JP2001155325A - 磁気ディスク装置、磁気ディスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＤＬＣ膜で磁性層を保護した磁気ディスクの
製造において、ＤＬＣ膜の形成を安定して、高い歩留ま
りで実行する。 【解決手段】 ＤＬＣ膜をプラズマ工程により形成する
際に、プラズマガスに酸素を加える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は一般に情報の磁気記
録に係り、特に磁気ディスク装置に関する。より具体的
には、本発明はいわゆるハードディスク装置およびその
製造方法に関する。ハードディスク装置は大容量かつ高
速な補助記憶装置として、様々なコンピュータ装置に広
く使われている。一般に、典型的なハードディスク装置
は高速回転する剛体の磁気ディスクと、スイングアーム
上に保持され、磁気ディスク上の記録面を高速で走査す
る磁気ヘッドとにより構成され、磁気ヘッドはスイング
アームの回動運動に伴って磁気ヘッドの記録面上を略半
径方向に走査する。一般に磁気ディスクは数１０００ｒ
ｐｍの速度で高速回転され、磁気ヘッドは磁気ディスク
の記録面からわずかに浮上した状態で情報信号の記録再
生を行う。

【０００２】一般的なハードディスク装置は共通の駆動
ハブ上にに取りつけられて同時に回転する複数の磁気デ
ィスクを有し、各磁気ディスクに対応して複数のスイン
グアームおよび磁気ヘッドが設けられる。これら複数の
スイングアームおよび磁気ヘッドは共通の回転軸の回り
で回動自在にかつ相互に一体的に枢支され、その結果前
記複数のスイングアーム上の複数の磁気ヘッドは前記複
数の磁気ディスクの各々を一斉に走査する。

【０００３】

【従来の技術】図１は従来のハードディスク装置の内部
構成を示す平面図であり、図中破線の左側は上部カバー
を取り除いた状態を、また右側は多段構成の磁気ディス
ク組立体１０の一部を構成する磁気ディスク１１および
これに協働するアーム組立体１２の構成を示す。

【０００４】図１を参照するに、各々の磁気ディスク１
１は、図示していないモータにより駆動されるハブ１１
ａ上に固定されており、アーム組立体１２は枢回軸１２
ａ上に枢支されたアーム１２ｂおよびアーム１２ｂの自
由端上に設けられた磁気ヘッド１２ｃを含む。さらに、
アーム１２ｂ上の前記磁気ヘッド１２ｃを担持する自由
端と反対側の自由端にはボイスコイルモータ１３の一部
を形成するコイル１２ｄが、アーム１２ｂの走査面に平
行に巻回されている。また、コイル１２ｄの上下にはボ
イスコイルモータ１３の他の部分を構成する磁石１３
ａ，１３ｂが形成され、コイル１２ｄを励起することに
よりアーム１２を枢回軸１２ａの回りで自在に枢回させ
ることが可能である。ボイスコイルモータ１３は、アー
ム１２ｂに担持された磁気ヘッド１２ｃが磁気ディスク
１１上のシリンダないしトラック１１ｂに追従するよう
にサーボ制御される。

【０００５】図２は図１のハードディスク装置の内部構
造を示す斜視図である。図２を参照するに、磁気ディス
ク組立体１０は回転ハブ１１ａに共通に保持された複数
の磁気ディスク１１₁ ，１１₂ ・・・を含み、これに対
応してアーム組立体１２も複数のアームの集合より構成
されていることがわかる。各々のアーム１２ｂは枢回軸
１２ａの回りで枢回自在に保持された共通の回動部材１
２ｅ上に保持されており、部材１２ｅの回動に伴って一
斉に枢回する。勿論、部材１２ｅの回動はボイスコイル
モータ１３の励起に対応して生じる。また、ハードディ
スク装置全体は筐体１中に収められている。

【０００６】図３は、前記磁気ディスク１１の断面構造
を示す。図３を参照するに、前記磁気ディスク１１は、
Ａｌ等よりなる基板１１Ａと、前記基板１１Ａ上に形成
された典型的にはＮｉＰよりなり厚さが約１０μｍの下
地層１１Ｂと、前記下地層１１Ｂ上に形成された厚さが
約３００ｎｍのＣｒ下地層１１Ｃと、前記Ｃｒ下地層１
１Ｃ上に形成された厚さが約３００ｎｍのＣｏ合金より
なる磁性層１１Ｄとよりなり、前記磁性層１１Ｄは情報
を磁化の形で保持する。

【０００７】一方、図１，２に示すようなハードディス
ク装置１１では、ヘッドクラッシュ等により前記磁気ヘ
ッド１２ｃが前記磁性層１１Ｄに物理的に接触したよう
な場合に、前記磁性層１１Ｄが損傷するのを回避するた
め、前記磁性層１１Ｄの表面には、ダイヤモンド状炭素
（ＤＬＣ）等よりなる硬質炭素膜１１Ｅが約１０ｎｍの
厚さで形成され、さらに前記硬質炭素膜１１Ｅの表面に
は、Ｆ樹脂等よりなり、特に前記磁気ディスク１１の始
動・停止時に磁気ディスク１１と磁気ヘッド１２c との
間のまさつを低減させる潤滑膜１１Ｆが約２ｎｍの厚さ
に形成されている。前記硬質炭素膜１１Ｅは、かかる磁
気ディスクの始動・停止時における磁性層１１Ｅの損傷
を軽減する機能も果たしている。

【０００８】実際の磁気ディスク１１では、図３に示し
た層構造が、前記基板１１Ａの下側にも形成されてい
る。ところで従来より、かかるＤＬＣ膜１１Ｅは一般に
グラファイトをターゲットとしたスパッタリング法によ
り形成されている。特にＤＬＣ膜１１Ｅの形成に当たっ
ては、高い成膜速度を得るために、プラズマ密度の高い
直流マグネトロンスパッタリングが使われることが多
い。またかかるＤＬＣ膜１１Ｅの直流マグネトロンスパ
ッタリングにおいては、堆積される硬質炭素膜１１Ｅを
電気的に絶縁性のＤＬＣ膜とするために、スパッタリン
グの際にはＡｒ等の希ガスよりなるスパッタガスに加え
て、膜１１Ｅ中のダングリングボンドを終端するように
Ｈを含むガス、例えばＨ₂ やＣＨ₄ が添加される。

【０００９】図４は、かかる直流マグネトロンスパッタ
リング装置２０の構成を示す。図４を参照するに、前記
直流マグネトロンスパッタリング装置２０は、排気ポー
ト２１Ａより排気され被処理基板２２を着脱自在に保持
する処理室２１を備え、前記処理室２１中には前記被処
理基板２２の第１および第２の主面にそれぞれ対向し
て、グラファイトよりなるターゲット２３Ａおよび２３
Ｂが設けられる。さらに前記処理室２１上には、前記タ
ーゲット２３Ａに隣接して、中央部に、Ｎ極がターゲッ
ト２３Ａに対面するような向きでマグネット２５Ａが配
設される。さらに、前記処理室２１上には、前記ターゲ
ット２３Ａを囲むように、Ｓ極がターゲット２３Ａに対
面するような向きで、マグネット２６Ａが配設される。
同様に、前記処理室２１上には前記ターゲット２３Ｂに
隣接して、中央部に、Ｎ極がターゲット２３Ｂに対面す
るような向きでマグネット２５Ｂが配設される。さら
に、前記処理室２１上には、前記ターゲット２３Ｂを囲
むように、Ｓ極がターゲット２３Ｂに対面するような向
きで、マグネット２６Ｂが配設される。

【００１０】前記処理室２１中には、質量流量計２４Ａ
およびライン２４Ｂを介してＡｒとＣＨ₄ の混合ガスが
供給され、前記ターゲット２３Ａおよび２３Ｂにそれぞ
れ直流電源２７Ａおよび２７Ｂから直流電力を供給する
ことにより、前記処理室２１中には前記ターゲット２３
Ａに隣接してプラズマ２８Ａが、また前記ターゲット２
３Ｂに隣接してプラズマ２８Ｂが形成される。このよう
にして形成されたプラズマ２８Ａは前記グラファイトタ
ーゲット２３Ａの表面に作用し、その結果スパッタされ
たＣ原子が前記基板２２の第１の主面上に堆積して前記
ＤＬＣ膜１１Ｅに対応するＤＬＣ膜を形成する。同様
に、前記プラズマ２８Ｂは前記グラファイトターゲット
２３Ｂの表面に作用し、その結果スパッタされたＣ原子
が前記基板２２の第２の主面上に堆積して同様に前記Ｄ
ＬＣ膜１１Ｅに対応するＤＬＣ膜を形成する。

【００１１】かかるＤＣマグネトロンスパッタ装置で
は、前記マグネット２５Ａおよび２６Ａ、あるいはマグ
ネット２５Ｂおよび２６Ｂを同心円状に配設することに
より、前記プラズマ２８Ａ中には前記ターゲット２３Ａ
に隣接してドーナッツ状にプラズマ密度の高い領域が形
成される。同様に前記プラズマ２８Ｂ中にも、前記ター
ゲット２３Ｂに隣接してドーナッツ状のプラズマ密度の
高い領域が形成される。このようなプラズマ密度の高い
領域では、ターゲットのスパッタリングが促進され、そ
の結果前記基板２２上におけるＤＬＣ膜の堆積が効率よ
く進む。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】一方、このようにター
ゲット２３Ａあるいは２３Ｂに隣接してプラズマ密度の
高い領域がドーナッツ状に形成されると、ターゲット中
央部のプラズマ密度の低い領域において、ＤＬＣ膜ある
いはこれに類似した構造の膜がターゲット上に堆積して
しまい、異物を形成する問題が生じるのが見出された。
実際にはかかるＤＬＣ膜は前記ターゲット２３Ａあるい
は２３Ｂの全面に形成されていると考えられるが、前記
プラズマ密度の高いドーナッツ状の領域では、堆積され
たＤＬＣ膜は直ちにスパッタされ、新鮮なターゲット表
面、すなわちＣ表面が露出され続けると考えられる。

【００１３】このようにターゲット２３Ａあるいは２３
Ｂの中央部に堆積したＤＬＣ膜よりなる異物は絶縁性で
あり、前記プラズマ２８Ａあるいは２８Ｂにより容易に
帯電してしまう。その結果、かかる異物は処理室２１中
に飛散し、前記基板２２上に堆積されたＤＬＣ膜の歩留
まりを低下させる。そこで、本発明は上記の課題を解決
した新規で有用な磁気ディスク装置およびその製造方法
を提供することを概括的課題とする。

【００１４】本発明のより具体的な課題は、良質なＤＬ
Ｃ膜で保護された磁気ディスクを有する磁気ディスク装
置、およびかかる磁気ディスク装置を歩留まり良く製造
できる磁気ディスクの製造方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を、
基板と、前記基板上に形成された磁性膜と、前記磁性層
上に形成されたＣ（炭素）膜とよりなる磁気ディスクで
あって、前記Ｃ膜は、膜中にＯ（酸素）原子を、前記Ｏ
原子が前記Ｃ膜を構成するＣ原子にエーテル結合または
カルボニル結合した形で含むことを特徴とする磁気ディ
スクにより、あるいはかかる磁気ディスクを有する磁気
ディスク装置により、解決する。

【００１６】本発明はまた、上記の課題を、基板と、前
記基板上に形成された磁性膜と、前記磁性膜上に形成さ
れたＣ（炭素）膜とよりなる磁気ディスクであって、前
記Ｃ膜は、膜中にＯ（酸素）原子とＮ（窒素原子）とを
含むことを特徴とする磁気ディスクにより、あるいはか
かる磁気ディスクを有する磁気ディスク装置により、解
決する。

【００１７】本発明はまた、上記の課題を、基板上に磁
性膜を堆積する工程と、前記磁性膜上にＣ膜を堆積する
工程とよりなり、前記Ｃ膜を堆積する工程は、希ガスと
Ｏ₂ を含むプラズマ雰囲気中で実行されることを特徴と
する磁気ディスクの製造方法により、解決する。本発明
によれば、磁性膜上にプラズマ雰囲気中においてＣ膜を
堆積する際に、スパッタターゲット上に絶縁性のＣ被膜
が形成され、これが帯電して飛散し、磁性膜上に形成さ
れたＣ膜の膜質を劣化させる問題が、かかる絶縁性のＣ
被膜をプラズマ中に含まれるＯ₂ ラジカルにより除去す
ることにより、解決される。このようにして形成された
Ｃ膜はＤＬＣ膜であり、ダングリングボンドを終端する
Ｈ原子の他に、前記Ｃ膜を構成するＣ原子に対してエー
テル結合あるいはカルボニル結合をするＯ原子を含むこ
とが特徴的である。また前記プラズマ雰囲気がＯ₂とＮ
₂ を含む場合には、Ｃ膜はＯ原子とＮ原子とを含む。前
記Ｃ膜中に含まれるＯ原子の割合は、含まれるＯ原子の
数が多すぎるとＣ膜の成膜速度が低下するため、Ｃ原子
に対して０．１〜７％程度の範囲であるのが好ましい。

【００１８】

【発明の実施の形態】図５は、本発明の一実施例におい
て磁気ディスクのＤＬＣ膜の形成に使われるＤＣマグネ
トロンスパッタ装置３０の構成を示す。ただし図５中、
先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省
略する。図５を参照するに、スパッタ装置３０は先に説
明したスパッタ装置２０と同様な構成を有するが、前記
質量流量計２４Ａおよびライン２４Ｂの他に、別の質量
流量計２４Ｃおよびライン２４Ｄが設けられ、前記質量
流量計２４Ｃおよびライン２４Ｄを介して前記処理室２
１にＯ₂ が供給される点で相違している。すなわち、図
５のスパッタ装置３０を使うことにより、Ｏ₂ ラジカル
を含むプラズマ雰囲気中においてスパッタがなされ、そ
の結果、前記ターゲット２３Ａあるいは２３Ｂの中央部
のプラズマ密度が低い部分においてターゲット上にＤＬ
Ｃ膜あるいはＤＬＣ粒子が堆積してもＯ₂ ラジカルによ
り直ちに除去され、帯電したり帯電した粒子が飛散した
りする問題は生じない。このため前記基板２２上に形成
される硬質炭素膜、すなわちＤＬＣ膜中に欠陥が含まれ
ることがなく、ＤＬＣ膜の膜質が向上すると同時に、膜
形成の歩留まりが向上する。

【００１９】図６（Ａ）は、図５のＤＣマグネトロンス
パッタ装置３０により形成される磁気ディスク３１の断
面構造を示す。ただし図６（Ａ）中、先に説明した部分
に対応する部分には同一の参照符号を付し、説明を省略
する。図６（Ａ）の構造は、図５のスパッタ装置３０に
おいて前記処理室２１の内圧を０．６６５Ｐａ（５ｍＴ
ｏｒｒ）に設定し、前記ライン２４Ｂから質量流量計２
４Ａを介して処理室２１に、Ａｒに１０％のＣＨ₄ を加
えた混合ガスを例えば９９ｓｃｃｍの流量で供給し、さ
らに前記ライン２４Ｄから質量流量計２４Ｃを介して、
Ｏ₂ を例えば１ｓｃｃｍの流量で供給した場合に得られ
るものである。ただし後で説明するように、前記ライン
２４Ｂから供給されるガスの流量とライン２４Ｄから供
給されるガスの流量の比率は、所定の好ましい範囲にお
いて様々に変化させることができる。

【００２０】図６（Ａ）を参照するに、磁気ディスク３
１は先に図３で説明した磁気ディスク１１のものと同様
な断面構造を有するが、スパッタリングがＯ₂ を含む雰
囲気中で行われるため、図３のＤＬＣ膜１１Ｅの代わり
に、典型的には図６（Ｂ）に示すような、膜中のＣ原子
にＯ原子がエーテル結合あるいはカルボニル結合したＤ
ＬＣ膜３１Ｅが形成されている。

【００２１】図７（Ａ）〜（Ｄ）は、前記ライン２４Ｂ
およびライン２４Ｄから供給されるＡｒ／ＣＨ₄ 混合ガ
スとＯ₂ ガスの比率を様々に変化させた場合の、前記Ｄ
ＬＣ膜３１Ｅの堆積工程中における毎分あたりのアーク
の発生回数を示している。このようなアークは、前記タ
ーゲット２３Ａあるいは２３Ｂ上に堆積した絶縁性のＤ
ＬＣ膜の帯電に起因するものであり、アーク発生回数の
増加は、前記ターゲット上に堆積したＤＬＣ粒子の増大
を示していると考えられる。 ［実験１］図７（Ａ）は、図５のスパッタ装置３０にお
いて前記ライン２４Ｄを遮断した実験１において観測さ
れたアーク発生の回数を示す。すなわち、図７（Ａ）の
実験１は、先の図４のスパッタ装置２０を使った従来の
ＤＬＣ膜１１Ｅの堆積工程に対応する、本発明に対する
比較例である。ただし、図７（Ａ）の実験１では、処理
室内圧を先に説明したように０．６６５Ｐａに設定し、
放電出力を１．５ｋＷに設定し、さらにＡｒ／ＣＨ₄ 混
合ガスの流量を１００ｓｃｃｍとし、堆積を３６時間連
続して行なった。かかる条件下では、前記ＤＬＣ膜の堆
積速度として、１．９９ｎｍ／秒程度の値が得られた。

【００２２】図７（Ａ）を参照するに、堆積開始後３時
間経過した時点ですでにアークの発生が観測され始め、
毎分あたりのアーク発生回数は、その後も時間の経過と
共に増大するのがわかる。このため、かかる従来の工程
によりＤＬＣ膜１１Ｅを形成する場合には、２〜３時間
おきにターゲットのクリーニングを行なう必要があり、
磁気ディスク製造のスループットの低下は免れない。図
７（Ａ）の実験の後、ターゲット２３Ａ，２３Ｂの表面
比抵抗を測定したところ、エロージョン部において０．
７×１０^-2〜１．０×１０^-2Ω・ｃｍ程度の値が得られ
た。一方エロージョン部以外では２×１０⁵ Ωｃｍ以上
であり、測定不可能であった。これは、ターゲット表面
における絶縁膜の存在を立証するものである。また、図
７（Ａ）の実験で得られたＤＬＣ膜では、膜中に取り込
まれたＯの濃度は、ＸＰＳ（Ｘ線電子分光）法による測
定でＯ／Ｃの原子数比で０．０００５以下であることが
確認された。これは図７（Ａ）の実験において、スパッ
タ雰囲気中に含まれるＯ₂の割合が実質的にゼロである
ことを意味している。 ［実験２］図７（Ｂ）は、図７（Ａ）の先の実験１と同
様な堆積条件下において、前記ライン２４Ｂを介して前
記処理室２１に前記Ａｒ／ＣＨ₄ 混合ガスを９９ｓｃｃ
ｍの流量で供給し、さらに前記ライン２４Ｄを介してＯ
₂ を１ｓｃｃｍの流量で供給した場合の毎分あたりのア
ークカウント回数を示す。すなわち、図７（Ｂ）の例で
は、前記処理室２１に供給されるガスに対して、流量で
１％のＯ₂ が添加されている。図７（Ｂ）の実験では、
前記ＤＬＣ膜３１Ｅの堆積速度として、１．９６ｎｍ／
秒の値が得られた。

【００２３】図７（Ｂ）を参照するに、かかるＯ₂ の添
加によりアークの発生が効果的に抑制され、１０時間経
過以降に僅かなアークの発生が認められるものの、２５
時間経過するまではアークの発生回数に顕著な増大は認
められないことがわかる。すなわちスパッタガスに僅か
なＯ₂ を添加することにより、前記ターゲット２３Ａあ
るいは２３Ｂ上への、主としてＤＬＣよりなる絶縁性堆
積物の堆積を効果的に抑制することができ、ＤＬＣ膜３
１Ｅの膜質が向上し、またＤＬＣ膜３１Ｅの歩留まりも
向上する。図７（Ｂ）の実験２では、３６時間経過後の
アーク放電の回数は６回／分程度に過ぎず、これは先の
実験１の場合のアーク放電の回数よりも実質的に減少し
ている。

【００２４】図７（Ｂ）の実験後、ターゲット２３Ａ，
２３Ｂの表面比抵抗を測定したところ、その全面におい
て２．５×１０^-2〜２．７×１０Ω・ｃｍ程度の値が得
られた。また、このようにして得られたＤＬＣ膜中に取
り込まれたＯの濃度をＸＰＳ法により測定したところ、
Ｏ／Ｃの原子数比で０．００１程度の値が得られるのが
確認された。 ［実験３］図７（Ｃ）は、先の実験１あるいは実験２と
同様な堆積条件下において、前記ライン２４Ｂを介して
前記処理室２１に前記Ａｒ／ＣＨ₄ 混合ガスを９０ｓｃ
ｃｍの流量で供給し、さらに前記ライン２４Ｄを介して
Ｏ₂ を１０ｓｃｃｍの流量で供給した場合の毎分あたり
のアークカウント回数を示す。すなわち、図７（Ｃ）の
例では、前記処理室２１に供給されるガスに対して、流
量で１０％のＯ₂ が添加されている。図７（Ｃ）の実験
では、前記ＤＬＣ膜３１Ｅの堆積速度として、１．７６
ｎｍ／秒の値が得られた。

【００２５】図７（Ｃ）を参照するに、かかるＯ₂ の添
加によりアークの発生が効果的に抑制され、３６時間目
に僅かなアークの発生が認められるものの、３０時間経
過するまではアークは全く発生していないことがわか
る。すなわちスパッタガスに添加するＯ₂ の量を１０％
程度まで増大させることにより、前記ターゲット２３Ａ
あるいは２３Ｂ上への、主としてＤＬＣよりなる絶縁性
堆積物の堆積を効果的に抑制することができ、ＤＬＣ膜
３１Ｅの膜質が向上し、またＤＬＣ膜３１Ｅの歩留まり
も向上する。図７（Ｃ）の実験３では、３６時間経過後
のアーク放電の回数は０．５回／分程度に過ぎず、これ
は先の実験１あるいは実験２の場合のアーク放電の回数
よりもさらに減少している。

【００２６】図７（Ｃ）の実験後、ターゲット２３Ａ，
２３Ｂの表面比抵抗を測定したところ、その全面におい
て８×１０^-3〜２．５×１０^-2Ω・ｃｍ程度の値が得ら
れた。また、このようにして得られたＤＬＣ膜中に取り
込まれたＯの濃度をＸＰＳ法により測定したところ、Ｏ
／Ｃの原子数比で０．０１４程度の値が得られるのが確
認された。 ［実験４］図７（Ｄ）は、先の実験１〜３と同様な堆積
条件下において、前記ライン２４Ｂを介して前記処理室
２１に前記Ａｒ／ＣＨ₄ 混合ガスを５０ｓｃｃｍの流量
で供給し、さらに前記ライン２４Ｄを介してＯ₂ を５０
ｓｃｃｍの流量で供給した場合の毎分あたりのアークカ
ウント回数を示す。すなわち、図７（Ｄ）の例では、前
記処理室２１に供給されるガスに対して、流量で５０％
のＯ₂ が添加されている。図７（Ｄ）の実験では、前記
ＤＬＣ膜３１Ｅの堆積速度として、１．７６ｎｍ／秒の
値が得られた。

【００２７】図７（Ｄ）を参照するに、かかるＯ₂ の添
加によりアークの発生が効果的に抑制され、３５時間経
過してもアークは全く発生していないことがわかる。す
なわちスパッタガスに添加するＯ₂ の量を５０％程度ま
で増大させることにより、前記ターゲット２３Ａあるい
は２３Ｂ上への、主としてＤＬＣよりなる絶縁性堆積物
の堆積を効果的に抑制することができ、ＤＬＣ膜３１Ｅ
の膜質が向上し、またＤＬＣ膜３１Ｅの歩留まりも向上
する。図７（Ｃ）の実験３では、３６時間経過後のアー
ク放電の回数は０．０５回／分程度に過ぎず、これは先
の実験１〜３のいずれの場合よりも減少している。

【００２８】図７（Ｄ）の実験後、ターゲット２３Ａ，
２３Ｂの表面比抵抗を測定したところ、その全面におい
て８×１０^-3Ω・ｃｍ程度の値が得られた。また、この
ようにして得られたＤＬＣ膜中に取り込まれたＯの濃度
をＸＰＳ法により測定したところ、Ｏ／Ｃの原子数比で
０．０７程度の値が得られるのが確認された。 ［実験５］図８（Ａ）は、図５のスパッタ装置３０にお
いて前記ライン２４Ｄを遮断した別の実験５において観
測されたアーク発生の回数を示す。すなわち、図８
（Ａ）の実験５も先の実験１と同様に、図４のスパッタ
装置２０を使った従来のＤＬＣ膜１１Ｅの堆積工程に対
応する、本発明に対する比較例である。図８（Ａ）の実
験５でも先の実験１〜４と同様に処理室内圧を０．６６
５Ｐａに設定し、放電出力を１．５ｋＷに設定するが、
実験５においては前記Ａｒ／ＣＨ₄ 混合ガスの代わりに
２０％のＨ₂ をＡｒに混合したＡｒ／Ｈ₂ 混合ガスを使
い、前記Ａｒ／Ｈ ₂ 混合ガスの流量を１００ｓｃｃｍと
し、堆積を３６時間連続して行なっている。

【００２９】図８（Ａ）を参照するに、堆積開始後２時
間を経過した時点ですでにアークの発生が観測され始
め、毎分あたりのアーク発生回数は、その後も時間の経
過と共に増大するのがわかる。このため、かかる従来の
工程によりＤＬＣ膜１１Ｅを形成する場合には、２〜３
時間おきにターゲットのクリーニングを行なう必要があ
り、磁気ディスク製造のスループットの低下は免れな
い。図８（Ａ）の実験の後、ターゲット２３Ａ，２３Ｂ
の表面比抵抗を測定したところ、エロージョン部におい
て０．７×１０^-3〜１．３×１０^-2Ω・ｃｍ程度の値が
得られた。一方エロージョン部以外では２×１０⁵ Ωｃ
ｍ以上であり、測定不可能であった。これは、ターゲッ
ト表面における絶縁膜の存在を立証するものである。 ［実験６］図８（Ｂ）は、図８（Ａ）の先の実験５と同
様な堆積条件下において、前記ライン２４Ｄを介して前
記処理室２１に前記Ａｒ／Ｈ₄ 混合ガスを９０ｓｃｃｍ
の流量で供給し、さらに前記ライン２４Ｄを介してＯ₂
を１０ｓｃｃｍの流量で供給した場合の毎分あたりのア
ークカウント回数を示す。すなわち、図８（Ｂ）の例で
は、前記処理室２１に供給されるガスに対して、流量で
１０％のＯ₂ が添加されている。

【００３０】図８（Ｂ）を参照するに、かかるＯ₂ の添
加によりアークの発生が効果的に抑制され、３５時間経
過してもアークの発生は０．２回／分程度に過ぎないこ
とがわかる。すなわちＡｒ／Ｈ₂ 混合ガスをスパッタガ
スに使った場合でも、スパッタガスに僅かなＯ₂ を添加
することにより、前記ターゲット２３Ａあるいは２３Ｂ
上への、主としてＤＬＣよりなる絶縁性堆積物の堆積を
効果的に抑制することができる。その結果、ＤＬＣ膜３
１Ｅの膜質が向上し、またＤＬＣ膜３１Ｅの歩留まりも
向上する。

【００３１】図８（Ｂ）の実験後、ターゲット２３Ａ，
２３Ｂの表面比抵抗を測定したところ、その全面におい
て６×１０^-3〜１．６×１０^-2Ω・ｃｍ程度の値が得ら
れた。また、このようにして得られたＤＬＣ膜中に取り
込まれたＯの濃度をＸＰＳ法により測定したところ、Ｏ
／Ｃの原子数比で０．０１程度の値が得られるのが確認
された。 ［実験７］図８（Ｃ）は、先の実験５あるいは実験６と
同様な堆積条件下において、前記ライン２４Ｂを介して
前記処理室２１に前記Ａｒ／Ｈ₂ 混合ガスを５０ｓｃｃ
ｍの流量で供給し、さらに前記ライン２４Ｄを介してＯ
₂ を５０ｓｃｃｍの流量で供給した場合の毎分あたりの
アークカウント回数を示す。すなわち、図８（Ｃ）の例
では、前記処理室２１に供給されるガスに対して、流量
で５０％のＯ₂ が添加されている。

【００３２】図８（Ｃ）を参照するに、かかるＯ₂ の添
加によりアークの発生が効果的に抑制され、３６時間経
過してもアークの発生は０．０９回／分程度にしか過ぎ
ないことがわかる。すなわちＡｒ／Ｈ₂ 混合ガスをスパ
ッタガスとして使った場合でも、スパッタガスに添加す
るＯ₂ の量を５０％程度まで増大させることにより、前
記ターゲット２３Ａあるいは２３Ｂ上への、主としてＤ
ＬＣよりなる絶縁性堆積物の堆積を効果的に抑制するこ
とができ、ＤＬＣ膜３１Ｅの膜質が向上し、またＤＬＣ
膜３１Ｅの歩留まりも向上する。

【００３３】図８（Ｃ）の実験後、ターゲット２３Ａ，
２３Ｂの表面比抵抗を測定したところ、その全面におい
て６×１０^-3〜１．０×１０^-2Ω・ｃｍ程度の値が得ら
れた。また、このようにして得られたＤＬＣ膜中に取り
込まれたＯの濃度をＸＰＳ法により測定したところ、Ｏ
／Ｃの原子数比で０．０４程度の値が得られるのが確認
された。

【００３４】ところで、先の実験１〜実験４の結果を見
ると、スパッタ雰囲気中に含まれるＯ₂ の割合が増大す
るにつれて、前記ＤＬＣ膜１１Ｅあるいは３１Ｅの成膜
速度が減少しているのがわかる。これはスパッタ雰囲気
中のＯ₂ により、基板上に堆積したＤＬＣ膜もある程度
酸化されることによるものと思われ、Ａｒ／Ｈ₂ 混合ガ
スを使った実験５〜実験７についても同様な傾向がある
のが認められた。

【００３５】図９は、先の実験１〜実験４に対応する成
膜速度とスパッタガス中の酸素濃度との関係を示す。た
だし、図９の実験は、先の実験１〜実験４とは多少条件
を変えて行なっている。図９を参照するに、ＤＬＣ膜の
成膜速度はスパッタガス中の酸素濃度と共に直線的に減
少し、当初、すなわちスパッタガス中にＯ₂ が含まれな
い場合に約１．６ｎｍ／秒であった成膜速度が、スパッ
タガス中に含まれるＯ₂ の割合が５０％になると１．３
ｎｍ／秒よりもさらに小さくなることがわかる。このこ
とから、スパッタガスにＡｒ／ＣＨ₄ 混合ガスを使った
場合、前記ＤＬＣ膜３１Ｅに対して十分な堆積速度を得
るためには、前記スパッタガス中の酸素濃度は５０％を
超えないのが好ましいと結論される。

【００３６】図１０は、先の実験５〜実験７に対応する
成膜速度とスパッタガス中の酸素濃度との関係を示す。
ただし、図１０の実験は、先の実験５〜実験７とは多少
条件を変えて行なっている。図１０を参照するに、ＤＬ
Ｃ膜の成膜速度はスパッタガス中の酸素濃度と共に略直
線的に減少し、当初、すなわちスパッタガス中にＯ₂ が
含まれない場合に約１．７ｎｍ／秒であった成膜速度
が、スパッタガス中に含まれるＯ₂ の割合が５０％にな
ると１．２ｎｍ／秒程度まで小さくなることがわかる。
このことから、スパッタガスにＡｒ／Ｈ₂ 混合ガスを使
った場合でも、前記ＤＬＣ膜３１Ｅに対して十分な堆積
速度を得るためには、前記スパッタガス中の酸素濃度は
５０％を超えないのが好ましいと結論される。

【００３７】一方、前記スパッタガス中の酸素濃度の下
限としては、２０ｎｍの厚さのＤＬＣ膜を形成するに要
する約１０秒の間にアーク放電が生じないという条件、
換言するとアーク放電の回数が１０秒間に一度以下とい
う条件を考慮すると、Ａｒ／ＣＨ₄ 混合ガスにおいても
Ａｒ／Ｈ₂ 混合ガスにおいても、約１％という値が得ら
れる。

【００３８】ところで、前記ＤＬＣ膜３１Ｅを酸素を含
むスパッタガス中におけるスパッタリングにより形成す
る場合には、前記膜３１Ｅの下の磁性膜１１Ｄも前記酸
素を含むスパッタガスに曝されることになる。そこで、
本発明の発明者は、前記磁性膜１１Ｄの磁化に対するス
パッタ雰囲気中へのＯ₂ の添加の効果を調べた。図１１
は、前記ＤＬＣ膜３１Ｅを前記Ａｒ／ＣＨ₄ 混合ガスに
様々な割合のＯ ₂ を加えたスパッタガス中において形成
した場合を示すが、前記ＤＬＣ膜３１Ｅの下の磁性膜１
１Ｄは、実質的に一定の、約２６００Ｏｅ（２０５４０
０Ａ／ｍ）の磁化の値を示し、この値はスパッタガス中
のＯ₂ 濃度には実質的に依存しないことがわかる。

【００３９】これに対し図１２は、前記ＤＬＣ膜３１Ｅ
を前記Ａｒ／Ｈ₂ 混合ガスに様々な割合のＯ₂ を加えた
スパッタガス中において形成した場合を示すが、この場
合でも前記磁性膜１１Ｄは、実質的に一定の、約２６０
０Ｏｅの磁化の値を示し、この値はスパッタガス中のＯ
₂ 濃度には実質的に依存しないことがわかる。図１３
は、このようにして形成されたＤＬＣ膜の膜中に含まれ
るＯ原子のＣ原子に対する割合と前記スパッタ雰囲気中
に含まれるＯ₂ 濃度の関係を示す。

【００４０】図１３を参照するに、ＤＬＣ膜中に含まれ
るＯ原子の割合は前記ＤＬＣ膜が前記Ａｒ／ＣＨ₄ 混合
ガスをベースにしたものか、それとも前記Ａｒ／Ｈ₂ 混
合ガスをベースにしたものかで多少異なるが、いずれの
場合でも、ＤＬＣ膜中のＯ原子濃度は、スパッタ雰囲気
中の酸素濃度と共に略直線的に増加するのがわかる。先
にも説明したように、スパッタガスとして前記Ａｒ／Ｃ
Ｈ₄ 混合ガスをベースに使った場合には、スパッタガス
中のＯ₂ 濃度が１％の場合に、ＤＬＣ膜中には約０．１
％のＯ原子が含まれ、スパッタガス中のＯ₂ 濃度が５０
％の場合には約７％のＯ原子が含まれる。

【００４１】さらに、図１３より、前記スパッタガスと
して前記Ａｒ／Ｈ₂ 混合ガスをベースに使った場合に
は、スパッタガス中のＯ₂ 濃度が１％の場合にＤＬＣ膜
中には約０．１％のＯ原子が含まれ、スパッタガス中の
Ｏ₂ 濃度が５０％の場合には約４％のＯ原子が含まれ
る。また、本発明においては、前記Ｏ₂ の供給源として
Ｏ₂ ガス自体の他にもＮＯあるいはＮＯ₂ のような、Ｏ
を含む様々なガスを使うことができる。このようなＮを
含むガスを酸素の供給源として使った場合には、前記Ｄ
ＬＣ膜中には、Ｏ原子の他にＮ原子が取り込まれる。

【００４２】このようにして形成された図６に示す断面
構造の磁気ディスクを図１，２の磁気ディスク装置に前
記磁気ディスク１１として使うことにより、磁気ディス
ク装置を安価に、高い歩留まりで製造することが可能に
なる。以上、本発明を好ましい実施例について説明した
が、本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、
特許請求の範囲に記載された要旨内において様々な変形
・変更が可能である。

【００４３】

【発明の効果】請求項１〜１０記載の本発明の特徴によ
れば、磁性膜上にプラズマ雰囲気中においてＣ膜を堆積
する際に、スパッタターゲット上に絶縁性のＣ被膜が形
成され、これが帯電して飛散し、磁性膜上に形成された
Ｃ膜の膜質を劣化させる問題が、かかる絶縁性のＣ被膜
をプラズマ中に含まれるＯ₂ ラジカルにより除去するこ
とにより、解決される。このようにして形成されたＣ膜
はＤＬＣ膜であり、ダングリングボンドを終端するＨ原
子の他に、前記Ｃ膜を構成するＣ原子に対してエーテル
結合あるいはカルボニル結合をするＯ原子を含むことが
特徴的である。また前記プラズマ雰囲気がＯ₂ とＮ₂ を
含む場合には、Ｃ膜はＯ原子とＮ原子とを含む。前記Ｃ
膜中に含まれるＯ原子の割合は、含まれるＯ原子の数が
多すぎるとＣ膜の成膜速度が低下するため、Ｃ原子に対
して０．１〜７％程度の範囲であるのが好ましい。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の磁気ディスク装置の構成を示す図であ
る。

【図２】従来の磁気ディスク装置の構成を示す別の図で
ある。

【図３】従来の磁気ディスク装置で使われている磁気デ
ィスクの断面構造を示す図である。

【図４】従来の磁気ディスクの製造に使われているＤＣ
マグネトロンスパッタ装置の構成を示す図である。

【図５】本発明の一実施例による磁気ディスクの製造に
おいて使われるＤＣマグネトロンスパッタ装置の構成を
示す図である。

【図６】（Ａ），（Ｂ）は、それぞれ本発明の一実施例
により製造された磁気ディスクの断面図、および前記磁
気ディスク中のＤＬＣ膜の構造式を示す図である。

【図７】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明の一実施例による磁
気ディスクの製造において、ＤＬＣ膜をＡｒ／ＣＨ₄ を
ベースとするスパッタガス中におけるスパッタリングに
より形成する際のアーク発生回数を、様々なスパッタ雰
囲気について示す図である。

【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は、本発明の一実施例による磁
気ディスクの製造において、ＤＬＣ膜をＡｒ／Ｈ₂ をベ
ースとするスパッタガス中におけるスパッタリングによ
り形成する際のアーク発生回数を、様々なスパッタ雰囲
気について示す図である。

【図９】本発明の一実施例による磁気ディスクの製造に
おいて、ＤＬＣ膜中に含まれるＯ原子の割合を示す図で
ある。

【図１０】本発明の一実施例による磁気ディスクの製造
において、ＤＬＣ膜中に含まれるＯ原子の割合を示す別
の図である。

【図１１】本発明の一実施例による磁気ディスクの製造
において、ＤＬＣ膜の形成を様々な酸素濃度のスパッタ
雰囲気中において行なった場合の磁性膜の磁化特性を示
す図である。

【図１２】本発明の一実施例による磁気ディスクの製造
において、ＤＬＣ膜の形成を様々な酸素濃度のスパッタ
雰囲気中において行なった場合の磁性膜の磁化特性を示
す別の図である。

【図１３】スパッタ雰囲気とスパッタリングにより形成
されるＤＬＣ膜中の酸素濃度との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 筐体 １０ 磁気ディスク組立体 １１，１１₁ ，１１₂ ，３１ 磁気ディスク １１ａ ハブ １１ｂ トラック １１Ａ 基板 １１Ｂ ＮｉＰ下地層 １１Ｃ Ｃｒ下地層 １１Ｄ 磁性膜 １１Ｅ，３１Ｅ ＤＬＣ膜 １１Ｆ 潤滑膜 １２ アーム組立体 １２ａ 枢回軸 １２ｂ アーム １２ｃ 磁気ヘッド １２ｄ コイル １２ｅ 回動部材 １３ ボイスコイルモータ １３ａ，１３ｂ マグネット ２０ ＤＣマグネトロンスパッタ装置 ２１ 処理室 ２１Ａ 排気ポート ２２ 基板 ２３Ａ，２３Ｂ ターゲット ２４Ａ，２４Ｃ 質量流量計 ２４Ｂ，２４Ｄ ライン ２５Ａ，２５Ｂ Ｎ極マグネット ２６Ａ，２６Ｂ Ｓ極マグネット ２７Ａ，２７Ｂ 直流電源 ２８Ａ，２８Ｂ プラズマ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須田 章一 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 武田 正行 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内 (72)発明者 栗原 和明 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁性膜を担持し、回動軸の回りに回動可
   能な磁気ディスクと、 前記磁気ディスクを前記回動軸の回りに回動させるモー
   タと、 枢回軸の回りに枢回可能に枢支され、前記磁気ディスク
   の表面を略半径方向に走査する枢回アームと、 前記枢回アーム上に担持された磁気ヘッドとよりなる磁
   気ディスク装置であって、 前記磁気ディスク表面上には、前記磁性膜を覆うように
   Ｃ（炭素）膜が形成されており、 前記Ｃ膜は、膜中にＯ（酸素）原子を、前記Ｏ原子が前
   記Ｃ膜を構成するＣ原子にエーテル結合またはカルボニ
   ル結合した形で含むことを特徴とする磁気ディスク装
   置。
2. 【請求項２】 磁性膜を担持し、回動軸の回りに回動可
   能な磁気ディスクと、 前記磁気ディスクを前記回動軸の回りに回動させるモー
   タと、 枢回軸の回りに枢回可能に枢支され、前記磁気ディスク
   の表面を略半径方向に走査する枢回アームと、 前記枢回アーム上に担持された磁気ヘッドとよりなる磁
   気ディスク装置であって、 前記磁気ディスク表面上には、前記磁性膜を覆うように
   Ｃ（炭素）膜が形成されており、 前記Ｃ膜は、膜中にＯ（酸素）原子とＮ（窒素原子）と
   を含むことを特徴とする磁気ディスク装置。
3. 【請求項３】 前記Ｃ膜は、前記Ｏ原子をＣ原子に対す
   る比率で０．１％以上、７％以下の範囲で含むことを特
   徴とする請求項１または２記載の磁気ディスク装置。
4. 【請求項４】 基板と、 前記基板上に形成された磁性膜と、 前記磁性膜上に形成されたＣ（炭素）膜とよりなる磁気
   ディスクであって、 前記Ｃ膜は、膜中にＯ（酸素）原子を、前記Ｏ原子が前
   記Ｃ膜を構成するＣ原子にエーテル結合またはカルボニ
   ル結合した形で含むことを特徴とする磁気ディスク。
5. 【請求項５】 基板と、 前記基板上に形成された磁性膜と、 前記磁性膜上に形成されたＣ（炭素）膜とよりなる磁気
   ディスクであって、 前記Ｃ膜は、膜中にＯ（酸素）原子とＮ（窒素原子）と
   を含むことを特徴とする磁気ディスク。
6. 【請求項６】 前記Ｃ膜は前記Ｏ原子を、Ｃ原子に対す
   る比率で０．１％以上、７％以下の範囲で含むことを特
   徴とする請求項４または５記載の磁気ディスク。
7. 【請求項７】 基板上に磁性膜を堆積する工程と、 前記磁性膜上にＣ膜を堆積する工程とよりなり、 前記Ｃ膜を堆積する工程は、希ガスとＯ₂ を含むプラズ
   マ雰囲気中で実行されることを特徴とする磁気ディスク
   の製造方法。
8. 【請求項８】 前記プラズマ雰囲気は、さらにＮ₂ を含
   むことを特徴とする請求項７記載の磁気ディスクの製造
   方法。
9. 【請求項９】 前記Ｃ膜を堆積する工程は、Ｃターゲッ
   トを使ったスパッタリング工程よりなることを特徴とす
   る請求項７または８記載の磁気ディスクの製造方法。
10. 【請求項１０】 前記スパッタリング工程は、プラズマ
    雰囲気に磁場を印加した状態で実行されることを特徴と
    する請求項７〜９のうち、いずれか一項記載の磁気ディ
    スクの製造方法。