD 装置 ) 等的场合， 通过减薄保护层 84 的膜厚， 能够较窄地设定磁记录介质 122 与磁头的距离。由此， 能够提高磁记录介质 122 的记录密度。另外， 保护层 84 是高硬度且致密的碳膜， 因此能够提高磁记录介质的耐腐蚀 性。
< 非磁性基板 >
作为非磁性基板 80， 可以使用以 Al 为主成分的例如 Al-Mg 合金等的 Al 合金基板、 由通常的钠玻璃、 铝硅酸盐系玻璃、 结晶化玻璃、 硅、 钛、 陶瓷、 各种树脂构成的基板等， 只要 是非磁性基板则可以使用任意的基板。
其中， 优选使用 Al 合金基板、 结晶化玻璃等的玻璃制基板、 或硅基板。另外， 这 些基板的平均表面粗糙度 (Ra) 优选为 1nm 以下， 更优选为 0.5nm 以下， 其中， 特别优选为 0.1nm 以下。
< 磁性层 >
磁性层 810 可以是面内磁记录介质用的面内磁性层， 也可以是垂直磁记录介质用 的垂直磁性层， 但为了实现更高的记录密度优选垂直磁性层。
另外， 磁性层 810 优选由主要以 Co 为主成分的合金形成。例如， 作为垂直磁记录 介质用的磁性层 810， 可以利用例如层叠有软磁性层 81、 由 Ru 等构成的中间层 82 和记录磁 性层 83 的磁性层， 软磁性层 81 由软磁性的 FeCo 合金 (FeCoB、 FeCoSiB、 FeCoZr、 FeCoZrB、 FeCoZrBCu 等 )、 FeTa 合金 (FeTaN、 FeTaC 等 ) 以及 Co 合金 (CoTaZr、 CoZrNB、 CoB 等 ) 等构 成， 记录磁性层 83 由 70Co-15Cr-15Pt 合金或 70Co-5Cr-15Pt-10SiO2 合金构成。另外， 也 可以在软磁性层 81 与中间层 82 之间层叠由 Pt、 Pd、 NiCr 或 NiFeCr 等构成的取向控制膜。
另一方面， 作为面内磁记录介质用的磁性层 810， 可以利用层叠有非磁性的 CrMo 基底层和强磁性的 CoCrPtTa 磁性层的层。
磁性层 810 的整体的厚度为 3nm 以上、 20nm 以下， 优选为 5nm 以上、 15nm 以下。磁 性层 810 只要以相应于使用的磁性合金的种类和叠层结构能够得到充分的磁头输出输入 的方式形成即可。磁性层 810 的膜厚， 为了在再生时得到一定以上的输出， 需要某个程度以 上的磁性层的膜厚， 另一方面， 通例是表示记录再生特性的各种参数随着输出的上升而劣化， 因此必须设定最佳的膜厚。
< 润滑膜 >
作为用于润滑膜 85 的润滑剂， 可以使用全氟醚 (PFPE) 等的氟系液体润滑剂和脂 肪酸等的固体润滑剂等。通常以 1 ～ 4nm 的厚度形成润滑层 85。作为润滑剂的涂布方法， 只要使用浸渍法、 旋转涂布法等以往公知的方法即可。
图 4 是表示采用作为本发明的实施方式的磁记录介质的制造方法制造的磁记录 介质的另一例的剖面图。
如图 4 所示， 磁记录介质 123， 在非磁性基板 80 的两面上依次层叠磁性层 810、 保 护层 84 和润滑膜 85 而构成。保护层 84 形成在磁性层 810 上。另外， 磁性层 810 是从非磁 性基板 80 侧依次层叠软磁性层 81 和 / 或中间层 82、 记录磁性层 83 而成。此外， 对于记录 磁性层 83 而言， 磁记录图案 83a 被非磁性区域 83b 分离而形成， 成为所谓的分离型的磁记 录介质。
上述分离型的磁记录介质， 可以是每 1 位具有一定的规则性地配置磁记录图案 83a 的所谓的图案介质、 磁记录图案 83a 配置成磁道状的介质， 此外可以是磁记录图案 83a 包括伺服信号图案等的介质。
上述分离型的磁记录介质， 是通过在记录磁性层 83 的表面设置掩模层后， 将没有 被上述掩模层覆盖的部位进行反应性等离子体处理或离子照射处理等， 将记录磁性层 83 的一部分由磁性体改性成为非磁性体， 形成非磁性区域 83b 来制作的。
< 磁记录再生装置 >
图 5 是表示搭载了采用作为本发明的实施方式的磁记录介质的制造方法制造的 磁记录介质的磁记录再生装置的一例的剖面图。上述磁记录再生装置是硬盘 ( 驱动 ) 装置 ( 以下， 称为 HDD 装置 )。
磁记录再生装置 124， 具有 ： 采用作为本发明的实施方式的磁记录介质的制造方 法制造的磁记录介质 ( 以下、 称为磁盘 )96、 使磁盘 96 旋转驱动的介质驱动部 97、 在磁盘 96 上记录再生信息的磁头 98、 将磁头 98 驱动到任意的位置的磁头驱动部 99 和磁记录再生信 号处理系统 100。磁记录再生信号处理系统 100， 将输入的数据处理， 将 ( 磁 ) 记录信号送 到磁头 98， 将来自磁头 98 的再生信号处理并输出数据。
< 磁记录介质的制造方法 >
接着， 对作为本发明的实施方式的磁记录介质的制造方法进行说明。
作为本发明的实施方式的磁记录介质的制造方法， 具有 ： 在非磁性基板的至少一 面形成磁性层的工序 ( 磁性层形成工序 ) 和采用先前所述的碳膜的形成方法在上述磁性层 上形成碳膜的工序 ( 碳膜形成工序 )。
再者， 在本实施方式中， 举出使用一边在多个成膜室之间依次运送作为成膜对象 的基板一边进行成膜处理的在线式成膜装置来制造搭载在 HDD 装置上的磁记录介质的情 况为例进行说明。
首先， 对于在线式成膜装置进行说明。
< 在线式成膜装置 >
图 7 是表示在作为本发明的实施方式的磁记录介质的制造方法中使用的在线式 成膜装置 ( 磁记录介质的制造装置 ) 的一例的平面模式图。如图 7 所示， 在线式成膜装置 125， 具有 ： 机器人台 1、 载置在机器人台 1 上的基板 盒移载机器人 3、 与机器人台 1 相邻的基板供给机器人室 2、 配置在基板供给机器人室 2 内 的基板供给机器人 34、 与基板供给机器人室 2 相邻的基板安装室 52、 使托架 25 旋转的拐角 室 4、 7、 14、 17、 配置在各拐角室 4、 7、 14、 17 之间的处理室 5、 6、 8 ～ 13、 15、 16、 18 ～ 21、 与处 理室 20 相邻地配置的基板拆卸室 53、 配置在基板安装室 52 与基板拆卸定 53 之间的灰化室 3A、 与基板拆卸室 53 相邻地配置的基板拆卸机器人室 22、 设置在基板拆卸机器人室 22 内的 基板拆卸机器人 49、 在这些各室之间运送的多个托架 25 从而概略构成。另外， 图中， 31 意 指用于向基板供给机器人室 2、 基板拆卸机器人室 22 内送入、 送出基板的气锁室。标记 54 意指基板拆卸室与处理室之间的闸阀。
各室 2、 52、 4 ～ 21、 53、 3A 分别与相邻的 2 个壁部连接， 在各室 2、 52、 4 ～ 21、 53、 3A 的连接部设置有闸阀 55 ～ 72。并且， 在闸阀 55 ～ 71 为关闭状态时， 各室内分别成为独立 的密闭空间。另外， 各室 2、 52、 4 ～ 20、 53、 3A 上， 分别连接着真空泵 ( 图示略 )， 通过真空泵 的工作， 各室内成为减压状态。
各拐角室 4、 7、 14、 17 是变更托架 25 的移动方向的室， 在内部设置有使托架 25 旋 转并移动到下一个成膜室的机构。 各室 5、 6、 8 ～ 13、 15、 16、 18 ～ 20 是处理室。各处理室上连接着处理用气体供给 管 ( 图示略 )， 在上述处理用气体供给管上设置有控制开关的阀。
通过对上述阀和泵用的闸阀 55 ～ 72 进行开关操作， 可以控制来自处理用气体供 给管的气体的供给、 各处理室内的压力和气体的排出。
上述处理室之中， 各室 5、 6、 8 ～ 13、 15、 16 是用于形成磁性层的处理室。该处理室 中备有在非磁性基板的两面上成膜出包含软磁性层 81、 中间层和记录磁性层的磁性层的机 构。在这些处理室中进行磁性层形成工序。
另外， 上述处理室之中， 各室 18 ～ 20 是用于形成保护层的处理室。在该处理室内 备有具有与图 1 所示的成膜装置 ( 离子束蒸镀装置 ) 同样的构成的装置。在这些处理室中 进行碳膜形成工序。
再者， 也可以根据需要追加对掩模层进行图案化的处理室、 实施反应性等离子处 理或离子照射处理的处理室、 除去掩模层的处理室等。由此， 能够制造图 4 所示的分离型的 磁记录介质。
基板盒移载机器人 3， 从收纳有成膜前的非磁性基板 80 的盒向基板供给机器人室 2 供给非磁性基板， 并且取出在基板拆卸机器人室 22 中拆下的成膜后的非磁性基板 ( 磁记 录介质 )。 在该基板供给机器人室和基板拆卸机器人室 2、 22 的一侧壁上设置有通往气锁室 的开口和对该开口进行开关的构件 51、 55′。
在基板安装室 52 的内部， 使用基板供给机器人 34 将成膜前的非磁性基板安装在 托架 25 上。另一方面， 在基板拆卸室 53 的内部， 使用基板拆卸机器人 49 拆卸安装在托架 25 上的成膜后的非磁性基板 ( 磁记录介质 )。灰化室 3A， 进行从基板拆卸室 53 运送的托架 25 的灰化后， 使托架 25 向基板安装室 52 运送。
图 8 是表示在线式成膜装置的托架的一例的侧面图。另外， 图 6 是图 8 所示的托 架的放大侧面图。
如图 6 和图 8 所示， 托架 25 具有支撑台 26 和设置在支撑台 26 的上面的基板安装
部 27。 再者， 在本实施方式中， 是搭载了 2 台基板安装部 27 的构成， 因此装在这些基板安 装部 27 上的 2 枚非磁性基板， 分别作为第 1 成膜用基板 23 和第 2 成膜用基板 24 表示。
基板安装部 27， 具有 ： 有第 1 和第 2 成膜用基板 23、 24 的厚度的 1 ～数倍左右的 厚度的板体 28、 直径比成膜用基板 23、 24 的外周大一些的圆形状的贯通孔 29、 设置在贯通 孔 29 的周围的并朝向该贯通孔 29 的内侧突出的多个支撑构件 30， 从而构成。
通过第 1 和第 2 成膜用基板 23、 24 嵌入贯通孔 29 中， 支撑构件 30 与其边缘卡合， 将成膜用基板 23、 24 保持成竖置 ( 基板 23、 24 的主面与重力方向平行的状态 )。由此， 安装 在托架 25 上的第 1 和第 2 成膜用基板 23、 24 以主面相对于支撑台 26 的上面大致正交， 并 且， 处于大致同一面上的方式在支撑台 26 的上面并列配置。
如图 8 所示， 在处理室 5、 6、 9、 19 的每一个中， 沿着运送方向夹着托架 25 而具有 2 个支撑台 26。再者， 虽然在图 7 中省略了， 但处理室 8、 10 ～ 13、 15、 16、 18、 20 也为同样的构 成。在图中， 36 意指用于对处理室进行排气的真空泵， 38、 46 意指用于对载置在托架上的左 侧的基板进行处理的托架的停止位置， 39、 47 意指用于对载置在托架上的右侧的基板进行 处理的托架的停止位置。
在处理时， 例如， 首先， 在由图 8 中的实线表示的第 1 处理位置， 在托架 25 停止的 状态下， 对该托架 25 的左侧的第 1 成膜用基板 23 进行成膜处理等。
接着， 托架 25 移到由图 7 中的虚线表示的第 2 处理位置， 在该第 2 处理位置， 在托 架 25 停止的状态下， 对托架 25 的右侧的第 2 成膜用基板 24 进行成膜处理等。
再者， 在夹着托架 25 的两侧， 具有分别与第 1 和第 2 成膜用基板 23、 24 对向的 4 个处理装置的场合， 不需要托架 25 的移动。可以对保持在托架 25 上的第 1 和第 2 成膜用 基板 23、 24 同时地进行成膜处理等。
成膜后， 从托架 25 上卸下第 1 和第 2 成膜用基板 23、 24， 只将沉积有碳膜的托架 25 送往灰化室 3A 内。
然后， 使用从灰化室 3A 的任意的部位导入的氧气， 使灰化室 3A 内发生氧等离子 体。
使上述氧等离子体与沉积在托架 25 的表面上的碳膜接触， 将碳膜分解成 CO、 CO2 气体来除去。
接着， 对使用上述图 7 所示的在线式成膜装置 125( 磁记录介质的制造装置 )， 制造 上述图 4 所示的分离型的磁记录介质的工序进行说明。
首先， 使用上述在线式成膜装置 125， 将非磁性基板 80 安装在托架 25 上后， 一边在 多个处理室之间顺次运送， 一边在该非磁性基板 80 的两面依次层叠由软磁性层 81、 中间层 82、 记录磁性层 83 构成的磁性层 810、 和保护层 84。
另外， 在成膜出记录磁性层 83 后， 通过对该记录磁性层 83 进行反应性等离子处理 或离子照射处理， 对记录磁性层 83 的一部分的磁特性进行改性， 优选从磁性体改性成为非 磁性体， 形成由残存的磁性体构成的磁记录图案 83a。 或者， 通过蚀刻除去记录磁性层 83 的 一部分， 形成由残存的磁性体构成的磁记录图案 83a。
此外， 使用上述在线式成膜装置 125 后， 通过使用省略图示的涂布装置， 在成膜后 的被处理基板 W 的最表面成膜出润滑膜 85， 能够得到上述图 9 所示的磁记录介质。
具体地讲， 上述图 4 所示的分离型的磁记录介质， 可以通过经过图 9 ～图 17 所示 的工序进行制造。再者， 在得到图 4 所示的磁记录介质的工序中， 虽然实际上优选同时处理 非磁性基板 80 的两面， 但在图 9 ～图 17 中， 只图示了被实施处理的非磁性基板 80 的一面。
制造该分离型的磁记录介质时， 首先， 如图 9 所示， 在非磁性基板 80 的两面依次层 叠软磁性层 81 和中间层 82 后， 采用溅射法形成记录磁性层 83。
接着， 如图 10 所示， 在记录磁性层 83 上形成掩模层 87。该掩模层 87 优选使用含 有选自 Ta、 W、 Ta 氮化物、 W 氮化物、 Si、 SiO2、 Ta2O5、 Re、 Mo、 Ti、 V、 Nb、 Sn、 Ga、 Ge、 As、 Ni 中 的任 1 种或 2 种以上的材料。另外， 在这些的物质中， 更优选使用选自 As、 Ge、 Sn 和 Ga 中的 任 1 种或 2 种以上。进一步优选使用选自 Ni、 Ti、 V、 Nb 中的任 1 种或 2 种以上， 最优选使 用选自 Mo、 Ta、 W 中的任 1 种或 2 种以上。
通过使用这样的材料， 能够提高由掩模层 87 带来的对于铣削离子的遮蔽性， 提高 磁性记录图案 83a 的形成特性。此外， 这些物质因为使用反应性气体的干蚀刻容易， 因此在 除去掩膜层 87 时， 能够减少残留物， 减少磁记录介质的表面的污染。
然而， 在形成上述掩模层 87 时， 需要使用例如纳米压印法、 光刻法等将掩模层 87 图案化。即， 采用纳米压印法、 光刻法等将掩模层 87 图案化时， 有时使用液体状的抗蚀剂， 因此难以使用在线式成膜装置 125 实行这些方法。
因此， 在本实施方式中， 暂且从在线式成膜装置 125 中取出已形成直到记录磁性 层 83 为止的非磁性基板 80， 然后， 对从该在线式成膜装置 125 中取出的非磁性基板 80， 如 图 11 所示地采用优选的方法在掩模层 87 上形成抗蚀剂层 88。抗蚀剂层 88 优选使用通过 放射线照射具有固化性的材料， 例如， 可以使用酚醛清漆系树脂、 丙烯酸酯和脂环式环氧类 等的紫外线固化树脂等。
接着， 如图 12 所示， 使用压印模 89 将磁记录图案 83a 的负图案转印在抗蚀剂层 88 上。再者， 图 12 中的箭头表示压印模 89 的移动。该压印模 89 优选使用对于紫外线透射性 高的玻璃或树脂。另外， 压印模 89， 例如可以使用采用电子束描绘等的方法在 Ni 等的金属 板上形成与微细的记录磁道相对应的负图案的压印模。再者， 压印模 89 只要是具有可以耐 受上述工艺的硬度和耐久性的材质， 则对于其材质并不特别限定。
在使用压印模 89 将图案转印在抗蚀剂层 88 上的工序中或该工序后， 为了使抗蚀 剂层 88 固化， 对抗蚀剂层 88 照射任意选择的放射线， 再者， 所谓在此所说的放射线， 是热射 线、 可见光线、 紫外线、 X 射线和伽马射线等的宽泛概念的电磁波。可根据使用的材料任意 地选择。另外， 所谓通过放射线照射具有固化性的材料， 例如， 对于热射线， 有热固化树脂， 对于紫外线， 有紫外线固化树脂。
尤其是， 使用压印模 89 将图案转印在抗蚀剂层 88 上的工序中， 优选在抗蚀剂层 88 的流动性高的状态下， 将压印模 89 按压在该抗蚀剂层 88 上， 在该按压的状态下对抗蚀剂层 88 照射放射线。由此， 使抗蚀剂层 88 固化后， 通过使压印模 89 从该抗蚀剂层 88 分离， 能够 精度好地将压印模 89 的形状转印在抗蚀剂层 88 上。
作为在将压印模 89 按压在抗蚀剂层 88 上的状态下， 对该抗蚀剂层 88 照射放射线 的方法， 可以任意地选择。例如， 可以采用 ： 从压印模 89 的相反侧、 即从非磁性基板 80 侧照 射线的方法 ； 压印模 89 的构成材料选择能够透过放射线的物质， 从该压印模 89 侧照射放射 线的方法 ； 从压印模 89 的侧面照射放射线的方法 ； 使用如热射线那样对于固体传导性高的放射线， 介由压印模 89 或非磁性基板 80， 通过热传导照射放射线的方法 ； 等等。
通过采用这样的方法， 能够精度良好地将压印模 89 的形状转印在抗蚀剂层 88 上， 在掩模层 87 的图案化工序中， 没有掩模层 87 的边缘部分的塌边， 能够由该掩模层 87 提高 对于注入离子的遮蔽性， 另外， 能够提高由掩模层 87 带来的磁记录图案 83a 的形成特性。
另外， 通过利用压印模 89， 将图案转印在抗蚀剂层 88 上后的抗蚀剂层 88 的残留 部 88a 的厚度， 优选为 0 ～ 10nm 的范围。由此， 在后述的利用掩模层 87 的图案化工序中， 没有掩模层 87 的边缘部分的塌边， 能够由掩模层 87 提高对于铣削离子的遮蔽性， 能够精度 良好地在记录磁性层 83 上形成凹部 83c。并且， 能够利用掩模层 87 提高磁记录图案 83a 的 形成特性。
再者， 通过使用上述压印模 89， 除了记录通常的数据的磁道图案以外， 还可以形成 例如脉冲串图案、 格雷码图案、 前置码图案这些伺服信号的图案。
接着， 将到此为止处理了的非磁性基板 80 再投入到在线式成膜装置 125 中。 然后， 将非磁性基板 80 安装在托架 4 上后， 一边依次运送安装在该托架 4 上的非磁性基板 80， 一 边在例如上述在线式成膜装置 125 的处理室中， 利用被转印了图案的抗蚀剂层 88， 如图 13 所示地将掩模层 87 图案化。
接着， 如图 14 所示， 在上述在线成膜装置 125 的处理室中， 对通过掩模层 87 的图 案化而露出的记录磁性层 83 的表面部分性地离子铣削处理， 由此形成凹部 83c。设置在该 记录磁性层 83 上的凹部 83c 的深度 d， 优选为 0.1nm ～ 15nm 的范围， 更优选为 1 ～ 10nm 的范围。离子铣削的除去深度 d 小于 0.1nm 的场合， 不呈现上述的记录磁性层 83 的除去效 果。另外， 除去深度大于 15nm 时， 磁记录介质的表面平滑性恶化， 制造磁记录再生装置时的 磁头的浮起特性变差。
接着， 如图 15 所示， 在上述在线式成膜装置 125 的三个处理室中， 对记录磁性层 83 中的没有被掩模层 87 覆盖的部位， 进行反应性等离子处理或反应性离子照射处理， 将构成 记录磁性层 83 的磁性体改性成为非磁性体。由此， 能够在记录磁性层 83 上形成磁记录图 案 83a 和非磁性区域 83b。
再者， 在如本实施方式那样， 设置上述凹部 83c 后， 将记录磁性层 83 的表面暴露在 反应性等离子体或反应性离子中， 使该记录磁性层 83 的磁特性改性的场合， 与不设置上述 凹部 83c 的记录磁性层 83 的表面暴露在反应性等离子体或反应性离子中的场合相比， 磁记 录图案 83a 与非磁性区域 83b 的对比度变得更鲜明， 能够提高磁记录介质的 S/N。 作为其原 因， 可以认为通过除去记录磁性层 83 的表层部， 可以谋求其表面的清洁化和活化， 提高与 反应性等离子体或反应性离子的反应性， 并且在记录磁性层 83 的表层部不导入空穴等的 缺陷， 反应性离子不容易通过该缺陷侵入到记录磁性层 83 中。
用于改性成为非磁性体的反应性等离子体， 可以任意地选择， 可以例举感应耦 合等离子体 (ICP ： Inductively Coupled Plasma)、 反应性等离子体 (RIE ： Reactive Ion Plasma) 等。 另外， 作为反应性离子， 可以例举上述的感应耦合等离子体、 存在于反应性离子 等离子体内的反应性的离子。
作为感应耦合等离子体， 可以例举通过对气体施加高电压而等离子体化， 再通过 利用高频率的变动磁场使该等离子体内部发生涡电流导致的焦耳热从而得到的高温的等 离子体。 感应耦合等离子体， 电子密度高， 与以往的使用离子束制造分离型的磁记录介质的场合相比， 对记录磁性层 83， 能够对宽的面积以高的效率进行磁特性的改性。
所谓反应性离子等离子体， 是在等离子体中加入了 O2、 SF6、 CHF3、 CF4、 CCl4 等的反 应性气体的反应性高的等离子体。通过使用这样的等离子体， 能够以更高的效率实现记录 磁性层 83 的磁特性的改性。
本发明中， 虽然通过将成膜了的记录磁性层 83 暴露在反应性等离子体中将记录 磁性层进行改性， 但优选通过构成记录磁性层 83 的磁性金属与反应性等离子体中的原子 或离子的反应来实现。
在该场合， 所谓反应， 可例举 ： 反应性等离子体中的原子等侵入到磁性金属中， 磁 性金属的结晶结构变化、 磁性金属的组成变化、 磁性金属氧化、 磁性金属氮化、 磁性金属硅 化等。
特别优选 ： 通过使反应性等离子体含有氧原子， 使构成记录磁性层 83 的磁性金属 与反应性等离子体中的氧原子反应， 来使记录磁性层 83 氧化。通过使记录磁性层 83 部分 地氧化， 能够高效率地降低氧化部分的剩余磁化和矫顽力。 另外， 能够缩短利用反应性等离 子体形成磁记录图案 83a 的时间。
另外， 优选 ： 使反应性等离子体中含有卤素原子。作为卤素原子， 特别优选使用 F 原子。 卤素原子， 可以与氧原子一起添加到反应性等离子体中使用， 还可以不使用氧原子且 添加到反应性等离子体中。 如上所述， 通过向反应性等离子体中加入氧原子， 构成记录磁性 层 83 的磁性金属与氧原子等反应， 能够将记录磁性层 83 的磁特性改性。此时， 通过使反应 性等离子体中含有卤素原子， 能够进一步促进这样的反应。
另一方面， 即使在反应性等离子体中不添加氧原子的场合， 卤素原子也与磁性合 金反应， 能够使记录磁性层 83 的磁特性改性。在这样的反应中， 特别优选使用氟。其原因 的详细情况虽然还不清楚， 但可以认为反应性等离子体中的卤素原子腐蚀形成于记录磁性 层 83 的表面上的异物， 由此， 记录磁性层 83 的表面清洁化， 记录磁性层 83 的反应性提高。 并且可以认为清洁化了的记录磁性层 83 的表面与卤素原子以高的效率进行反应。
接着， 如图 16 所示， 在上述在线式成膜装置 125 的 2 个处理室中除去抗蚀剂层 88 后， 在上述在线式成膜装置 125 的 2 个处理室中除去掩模层 87。抗蚀剂层 88 和掩模层 87 的除去可以任意地选择， 例如可以采用干蚀刻、 反应性离子蚀刻、 离子铣削和湿式蚀刻等。
接着， 如图 17 所示， 在上述在线式成膜装置 125 的 2 个处理室中， 在记录磁性层 83 的表面上形成保护层 84。该保护层 84 的形成， 只要采用上述的碳膜的形成方法即可。即， 只要将圆柱状构件 133 与非磁性基板 80 的一面离间地配置， 将成膜室内排气， 流通碳离子 形成由碳膜构成的保护膜即可。
在使用了上述在线式成膜装置 125 后， 使用省略图示的涂布装置在非磁性基板 80 的最表面成膜出润滑膜 85。作为用于该润滑膜 85 的润滑剂， 可举出氟系润滑剂、 烃系润滑 剂以及它们的混合物等。通常以 1 ～ 4nm 的厚度形成润滑膜 85。
通过经由以上的工序， 能够制造上述图 4 所示的分离型的磁记录介质。
作为本发明的优选的实施方式的碳膜的形成方法， 是具有下述工序的方法 ： 在具 备灯丝状的阴极电极 104、 设置在阴极电极 104 的周围的阳极电极 105、 和配置在与阴极电 极 104 离间的位置的基板保持器 102 的成膜室 101 内， 在基板保持器上配置具有中央开口 部 131c 的圆盘状的基板 D， 使该基板的一面 131a 与阴极电极 104 对向， 并且， 与上述阴极电极和上述基板离间地配置具有中央开口部 131c 的口径 d2 以上的直径 d1 和直径 d1 以上 的高度 I 的圆柱状构件， 使该圆柱状构件的中心轴 C2 与基板 D 的中心轴 C1 同轴， 并且使一 个圆形面 133a 朝向阴极电极 104， 使另一个圆形面 133b 平行于基板 D 的上述一面的工序 ； 以及， 将成膜室 101 内排气后， 从阴极电极 104 侧向基板 D 侧流通碳离子， 在基板 D 的一面 形成碳膜的工序。因此， 能够将离子束和等离子体本身整流， 提高在垂直于基板 D 的一面 131a 的方向飞行的碳离子浓度、 等离子体密度。 能够抑制碳离子的绕入， 形成平坦性和平滑 性高、 高硬度且致密的碳膜。 另外， 通过抑制离子束和等离子体向基板 D 的中央开口部 131c 的集中， 防止基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d 的温度上升， 可降低基板 D 的中央 开口部 131c 的边缘部分 131d 的碳膜的生长速度， 形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的 碳膜。
作为本发明的优选实施方式的碳膜的形成方法， 由于是上述基板的中央开口部为 圆形， 圆柱状构件 133 的直径 d1 是基板 D 的中央开口部 131c 的口径 d2 的 1 倍以上且小于 1.5 倍的构成， 因此能够以只遮蔽基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 ( 边缘部分 )131d 的方式配置圆柱状构件 133， 能够使基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d 的碳膜的膜 厚更平坦化和平滑化。
作为本发明的优选的实施方式的碳膜的形成方法， 由于是圆柱状构件 133 的高度 I 为圆柱状构件 133 的直径 d1 的 3 倍以上、 6 倍以内的构成， 因此更显著地呈现整流离子束 和等离子体的效果， 进一步防止离子束和等离子体向基板 D 的中央开口部 131c 的集中， 并 且进一步提高在垂直于基板 D 的一面 131a 的方向飞行的碳离子浓度、 等离子体密度， 能够 形成平坦性和平滑性更高、 高硬度且致密的碳膜。
作为本发明的优选的实施方式的碳膜的形成方法， 由于是圆柱状构件 133 与基板 D 之间的离间距离 d2 为 5mm 以上、 40mm 以下的构成， 因此能够使基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部分 131d 的碳膜的膜厚度更平坦化和平滑化， 并且能够形成高硬度且致密的碳膜。
作为本发明的优选的实施方式的碳膜的形成方法， 由于是使圆柱状构件 133 处于 非接地电位地配置的构成， 因此能够不阻碍碳离子的飞行， 对基板 D 的一面 131a 垂直地照 射碳离子， 能够形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜。
作为本发明的优选的实施方式的碳膜的形成方法， 由于是通过阴极电极 104 的加 热、 阴极电极 104 与阳极电极 105 之间的放电， 在阴极电极 104 或阳极电极 105、 与基板 D 之 间施加电压后， 将由含有碳的原料气生成的碳离子从阴极电极 104 侧向基板 D 侧加速形成 上述离子束的构成， 因此能够形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜。
作为本发明的优选的实施方式的碳膜的形成方法， 由于是在由阴极电极 104 加热 导入到成膜室 101 内的含有碳的原料气的同时， 在阴极电极 104 与阳极电极 105 之间进行 放电， 形成上述碳离子的构成， 因此能够形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜。
作为本发明的优选的实施方式的碳膜的形成方法， 由于是在阴极电极 104 或阳极 电极 105、 与基板 D 之间施加电压， 将上述碳离子从阴极电极 104 侧向基板 D 进行加速的构 成， 因此能够形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜。
作为本发明的实施方式的碳膜的形成方法， 由于是以包围阳极电极 105 的方式配 置永久磁铁 109 的构成， 因此能够形成平坦性和平滑性更高、 高硬度且致密的碳膜。
作为本发明的优选的实施方式的磁记录介质的制造方法， 由于是具有在非磁性基板的至少一面形成磁性层 810 的工序、 和采用先前所述的碳膜的形成方法在磁性层 810 上 形成碳膜的工序的构成， 因此能够形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜作为保护 膜 84， 通过减薄保护膜 84 的膜厚、 降低磁头的浮起高度， 能够制造记录密度高的磁记录介 质。
作为本发明的优选的实施方式的碳膜的形成装置， 为下述构成， 即， 具有 ： 能够减 压的成膜室 101 ； 配置在成膜室 101 内的灯丝状的阴极电极 104 ； 配置在阴极电极 104 的周 围的阳极电极 105 ； 配置在与阴极电极 104 离间的位置的基板保持器 102 ； 配置在基板保持 器 102 与阴极电极 104 之间的圆柱状构件 133 ； 通过通电加热阴极电极 104 的第 1 电源 106 ； 在阴极电极 104 与阳极电极 105 之间产生放电的第 2 电源 107 ； 对阴极电极 104 或阳极电 极 105、 与基板保持器 102 之间给予电位差的第 3 电源 108。因此， 圆柱状构件 133 整流离 子束或等离子体本身， 能够提高在垂直于基板 D 的一面 131a 的方向飞行的碳离子浓度、 等 离子体密度， 抑制碳离子的绕入， 能够形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜。 另外， 通过抑制离子束和等离子体本身向基板 D 的中央开口部 131c 的集中， 防止基板 D 的中央开 口部 131c 的边缘部分 131d 的温度上升， 由此能够降低基板 D 的中央开口部 131c 的边缘部 分 131d 的碳膜的生长速度， 形成平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜。
实施例
以下， 基于实施例具体地说明本发明。但是， 本发明并不只限定于这些实施例。
( 实施例 1)
首先， 作为非磁性基板 ( 以下， 称为基板 )， 准备了外径 3.5 英寸的在中央具有开口 部的圆盘状的基板 ( 外径 95mm、 中央开口部口径 25mm)， 该基板是实施了镀 NiP 的铝基板。
接着， 在备于图 7 所示的在线式成膜装置中的任意的处理室中， 在安装在 A5052 铝 合金制的托架上的基板的两面， 形成磁性层， 该磁性层是依次层叠膜厚 60nm 的由 FeCoB 构 成的软磁性层、 膜厚 10nm 的由 Ru 构成的中间层和膜厚 15nm 的由 70Co-5Cr-15Pt-10SiO2 合 金构成的记录磁性层而成的。
接着， 向备于图 7 所示的在线式成膜装置、 在基板的两面侧备有与图 1 所示的成膜 装置同样的装置构成的处理室中， 运送形成了磁性层的基板。
作为在基板的两面侧备有与图 1 所示的成膜装置同样的装置构成的处理室， 使用 室壁的材质是 SUS304， 具有外径 180mm， 长度 250mm 的圆筒形状的处理室。
另外， 在处理室内设置了长度约 30mm 的由钨构成的螺旋状的阴极电极和包围阴 极电极的周围的圆筒状的阳极电极。作为阳极电极， 使用材质是 SUS304， 外径为 140mm、 长 度为 40mm 的电极。
另外， 以包围室壁的周围的方式配置圆筒状的永久磁铁。作为永久磁铁， 内径为 185mm、 长度为 40mm， 以阳极电极位于其中心， 并且， 以 S 极为基板侧、 N 极为阴极电极侧的方 式进行配置。该永久磁铁的总磁力为 50G(5mT)。
另外， 阴极电极与基板的距离为 160mm。
并且， 在基板的两面侧， 与阴极电极离间 10mm 地配置直径 26mm、 长度 100mm 的铜 制的圆柱状构件， 使该构件的中心轴与基板的中心轴同轴， 使其一个圆形面朝向阴极电极， 使另一个圆形面平行于基板的一面。再者， 圆柱状构件利用安装在处理室壁上的 3 根直径 3mm 的 SUS304 制的杆保持。接着， 在基板的两面形成的磁性层上， 分别如以下那样地形成由碳膜构成的保护层。 首先， 以气体流量 2.9SCCM 的条件从气体导入管向成膜室内导入由气化了的甲苯 构成的原料气。然后， 在反应压力 0.3Pa、 阴极电力 225W(AC22.5V、 10A)、 阴极电极与阳极电 极间的电压 75V、 电流 1650mA、 离子的加速电压 200V、 60mA 的成膜条件下， 在基板的一面和 另一面的磁性层上分别以膜厚 3.5nm 形成碳膜。
然后， 取出形成了碳膜的磁记录介质 ( 实施例 1)。
< 膜厚测定 >
首先， 使用公知的膜厚测定装置， 测定形成了碳膜的磁记录介质 ( 实施例 1) 的形 成于两面的碳膜的平均膜厚。
接着， 测定基板的中央开口部的边缘部分 ( 距基板的中央开口部 3mm 外周侧的位 置 ) 的碳膜的平均膜厚。
相对于碳膜的平均膜厚， 基板的中央开口部的边缘部分的平均膜厚约厚了 4％。
( 实施例 2 ～ 12)
除了设为表 1 所示的条件以外， 与实施例 1 同样地制造形成了碳膜的磁记录介质 ( 实施例 2 ～ 12)。然后， 与实施例 1 同样地进行膜厚测定。
( 比较例 1)
与阴极电极离间 10mm 地使用高度 3mm、 直径 26mm 的硬币状的遮蔽物， 除此以外， 与 实施例 1 同样地制造形成了碳膜的磁记录介质 ( 比较例 1)。然后， 与实施例 1 同样地进行 膜厚测定。 相对于碳膜的平均膜厚， 基板的中央开口部的边缘部分的平均膜厚约厚了 12％。
( 比较例 2)
除了将圆柱状构件的直径设为比基板 D 的中央开口部口径 25mm 小的 24mm 以外， 与实施例 1 同样地制造形成了碳膜的磁记录介质 ( 比较例 2)。然后， 与实施例 1 同样地进 行膜厚测定。
对于得到的结果， 归纳于表 1 中。
表1
产业上的利用可能性
本发明的碳膜的形成方法、 碳膜的形成装置和磁记录介质的制造方法， 能够形成 平坦性和平滑性高、 高硬度且致密的碳膜， 在制造和利用提高了磁记录密度的磁记录介质 的产业中具有利用可能性。
附图标记说明
1- 基板盒移载机器人台 ； 2- 基板供给机器人室 ； 3- 基板盒移载机器人 ； 3A- 灰 化室 ； 4、 7、 14、 17- 拐角室 ； 5、 6、 8 ～ 13、 15、 16、 18 ～ 20- 处理室 ； 22- 基板拆卸机器人室 ； 23- 第 1 成膜用基板 ； 24- 第 2 成膜用基板 ； 25- 托架 ； 26- 支撑台 ； 27- 基板安装部 ； 28- 板 体； 29- 圆形状的贯通孔 ； 30- 支撑构件 ； 34- 基板供给机器人 ； 49- 基板拆卸机器人 ； 52- 基 板安装室 ； 53- 基板拆卸室 ； 55 ～ 72- 闸阀 ； 80- 非磁性基板 ； 81- 软磁性层 ； 82- 中间层 ； 83- 记录磁性层 ； 83a- 磁记录图案 ； 83b- 非磁性区域 ； 83c- 凹部 ； 84- 保护层 ； 85- 润滑膜 ； 87- 掩模层 ； 88- 抗蚀剂层 ； 88a- 残留部 ； 89- 压印模 ； 96- 磁记录介质 ( 磁盘 ) ； 97- 介质驱 动部 ； 98- 磁头 ； 99- 磁头驱动部 ； 100- 磁记录再生信号处理系统 ； 101- 成膜室 ； 101a- 室 壁； 102- 基板保持器 ； 103- 原料气导入管 ； 104- 阴极电极 ； 105- 阳极电极 ； 106- 第 1 电源 ； 107- 第 2 电源 ； 108- 第 3 电源 ； 109- 永久磁铁 ； 110- 排气管 ； 121- 成膜装置 ； 122、 123- 磁 记录介质 ； 124- 磁记录再生装置 (HDD 装置 ) ； 125- 在线成膜装置 ； 131a- 一面 ； 131b- 另一 面； 131c- 中央开口部 ； 131d- 边缘部分 ； 133- 圆柱状构件 ； 133a- 一个圆形面 ； 133b- 另一 个圆形面 ； 810- 磁性层 ； 8- 离子束 ( 含有碳的气体 ) ； D- 基板 ； G- 原料气 ； M- 磁力线 ； R- 激 励空间。