JP4769376B2 - 磁気記録媒体を製造する方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素保護被膜を有する磁気ディスクの製造方法及びその得られる磁気ディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、ディスク・ドライブ１２内の従来の磁気ディスク１０を示す断面図である。磁気ディスク１０は、基板１４（例えば、ガラス、ガラス・セラミック、又はＮｉＰメッキされたアルミニウム）、下層１６（例えば、Ｃｒ、クロム合金、ＮｉＰ、ＮｉＡｌ又は他の適当な金属）、磁気層１８（例えば、コバルト合金）、そして保護被膜２０（例えば、水素添加炭素、窒素添加炭素、水素及び窒素添加炭素）を含む。潤滑層２２（例えば、過フルオロポリエーテル）が保護被膜２０に塗布される。
【０００３】
磁気ディスク１０が、モーター２４により回転されるスピンドルに搭載される。サスペンション２８上に搭載された、読取り書込みヘッド２６が回転するディスク上を「飛ぶ」。ヘッド２６は、読取り書込み素子３２がそのトレーリング（後）端に形成された固いＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ本体３０を含むスライダーを有する。炭素被膜３４が、減摩（トライボロジカル）目的のためヘッド２６の表面（空気ベアリング表面）の底に形成される。
【０００４】
磁気層１８は、データを記憶する機能を実行する。被膜２０は幾つかの機能を実行する。
ａ）磁気層１８の腐食を防ぐ。
ｂ）硬く、磁気層１８の機械的損傷を防ぐ。
ｃ）低い静的及び動的摩擦を有する。
ｄ）ディスク１０上に潤滑層２２を保持する。
ｅ）ディスク１０の摩耗を防ぐ。
【０００５】
業界においては、保護被膜として、磁気ディスク上に堆積されるべき適当な炭素膜を形成するために大量の時間と努力を費やしている。例えば、エフ・ケー・キング、「データポイント薄膜媒体」、IEEE Trans. Magn., １９８２年７月は、磁気ディスク上への炭素のスパッタリングを議論している。ヤマシタの米国特許第５，０４５，１６５号は、摩耗と腐食を防ぐために磁気ディスク上に水素を添加した炭素膜をスパッタリングすることを議論している。ヤマシタは水素が炭素の摩耗耐性を増加させることを教示している。ヨーロッパ特許出願ＥＰ０５４７８２０は、磁気ディスク上への窒素添加炭素膜のスパッタリングを議論している。この‘８２０出願は、窒素が炭素内のストレスを減少し、炭素がディスクから剥がれる可能性を減少すると述べている。米国特許第５，８３７，３５７号は、窒素添加炭素膜により覆われた水素添加炭素膜を含む磁気ディスクを議論している。米国特許第５，２３２，５７０号はまた、窒素の存在下で磁気ディスク上に炭素をスパッタリングすることを議論している。磁気ディスクの炭素被膜に関する他の文献は、米国特許第５，８５５，７４６号及びＰＣＴ出願ＷＯ９９／０３０９９を含む。このリストは決して網羅的ではない。
【０００６】
磁気ディスクの保護炭素被膜は典型的に、スパッタリングにより形成される。それらの形成される方法のため、それらはＳＰ２炭素を大部分含む。業界はこのような炭素を何年も使用している。そしてこれらの膜について相当の経験を有する。従って、ＳＰ２を優勢に含む炭素膜に塗布してこれらの膜を低摩擦及び低粘着性にすることができるさまざまのタイプの潤滑材が開発された。（ここで使用される、「ＳＰ２優勢な炭素」という言葉は膜内の炭素結合が他のどんなタイプよりもＳＰ２の結合が多いことを意味し、同じく「ＳＰ３優勢な炭素」とは膜内の炭素結合が結合の他のタイプよりもＳＰ３の結合が多いことを意味する。）
最近、Ｋｏｍａｇ（本発明の譲受人）は、７０％以上のＳＰ３炭素を含んだ新しいタイプの炭素被膜を開発した。このタイプの炭素被膜は１９９９年４月２２に出願されたウエン・ホング・リュウ等の米国特許出願０９／２９８，１０７（米国特許第６，０８６，７３０号）に記載されている。この米国特許第６，０８６，７３０号の炭素は、炭素スパッタリングのターゲットに新しい電圧波形を加えることにより堆積される。この炭素被膜は非常に固く引っ掻き対して耐性を有する。
【０００７】
高いＳＰ３内容を有する他のタイプの炭素被膜がある。特に、化学蒸着、イオン・ビーム蒸着、又は陰極アーク堆積を使用した炭素膜から形成できる。ワイラー等の「新規なエレクトロン・サイクトロン波共振反応装置を使用した四面体水素添加無定形炭素の堆積」、Applied Physics Letters,Vol.72, No.11、１９９８年３月１６日は、炭素のイオン・ビーム堆積を議論している。カング等の「エレクトロン・サイクロトン共振プラズマ増強化学蒸着内のダイヤモンド状炭素の成長のためのイオン照射エネルギーの評価」、J.Vac.Sci. Technol.A.16(4)、７月／８月、１９９８年、は炭素膜を形成するために化学蒸着を使用することを議論している。ジェー・ロバートソン、「磁気記憶技術のための極端に薄い炭素被膜」、TRIB-Vol.9、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ２へのインターフエイス技術についてのシンポジウムのプロシーデイング、ASME １９９９年には、陰極アーク堆積が議論されている。他の文献は、米国特許第５，４７６，６９１号、ブラウン、「真空アーク・イオン源」、Rev.Sci.Instrum.65(10)、１９９４年１０月、サンダース等、「真空アークに基づく被膜技術、レビュー」、IEEEトランザクション・オン・プラズマ・サイエンス、Vol.18,No.6,1990、及びアンダース等、「陰極アーク堆積による無定形の硬い炭素膜の機械的特性」、Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.383,1995、日本特許公開公報６２−１８３０２２号は磁気ディスク上に炭素膜を作るプラズマＣＶＤプロセスの使用を議論している。
【０００８】
ＳＰ３炭素は、ＳＰ２炭素とは異なる原子構造を有する。従って、ＳＰ２炭素の振舞いはＳＰ３炭素と較べて大変異なる。このため、時には、予想できないほどである。
【０００９】
上述したように、磁気ディスク・ドライブ１２は、炭素保護被膜２２及び潤滑剤２２が塗られた磁気ディスク１０を含む。ディスク基板１４は、ディスク１２と読取り書込みヘッド２６との間の摩擦と粘着を最小にするため集合組織化（テクスチャ）される。ディスク／読取り書込みヘッドの境界は静的及び動的摩擦及び摩耗を最小にするために精密に調整された減摩システムを構成する。ディスクの集合組織化、炭素保護被膜２２及び３４の成分、堆積条件及び構造、炭素被膜に添加される他の要素、潤滑剤のタイプ、潤滑剤中の添加物、潤滑剤の塗布プロセス及び関連するパラメータは、ディスク・ドライブが多数のオン／オフ（接触−スタート−ストップ、又はＣＳＳ）・サイクルを耐えることができることを保証するために膨大な研究に基づいて決定される。この減摩システムの１つの要素を帰ることは、全体システムの振る舞いを変える。例えば、もし、通常のタイプのＳＰ２優勢な炭素を異なるタイプの炭素、例えば、ＳＰ３優勢なカーボン、に置換えると、減摩システムの振舞いを完全に変える。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
例示目的ためにのみ例をあげると、米国特許第６，０８６，７３０号タイプの炭素及びＸＩＰ添加剤と混合されたＺ−ｄｏｌ（イタリアのモンテデイソン社の製造）などの過フルオロポリエーテル潤滑剤を使用すると、良く理解されてない理由のため、得られたディスクはグライド（滑空）試験に不合格となる。これは特に興味深くそして予想できない。何故ならば、潤滑剤の厚みは、約３ｎｍにすぎず、一方、グライド試験は約１マイクロ・インチ、又は約２５ｎｍのグライド高さで行なわれるからである。このように、グライド高さが潤滑剤の厚さの８倍もある場合で、このようにグライド試験の失敗を生ずるように潤滑剤が炭素膜と相互作用することはとても予想できない。
【００１１】
化学蒸着により形成された高ＳＰ３炭素のある形式は、他の問題、すなわち、あるタイプの汚染に対して敏感である、を有することが知られている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法は、磁気ディスク上に第１及び第２炭素層を堆積し、そして磁気ディスクに潤滑剤を塗布することを含む。１つの実施形態では、第１炭素層はＳＰ３優勢炭素である。第１層は、７０％以上又はそれ以上のＳＰ３結合を有することができる。第２層は５０％に等しい又はそれ以下のＳＰ３結合を含む。第２層は非常に薄くできる。例えば、０．１及び１ｎｍ間の厚さを有するフラッシュ層である。潤滑剤は、過フルオロポリエーテルでよい。
【００１３】
重要なことは、高ＳＰ３内容保護層は非常に硬く、摩耗及び引っかきに対して耐性を有することである。第２保護層が非常に薄いので、それはディスク内の磁気膜と読取り書込みヘッドとに実質的な分離を加えない。
【００１４】
第２保護層は非常に薄いが、第２保護層の性質が潤滑剤とディスクの協働態様を制御する。特に、第２炭素層は０．１乃至１ｎｍ厚さにすぎないが、潤滑剤が従来の磁気ディスク上の炭素と協働する同じ態様で、潤滑剤は第２炭素層と接着且つ結合する。第２炭素層は、第１炭素層の高ＳＰ３内容が潤滑剤とディスクとの相互作用についてそうでなければ持つ悪い影響を隠すことができる。
【００１５】
上述したように、第１及び第２炭素層は異なる構造を有する。第１炭素層がＳＰ３結合を大部分に有するため、それは約２．１グラム／ｃｃよりも大きい密度、そして典型的には２．５グラム／ｃｃを有する。これに対し、第２炭素層はより低い密度、例えば、約２．１グラム／ｃｃ以下、そして典型的に１．８グラム／ｃｃを有する。
【００１６】
第１炭素層は２．０よりも大きい、典型的には約２．１の屈折率を有する。第２炭素層は第１炭素層よりも低い屈折率、約２．０も小さい、典型的には約１．８の屈折率、を有する。
【００１７】
１つの実施の形態では、第１炭素層は第２炭素層よりも低い表面エネルギーを有する。（表面エネルギーを測定する１つの方法は、水接触エネルギー試験である。第１及び第２炭素層の間の水接触角度の差が３度以上であり、１つの実施の形態では、約５度以上である。水接触角度のこの差は、典型的に約８度以下である。）
【００１８】
本発明の別の観点によれば、普通、ディスク及び読取り書込みヘッドの減摩システムの要素の１つを変えることにより生ずる、膨大な最適化及びリエンジニアリングを必要とせずに、新しいタイプの炭素被膜を磁気ディスクの製造プロセス内に導入することである。本発明の観点によれば、磁気ディスクの製造方法は始めに次のステップを含む：
ａ）磁気層をその上に持つ基板を含んだ構造を設け、
ｂ）磁気層上に第１炭素被膜を堆積し（例えば、スパッタリングで形成されるＳＰ２優勢な炭素被膜）、そして
ｃ）保護被膜上に潤滑剤を塗布する。
【００１９】
本発明による方法は、第１炭素被膜を堆積するステップを第１被膜とは異なる性質を有する炭素被膜（例えば、ＳＰ３優勢な炭素被膜）を設けるステップと置き換えることを含む。その後に、第１炭素被膜を形成するのに使用されたのと同じ又は実施的に同じ堆積条件を使用して、大変薄い炭素層を堆積するステップを行なう。例えば、プロセス気体成分、圧力、及び流速は同じか又は実質的に同じである。基板バイアス及び温度は同じか又は実質的に同じである。このようにして、大変薄い炭素層を含む磁気ディスクの上表面は、上記第１炭素層と実質的に同じ態様で潤滑剤と協働する。従って、もし、単に第１炭素被膜をＳＰ３優勢な炭素被膜に置き換えた場合に必要とされる実質的な試験及びエンジニアリング作業をする必要がない。
【００２０】
ＳＰ３優勢な炭素被膜は米国特許第６，０８６，７３０号の方法を使用して形成できる。又は、ＣＶＤ又は陰極アーク堆積により堆積できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明によるプロセスは以下のステップを含む。最初に、基板１００（図２）が設けられる。基板は、ガラス、ガラス・セラミック、ＮｉＰメッキされたアルミニウム、又は他の基板材料でよい。基板１００はそして、機械的、レーザー又は化学的技術を使用して、集合組織化（テクスチャ）される。（このような技術は周知である。）
１つ又は複数の下層１０２（例えば、Ｃｒ、クロム合金、ＮｉＰ、ＮｉＡｌ又は他の材料）が例えば、スパッタリングにより、基板１００上に堆積される。下層１０２は約１０乃至３０ｎｍの厚さである。
【００２２】
１つ又は複数の磁性合金層１０４（例えば、コバルト又は鉄合金）が例えばスパッタリングにより、下層１０２上に堆積される。磁気層１０４は、約１５ｎｍ厚さであってよい。１つの実施の形態では、下層１０２及び磁性合金層１０４は、１９９７年１２月４日にベルテロ等により出願された米国特許出願番号０８／８７４，７５３（米国特許第６，１５０，０１５号）に記載された方法及び材料により形成される。
【００２３】
相対的に高いＳＰ３内容を有する第１被膜１０８ａが磁性合金層１０４上に堆積される。被膜１０８ａは硬く、そして、例えば、反射エネルギー損失スペクトロメーター（ＲＥＥＬＳ）技術により測定されように、例えば、約７０％又はそれ以上のＳＰ３炭素、そして典型的には約８０％又はそれ以上のＳＰ３炭素を有する。（ＲＥＥＬＳ技術は、シャオ−チュ・ツアイ等の「固い磁気媒体ディスク上のスパッタされた炭素被膜の構造及び性質」、J.Vac.Sci.Technol.A6(4)、１９８８年７月／８月に記載されている。）被膜１０８ａは、ディスクの摩耗、機械的損傷、及び腐食を最小にする。被膜１０８ａは典型的に約２乃至５ｎｍの厚さである。１つの実施の形態では、被膜１０８ａは、１９９９年４月２２日にウエン・ホング・リュウ等により出願された米国特許出願番号０９／２９８，１０７（米国特許第６，０８６，７３０号）に記載されたスパッタリング方法を使用して形成される。別の実施の形態では、層１０８ａは化学蒸着（ＣＶＤ）又はプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）により形成できる。ＰＥＣＶＤ中、エチレン又はアセチレンなどの炭化水素気体が堆積室に導入され、例えば、室内に電気エネルギーを加えることにより、分解される。これが磁気ディスク上に水素添加炭素被膜の堆積を生ずる。
被膜１０８ａは他の技術、例えば、上記文献に記載されるような、例えば、陰極アーク堆積又はイオン・ビーム堆積（ＩＢＤ）、により形成できる。
【００２４】
第２被膜１０８ｂが、例えば、スパッタリングにより、第１被膜１０８ａ上に形成されて連続に覆う。第２被膜１０８ｂは非常に薄い「フラッシュ」層であり、例えば、０．１乃至１ｎｍの厚さを有する。（上述したように、このフラッシュ層１０８ｂはその後に堆積される潤滑層と協働する。ここで使用される「フラッシュ」層とは、潤滑剤が適当に機能するように潤滑層と十分に協働するための十分な厚さではあるが、それよりも実質的には厚くはない、層を意味する。）被膜１０８ｂは被膜１０８ａよりもずっと低い、例えば、約５０％に等しい又はそれよりも少ない、ＳＰ３内容を有する。被膜１０８ａ及び１０８ｂの構造の差により、これらは異なった性質を有する。１つの実施の形態では、炭素１０８ａはＸＲＲ（ｘ線反射率）で測定して、約２．５グラム／ｃｃの密度を有する。炭素１０８ｂは、１．８グラム／ｃｃの密度を有する。炭素１０８ａは、エリプソメーターで測定して、２．１の屈折率を有し、一方、炭素１０８ｂは１．９の屈折率を有する。
【００２５】
１つの実施の形態では、炭素１０８ｂは、窒素と共に混合されたアルゴンなどの不活性気体を含むプロセス気体を使用してスパッタリングで形成される。（選択的に、プロセス気体中に水素を含むことができる。）気体圧力は、２及び１０ｍＴｏｒｒの間であり、典型的には、４及び９ｍＴｏｒｒの間、そして、好ましくは、６及び９ｍＴｏｒｒの間である。アルゴンのフロー・レートは５０乃至９０ＳＣＣＭであり、そして、窒素のフロー・レートは４乃至１０ＳＣＣＭである。幾つかの実施の形態では、基板にバイアスが加えられる。しかし、他の実施の形態では、バイアスは基板に加えられない。パワー密度は１乃至２Ｗ／ｃｍ2である。１つの実施の形態では、スパッタリング・ターゲットに加えられる電圧は、−５００乃至−７００ボルトである。炭素層１０８ｂの堆積速度は典型的には、炭素層１０８ａの堆積速度よりも実質的に小さい。詳細には、炭素層１０８ａの堆積速度は典型的に０．１及び２ｎｍ／秒の間であり、そして、好ましくは、０．５及び１ｎｍ／秒の間である。
【００２６】
炭素層１０８ｂが形成された後、潤滑層１１０がディスクに塗布される。潤滑剤は過フルオロポリエチレン潤滑剤でよい。このような潤滑剤の一例は、イタリアのモンテディソン社により販売されるＦｏｍｂｌｉｎＺ−ｄｏｌである。この潤滑剤に、添加剤を加えることができる。このような添加剤の一例が、チャオ等の米国特許第５，５８７，２１７号に記載される、Polyphenoxycyclotriphosphazene、である。ミシガン州ミッドランドのダウ・ケミカル社により製造される商品名ＸＩＰで販売される添加剤が使用できる。潤滑剤は、ＦｏｍｂｌｉｎｇＺ−ｄｏｌとＸＩＰの混合物を含む室温槽内にディスクを浸すことによりディスクへ塗布される。ディスクが潤滑剤槽に浸される速度は、１乃至２ｍｍ／分である。選択的に、浸すプロセス後に、潤滑剤は焼成プロセスを受けることができる。潤滑剤及び添加剤のディスク上の厚さは約３．２ｎｍである。この中で、ＦＴＩＲ技術で測定して、約３ｎｍはＺ−ｄｏｌであり、０．２ｎｍはＸ１Ｐである。
【００２７】
スパッタリングによる炭素層１０８ａの形成
上述したように、炭素層１０８ａは‘１０７出願（米国特許第６，０８６，７３０号）に記載された技術を使用して形成できる。この方法の１つの実施の形態の間、グラファイト・スパッタリング・ターゲットが使用される。プロセス気体は、アルゴン、水素、及び窒素を含む。アルゴン気体の流れは５０乃至７０ＳＣＣＭであり、窒素気体の流れは０．５乃至２．０ＳＣＣＭであり、水素気体の流れは１５乃至３０ＳＣＣＭである。パワー密度は、約１ＫＷ／１００ｃｍ2、すなわち、約１０Ｗ／ｃｍ2である。基板へのバイアス供給はマイナス１００乃至マイナス２００ボルトである。マグネトロン・スパッタリングが使用できる。選択的に、基板は加熱できる。１つの実施の形態では、アネルバＣ−３０１０スパッタリング装置などのスパッタリング装置が使用できる。他の装置、ウルバック・スパッタリング装置も使用できる。電力供給源、例えば、ニューヨーク州ロチェスターのＥＮＩ社により製造されるＲＰＧモデル・パルス電力供給源が使用できる。
【００２８】
‘７３０特許に記載されるように、スパッタリング・ターゲットに独特な電圧波形が印加される。この波形は、初期の正電位部分、例えば、約３００ボルトの部分、を含む。その後に、負電圧がターゲットに加えられる。波形の負部分は典型的に、負パルスを含み、その後に一定状態の負電圧が続く。負パルスは、典型的に一定状態の負の値よりも大きさが２５％又はそれ以上大きい。１つの実施の形態では、負パルスは一定状態の負の値よりも２又は３倍の大きさを持つことができる。ターゲットに一時的に加えられる大きな負の電圧の振れは、高い堆積速度を生じ、そして炭素原子は通常のスパッタリング中よりもずっと高いエネルギーを有することができると信じられる。この電圧波形は、典型的にスパッターされた炭素膜よりも、より大きなＳＰ３内容を有し、そしてより大きな硬さを有する新規な保護被膜を生ずると信じられる。スパッタリング・ターゲットに加えられる波形は、約５０ｋＨｚ乃至２５０ｋＨｚの周波数を有することができる。
【００２９】
図３は、‘７３０特許に記載されたスパッタリング・ターゲットに加えられる電圧トレース２００の１つの実施の形態を示す。トレース２００は約正４５０ボルトの正のピーク２０１を有し、これは約２μ秒間で約正１５０ボルトに安定する。そして、大きな負の電圧が電力供給源がターゲットの電力を上昇させる時に加えられる。大きな初期の負電位（負ピーク２０２）がこの実施の形態では約１０００ボルトである。そして、電圧は約６００ボルトに下がって安定になり、そして電力が遮断されそして正の振れが再開されるまで、このレベル又は一定状態電圧２０３を維持する。１つの実施の形態では、負のピーク２０２の振幅は概してパルス幅に比例する。このように、ターゲットが受ける負電位スパイクの量が所望の膜性質を得るために調節できる。
【００３０】
図３の電圧曲線の下に対応する電流波形２１０が重ね合せられている。電力供給源がターゲットに４５０ボルト正を与える時に電力が遮断される際、大きな電流変動２１１が存在することが示される。しかし、大きな負１０００ボルト振れの間は、ターゲットへの電流は概して約４アンペアに常に維持される。波形のこれらの特徴的な振舞いは電力供給源それ自身の関数のみならず、スパッタされている材料、陰極の設計、真空室内のプロセス条件にも依存する。当業者に理解されるように、図３に示される波形及び本発明の他の実施の形態を得るために、プロセス（例えば、気体組成と圧力）と同じく電源供給源設定（例えば、周波数、パルス幅及び電力）を調節することが望ましい。
【００３１】
１つの実施の形態では、電力供給源は電圧が負になる時、例えば、大きな負電圧の振れの時、電流供給源として動作する。また、１つの実施の形態では、負電圧ピークは、同じスパッタリング速度を達成するためにターゲットに加えられる一定のＤＣ電圧よりも大きさが５０％又はそれ以上に大きくすることができる。
【００３２】
ＣＶＤによる炭素層１０８ａの形成
１つの実施の形態では、炭素層１０８ａはＣＶＤ（典型的には、プラズマ増強ＣＶＤ、又はＰＥＣＶＤ）により、１０００ワットをＣＶＤ装置に加えて、３００ボルトの基板バイアスと１５０ＳＣＣＭのフロー・レートのＣ2Ｈ4（エチレン）のプロセス気体で形成される。堆積室内の圧力は典型的に約２０乃至４０ｍＴｏｒｒである。プロセス時間は約５秒であり、そして５ｎｍのＳＰ３優勢炭素を生ずる。基板はこの特定の例のＣＶＤプロセスでは加熱されない。このプロセスの詳細は単に例示である。他の炭素含有プロセス気体と他のパラメータも使用できる。
【００３３】
既存の製造プロセスの修正
上述したように、読取り書込みヘッドと磁気ディスクは、読取り書込みヘッドとディスク間の摩擦及び粘着を最小にし、摩耗を最小にし、そしてディスク・ドライブが耐えることのできるコンタクト−スタート−ストップ（ＣＳＳ）サイクル数を最大にするために設計され、注意深くエンジニアされた減摩システムを形成する。これらの目的を達成するために非常に多くのエンジニアリング努力が要求される。このエンジニアリング要求は、
ａ）適当な大きさ、形状及び地域密度の集合組織（テクスチャ）特徴を持つ適当なディスク集合組織（テクスチャ）を与える。
ｂ）適当な保護被膜組成（ディスク及び読取り書込みヘッドの両方）を与える。これは、適当な組成、厚さ、形態、そして被膜のための堆積プロセスの選択（例えば、ＣＶＤ、スパッタリング、陰極アーク堆積又はＩＢＤ）を開発することを含む。これはまた、適当なプロセス気体の成分、プロセス気体の各成分のフロー・レート、プロセス気体圧力、基板バイアス、及び基板温度を決定することを必要とする。
ｃ）潤滑剤成分、厚さ及びその塗布技術を与える。これはまた、潤滑剤の添加剤の選択（添加剤の濃度の選択を含む）、及び適当な潤滑剤塗布パラメータの開発を含む。（例えば、浸漬プロセスについては、これは、ディスクを潤滑剤槽へ浸し又は槽から引き上げる速度及び槽の温度の選択を含む。）
ディスク上の保護被膜の１つのタイプを別の保護被膜に置き換えると、残りの減摩システムに悪い影響を与える。例えば、ディスク上に新しい炭素被膜を設けることは、ディスクが潤滑剤と正しく協働することを失敗することを招く。
【００３４】
本発明の１つの実施の形態によれば、磁気ディスクの製造プロセスを変えるための方法が提供される。プロセスは始めに１つ又は複数の以下のステップを含む：
ａ）基板を設ける（例えば、ガラス基板、ガラス・セラミック基板、ＮｉＰ被膜アルミニウム基板、又は他の適当な基板材料）。
ｂ）基板上に下層を設ける（例えば、Ｃｒ、クロム合金、ＮｉＰ、ＮｉＡｌ、又はスパッタリングにより堆積されるたの適当な下層）。
ｃ）下層上に磁気層を設ける（例えば、スパッターされたコバルト又は鉄合金）。
ｄ）始めの保護被膜を基板上に設ける（例えば、窒素及び／又は水素存在下でスパッタされた炭素膜）。
ｅ）保護被膜に潤滑剤を塗布する（例えば、浸漬による過フルオロポリエーテル潤滑剤の塗布）。
【００３５】
単に例示のため、上記ベルテロの‘７５３出願に記載されたプロセスは下層及び磁気層を形成するために使用できる。保護被膜は、上の炭素層１０８ｂについて記載されたのと同じスパッタリング条件を使用したスパッタリングにより形成できる。（このような実施の形態では、堆積室に印加される電力は典型的に、適当に高い堆積速度を得るために上記の１乃至２Ｗ／ｃｍ2よりも大きい。）潤滑剤は上記のＺ−ｄｏｌ−Ｘ１Ｐ混合であって、浸漬により塗布されて、約３２ｎｍの全体厚さを有する。
【００３６】
この方法によれば、保護被膜を堆積するステップは次のステップと置換えられる。
ａ）第１のＳＰ３優勢な炭素被膜を磁気層上に堆積し、
ｂ）第１炭素被膜上に第２の炭素被膜を堆積する。
【００３７】
第１のＳＰ３優勢な炭素被膜は、炭素被膜１０８ｂに対して上述された堆積技術及び条件を使用して堆積できる。第１炭素被膜は約２乃至５ｎｍ厚さとすることができる。第２の炭素被膜は、置き換えられる始めの保護被膜についての同じ条件（例えば、同じ又は実質的に同じプロセス気体成分、プロセス気体のさまざまな成分のフロー・レート及びプロセス気体圧力）を使用してスパッタリングにより堆積できる。基板バイアス及び／又は基板温度は堆積中に同じ又は実質的に同じであることができる。（典型的に、第２炭素被膜の堆積中にスパッタリング装置に加えられる電力は、始めの保護被膜の堆積に使用された電力よりも、少ない。これは第２炭素被膜のより遅い堆積速度を容易にする。）重要なことは、第２の炭素被膜は、始めの保護被膜と同じ組成（同じ又は実質的に同じ水素及び／又は窒素内容を含む）及び／又は形態（例えば、ＳＰ２及びＳＰ３内容）を有する。さらに、第２の炭素被膜は始めの保護被膜と同じ又は実質的に同じ態様で潤滑層と協働する。このように、始めの保護被膜は、始めの保護被膜と異なる構造を有するＳＰ３炭素を大部分含む二重層構造により置き換えられる。第２の炭素被膜はこの大部分がＳＰ３炭素の膜をマスクして、始めの保護被膜と同じ態様で潤滑剤及び／又はシステムの他の成分（例えば、集合組織（テクスチャ）、スライダー表面等）と協働して振舞う連続した炭素表面を与える。このようにして、始めの保護被膜を、ハード・ディスク減摩システムの実質的なリエンジニアリングに従事することなく、大部分がＳＰ３炭素のこの新しい構成に置き換えることができる。
【００３８】
産業上の利用性
本発明による方法を使用して形成されたディスクは、典型的にディスク・ドライブ中に組み込まれる。ディスクはスピンドルを介してモーターに結合される。モーターはディスクを高速に回転し、読取り書込みヘッドはディスク・ドライブ上を「飛ぶ。」読取り書込みヘッドはサスペンションにより保持される。
【００３９】
本発明が特定の実施の形態について説明されたが、当業者は本発明の範囲と精神を逸脱することなく、詳細は変更が可能であることを認識できる。例えば、層１０８ｂを形成するのに使用されるプロセス気体は０乃至２０％の窒素、０乃至２０％の水素を不活性気体に加えて含むことができる。いくつかの実施の形態では、層１０８ｂのＳＰ３内容は３０と６０％の間であるが、なお層１０８ａのＳＰ３内容よりは実質的に少ない。さまざまな層（１０２乃至１１０）が基板１００の一方又は両側に形成できる。従って、このような変更は全て本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術により構成された磁気ディスク・ドライブの一部断面図。
【図２】本発明により構成された磁気ディスクの断面図。
【図３】横軸に時間（μ秒）、縦軸に電流（Ａ）と電圧（Ｖ）を表し、磁気ディスク上に炭素膜をスパッタするのに使用される電圧及び電流波形を示すグラフ。
【符号の説明】
１００ 基板
１０２ 下層
１０４ 磁気層
１０８ａ 第１炭素被膜
１０８ｂ 第２炭素被膜
１１０ 潤滑層
【発明の属する技術分野】
本発明は、炭素保護被膜を有する磁気ディスクの製造方法及びその得られる磁気ディスクに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、ディスク・ドライブ１２内の従来の磁気ディスク１０を示す断面図である。磁気ディスク１０は、基板１４（例えば、ガラス、ガラス・セラミック、又はＮｉＰメッキされたアルミニウム）、下層１６（例えば、Ｃｒ、クロム合金、ＮｉＰ、ＮｉＡｌ又は他の適当な金属）、磁気層１８（例えば、コバルト合金）、そして保護被膜２０（例えば、水素添加炭素、窒素添加炭素、水素及び窒素添加炭素）を含む。潤滑層２２（例えば、過フルオロポリエーテル）が保護被膜２０に塗布される。
【０００３】
磁気ディスク１０が、モーター２４により回転されるスピンドルに搭載される。サスペンション２８上に搭載された、読取り書込みヘッド２６が回転するディスク上を「飛ぶ」。ヘッド２６は、読取り書込み素子３２がそのトレーリング（後）端に形成された固いＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ本体３０を含むスライダーを有する。炭素被膜３４が、減摩（トライボロジカル）目的のためヘッド２６の表面（空気ベアリング表面）の底に形成される。
【０００４】
磁気層１８は、データを記憶する機能を実行する。被膜２０は幾つかの機能を実行する。
ａ）磁気層１８の腐食を防ぐ。
ｂ）硬く、磁気層１８の機械的損傷を防ぐ。
ｃ）低い静的及び動的摩擦を有する。
ｄ）ディスク１０上に潤滑層２２を保持する。
ｅ）ディスク１０の摩耗を防ぐ。
【０００５】
業界においては、保護被膜として、磁気ディスク上に堆積されるべき適当な炭素膜を形成するために大量の時間と努力を費やしている。例えば、エフ・ケー・キング、「データポイント薄膜媒体」、IEEE Trans. Magn., １９８２年７月は、磁気ディスク上への炭素のスパッタリングを議論している。ヤマシタの米国特許第５，０４５，１６５号は、摩耗と腐食を防ぐために磁気ディスク上に水素を添加した炭素膜をスパッタリングすることを議論している。ヤマシタは水素が炭素の摩耗耐性を増加させることを教示している。ヨーロッパ特許出願ＥＰ０５４７８２０は、磁気ディスク上への窒素添加炭素膜のスパッタリングを議論している。この‘８２０出願は、窒素が炭素内のストレスを減少し、炭素がディスクから剥がれる可能性を減少すると述べている。米国特許第５，８３７，３５７号は、窒素添加炭素膜により覆われた水素添加炭素膜を含む磁気ディスクを議論している。米国特許第５，２３２，５７０号はまた、窒素の存在下で磁気ディスク上に炭素をスパッタリングすることを議論している。磁気ディスクの炭素被膜に関する他の文献は、米国特許第５，８５５，７４６号及びＰＣＴ出願ＷＯ９９／０３０９９を含む。このリストは決して網羅的ではない。
【０００６】
磁気ディスクの保護炭素被膜は典型的に、スパッタリングにより形成される。それらの形成される方法のため、それらはＳＰ２炭素を大部分含む。業界はこのような炭素を何年も使用している。そしてこれらの膜について相当の経験を有する。従って、ＳＰ２を優勢に含む炭素膜に塗布してこれらの膜を低摩擦及び低粘着性にすることができるさまざまのタイプの潤滑材が開発された。（ここで使用される、「ＳＰ２優勢な炭素」という言葉は膜内の炭素結合が他のどんなタイプよりもＳＰ２の結合が多いことを意味し、同じく「ＳＰ３優勢な炭素」とは膜内の炭素結合が結合の他のタイプよりもＳＰ３の結合が多いことを意味する。）
最近、Ｋｏｍａｇ（本発明の譲受人）は、７０％以上のＳＰ３炭素を含んだ新しいタイプの炭素被膜を開発した。このタイプの炭素被膜は１９９９年４月２２に出願されたウエン・ホング・リュウ等の米国特許出願０９／２９８，１０７（米国特許第６，０８６，７３０号）に記載されている。この米国特許第６，０８６，７３０号の炭素は、炭素スパッタリングのターゲットに新しい電圧波形を加えることにより堆積される。この炭素被膜は非常に固く引っ掻き対して耐性を有する。
【０００７】
高いＳＰ３内容を有する他のタイプの炭素被膜がある。特に、化学蒸着、イオン・ビーム蒸着、又は陰極アーク堆積を使用した炭素膜から形成できる。ワイラー等の「新規なエレクトロン・サイクトロン波共振反応装置を使用した四面体水素添加無定形炭素の堆積」、Applied Physics Letters,Vol.72, No.11、１９９８年３月１６日は、炭素のイオン・ビーム堆積を議論している。カング等の「エレクトロン・サイクロトン共振プラズマ増強化学蒸着内のダイヤモンド状炭素の成長のためのイオン照射エネルギーの評価」、J.Vac.Sci. Technol.A.16(4)、７月／８月、１９９８年、は炭素膜を形成するために化学蒸着を使用することを議論している。ジェー・ロバートソン、「磁気記憶技術のための極端に薄い炭素被膜」、TRIB-Vol.9、１００Ｇｂｉｔ／ｉｎ２へのインターフエイス技術についてのシンポジウムのプロシーデイング、ASME １９９９年には、陰極アーク堆積が議論されている。他の文献は、米国特許第５，４７６，６９１号、ブラウン、「真空アーク・イオン源」、Rev.Sci.Instrum.65(10)、１９９４年１０月、サンダース等、「真空アークに基づく被膜技術、レビュー」、IEEEトランザクション・オン・プラズマ・サイエンス、Vol.18,No.6,1990、及びアンダース等、「陰極アーク堆積による無定形の硬い炭素膜の機械的特性」、Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.383,1995、日本特許公開公報６２−１８３０２２号は磁気ディスク上に炭素膜を作るプラズマＣＶＤプロセスの使用を議論している。
【０００８】
ＳＰ３炭素は、ＳＰ２炭素とは異なる原子構造を有する。従って、ＳＰ２炭素の振舞いはＳＰ３炭素と較べて大変異なる。このため、時には、予想できないほどである。
【０００９】
上述したように、磁気ディスク・ドライブ１２は、炭素保護被膜２２及び潤滑剤２２が塗られた磁気ディスク１０を含む。ディスク基板１４は、ディスク１２と読取り書込みヘッド２６との間の摩擦と粘着を最小にするため集合組織化（テクスチャ）される。ディスク／読取り書込みヘッドの境界は静的及び動的摩擦及び摩耗を最小にするために精密に調整された減摩システムを構成する。ディスクの集合組織化、炭素保護被膜２２及び３４の成分、堆積条件及び構造、炭素被膜に添加される他の要素、潤滑剤のタイプ、潤滑剤中の添加物、潤滑剤の塗布プロセス及び関連するパラメータは、ディスク・ドライブが多数のオン／オフ（接触−スタート−ストップ、又はＣＳＳ）・サイクルを耐えることができることを保証するために膨大な研究に基づいて決定される。この減摩システムの１つの要素を帰ることは、全体システムの振る舞いを変える。例えば、もし、通常のタイプのＳＰ２優勢な炭素を異なるタイプの炭素、例えば、ＳＰ３優勢なカーボン、に置換えると、減摩システムの振舞いを完全に変える。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
例示目的ためにのみ例をあげると、米国特許第６，０８６，７３０号タイプの炭素及びＸＩＰ添加剤と混合されたＺ−ｄｏｌ（イタリアのモンテデイソン社の製造）などの過フルオロポリエーテル潤滑剤を使用すると、良く理解されてない理由のため、得られたディスクはグライド（滑空）試験に不合格となる。これは特に興味深くそして予想できない。何故ならば、潤滑剤の厚みは、約３ｎｍにすぎず、一方、グライド試験は約１マイクロ・インチ、又は約２５ｎｍのグライド高さで行なわれるからである。このように、グライド高さが潤滑剤の厚さの８倍もある場合で、このようにグライド試験の失敗を生ずるように潤滑剤が炭素膜と相互作用することはとても予想できない。
【００１１】
化学蒸着により形成された高ＳＰ３炭素のある形式は、他の問題、すなわち、あるタイプの汚染に対して敏感である、を有することが知られている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明による方法は、磁気ディスク上に第１及び第２炭素層を堆積し、そして磁気ディスクに潤滑剤を塗布することを含む。１つの実施形態では、第１炭素層はＳＰ３優勢炭素である。第１層は、７０％以上又はそれ以上のＳＰ３結合を有することができる。第２層は５０％に等しい又はそれ以下のＳＰ３結合を含む。第２層は非常に薄くできる。例えば、０．１及び１ｎｍ間の厚さを有するフラッシュ層である。潤滑剤は、過フルオロポリエーテルでよい。
【００１３】
重要なことは、高ＳＰ３内容保護層は非常に硬く、摩耗及び引っかきに対して耐性を有することである。第２保護層が非常に薄いので、それはディスク内の磁気膜と読取り書込みヘッドとに実質的な分離を加えない。
【００１４】
第２保護層は非常に薄いが、第２保護層の性質が潤滑剤とディスクの協働態様を制御する。特に、第２炭素層は０．１乃至１ｎｍ厚さにすぎないが、潤滑剤が従来の磁気ディスク上の炭素と協働する同じ態様で、潤滑剤は第２炭素層と接着且つ結合する。第２炭素層は、第１炭素層の高ＳＰ３内容が潤滑剤とディスクとの相互作用についてそうでなければ持つ悪い影響を隠すことができる。
【００１５】
上述したように、第１及び第２炭素層は異なる構造を有する。第１炭素層がＳＰ３結合を大部分に有するため、それは約２．１グラム／ｃｃよりも大きい密度、そして典型的には２．５グラム／ｃｃを有する。これに対し、第２炭素層はより低い密度、例えば、約２．１グラム／ｃｃ以下、そして典型的に１．８グラム／ｃｃを有する。
【００１６】
第１炭素層は２．０よりも大きい、典型的には約２．１の屈折率を有する。第２炭素層は第１炭素層よりも低い屈折率、約２．０も小さい、典型的には約１．８の屈折率、を有する。
【００１７】
１つの実施の形態では、第１炭素層は第２炭素層よりも低い表面エネルギーを有する。（表面エネルギーを測定する１つの方法は、水接触エネルギー試験である。第１及び第２炭素層の間の水接触角度の差が３度以上であり、１つの実施の形態では、約５度以上である。水接触角度のこの差は、典型的に約８度以下である。）
【００１８】
本発明の別の観点によれば、普通、ディスク及び読取り書込みヘッドの減摩システムの要素の１つを変えることにより生ずる、膨大な最適化及びリエンジニアリングを必要とせずに、新しいタイプの炭素被膜を磁気ディスクの製造プロセス内に導入することである。本発明の観点によれば、磁気ディスクの製造方法は始めに次のステップを含む：
ａ）磁気層をその上に持つ基板を含んだ構造を設け、
ｂ）磁気層上に第１炭素被膜を堆積し（例えば、スパッタリングで形成されるＳＰ２優勢な炭素被膜）、そして
ｃ）保護被膜上に潤滑剤を塗布する。
【００１９】
本発明による方法は、第１炭素被膜を堆積するステップを第１被膜とは異なる性質を有する炭素被膜（例えば、ＳＰ３優勢な炭素被膜）を設けるステップと置き換えることを含む。その後に、第１炭素被膜を形成するのに使用されたのと同じ又は実施的に同じ堆積条件を使用して、大変薄い炭素層を堆積するステップを行なう。例えば、プロセス気体成分、圧力、及び流速は同じか又は実質的に同じである。基板バイアス及び温度は同じか又は実質的に同じである。このようにして、大変薄い炭素層を含む磁気ディスクの上表面は、上記第１炭素層と実質的に同じ態様で潤滑剤と協働する。従って、もし、単に第１炭素被膜をＳＰ３優勢な炭素被膜に置き換えた場合に必要とされる実質的な試験及びエンジニアリング作業をする必要がない。
【００２０】
ＳＰ３優勢な炭素被膜は米国特許第６，０８６，７３０号の方法を使用して形成できる。又は、ＣＶＤ又は陰極アーク堆積により堆積できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明によるプロセスは以下のステップを含む。最初に、基板１００（図２）が設けられる。基板は、ガラス、ガラス・セラミック、ＮｉＰメッキされたアルミニウム、又は他の基板材料でよい。基板１００はそして、機械的、レーザー又は化学的技術を使用して、集合組織化（テクスチャ）される。（このような技術は周知である。）
１つ又は複数の下層１０２（例えば、Ｃｒ、クロム合金、ＮｉＰ、ＮｉＡｌ又は他の材料）が例えば、スパッタリングにより、基板１００上に堆積される。下層１０２は約１０乃至３０ｎｍの厚さである。
【００２２】
１つ又は複数の磁性合金層１０４（例えば、コバルト又は鉄合金）が例えばスパッタリングにより、下層１０２上に堆積される。磁気層１０４は、約１５ｎｍ厚さであってよい。１つの実施の形態では、下層１０２及び磁性合金層１０４は、１９９７年１２月４日にベルテロ等により出願された米国特許出願番号０８／８７４，７５３（米国特許第６，１５０，０１５号）に記載された方法及び材料により形成される。
【００２３】
相対的に高いＳＰ３内容を有する第１被膜１０８ａが磁性合金層１０４上に堆積される。被膜１０８ａは硬く、そして、例えば、反射エネルギー損失スペクトロメーター（ＲＥＥＬＳ）技術により測定されように、例えば、約７０％又はそれ以上のＳＰ３炭素、そして典型的には約８０％又はそれ以上のＳＰ３炭素を有する。（ＲＥＥＬＳ技術は、シャオ−チュ・ツアイ等の「固い磁気媒体ディスク上のスパッタされた炭素被膜の構造及び性質」、J.Vac.Sci.Technol.A6(4)、１９８８年７月／８月に記載されている。）被膜１０８ａは、ディスクの摩耗、機械的損傷、及び腐食を最小にする。被膜１０８ａは典型的に約２乃至５ｎｍの厚さである。１つの実施の形態では、被膜１０８ａは、１９９９年４月２２日にウエン・ホング・リュウ等により出願された米国特許出願番号０９／２９８，１０７（米国特許第６，０８６，７３０号）に記載されたスパッタリング方法を使用して形成される。別の実施の形態では、層１０８ａは化学蒸着（ＣＶＤ）又はプラズマ増強化学蒸着（ＰＥＣＶＤ）により形成できる。ＰＥＣＶＤ中、エチレン又はアセチレンなどの炭化水素気体が堆積室に導入され、例えば、室内に電気エネルギーを加えることにより、分解される。これが磁気ディスク上に水素添加炭素被膜の堆積を生ずる。
被膜１０８ａは他の技術、例えば、上記文献に記載されるような、例えば、陰極アーク堆積又はイオン・ビーム堆積（ＩＢＤ）、により形成できる。
【００２４】
第２被膜１０８ｂが、例えば、スパッタリングにより、第１被膜１０８ａ上に形成されて連続に覆う。第２被膜１０８ｂは非常に薄い「フラッシュ」層であり、例えば、０．１乃至１ｎｍの厚さを有する。（上述したように、このフラッシュ層１０８ｂはその後に堆積される潤滑層と協働する。ここで使用される「フラッシュ」層とは、潤滑剤が適当に機能するように潤滑層と十分に協働するための十分な厚さではあるが、それよりも実質的には厚くはない、層を意味する。）被膜１０８ｂは被膜１０８ａよりもずっと低い、例えば、約５０％に等しい又はそれよりも少ない、ＳＰ３内容を有する。被膜１０８ａ及び１０８ｂの構造の差により、これらは異なった性質を有する。１つの実施の形態では、炭素１０８ａはＸＲＲ（ｘ線反射率）で測定して、約２．５グラム／ｃｃの密度を有する。炭素１０８ｂは、１．８グラム／ｃｃの密度を有する。炭素１０８ａは、エリプソメーターで測定して、２．１の屈折率を有し、一方、炭素１０８ｂは１．９の屈折率を有する。
【００２５】
１つの実施の形態では、炭素１０８ｂは、窒素と共に混合されたアルゴンなどの不活性気体を含むプロセス気体を使用してスパッタリングで形成される。（選択的に、プロセス気体中に水素を含むことができる。）気体圧力は、２及び１０ｍＴｏｒｒの間であり、典型的には、４及び９ｍＴｏｒｒの間、そして、好ましくは、６及び９ｍＴｏｒｒの間である。アルゴンのフロー・レートは５０乃至９０ＳＣＣＭであり、そして、窒素のフロー・レートは４乃至１０ＳＣＣＭである。幾つかの実施の形態では、基板にバイアスが加えられる。しかし、他の実施の形態では、バイアスは基板に加えられない。パワー密度は１乃至２Ｗ／ｃｍ2である。１つの実施の形態では、スパッタリング・ターゲットに加えられる電圧は、−５００乃至−７００ボルトである。炭素層１０８ｂの堆積速度は典型的には、炭素層１０８ａの堆積速度よりも実質的に小さい。詳細には、炭素層１０８ａの堆積速度は典型的に０．１及び２ｎｍ／秒の間であり、そして、好ましくは、０．５及び１ｎｍ／秒の間である。
【００２６】
炭素層１０８ｂが形成された後、潤滑層１１０がディスクに塗布される。潤滑剤は過フルオロポリエチレン潤滑剤でよい。このような潤滑剤の一例は、イタリアのモンテディソン社により販売されるＦｏｍｂｌｉｎＺ−ｄｏｌである。この潤滑剤に、添加剤を加えることができる。このような添加剤の一例が、チャオ等の米国特許第５，５８７，２１７号に記載される、Polyphenoxycyclotriphosphazene、である。ミシガン州ミッドランドのダウ・ケミカル社により製造される商品名ＸＩＰで販売される添加剤が使用できる。潤滑剤は、ＦｏｍｂｌｉｎｇＺ−ｄｏｌとＸＩＰの混合物を含む室温槽内にディスクを浸すことによりディスクへ塗布される。ディスクが潤滑剤槽に浸される速度は、１乃至２ｍｍ／分である。選択的に、浸すプロセス後に、潤滑剤は焼成プロセスを受けることができる。潤滑剤及び添加剤のディスク上の厚さは約３．２ｎｍである。この中で、ＦＴＩＲ技術で測定して、約３ｎｍはＺ−ｄｏｌであり、０．２ｎｍはＸ１Ｐである。
【００２７】
スパッタリングによる炭素層１０８ａの形成
上述したように、炭素層１０８ａは‘１０７出願（米国特許第６，０８６，７３０号）に記載された技術を使用して形成できる。この方法の１つの実施の形態の間、グラファイト・スパッタリング・ターゲットが使用される。プロセス気体は、アルゴン、水素、及び窒素を含む。アルゴン気体の流れは５０乃至７０ＳＣＣＭであり、窒素気体の流れは０．５乃至２．０ＳＣＣＭであり、水素気体の流れは１５乃至３０ＳＣＣＭである。パワー密度は、約１ＫＷ／１００ｃｍ2、すなわち、約１０Ｗ／ｃｍ2である。基板へのバイアス供給はマイナス１００乃至マイナス２００ボルトである。マグネトロン・スパッタリングが使用できる。選択的に、基板は加熱できる。１つの実施の形態では、アネルバＣ−３０１０スパッタリング装置などのスパッタリング装置が使用できる。他の装置、ウルバック・スパッタリング装置も使用できる。電力供給源、例えば、ニューヨーク州ロチェスターのＥＮＩ社により製造されるＲＰＧモデル・パルス電力供給源が使用できる。
【００２８】
‘７３０特許に記載されるように、スパッタリング・ターゲットに独特な電圧波形が印加される。この波形は、初期の正電位部分、例えば、約３００ボルトの部分、を含む。その後に、負電圧がターゲットに加えられる。波形の負部分は典型的に、負パルスを含み、その後に一定状態の負電圧が続く。負パルスは、典型的に一定状態の負の値よりも大きさが２５％又はそれ以上大きい。１つの実施の形態では、負パルスは一定状態の負の値よりも２又は３倍の大きさを持つことができる。ターゲットに一時的に加えられる大きな負の電圧の振れは、高い堆積速度を生じ、そして炭素原子は通常のスパッタリング中よりもずっと高いエネルギーを有することができると信じられる。この電圧波形は、典型的にスパッターされた炭素膜よりも、より大きなＳＰ３内容を有し、そしてより大きな硬さを有する新規な保護被膜を生ずると信じられる。スパッタリング・ターゲットに加えられる波形は、約５０ｋＨｚ乃至２５０ｋＨｚの周波数を有することができる。
【００２９】
図３は、‘７３０特許に記載されたスパッタリング・ターゲットに加えられる電圧トレース２００の１つの実施の形態を示す。トレース２００は約正４５０ボルトの正のピーク２０１を有し、これは約２μ秒間で約正１５０ボルトに安定する。そして、大きな負の電圧が電力供給源がターゲットの電力を上昇させる時に加えられる。大きな初期の負電位（負ピーク２０２）がこの実施の形態では約１０００ボルトである。そして、電圧は約６００ボルトに下がって安定になり、そして電力が遮断されそして正の振れが再開されるまで、このレベル又は一定状態電圧２０３を維持する。１つの実施の形態では、負のピーク２０２の振幅は概してパルス幅に比例する。このように、ターゲットが受ける負電位スパイクの量が所望の膜性質を得るために調節できる。
【００３０】
図３の電圧曲線の下に対応する電流波形２１０が重ね合せられている。電力供給源がターゲットに４５０ボルト正を与える時に電力が遮断される際、大きな電流変動２１１が存在することが示される。しかし、大きな負１０００ボルト振れの間は、ターゲットへの電流は概して約４アンペアに常に維持される。波形のこれらの特徴的な振舞いは電力供給源それ自身の関数のみならず、スパッタされている材料、陰極の設計、真空室内のプロセス条件にも依存する。当業者に理解されるように、図３に示される波形及び本発明の他の実施の形態を得るために、プロセス（例えば、気体組成と圧力）と同じく電源供給源設定（例えば、周波数、パルス幅及び電力）を調節することが望ましい。
【００３１】
１つの実施の形態では、電力供給源は電圧が負になる時、例えば、大きな負電圧の振れの時、電流供給源として動作する。また、１つの実施の形態では、負電圧ピークは、同じスパッタリング速度を達成するためにターゲットに加えられる一定のＤＣ電圧よりも大きさが５０％又はそれ以上に大きくすることができる。
【００３２】
ＣＶＤによる炭素層１０８ａの形成
１つの実施の形態では、炭素層１０８ａはＣＶＤ（典型的には、プラズマ増強ＣＶＤ、又はＰＥＣＶＤ）により、１０００ワットをＣＶＤ装置に加えて、３００ボルトの基板バイアスと１５０ＳＣＣＭのフロー・レートのＣ2Ｈ4（エチレン）のプロセス気体で形成される。堆積室内の圧力は典型的に約２０乃至４０ｍＴｏｒｒである。プロセス時間は約５秒であり、そして５ｎｍのＳＰ３優勢炭素を生ずる。基板はこの特定の例のＣＶＤプロセスでは加熱されない。このプロセスの詳細は単に例示である。他の炭素含有プロセス気体と他のパラメータも使用できる。
【００３３】
既存の製造プロセスの修正
上述したように、読取り書込みヘッドと磁気ディスクは、読取り書込みヘッドとディスク間の摩擦及び粘着を最小にし、摩耗を最小にし、そしてディスク・ドライブが耐えることのできるコンタクト−スタート−ストップ（ＣＳＳ）サイクル数を最大にするために設計され、注意深くエンジニアされた減摩システムを形成する。これらの目的を達成するために非常に多くのエンジニアリング努力が要求される。このエンジニアリング要求は、
ａ）適当な大きさ、形状及び地域密度の集合組織（テクスチャ）特徴を持つ適当なディスク集合組織（テクスチャ）を与える。
ｂ）適当な保護被膜組成（ディスク及び読取り書込みヘッドの両方）を与える。これは、適当な組成、厚さ、形態、そして被膜のための堆積プロセスの選択（例えば、ＣＶＤ、スパッタリング、陰極アーク堆積又はＩＢＤ）を開発することを含む。これはまた、適当なプロセス気体の成分、プロセス気体の各成分のフロー・レート、プロセス気体圧力、基板バイアス、及び基板温度を決定することを必要とする。
ｃ）潤滑剤成分、厚さ及びその塗布技術を与える。これはまた、潤滑剤の添加剤の選択（添加剤の濃度の選択を含む）、及び適当な潤滑剤塗布パラメータの開発を含む。（例えば、浸漬プロセスについては、これは、ディスクを潤滑剤槽へ浸し又は槽から引き上げる速度及び槽の温度の選択を含む。）
ディスク上の保護被膜の１つのタイプを別の保護被膜に置き換えると、残りの減摩システムに悪い影響を与える。例えば、ディスク上に新しい炭素被膜を設けることは、ディスクが潤滑剤と正しく協働することを失敗することを招く。
【００３４】
本発明の１つの実施の形態によれば、磁気ディスクの製造プロセスを変えるための方法が提供される。プロセスは始めに１つ又は複数の以下のステップを含む：
ａ）基板を設ける（例えば、ガラス基板、ガラス・セラミック基板、ＮｉＰ被膜アルミニウム基板、又は他の適当な基板材料）。
ｂ）基板上に下層を設ける（例えば、Ｃｒ、クロム合金、ＮｉＰ、ＮｉＡｌ、又はスパッタリングにより堆積されるたの適当な下層）。
ｃ）下層上に磁気層を設ける（例えば、スパッターされたコバルト又は鉄合金）。
ｄ）始めの保護被膜を基板上に設ける（例えば、窒素及び／又は水素存在下でスパッタされた炭素膜）。
ｅ）保護被膜に潤滑剤を塗布する（例えば、浸漬による過フルオロポリエーテル潤滑剤の塗布）。
【００３５】
単に例示のため、上記ベルテロの‘７５３出願に記載されたプロセスは下層及び磁気層を形成するために使用できる。保護被膜は、上の炭素層１０８ｂについて記載されたのと同じスパッタリング条件を使用したスパッタリングにより形成できる。（このような実施の形態では、堆積室に印加される電力は典型的に、適当に高い堆積速度を得るために上記の１乃至２Ｗ／ｃｍ2よりも大きい。）潤滑剤は上記のＺ−ｄｏｌ−Ｘ１Ｐ混合であって、浸漬により塗布されて、約３２ｎｍの全体厚さを有する。
【００３６】
この方法によれば、保護被膜を堆積するステップは次のステップと置換えられる。
ａ）第１のＳＰ３優勢な炭素被膜を磁気層上に堆積し、
ｂ）第１炭素被膜上に第２の炭素被膜を堆積する。
【００３７】
第１のＳＰ３優勢な炭素被膜は、炭素被膜１０８ｂに対して上述された堆積技術及び条件を使用して堆積できる。第１炭素被膜は約２乃至５ｎｍ厚さとすることができる。第２の炭素被膜は、置き換えられる始めの保護被膜についての同じ条件（例えば、同じ又は実質的に同じプロセス気体成分、プロセス気体のさまざまな成分のフロー・レート及びプロセス気体圧力）を使用してスパッタリングにより堆積できる。基板バイアス及び／又は基板温度は堆積中に同じ又は実質的に同じであることができる。（典型的に、第２炭素被膜の堆積中にスパッタリング装置に加えられる電力は、始めの保護被膜の堆積に使用された電力よりも、少ない。これは第２炭素被膜のより遅い堆積速度を容易にする。）重要なことは、第２の炭素被膜は、始めの保護被膜と同じ組成（同じ又は実質的に同じ水素及び／又は窒素内容を含む）及び／又は形態（例えば、ＳＰ２及びＳＰ３内容）を有する。さらに、第２の炭素被膜は始めの保護被膜と同じ又は実質的に同じ態様で潤滑層と協働する。このように、始めの保護被膜は、始めの保護被膜と異なる構造を有するＳＰ３炭素を大部分含む二重層構造により置き換えられる。第２の炭素被膜はこの大部分がＳＰ３炭素の膜をマスクして、始めの保護被膜と同じ態様で潤滑剤及び／又はシステムの他の成分（例えば、集合組織（テクスチャ）、スライダー表面等）と協働して振舞う連続した炭素表面を与える。このようにして、始めの保護被膜を、ハード・ディスク減摩システムの実質的なリエンジニアリングに従事することなく、大部分がＳＰ３炭素のこの新しい構成に置き換えることができる。
【００３８】
産業上の利用性
本発明による方法を使用して形成されたディスクは、典型的にディスク・ドライブ中に組み込まれる。ディスクはスピンドルを介してモーターに結合される。モーターはディスクを高速に回転し、読取り書込みヘッドはディスク・ドライブ上を「飛ぶ。」読取り書込みヘッドはサスペンションにより保持される。
【００３９】
本発明が特定の実施の形態について説明されたが、当業者は本発明の範囲と精神を逸脱することなく、詳細は変更が可能であることを認識できる。例えば、層１０８ｂを形成するのに使用されるプロセス気体は０乃至２０％の窒素、０乃至２０％の水素を不活性気体に加えて含むことができる。いくつかの実施の形態では、層１０８ｂのＳＰ３内容は３０と６０％の間であるが、なお層１０８ａのＳＰ３内容よりは実質的に少ない。さまざまな層（１０２乃至１１０）が基板１００の一方又は両側に形成できる。従って、このような変更は全て本発明の範囲内である。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術により構成された磁気ディスク・ドライブの一部断面図。
【図２】本発明により構成された磁気ディスクの断面図。
【図３】横軸に時間（μ秒）、縦軸に電流（Ａ）と電圧（Ｖ）を表し、磁気ディスク上に炭素膜をスパッタするのに使用される電圧及び電流波形を示すグラフ。
【符号の説明】
１００ 基板
１０２ 下層
１０４ 磁気層
１０８ａ 第１炭素被膜
１０８ｂ 第２炭素被膜
１１０ 潤滑層
Claims (7)
- 磁気記録媒体を製造する方法であって、
基板上に形成された磁気層上に第１炭素層をスパッタリングにより形成し、前記第１炭素層の該スパッタリングは、スパッタリング・ターゲットに電圧を加えることを含み、前記スパッタリング・ターゲットは炭素を含み、前記電圧は、電源供給源によって、時間的に先行する正電位部分とこの正電位部分に続く負電位部分の形で与えられ、前記負電位部分中の初期の負ピーク電圧の振幅が、前記正電位部分中の初期の正ピーク電圧の振幅よりも大きく、前記負電位部分の前記初期の負ピーク電圧の後に、前記負ピーク電圧の振幅よりも小さい振幅の一定状態の負の電圧が続き、
前記第１炭素層上に第２炭素層を堆積し、前記第２炭素層は約６０％又はそれ以下のＳＰ３炭素を含み、前記第２炭素層のＳＰ３炭素含有量は第１炭素層のＳＰ３炭素含有量よりも少なく、
前記第２炭素層上に潤滑層を堆積する
各ステップを含む方法。 - 前記媒体の表面がテクスチャ処理される請求項１記載の方法。
- 第２炭素層が、約５０％よりも少ないＳＰ３炭素を含む請求項１に記載の方法。
- 第２炭素層が、約３０％よりも多いＳＰ３炭素を含む請求項２に記載の方法。
- 前記第２炭素層が、約１ｎｍと等しいか又はそれ以下の厚さを有する請求項１に記載の方法。
- 前記第２炭素層が、０．１乃至１ｎｍの厚さを有する請求項１に記載の方法。
- 第２炭素層がスパッタリングで形成される請求項１に記載の方法。
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