JP2006066008A - 磁気ディスクおよび磁気ディスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】
保護膜の薄膜化と共に、磁性膜表面に膜厚分布の小さい保護膜を形成し、特に、ロード/アンロード領域における膜厚分布を小さくして、摺動耐力の確保と対腐食性の高い磁気ディスクおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】
本発明の磁気ディスクの製造方法は、保護膜を成膜する工程において、基板が、基板を保持する爪部と爪部を支持する支持具とを有する保持具に搭載され、基板と支持具の最短距離が10ｍｍ以上であることを特徴とする。または、支持具の基板に対向する面に角取り加工が行われ、かつ、基板と支持具の最短距離が5ｍｍ以上であることを特徴とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、磁気ディスク装置に搭載される磁気ディスク及びその保護膜を化学蒸着法(Chemical Vapor Deposition法、以下CVD法と記す)により成膜する工程を含む磁気ディスクの製造方法に関する。

コンピュータの使用用途拡大によって、外部記憶装置である磁気ディスク装置の記録密度の向上が求められている。そのような装置を開発するため、装置に組み込まれる主幹部品である磁気ディスクの高記録密度化が要求されている。記録密度を高める手段の一つとして、磁気ディスクから情報の読取り及び書き込みをする磁気ヘッドと磁気ディスク間の距離を小さくし、読取り信号の強度を確保する手段が考えられる。その距離は、ヘッド浮上距離、保護膜厚、潤滑膜厚で占められる。したがって、高記録密度化を実現するために、磁気ディスクの保護膜の薄膜化が要求される。

従来は、磁気ディスク装置においてCSS(Contact Start Stop)方式が主流であった。この方式において、磁気ヘッドは、電源が入っていない間、部分的に突起を有する領域に待機する。しかし、この方式では、磁気ヘッドが浮上する過程において、磁気ヘッドが磁気ディスク上に粘着したり、磁気ヘッドの保護膜が摩耗したりする可能性があった。

その結果、これらの問題を防ぐ目的で、ロード/アンロード機構が主流となっている。この方式において、磁気ヘッドは、読み書きを行わない場合は、磁気ディスクの外側に設けられたランプ上で待機しており、読取り、書き込みをする指令が出された場合のみ、磁気ヘッドが磁気ディスクへ移動する。しかし、この方式においても、磁気ヘッドが、ランプから磁気ディスク上へ移動する領域、つまり、磁気ディスク中心から見て半径方向外端部におけるロード/アンロード領域で、磁気ディスクと接触する可能性がある。したがって、磁気ヘッド移動時の衝撃に耐えられるような、より高耐力の保護膜が求められている。

磁気ディスクの保護膜成膜方法として、従来、PVD(Physical Vapor Deposition)法の一種であるスパッタ蒸着法が主流であった。しかし、保護膜が4ｎｍ以下になると、その耐久性および耐食性の確保が困難となる。そこで、保護膜の薄膜化に対して、より密度の高い成膜を可能とする、CVD法による成膜が主流になりつつある。CVD法として、熱フィラメントを電子源としてプラズマを形成するIBD(Ion Beam Deposition)法、高周波RFを用いた方法、或いは電子サイクロトロン共鳴(ECR)を用い方法などが挙げられる。CVD法による保護膜成膜により、高耐力を有する薄い保護膜を得ることは可能となるが、膜厚分布を生じ易い傾向がある。また、薄膜化によって、以前は問題にならなかった程度の膜厚分布が、課題の一つになってきた。膜厚分布を抑制するためには、プラズマを均一に下地膜、磁性膜を成膜された基板へ照射することが必要である。さらに、何れの磁気ディスク製造工程においても、基板にバイアス電圧を印加する必要があり、バイアスを印加する金属材料の支持具周辺では膜厚分布が出来てしまう。

膜厚分布が存在すると、薄膜部における摺動耐力の低下によるヘッドクラッシュ、腐食発生によるヘッド汚れが問題となり、また、データ領域において厚膜部があると、読取り、書き込み性能の部分的な性能低下が発生する。

そこで、CVD法を用いた保護膜の成膜における面内分布を解決する方法が、特許文献１で紹介されている。この方法は、保護膜を形成する成膜装置の中に膜厚分布制御板を設け、チャンバー内のプラズマを磁気ディスク上へ均一に照射することにより、面内の膜厚を均一出来ることを示している。さらに、特許文献１は、ロード/アンロード方式のドライブ装置組込み持のヘッド接触時に対応して耐力を高めるためには、ロード/アンロード領域の膜厚を高くすることを提案している。

特開２００３−３０８２３号公報

しかしながら、近年、ハードディスクは今までのパーソナルコンピュータへの用途以外に、自動車室内へ搭載して、カーナビゲーションシステムやカーオーディオへの適用も広がってきている。使用環境温度と環境湿度の厳しい領域への対応のため、磁気ディスクの高記録密度に対する要求を満たすための保護膜薄膜化だけでなく、耐食性能をさらに向上させる必要性が高まってきている。

ここで、発明者らは、高温度環境で腐食試験を実施し、腐食の発生する部位を詳細に分析したところ、膜厚が厚い部分よりも、むしろ、部分的に膜厚が高い部分で光学顕微鏡観察により輝点が観察され、輝点部の物質を採取して、EDX(Energy Dispersive X-ray Analysis)によって元素分析をすると、Coが検出されることが確認した。すなわち、腐食は、特に、ロード/アンロード領域の、ヘッドが磁気ディスク上へロードされる場所において膜厚分布が生じる領域で発生することが確認された。したがって、腐食を抑制するためには、磁気ディスクのロード/アンロード領域において、膜厚分布を小さくする必要がある。

一方で、特許文献１に開示されている保護膜成膜過程において、プラズマが不均一になり易い磁気ディスク端部域においては、近傍の物体の影響を特に受けやすく、特に、磁気ディスクのバイアス印加及び磁気ディスクを保持する爪部の支持に用いられる金属材料の支持具（以下「フィンガー」と呼ぶ。）による影響で、膜厚分布が生じる場合が多い。

更に、特許文献１に記載されている、2度に分けて保護膜を成膜して外端部の膜厚を高くする方法では、外端部の腐食が発生する可能性、ロード/アンロード領域外での保護膜厚膜化部発生による信号読取り、書き込み能力の低下、成膜に用いるチャンバーが2個所必要となり設備が大掛かりとなり、第一層目及び第二層目に分けられる保護膜の膜質に差が生じ、膜厚評価が難しくなるという問題点が発生する。

そこで、本発明の課題は、保護膜の薄膜化と共に、磁性膜表面に膜厚分布の小さい保護膜を形成し、特に、ロード/アンロード領域における膜厚分布を小さくして、摺動耐力の確保と対腐食性の高い磁気ディスクおよびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の磁気ディスクの製造方法は、保護膜を成膜する工程において、基板が、基板を保持する爪部と爪部を支持する支持具とを有する保持具に搭載され、基板と支持具の最短距離が10ｍｍ以上であることを特徴とする。

または、支持具の基板に対向する面に角取り加工が行われ、かつ、基板と支持具の最短距離が5ｍｍ以上であることを特徴とする。

更に、本発明において、磁気ディスクは、保護膜のロード/アンロード領域における膜厚分布が0.3ｎｍ以下であることを特徴とする。

本発明の磁気ディスク及びその製造方法により、耐腐食性の高い磁気ディスクを作成することができ、高温度、高湿度環境下においても動作可能な磁気ディスク装置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を以下に説明する。

図１に示すように本実施例の磁気ディスク１は、剛体基板２、剛体基板２上に成膜された下地膜３、下地膜３上に成膜された磁性膜４、磁性膜４上に成膜された保護膜５、保護膜５上に塗布された潤滑剤６を有する。

図２に示すように、本実施例の磁気ディスク１は、フィンガー及び爪部からなる保持具に搭載された剛体基板２上に下地膜３、磁性膜４をスパッタリング法により順次成膜し、保護膜成膜チェンバーに移送した後、保持具によりバイアスを印加しながら、その上にカーボンを主成分とする保護膜５をCVD法により成膜する工程を含む。その後、下地膜３、磁性膜４及び保護膜５が成膜された基板２は、保持具から取外され、保護膜５上に潤滑剤６が塗布される。

図３は、基板とフィンガーとの位置関係を成膜チェンバーの側面から見た図である。図３に示すように、基板２は、基板２を保持する爪部８と、爪部８を支持するフィンガー７とを有する保持具に搭載される。ここで、基板２が保持具に搭載されているとき、基板２とフィンガー７の最短距離をＬとする。成膜チャンバー内へは、フィンガー７を用いて被成膜対象となる基板２が一枚毎に輸送される。保護膜５の形成時には、磁性膜まで成膜された基板２は、フィンガー７の先に付いた爪部８によって保持され、同時にバイアス印加がなされる。図３において、基板の中心から見て半径方向外端領域が、ロード/アンロード領域９となる。尚、フィンガー７は、磁気ディスク製造の工程に入る前に、予め成膜装置にボルトにより固定されるので、通常、前記Ｌは一定となる。よって、前記Ｌを変えるために、固定ボルト穴とフィンガー支柱本体の位置を変えた、異なる形状のものを製作して、サンプルを成膜した。

また、カーボン保護膜５の形成にはCVD法の一種であるIBD法を用いる。IBD法とは、フィラメントの抵抗加熱で発生する熱電子の衝突仮定により炭化水素ガスのプラズマを発生し、イオン入射を伴う、炭化水素ラジカル表面反応で成膜する方法である。本実施例において、保護膜成膜チャンバーに搬送された磁性膜４まで形成した基板２の両側に、各20sccmでエチレンを供給しながら、磁性膜４まで形成した基板２に-120Vの基板バイアスをかけ、60Vでプラズマを3.6秒間にわたって照射することにより磁性膜４上にカーボン保護膜５を作製する。

作製したサンプルの平均保護膜厚さは2.8ｎｍである。外端部の保護膜厚の評価には、フォトデバイス社製自動エリプソメータを用いた。エリプソメータで保護膜厚を算出するために、予め保護膜厚をパラメータとしたサンプルを作製し、X線反射法を用いた評価結果と相関を求めた。X線反射法での膜厚定量には、理学電機工業社製SLX2000TM用いた。エリプソメータによる評価は、良い相関が得られることが分かっており、X線反射法では評価が難しい外端領域における膜厚の評価には有用である。

なお、面内全体における膜厚分布イメージを把握するため、エリプソメータ評価の前に、OSA(Optical Surface Analyzer)を用いて評価しておき、膜厚分布域をもれなく評価できるように、エリプソメータ評価領域を決定した。

上記方法で作製したサンプルの外周域における膜厚分布を、円周方向に5°、半径方向に5mmピッチでエリプソメータにて評価した。エリプソメータ評価結果として、磁気ディスクのそれぞれの半径位置Ｒにおける円周方向の膜厚平均値Ｔaveと膜厚最大値Ｔmaxとの差分をまとめたもののうち、代表例を図に示す。Ｌ=5mmとした場合を図５に示し、Ｌ=10mm及びＬ=15mmとした場合をそれぞれ、図６、図７に示す。なお、この例では、直径65mmの磁気ディスクを用い、ロード/アンロード領域を半径位置Ｒ=30.5〜31.7mmとした。

まず、図５において、Ｒ=31mm周辺で膜厚が厚い部分が存在し、0.6ｎｍの差が見られる。Ｌを大きくすることによって膜厚差が小さくなり、0.3ｎｍ以下である。一方で、図６及び図７から明らかなように、Ｌ＝10mm以上とすることにより、同じＲ=31mm周辺で膜厚差が0.3ｎｍと改善されている。したがって、Ｌ=10mm以上とすることにより、膜厚分布を改善することができる。これは、金属材料であるフィンガーが基板２の端部から遠ざかることにより、ロード/アンロード領域におけるプラズマの集中を抑えることができるためであると考えられる。しかし、Ｌが大きいほど爪部の距離が必然的に長くなるため、15mmを超えると、爪部の熱変形により、基板の落下が起こりやすくなるので、生産安定性を考慮するとＬは10から15mmが好ましい。

Ｌの値と円周方向の保護膜厚最大値と平均膜厚の差との関係をまとめたものを図９に示す。図９において、ひし形のプロットを線で結んだものが、本実施例の結果である。図９より明らかなように、Ｌ=10mmを超えたところで膜厚差0.3ｎｍを実現でき、膜厚分布が改善されている。

上記サンプルに対して耐食性評価を実施した。温度85℃、相対湿度90%の環境に96ｈ放置後、光学顕微鏡で観察した場合の輝点を数えた。図１０に、輝点数と円周方向の保護膜厚最大値と平均膜厚の差との関係を示す。図１０は、ロード/アンロード領域における膜厚分布が小さいほど、輝点の数が少なく、腐食が起き難いことを示している。具体的には、膜厚差が0.3ｎｍ以下となると、腐食が起き難くなる。

更に、磁気ディスク１を実際にハードディスク装置に組込んで、ヘッドに付着した汚れの度合いについて評価した。その結果を図９および図１０に示す。ヘッド上の付着物を観察し、流入部、流出部に汚れがあるものについて、「ヘッド汚れあり」と記した。汚れ成分のEDX分析結果からは、何れもCoが発現した。図９及び図１０より、ヘッドの汚れを無くすためには、膜厚差が0.3ｎｍ以下である必要があることがわかる。

以上より、ロード/アンロード領域における円周方向の保護膜厚最大値と平均膜厚の差が0.3ｎｍ以下であれば、腐食およびヘッド汚れを抑制でき、高温、高湿度環境で用いる磁気ディスク装置を供給することが可能である。

上記サンプルについて、磁気ディスクとして信頼性上の問題が無いか加速評価を実施した。ヘッドが極低浮上する場合における耐摩耗性を評価するために、モータを逆回転することでヘッドを常時磁気ディスクと接触する状態にして、磁気記録媒体の半径15〜31mmの間をシークし、クラッシュするまでの時間を測定した。何れも60時間以上ヘッドがクラッシュせずに動作可能であり、問題無いことを確認できた。

なお、本実施例では、上述のように、直径65mmの磁気ディスクを用い、ロード/アンロード領域を半径位置Ｒ=30.5〜31.7mmとしているが、48mm、84mm等他の直径を有する磁気ディスクを用いても同様の結果が得られる。この際、ロード/アンロード領域は、基板外端より、半径位置0.5〜2mmの範囲となる。

図４は、フィンガー７と基板２の位置関係を成膜チェンバーの上面から見た図である。図４(a)において、フィンガー７の、基板２に対向する面に何ら加工が行われていないのに対し、図４(b)において、フィンガー７の、基板２に対向する面に角取り加工が行われている。基板２近傍のフィンガー７の部材の体積を減らすことで、フィンガー端面に集中するプラズマを基板から遠ざけることができるので、プラズマ分布を改善することが可能となる。フィンガーの熱変形による基板の落下を避けるために、肉厚に対して1/3〜1/2の角取り加工が好ましい。尚、図３において、フィンガー７のうち、角取り加工を行う領域１０を示す。

本実施例のフィンガー７を採用し、Ｌ=5mmとして、上述と同様の方法により磁気ディスク１を作成した。その際のサンプルの外周域における膜厚分布を、上述と同様に円周方向に5°、半径方向に5mmピッチでエリプソメータにて評価した。エリプソメータ評価結果として、磁気ディスクのそれぞれの半径位置Ｒにおける円周方向の膜厚平均値Ｔaveと膜厚最大値Ｔmaxとの差分をまとめたものを図８に示す。図８から明らかなように、いずれの半径位置においても、膜厚差0.3ｎｍ以下を維持しており、基板２の端部とフィンガー７の距離が短くても、良好な膜厚分布が得られる。

また、Ｌの値と円周方向の保護膜厚最大値Ｔmaxと平均膜厚Ｔaveの差との関係をまとめたものを図９に示す。図９において、四角形のプロットを線で結んだものが、本実施例の結果である。図９より明らかなように、Ｌ=5mm以上で、膜厚差0.3ｎｍを実現できる。

上述と同様の条件で、上記サンプルに対して耐食性評価を実施した結果を、図１０に示す。特に、四角形のプロットで表される部分が本実施例の結果である。本実施例においては、磁気ディスク１のロード/アンロード領域の膜厚差が一貫して、0.3ｎｍ以下であるため、輝点の数が少なく、腐食が起き難い。

更に、上述と同様に、ヘッドに付着した汚れの度合いについて評価した結果を図９および図１０に示す。特に、四角形のプロットで表される部分が本実施例の結果である。図９及び図１０より、ヘッドの汚れを無くすためには、磁気ディスク１のロード/アンロード領域において、膜厚差を0.3ｎｍ以下にする必要があることが確認できる。

尚、本実施例におけるフィンガー７について、角取り加工に限らず、面取り加工等、基板２近傍の部材の体積を減らすことができれば、本実施例と同様の効果が得られる。

実施例１の磁気ディスクの断面図である。 実施例１の磁気ディスクの製造方法を示すフローチャート図である。 基板とフィンガーとの位置関係を成膜チェンバーの側面から見た図である。 フィンガー７と基板２の位置関係を成膜チェンバーの上面から見た図である。 Ｌ=5mmとした場合の、磁気ディスクのそれぞれの半径位置における円周方向の膜厚平均値と膜厚最大値との差分を示す図である。 Ｌ=10mmとした場合の、磁気ディスクのそれぞれの半径位置における円周方向の膜厚平均値と膜厚最大値との差分を示す図である。 Ｌ=15mmとした場合の、磁気ディスクのそれぞれの半径位置における円周方向の膜厚平均値と膜厚最大値との差分を示す図である。 実施例２における磁気ディスクのそれぞれの半径位置における円周方向の膜厚平均値と膜厚最大値との差分を示す図である。 Ｌの値と円周方向の保護膜厚最大値と平均膜厚の差との関係を示す図である。 輝点数と円周方向の保護膜厚最大値と平均膜厚の差との関係を示す図である。

符号の説明

１…磁気ディスク、２…基板、３…下地膜。４…磁性膜、５…保護膜、６…潤滑剤、７…フィンガー（支持具）、８…爪部、９…ロード/アンロード領域、１０…角取り加工を行う領域

Claims (8)

1. 基板上に下地膜を成膜する工程と、
   前記下地膜上に磁性膜を成膜する工程と、
   前記磁性膜上に保護膜を化学蒸着法により成膜する工程と、
   を有する磁気ディスクの製造方法において、
   前記保護膜を成膜する工程において、前記基板は、当該基板を保持する爪部と当該爪部を支持する支持具とを有する保持具に搭載され、
   前記基板と前記支持具の最短距離は10ｍｍ以上であることを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
2. 前記最短距離は15ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスクの製造方法。
3. 前記保護膜の膜厚が4ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気ディスクの製造方法。
4. 基板上に下地膜を成膜する工程と、
   前記下地膜上に磁性膜を成膜する工程と、
   前記磁性膜上に保護膜を化学蒸着法により成膜する工程と、
   を有する磁気ディスクの製造方法において、
   前記保護膜を成膜する工程において、前記基板は、当該基板を保持する爪部と当該爪部を支持する支持具とを有する保持具に搭載され、
   前記支持具の前記基板に対向する面に角取り加工が行われ、かつ、前記基板と前記支持具の最短距離は5ｍｍ以上であることを特徴とする磁気ディスクの製造方法。
5. 前記最短距離は15ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の磁気ディスクの製造方法。
6. 前記保護膜の膜厚が4ｎｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の磁気ディスクの製造方法。
7. 基板と、前記基板上に成膜された下地膜と、前記下地膜上に成膜された磁性膜と、前記磁性膜上に成膜された保護膜とを有する磁気ディスクにおいて、前記保護膜のロード/アンロード領域における膜厚分布が0.3ｎｍ以下であることを特徴とする磁気ディスク。
8. 前記保護膜の膜厚が4ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の磁気ディスク。
   

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