JPH0567328A

JPH0567328A - スパツタ磁気デイスクの製造方法

Info

Publication number: JPH0567328A
Application number: JP4667992A
Authority: JP
Inventors: Shigehiko Fujimaki; 成彦藤巻; Makoto Kito; 諒鬼頭; Yuichi Kokado; 雄一小角; Satoru Matsunuma; 悟松沼
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1991-03-15
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1993-03-19

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は磁気記録媒体に関し、特に潤滑性が優
良となる炭素系保護膜を提供することにある。【構成】磁気記録膜２に炭素と化学結合した状態の金属
原子を均一に含有する保護膜３を設けることにより達成
できる。【効果】保護膜３は表面に潤滑剤末端基と結合をなす金
属化合物を含むので、潤滑剤を強く付着し、潤滑性を向
上できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、非磁性材料基板上に金
属薄膜と、金属原子と、金属原子と炭素原子とが化学結
合した保護膜と、潤滑膜とを順次積層したスパッタ磁気
ディスクに関するものである。このスパッタ磁気ディス
クは、コンピュータ、ワードプロセッサ等の電子機器の
外部記憶装置のデータ保存及びデータ書換え可能な磁気
記録方式のメモリとして用いるものである。

【０００２】

【従来技術】従来の一般的なスパッタ磁気ディスクは、
非磁性金属、セラミックス、プラスチックス等の非磁性
材料から成る基板上に、鉄、コバルト、ニッケル又はこ
れらの合金から成る金属薄膜磁性膜と、カーボンのみか
ら成る保護膜と、主鎖にパーフロロポリエーテルを持つ
高分子化合物からなる潤滑膜とが順次積層した構成とな
っている。

【０００３】そして、近年の要望であるスパッタ磁気デ
ィスクの高記録密度化の達成には、前記スパッタ磁気デ
ィスクの構成の一部である保護膜の膜厚を薄くすること
で、磁気ヘッドとスパッタ磁気ディスクの隙間を狭く
し、磁気ヘッドからの磁界の広がりをできる限り抑制す
ることで解決できる。

【０００４】しかしながら、この膜厚が薄くなることに
伴い金属薄膜磁性層が損傷、摩耗され易くなり、使用寿
命が低下するという新たな問題が生じたのである。この
新たな問題は、従来のカーボンのみからなる保護膜では
解決できず、解決手段として、スパッタリング法により
金属とカーボンとの混合物からなる保護膜を形成した磁
気ディスクについて種々の提案がある。具体的に例示す
ると、特開昭61-54017号公報、特開昭61-54019号公報、
特開昭62-192920号公報、特開昭63-102014号公報、特開
昭63-102023号公報、特開昭63-217518号公報、特開昭63
-217519号公報、特開平2-56723号公報、特開平2-103723
号公報、特開平3-25723号公報がある。これらは、主
に、磁気ディスクの磁性層と保護膜との密着を強固にし
て、剥離を防止することで、前記新たな問題を解決しよ
うとするものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、金
属とカーボンとの混合物からなる保護膜であるため、金
属原子とカーボンとが一定の組成比で化学的に結合して
いる物質、所謂化合物ではない。このため、従来技術の
保護膜中には所々に金属クラスタが存在しており、カー
ボンからなる保護膜に比べ、磁気ヘッドの摺動において
摩擦係数が増大し、著しく耐摩耗性が悪くなるという問
題を生ずる。

【０００６】本発明の目的は、近年の要望であるスパッ
タ磁気ディスクの高記録密度化を達成するため、スパッ
タ磁気ディスクの保護膜を膜厚を薄くし、これに伴う金
属薄膜磁性層の損傷、摩耗量増大、使用寿命低下などの
問題を解決すること、更に、アモルファスカーボンから
なる保護膜と化学構造を類似した保護膜を開発し、耐摩
耗性の低下を防止することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、従来のス
パッタ磁気ディスクの保護膜と、この保護膜上に積層さ
れた潤滑膜とに着目し、これら両者間が付着されている
のではなく、結合できないかという点で種々の研究を重
ねた。その結果、次の知見を得た。非磁性基板上に、金
属磁性薄膜と、保護膜と、潤滑膜とを順次積層するスパ
ッタ磁気ディスクの製造方法において、前記保護膜が、
下記化学式（１）で示される２つのシクロペンタジエニ
ル環の間に金属が位置するサンドイッチ構造の化合物で
あるジシクロペンタジエニル金属ガスを原料として用
い、プラズマＣＶＤ法により金属原子とカーボンとが化
学的に結合している化合物として形成すること、そして
得られたスパッタ磁気ディスクにより、前記目的が達成
できる。

【０００８】Ｍ（Ｃ₅Ｈ₅）₂ …（１）（但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒ
ｕ、Ｏｓ、Ｐｄを表す。

【０００９】）この得られた保護膜は、前記化学式
（１）で示されるジシクロペンタジエニル金属の如く金
属原子と炭素原子とが化学的に結合している化合物であ
る。そしてこの保護膜中に、ジシクロペンタジエニル金
属中の金属原子が１〜１２ａｔ％の範囲内で含まれるこ
とが望ましい。

【００１０】更に、この得られた保護膜は、前記原料ガ
ス中に分子量の小さい、例えば、メタン、エタン、プロ
パン、ブタン等の炭化水素ガスあるいはメタノール、ア
セトン等の含酸素炭化水素ガスを混合すれば、プラズマ
ＣＶＤにおいて十分に分解し、緻密な構造のカーボン膜
が形成できるのでより望ましい。ただし、不活性ガスは
プラズマ中でイオン化し、イオン衝撃により保護膜のグ
ラファイト成分を分解するので、エッチング及び成膜温
度の上昇で保護膜の化学構造に影響を与えないのであれ
ば適宜混合しても構わない。

【００１１】次に本発明の磁気ディスクの個々の構成を
説明すると、前記非磁性基板としては、スパッタ磁気デ
ィスクの基板として１分間に３０００〜６０００の回転
に耐えてヘッドと接触しても変形しない特性を有してい
れば特に限定されないが、一般的に慣用されているもの
を例示すると、アルミニウム、アルミニウム−マグネシ
ウム合金、ＳＵＳ、黄銅等の非磁性金属、アルミナ、シ
リカ、チタニア等のセラミックス、ポリエステル、エポ
キシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアラミド樹脂、
フッ素樹脂等のプラスチックス及びこれらを炭素繊維、
ガラス繊維、金属繊維等で補強した繊維強化プラスチッ
クスを用いることができる。また、前記金属薄膜磁性層
としては、スパッタ磁気ディスクの金属薄膜磁性膜とし
て、磁気ヘッドで記録再生が可能なように、例えば保磁
力が５００Ｏｅ以上で飽和磁化が７０ｅｍｕ／ｇ以上の
特性を有していればよく、特に限定されないが、一般的
に慣用されているものを例示すると、鉄、コバルト、ニ
ッケル、それらの合金及びそれらに珪素、ホウ素、リ
ン、バナジウム、ロジウム、亜鉛、銅、銀、白金、クロ
ム、タンタル、タングステン、マンガン、希土類金属な
どを添加したものを用いることができる。

【００１２】一方の原料ガスとしては、前記化学式
（１）で示されるように、２つのシクロペンタジエニル
環の間に金属原子が位置するサンドイッチ構造の化合物
であるジシクロペンタジエニル金属を用いることとす
る。この理由を述べると、プラズマＣＶＤ法の原料ガス
としてよく知られている水素化物、ハロゲン化物、アル
コラート等の有機金属化合物では、大気中の水、酸素と
の反応性が高く毒性があり、かつ蒸気圧が低いため所定
の分圧まで気化する操作が必要であるなど、十分な注意
及び操作が必要となるからである。しかも、金属を含む
水素化物等ではシクロペンタジエニル環の間に金属を有
する分子量の大きなジシクロペンタジエニル金属とは異
なりプラズマ中の気相反応で十分に分解するので、基板
表面でイオン衝撃を受けながら吸着、解離、反応、マイ
グレーションを行う過程で質量の大きい金属原子間で結
合を生じクラスタ化するので、金属は保護膜中に均一に
混合しない。このため、発明者等は、大気中の水、酸素
との反応性が低く化学的に安定で、毒性がなく、所定の
分圧まで気化する操作が容易で、常温においても昇華性
のガスを発生する有機金属化合物を種々実験し、その結
果、前記化学式（１）で示されるジシクロペンタジエニ
ル金属を見いだしたのである。

【００１３】なお、前記プラズマＣＶＤ法は、原料ガス
の電離又はプラズマ反応によって発生するイオン又はラ
ジカルの表面反応によって薄膜を形成する方法である。
ここで、プラズマは気体のグロー放電で発生し、この放
電に使用される電源の種類によりＤＣプラズマ、ＲＦプ
ラズマ、マイクロ波プラズマに区別される。

【００１４】

【作用】本発明のスパッタ磁気ディスクでは、保護膜の
表面に潤滑剤末端基と化学結合を成す金属原子が酸化物
あるいは水酸化物として含まれる。このため、保護膜
と、この保護膜上に積層された潤滑膜との両者間は付着
ではなく化学結合する。それ故、従来のスパッタ磁気デ
ィスクに比べて潤滑性は向上する。しかも、本発明のス
パッタ磁気ディスクでは、保護膜中に含まれる金属原子
は炭素と化学結合した状態で存在するので、摺動部で摩
擦係数増大の原因となる微小な金属クラスタを発生しに
くい。また、本発明のスパッタ磁気ディスクでは、従来
のアモルファスカーボンからなる保護膜と化学構造の類
似した保護膜を有する。よって、使用寿命及び耐摩耗性
の低下を防止できる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について詳述
する。

【００１６】図１は、本発明の一実施例を示す磁気ディ
スクの構成図である。

【００１７】本実施例は非磁性基板１と、磁気記録膜２
と、保護膜３と、潤滑膜４を積層した構造からなる。非
磁性基板１はＡｌ製のディスク用基板にＮｉ−Ｐめっき
膜を形成したもので、磁気記録膜２は、Ｃｒ下地膜と、
Ｃｏ-Ｎｉを主体とする合金からなる。保護膜３は、少
なくともＦｅ原子を含む非晶質の水素化炭素材料からな
る。潤滑膜４は、保護膜３の表面に含まれるＦｅ原子の
酸化物及び水酸化物に結合したフッ素系潤滑剤からな
る。

【００１８】図２は、金属化合物を含む原料ガスの高周
波プラズマを発生し、化学気相法により金属原子を含む
炭素膜を形成するための成膜装置を示す。基本的な装置
構成は通常の高周波プラズマ反応装置と同じであるが、
気化した金属化合物を導入する原料供給系が高周波電極
７に対面するポート９に配置してある。金属化合物は原
料を封入したサンプルシリンダ１０で気化されてから、
バルブ１１を介してプラズマ反応室１２に供給される。
基板８は電極７に取り付けられていて、高周波電力の投
入により発生する自己バイアスにより負に帯電する。ま
た、原料ガスに含まれる金属化合物の混合比を制御する
ため、配管系には温度調節機構１３が設けてある。な
お、プラズマ反応室１２に金属化合物として以下に示す
条件でジシクロペンタジエニル鉄とメタンからなる混合
ガスのプラズマを発生し、高周波電力の投入より発生す
る自己バイアスで負に帯電する直径３００ｍｍの電極７
に基板８を取り付け、サンプル１〜６を成膜した。ガス
の混合比は温度調節機構１３で試料室１０を３０〜１０
０℃の温度範囲に制御し、気化するジシクロペンタジエ
ニル鉄の分圧を変化させて設定した。各サンプル表面で
のＦｅ原子濃度はオージェ電子分光法により測定した。

【００１９】反応ガスＣＨ₄＋Ｆｅ（Ｃ₅Ｈ₅）₂ 雰囲気圧８．０Ｐａ投入電力５００Ｗサンプル混合比（％）Ｆｅ原子濃度（％）１０．００．０２２．７２．２３６．３４．８４１１．０８．２５１７．６１１．８６２５．５１５．２図３は、Ｆｅ原子を含む保護膜３のオージェ電子分光法
によるスペクトルパターンの一例で、表面に約５ａｔ％
のＦｅが含まれることを示す。

【００２０】図４は、Ｆｅ原子を含む保護膜３の表面で
測定した光電子分光法によるＦｅの２ｐスペクトルの一
例で、７１２ｅＶ付近に現れたピークは酸化物状態のＦ
ｅ原子の存在を示し、７０８ｅＶ付近のショルダーは炭
素と結合した状態のＦｅの存在を示す。すなわち、保護
膜３では炭素と化学結合した状態のＦｅ原子が表面で酸
化物として存在することを示す。

【００２１】図５は、表面に約５ａｔ％のＦｅ原子を含
む保護膜３をラマン散乱分光法で測定したときのスペク
トルで、第６図に示す非晶質の水素化炭素膜でのラマン
スペクトルとの比較から、Ｆｅ原子が含まれていても化
学構造が同等であることを示す。

【００２２】図７は、前記のサンプル１〜６に関して保
護膜３に含まれるＦｅの原子濃度を横軸に選び、潤滑剤
付着量及び耐摺動強度を縦軸に示したものである。ただ
し、潤滑剤の付着量はフーリエ変換型分光光度計で潤滑
剤分子主鎖のＣＦ伸縮振動に共鳴するエネルギーの赤外
線吸収量を計測して膜厚に換算したものである。一方の
耐摺動強度は、３６００ｒｐｍで回転する円板の保護膜
表面にサファイヤ製のチップを荷重２０ｇで押し付け、
摺動したときに発生する摺動痕の摩耗断面積が１平方μ
ｍに至るまでの摺動回数とした。この結果、保護膜３は
Ｆｅの原子濃度の増加に伴い摩耗し易くなるが、潤滑剤
の付着性が向上する領域に限っては、潤滑剤が十分に塗
布できれば耐久性は向上する。

【００２３】図８は、保護膜３に含まれるＦｅの原子濃
度を横軸に選び、潤滑剤塗布した円板のＣＳＳサイクル
寿命を縦軸に示したもので、Ｆｅを含む保護膜３に潤滑
膜４を形成した円板の耐ＣＳＳ特性はＦｅ原子を含まな
い場合に比べて向上する。ただし、Ｆｅの原子濃度が１
２％以上では、Ｆｅ原子を含まない従来の保護膜のＣＳ
Ｓ寿命である２０、０００回を下回る。従って、円板の
耐久性の向上には保護膜３の表面に１〜１２ａｔ％の範
囲でＦｅ原子を含むことが好ましい。しかし、磁気ディ
スク装置の円板の回転数は増加する傾向にあり、摺動回
転数の増加に伴う耐久性の劣化を考慮すると、保護膜３
に含むＦｅ原子の濃度は、ＣＳＳ寿命がＦｅ原子を含ま
ない従来の保護膜の２倍となる２〜８ａｔ％がより好ま
しく、５％付近が最も好ましい。

【００２４】図９は保護膜３をプラズマＣＶＤで形成す
るための原料ガスに含まれるジシクロペンタジエニル鉄
の構造を示すもであるが、保護膜３に含まれるＦｅ原子
もこれと同様に安定な縮合環の間に存在すると考えられ
る。

【００２５】

【発明の効果】この本発明のスパッタ磁気ディスクで
は、従来のスパッタ磁気ディスクのように、保護膜と、
この保護膜上に積層された潤滑膜との両者間が付着では
なく化学結合しているものである。また、本発明のスパ
ッタ磁気ディスクでは、従来のアモルファスカーボンか
らなる保護膜と化学構造の類似した保護膜を有する。よ
って、使用寿命及び耐摩耗性の低下を防止できるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す磁気ディスクの断面構
成図である。

【図２】本発明の一実施例を示す磁気ディスクの保護膜
を形成するのに用いた成膜装置の構成図である。

【図３】本発明の一実施例を示す磁気ディスクの保護膜
表面で測定したオージェ電子分光のスペクトルパターン
である。

【図４】本発明の一実施例を示す磁気ディスクの保護膜
表面で測定したＦｅの光電子スペクトルである。

【図５】本発明の一実施例を示す磁気ディスクの保護膜
で測定したラマンスペクトルである。

【図６】本発明の一実施例を示す磁気ディスクの保護膜
で測定したラマンスペクトルとの比較に用いた非晶質の
水素化炭素膜で測定したラマンスペクトルである。

【図７】本発明の一実施例を示す磁気ディスクの保護膜
に含まれるＦｅ原子濃度と潤滑剤付着量及び耐摺動強度
の関係を説明する関係図である。

【図８】本発明の一実施例を示す磁気ディスクの保護膜
に含まれるＦｅ原子濃度と耐ＣＳＳ特性の関係を説明す
る関係図である。

【図９】本発明の一実施例を示す磁気ディスクの保護膜
をプラズマＣＶＤで形成するための原料ガスに含まれる
ジシクロペンタジエニル鉄の化学構造を示す。

【符号の説明】

１…非磁性基板、２…磁気記録膜、３…保護膜、４…潤滑膜、５…高周波電源、６…インピーダンス整合回路、７…高周波電極、８…基板、９…ポート、１０…サンプルシリンダー、１１…バルブ、１２…プラズマ反応室、１３…温度調節機構、１４…高周波プラズマ。

フロントページの続き (72)発明者松沼悟神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式会社日立製作所生産技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性基板上に、金属薄膜磁性膜と、保護
膜と、潤滑膜とを順次積層するスパッタ磁気ディスクの
製造方法において、前記保護膜を下記化学式（１）で示
されるジシクロペンタジエニル金属ガスを含む原料ガス
のプラズマＣＶＤで形成することを特徴とするスパッタ
磁気ディスクの製造方法。Ｍ（Ｃ₅Ｈ₅）₂ …（１）（但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒ
ｕ、Ｏｓ、Ｐｄを表す。）
【請求項２】請求項１記載の原料ガスがジシクロペンタ
ジエニル金属ガスと炭化水素ガスとの混合ガスであるこ
とを特徴とするスパッタ磁気ディスクの製造方法。
【請求項３】請求項１記載の原料ガスがジシクロペンタ
ジエニル金属ガスと炭化水素ガス及び不活性ガスの混合
ガスであることを特徴とするスパッタ磁気ディスクの製
造方法。
【請求項４】請求項１記載の非磁性基板がアルミニウ
ム、アルミニウム−マグネシウム合金、ＳＵＳ、黄銅等
の非磁性金属、アルミナ、シリカ、チタニア、ポリエス
テル、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアラ
ミド樹脂、フッ素樹脂の何れかであることを特徴とする
スパッタ磁気ディスクの製造方法。
【請求項５】請求項１記載の金属薄膜磁性膜が鉄、コバ
ルト、ニッケル、それらの合金及びそれらにケイ素、ホ
ウ素、リン、バナジウム、ロジウム、亜鉛、銅、銀、白
金、クロム、タンタル、タングステン、マンガン、希土
類金属等を添加したものの何れかであることを特徴とす
るスパッタ磁気ディスクの製造方法。
【請求項６】非磁性基板上に、金属薄膜磁性膜と、保護
膜と、潤滑膜とが順次積層して構成されたスパッタ磁気
ディスクにおいて、前記保護膜が下記化学式（１）で示
されるジシクロペンタジエニル金属の如く金属原子と炭
素原子とが化学的に結合している化合物を含むことを特
徴とするスパッタ磁気ディスク。Ｍ（Ｃ₅Ｈ₅）₂ …（１）（但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒ
ｕ、Ｏｓ、Ｐｄを表す。）
【請求項７】非磁性基板上に、金属薄膜磁性膜と、保護
膜と、潤滑膜とが順次積層して構成されたスパッタ磁気
ディスクにおいて、前記保護膜が下記化学式（１）で示
されるジシクロペンタジエニル金属の如く金属原子と炭
素原子とが化学的に結合している化合物を含み、かつ１
〜１２ａｔ％の下記化学式（１）で示されるジシクロペ
ンタジエニル金属の構造中の金属が含まれることを特徴
とするスパッタ磁気ディスク。Ｍ（Ｃ₅Ｈ₅）₂ …（１）（但し、Ｍは、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒ
ｕ、Ｏｓ、Ｐｄを表す。）
【請求項８】請求項６記載の非磁性基板がアルミニウ
ム、アルミニウム−マグネシウム合金、ＳＵＳ、黄銅等
の非磁性金属、アルミナ、シリカ、チタニア、ポリエス
テル、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアラ
ミド樹脂、フッ素樹脂の何れかであることを特徴とする
スパッタ磁気ディスク。
【請求項９】請求項６記載の金属薄膜磁性膜が鉄、コバ
ルト、ニッケル、それらの合金及びそれらにケイ素、ホ
ウ素、リン、バナジウム、ロジウム、亜鉛、銅、銀、白
金、クロム、タンタル、タングステン、マンガン、希土
類金属等を添加したものの何れかであることを特徴とす
るスパッタ磁気ディスク。