JPH06267063A

JPH06267063A - 磁気ディスクおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH06267063A
Application number: JP5058593A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Matsumoto; 洋松本; Yuichi Kokado; 雄一小角; Shigehiko Fujimaki; 成彦藤巻; Hiroshi Inaba; 宏稲葉; Satoru Matsunuma; 悟松沼; Makoto Kito; 諒鬼頭; Heigo Ishihara; 平吾石原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1993-03-11
Filing date: 1993-03-11
Publication date: 1994-09-22

Abstract

(57)【要約】【目的】耐摩耗性と電気絶縁性に優れた非晶質炭素膜を
保護層とし、耐久性を向上させた高記録密度対応の磁気
ディスクを得る。【構成】炭素系保護層５をラマンスペクトルの波形を二
つのガウス関数型波形に分離したとき、一つの波形
（Ａ）のピーク位置が１５４５ｃｍ~¹以下、他の波形
（Ｂ）のピーク位置が１３２０〜１３６０ｃｍ~¹であ
り、これらの波形の半値幅における面積比（Ｂ／Ａ）が
０．３〜０．７となる非晶質水素化カーボン層とするこ
とにより耐摺動性を向上する。【効果】磁気ディスクの耐久性が高くなり、寿命が長く
なる。また、その結果として低い浮上量あるいは接触状
態での動作が可能となり、記録密度が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスクおよびそ
の製造方法に係り、特に大型コンピュ−タからパ−ソナ
ルコンピュ−タ−までの広い範囲で用いられる高密度磁
気ディスク装置に搭載するのに好適な磁気ディスクおよ
びその製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュ−タ−等に用いられる磁
気記憶装置の小型化、大容量化に伴い、高記録密度、高
信頼性を有する磁気記録媒体が要求されている。一般に
記録密度を向上させるためには磁気記録膜と磁気ヘッド
との距離をできるだけ小さくする必要があり、このため
に磁性膜の保護膜として用いられている非晶質炭素膜
は、できるだけ薄膜化し、なおかつ強度が必要とされて
いる。さらに、薄膜磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドと略
称）方式にも対応するために絶縁性の高い炭素膜が要求
されている。

【０００３】以上のことより、近年では非晶質炭素膜の
研究が多数行われるようになってきており、その膜質と
耐摺動特性の関係が調べられている。特にラマンスペク
トルや水素含有量による膜質の評価がさかんに行われて
いる。例えば、特開平２−２９９１９号公報では、ラマ
ンスペクトルのピ−ク位置とピ−ク比とを規定した磁気
記録媒体、特開昭６２−２４１１２４号公報ではラマン
スペクトルのピ−ク位置、ビッカ−ス硬さ、比抵抗を規
定した磁気記録媒体、また水素含有量では、特開平１−
２５８２２０号公報で水素含有量を規定した高硬度スラ
イダ−用磁気ディスク、特開平２−７１４２２号公報で
は水素含有量とラマンスペクトルのピ−ク位置を規定
し、それぞれ磁気記録媒体の耐摺動性を向上させてい
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年の
記録密度向上の要求は非常に厳しく、ヘッドの浮上スペ
−スが極限まで小さくなっていること、及びデ−タ転送
速度の向上のため回転数が上げられていること等のた
め、上記従来技術では、最適な耐摺動特性を示す膜質を
得ることができないのが実状である。

【０００５】したがって、本発明の目的は、上記従来の
非晶質炭素膜の膜構造を改良し、総合的に磁気ディスク
として最も優れた耐摺動特性が達成できる非晶質炭素膜
を得ることによって低浮上、高速回転でも耐え得る磁気
ディスクを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで本発明者等は上記
目的を達成するために非晶質炭素膜の膜質を厳密に検討
し、最も性能の良い膜質範囲を見出べく、種々実験検討
した。従来のラマンスペクトルにおけるラマンシフトが
１５５０〜１６００ｃｍ~¹にピークが存在する波形Ａと
１３５０〜１４００ｃｍ~¹にピークが存在する波形Ｂ
と、そのピーク強度比Ｂ／Ａが０．４〜０．７の膜質を
ベースに検討したところ、以外にもこれらの条件が外れ
た領域において、しかもその他の条件をも加味したとこ
ろでさらに優れた特性の得られることを見出した。

【０００７】すなわち、本発明はかかる知見に基づいて
なされたものであり、その検討結果について具体的に述
べれば、以下の通りである。実験、検討した項目として
は、ラマンスペクトルを２つのピークに分離し、それぞ
れのピーク位置及び半値幅、ピーク面積比と摩耗量との
関係、さらには膜の密度、密度と燃焼開始温度との関
係、膜中の水素原子の含有率、水素原子密度、膜の抵抗
率等である。

【０００８】まず、上記ラマンスペクトルのピーク分離
の方法について述べる。ラマンスペクトルはアルゴンレ
ザー（５１４．５ｎｍ）を用いて測定し、その結果の波
形をガウス関数で二つに分離し、得られた二つの波形を
非線形最小二乗法により最適化を行った。その一例を図
１に示す。このようにして分離された波形で１５３７ｃ
ｍ~¹付近にピークをもつ波形をＡ、１３２８ｃｍ~¹付近
のピークを持つ波形をＢとし、それぞれのピーク位置、
半値幅、ピーク面積比（Ｂ／Ａ）を求めた。

【０００９】その結果、非磁性基板上に、磁気記録膜、
非晶質炭素膜、潤滑膜を積層した磁気ディスクにおい
て、励起波長５１４．５ｎｍにて得られたラマン散乱分
光測定によって前記非晶質炭素膜のラマンスペクトルの
波形を二つのガウス関数型波形に分離したとき、一方の
波形Ａのピーク位置が１５４５〜１５２０ｃｍ~¹、他方
の波形Ｂのピーク位置が１３２０〜１３６０ｃｍ~¹であ
り、これら二つの波形の半値幅における面積比（Ｂ／
Ａ）が０．３〜０．７である非晶質炭素膜を保護層とす
ることにより、耐摺動性の優れた磁気ディスクを得るこ
とができる。

【００１０】このときの波形Ａのピーク位置の半値幅
は、８０ｃｍ~¹以上、好ましくは８０〜１２０ｃｍ~¹で
あり、波形Ｂのピーク位置の半値幅は、１２０〜１６０
ｃｍ~¹であった。なお、従来のスパッタカーボンの半値
幅は波形Ａのピーク位置で６０〜７０ｃｍ~¹であり、波
形Ｂの位置で１６０〜１７０ｃｍ~¹である。

【００１１】さらに性能を向上させるためには、非晶質
炭素膜の密度が１．６５〜２．０ｇ／ｃｍ³であり、膜
中の水素の含有率が２０〜４５原子％、そのときの水素
原子密度が２〜５×１０²²／ｃｍ³の範囲に規定するの
が良く、さらに耐摺動性の優れた磁気ディスクが得られ
る。

【００１２】なお、非晶質炭素膜の密度、膜中の水素原
子密度、水素原子の含有率はＨＦＳ（水素前方散乱分
析）とＲＢＳ（ラザフォード後方散乱分析）により測定
した。この方法は、他の方法では困難な表面層の高濃度
水素の定量が可能である。ヘリウムイオンエネルギー
（２．２７５ＭｅＶ）に対して３０゜に検出器をセット
し、試料表面をビームに対して常に１５゜になるように
を回転させることにより、試料の前方に散乱する水素の
シグナルを測定し、同時に、イオンの入射ビームに対し
て１６０゜の角度に検出器をセットし炭素のシグナルを
測定した。

【００１３】また、磁気ヘッドとの組み合わせで考える
と、例えばＭＲヘッドを用いる場合、磁気ディスクの保
護膜として用いられている非晶質炭素膜には高絶縁性が
要求されるが、本発明によれば非晶質炭素膜の抵抗率が
１０⁵Ωｃｍ以上のものが得られ、ある程度磁気ヘッド
の種類に影響されず耐摺動性の優れた磁気ディスクが得
られる。

【００１４】本発明の非晶質炭素膜の作成には、種々の
成膜方法が採用できる。例えば成膜室に原料ガスを供給
してプラズマＣＶＤ法により炭素膜を磁気記録膜上に形
成するに際し、原料ガスとして炭化水素系、炭化水素系
＋Ｈ₂、炭化水素系＋Ｏ₂、またはＣＦ₄、ＣＦ₄＋Ｈ₂の
何れかを用いて、基板温度及びプラズマ発生電力を所定
の条件に設定して反応性気体から成膜する方法、さらに
具体的に一例を挙げれば、基板温度を例えば２００℃前
後に保持してメタンガスを用いてＲＦプラズマＣＶＤに
より成膜する方法である。

【００１５】また、成膜室に炭素質ターゲットを配設
し、原料ガスを供給してマグネトロンスパッタ法により
炭素膜を磁気記録膜上に形成するに際し、前記原料ガス
としてＣＨ₄、ＣＨ₄＋Ａｒ、Ａｒ＋Ｏ₂、ＣＨ₄＋Ｈ₂の
何れかを用いて、基板温度及びプラズマ発生電力を所定
の条件に設定してスパッタリングにより成膜する方法、
さらに具体的に一例を挙げれば、基板温度を例えば３７
３Ｋ以下（好ましくは室温程度）に保持して、炭素質タ
ーゲットを用いると共に、アルゴンガスとメタンガス
（ＣＨ₄＋Ａｒ）を導入するＤＣマグネトロンスパッタ
リング法により成膜する方法である。

【００１６】非磁性基板には、アルミ、ガラス、セラッ
ミクなどの非磁性材料を用いるのが好ましく、磁性膜に
は、例えば、Ｃｏ−Ｃｒ系合金などが用いられる。ま
た、近年磁気記録膜としてＣｒ層、Ｃｏ系合金層を順次
交互に二層づつ積層して二層構造の磁性膜とすることに
よりノイズが低減することが知られており、この積層さ
れた磁性膜の上に本発明の非晶質炭素膜を形成すること
により、ノイズが低く、耐摺動特性が優れていることよ
り、記録密度の向上が得られる。

【００１７】なお、摩耗量の測定は、非晶質炭素膜を堆
積させた基板を回転させ、この基板上に一定荷重のサフ
ァイヤ摺動子を押しつけ、これにより摩耗した非晶質炭
素膜の体積を測定し、これを相対摩耗量として評価し
た。

【００１８】

【作用】本発明において、性能の優れた非晶質炭素保護
膜が得られるのは以下の理由による。すなわち、ラマン
スペクトルの波形を二つのガウス関数型の波形に分離し
たとき、Ａのピークは１５８０ｃｍ~¹にあるグラファイ
ト（ｓｐ²結合）のピークに起因するものと考えられる
ため、ｓｐ²成分を減少させるためにはＡのピーク位置
が変化し、半値幅が広がることが考えられる。そこでＡ
のピーク位置と非晶質炭素膜の摩耗量との関係を調べて
みると図２のような結果となり、ピーク位置が１５８０
ｃｍ~¹以下で摩耗量は低下し、特に１５４５〜１５２０
ｃｍ~¹でその傾向は顕著に現れ、１５８０ｃｍ~¹の摩耗
量に対し１５４０ｃｍ-1のそれは約４倍低かった。ま
た、そのときのＡの半値幅は８０ｃｍ~¹〜１２０ｃｍ~¹
が好ましく、従来の６０〜７０ｃｍ~¹に比べより広くな
っていることがわかった。

【００１９】また、Ｂのピークは無秩序な２重結合をも
つ微結晶に起因するものと考えられており、このピーク
位置が高波数側に移動するとクラスターサイズの大きな
結晶の比率が多くなると考えられるために、ピーク位置
は１３５０ｃｍ~¹以下が望ましく、摩耗量の結果から考
えると１３２０〜１３６０ｃｍ~¹の範囲が好ましい。

【００２０】図３および図４は、ピーク面積比（Ｂ／
Ａ）と応力および摩耗量との関係について示したもので
あり、ピーク面積比（Ｂ／Ａ）が０．３より小さくなる
と有機的な膜となり応力（図３に表示）が低下し、それ
に反して摩耗量（図４に表示）が増加する。また、０．
７より大きくなると膜中のグラファイト成分の割合が増
加し応力が低下し、同様に摩耗量が増加する。したがっ
て、ピーク面積比は摩耗量の少ない０．３〜０．７の範
囲にあることが好ましい。なお、ピーク面積とは、図１
中に斜線で表示したようにＡ、Ｂピーク高さのそれぞれ
１／２、すなわち、半値幅における相対強度の面積であ
り、ピーク面積比はこれら二つの波形の面積比（Ｂ／
Ａ）で、Ａのピーク面積でＢのそれを除した値である。

【００２１】高密度記録になると益々磁気ヘッドの浮上
量が低下し、ディスクの回転速度が上昇する。それに伴
い、ヘッドとディスクの間で摩擦が起こりディスク表面
が高温度になり、ディスクは燃焼による摩耗が進行する
と考えられ、できるだけ燃焼開始温度の高い保護膜が必
要となる。そこで、上記ラマン特性を満足する条件下で
炭素膜の密度と燃焼開始温度との関係について詳細に検
討したところ、図５に示す結果を得た。上記ラマン特性
を満足する条件下では摩耗量、絶縁特性については指針
になるが、耐燃焼性についてはさらに別の条件が必要と
なり、密度が深い関係を有していることがこの特性図か
ら明らかとなった。

【００２２】すなわち、特定範囲の密度は、燃焼開始温
度を高める作用があり、従来の非晶質炭素膜の燃焼開始
温度が、高々５２３〜５７３Ｋであったのに対し、本発
明の好ましい密度である１．６５〜２．０ｇ／ｃｍ³で
は６２３〜６７３Ｋに上昇し、好ましいラマン特性の規
制による性能向上に加えて、さらに密度規制による性能
向上が図られた。

【００２３】図６は、密度と摩耗量との関係について検
討した結果であり、スパッタリングと正バイアスプラズ
マＣＶＤ法の二つの製造方法による違いを示している。
いずれの製造方法においても、上記の好ましい密度範囲
内（１．６５〜２．０ｇ／ｃｍ³）では低い摩耗量を示
している。そして、スパッタリングよりは正バイアスプ
ラズマＣＶＤ法の方が耐摩耗性に優れた膜質を示してい
る。

【００２４】次に、図７は膜中の水素の含有率と摩耗量
の関係を示している。水素の含有率（原子％）は２０〜
４５％の範囲では良好な結果を示しているが、２０％よ
り少ない領域ではグラファイト成分の増加、４５％より
多い領域では有機膜になっていると考えられ摩耗量の急
激な増加が認められた。特に、そのときの水素原子密度
が２〜５×１０²²原子／ｃｍ³であると好ましい。

【００２５】さらに抵抗率の異なる非晶質炭素膜を実デ
ィスク上に堆積させ、ＭＲヘッドを用いて検討したが、
上記本発明のラマン特性、さらには好ましい密度の条件
を満たす非晶質炭素膜は、いずれも比抵抗１０⁵Ωｃｍ
以上を示し良好な駆動状態を保持したが、上記本発明の
条件を満たさない膜の場合は比抵抗１０⁵Ωｃｍ未満と
なり非晶質炭素膜上に帯電が生じ、ＭＲヘッド素子が破
壊した。

【００２６】また、保護膜としての非晶質炭素膜の膜厚
は１０ｎｍより薄い場合には、現状の技術では膜が基板
上に均一に成膜されない状況にあり、また、均一に成膜
されたとしてもその強度はかなり低い。逆に５０ｎｍよ
り厚いと磁気記録膜との距離が増加し、電磁変換特性が
悪化するので高密度記録には好ましくない。よって保護
膜としての非晶質炭素膜の膜厚は１０〜５０ｎｍが好ま
しい。

【００２７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。なお、この項の末尾には参考データとしての比較
例を示した。〈実施例１〉図８は本発明の一実施例となる磁気ディス
クの断面図である。同図において、１はアルミ合金基
板、２は基板１上に無電解めっきによって形成されたＮ
ｉ−Ｐ合金膜、３はスパッタリング法により形成したＣ
ｒ下地膜、４はスパッタリング法によって形成したＣｏ
−Ｃｒ系磁性膜、５は本発明の非晶質炭素膜、６は潤滑
膜である。

【００２８】先ず、図８のＮｉ−Ｐ合金膜２を形成した
ディスク基板を試料とし、このときのＮｉ−Ｐ合金膜２
の表面に平均粗さＲａ１０ｎｍのテクスチャー加工を施
し、下地膜３としてＣｒを１００ｎｍ、次いで磁性膜４
としてＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ磁性合金膜を４５ｎｍを形成
し、その上に正バイアスプラズマＣＶＤにより本発明の
非晶質炭素膜を２０ｎｍ積層した。

【００２９】以下、非晶質炭素膜５の作成方法の一例に
ついて詳細に述べる。先ず、図示していないＣＶＤ装置
を用いて、真空ポンプにより真空チャンバー内を１×１
０~⁶Ｔｏｒｒまで排気する。次にメタンガス（ＣＨ₄）
を導入し、このときのガス流量は１０ｓｃｃｍ、ガス圧
は５０ｍＴｏｒｒに調整する。

【００３０】そして１３．５６ＭＨｚの高周波電源によ
り１０００Ｗを投入し、チャンバー内にプラズマ放電を
発生させる。このときの基板温度は４７３Ｋに設定し
た。このようにして膜厚２０ｎｍの非晶質炭素膜５を積
層した。

【００３１】この正バイアスプラズマＣＶＤ法から形成
された非晶質炭素膜の膜質は以下の通りであった。（１）ラマンスペクトルを二つのピークに分離した波形
のＡバンドピーク位置は、１５３７ｃｍ~¹、Ｂバンドピ
ーク位置は１３２９ｃｍ~¹、Ａバンド半値幅は８７ｃｍ
~¹、Ｂバンド半値幅は１４４ｃｍ~¹、ピーク面積比（Ｂ
／Ａ）は０．３６であった。（２）非晶質炭素膜の密度は１．８５ｇ／ｃｍ³で燃焼
開始温度は６７３Ｋであった。また、水素原子の含有率
は３８％、水素原子密度は４．２×１０²²原子／ｃｍ³
であった。（３）この非晶質炭素膜を保護膜として形成した磁気デ
ィスクについて、実用機薄膜ヘッドを用いてＣＳＳ試験
（コンタクト・スタート・ストップ試験の略）を行った
ところ、５０ｋ回以上になっても摩擦係数は変化せずデ
ィスクのクラッシュは起こらなかった。また、この炭素
膜の比抵抗は１０¹²Ωｃｍであった。

【００３２】〈実施例２〉この例は、実施例１において
非晶質炭素膜５の形成方法として用いた正バイアスプラ
ズマＣＶＤの代わりに、ＤＣマグネトロンスパッタリン
グにより形成したものである。実施例１と同様の手法に
より、図８のＮｉ−Ｐ合金膜２の表面に平均粗さＲａ１
０ｎｍのテクスチャー加工を施し、下地膜３としてＣｒ
を１００ｎｍ、磁性膜４としてＣｏ−Ｃｒ−Ｔａ磁性合
金を４５ｎｍを形成し、その上にＤＣマグネトロンスパ
ッタリングにより本発明の非晶質炭素膜を２０ｎｍ積層
した。

【００３３】以下、非晶質炭素膜５の作成方法について
詳細に述べる。先ず、図示していないＤＣマグネトロン
スパッタリング成膜装置を用いて、真空ポンプにより真
空チャンバー内を１×１０~⁶Ｔｏｒｒまで排気する。次
にメタンガス（ＣＨ₄）とアルゴンガス（Ａｒ）を導入
し、このときのガス流量はメタンガス２０ｓｃｃｍ、ア
ルゴンガス３０ｓｃｃｍ、ガス圧は４ｍＴｏｒｒに調整
する。ターゲットはグラファイトを用い、ＤＣ電源によ
り４ｋＷを投入し、チャンバー内にプラズマ放電を発生
させる。このときの基板温度は室温で行った。

【００３４】このＤＣマグネトロンスパッタ法から形成
された非晶質炭素膜５の膜質は、以下の通りである。（１）ラマンスペクトルを二つのピークに分離した波形
のＡバンドピーク位置は、１５４４ｃｍ~¹、Ｂバンドピ
ーク位置は１３５２ｃｍ~¹、Ａバンド半値幅は８９ｃｍ
~¹、Ｂバンド半値幅は１３７ｃｍ~¹、ピーク面積比（Ｂ
／Ａ）は０．４１であった。（２）非晶質炭素膜の密度は１．７ｇ／ｃｍ³で燃焼開
始温度は６４３Ｋであった。また、水素原子の含有率は
３０％、水素原子密度は５×１０²²原子／ｃｍ³であっ
た。（３）また、この膜のＣＳＳ試験を行ったところ、実施
例１の場合と同様に５０ｋ回以上になっても摩擦係数は
変化せず、ディスクのクラッシュは起こらずに良好な結
果を示した。また、この炭素膜の比抵抗は１０¹⁰Ωｃｍ
であった。

【００３５】〈実施例３〉実施例１の図１に示した構造
の磁気ディスクを用いて、実際にＭＲヘッドを浮上させ
て非晶質炭素膜５の放電耐圧を測定した。本発明の非晶
質炭素膜では印加電圧１０Ｖまでは、ＭＲ素子の破壊は
起こらず良好な絶縁特性を示した。

【００３６】〈実施例４〉磁気ディスクと、この磁気デ
ィスクに情報を記録再生する磁気ヘッド（ＭＲヘッド使
用）と、磁気ディスクを回転させる回転機構部と、磁気
ヘッドからの入出力信号を記録再生する信号処理部とを
具備した周知の構成からなる磁気ディスク装置に、実施
例１で得た磁気ディスクを装着して低浮上、高速回転で
高密度記録、再生の性能試験を行った。その結果、５０
ｋ回以上のＣＳＳ試験においても何らヘッドクラッシュ
の発生は見られず良好な特性を示した。

【００３７】〈比較例１〉この比較例は、実施例１と同
様に好ましい非晶質炭素膜密度を有しているが、水素含
有量およびラマン特性の結果については満たしていない
ものである。非晶質炭素膜の成膜方法としては、ＤＣマ
グネトロンスパッタリング装置を用いて行った。なお、
磁性膜の形成工程までは実施例１と同様なので記載を省
略する。以下、炭素膜の作成方法について詳細に述べ
る。

【００３８】先ず、真空ポンプにより真空チャンバー内
を１×１０~⁶Ｔｏｒｒまで排気する。次にアルゴンガス
を導入し、このときのガス流量は、アルゴンガス３０ｓ
ｃｃｍ、ガス圧は４ｍＴｏｒｒに調整する。ターゲット
はグラファイトを用い、ＤＣ電源により４ｋＷを投入
し、チャンバー内にプラズマ放電を発生させる。このと
きの基板温度は室温で行った。

【００３９】このＤＣマグネトロンスパッタ法から形成
された非晶質炭素膜の膜質は以下の通りである。（１）ラマンスペクトルを二つのピークに分離した波形
のＡバンドピーク位置は、１５８０ｃｍ~¹、Ｂバンドピ
ーク位置は１３８７ｃｍ~¹、Ａバンド半値幅は８３ｃｍ
~¹、Ｂバンド半値幅は１９６ｃｍ~¹、ピーク面積比は
１．２５であった。（２）非晶質炭素膜の密度は１．８０ｇ／ｃｍ³である
が、水素原子の含有率は５％、水素原子密度は１×１０
²²原子／ｃｍ³であった。（３）非晶質炭素膜のＣＳＳ試験結果は、２０ｋ回にな
ると摩擦係数が急激に増加しディスクがクラッシュし
た。また、この非晶質炭素膜の放電耐圧は印加電圧が３
Ｖ以上で非晶質炭素膜表面に帯電が起こりＭＲ素子が破
壊した。

【００４０】〈比較例２〉この比較例は、実施例１と同
様に好ましい非晶質炭素膜密度および水素含有量を有し
ているが、ラマン特性の結果については満たしていない
ものである。非晶質炭素膜の形成条件が異なるだけで、
その他の条件は比較例１と同様なので省略し、以下、炭
素膜の作成方法について詳細に述べる。

【００４１】先ず、真空ポンプにより真空チャンバー内
を１×１０~⁶Ｔｏｒｒまで排気する。次にメタンガスと
アルゴンガスとを導入し、このときのガス流量は、メタ
ンガス２５ｓｃｃｍ、アルゴンガス２５ｓｃｃｍ、ガス
圧は４ｍＴｏｒｒに調整する。ターゲットはグラファイ
トを用い、ＤＣ電源により４ｋＷを投入し、チャンバー
内にプラズマ放電を発生させる。このときの基板温度は
２００℃で行った。

【００４２】このＤＣマグネトロンスパッタ法から形成
された非晶質炭素膜の膜質は以下の通りである。（１）ラマンスペクトルを二つのピークに分離した波形
のＡバンドピーク位置は、１５６５ｃｍ~¹、Ｂバンドピ
ーク位置は１３８６ｃｍ~¹、Ａバンド半値幅は７１ｃｍ
~¹、Ｂバンド半値幅は１６３ｃｍ~¹、ピーク面積比は
０．７３であった。（２）非晶質炭素膜の密度は１．６８ｇ／ｃｍ³である
が、水素原子の含有率は２９％であった。（３）非晶質炭素膜のＣＳＳ試験結果は、４０ｋ回以上
になると摩擦係数が急激に増加しディスクがクラッシュ
した。

【００４３】〈比較例３〉この比較例は、実施例１と同
様に好ましい水素含有量およびラマン特性の結果を満た
しているが、非晶質炭素膜密度の条件は満たしていない
ものである。非晶質炭素膜の形成条件が異なるだけで、
その他の条件は比較例１と同様なので省略し、以下、炭
素膜の作成方法について詳細に述べる。

【００４４】先ず、真空ポンプにより真空チャンバー内
を１×１０~⁶Ｔｏｒｒまで排気する。次にメタンガスと
アルゴンガスとを導入し、このときのガス流量は、メタ
ンガス２５ｓｃｃｍ、アルゴンガス２５ｓｃｃｍ、ガス
圧は４ｍＴｏｒｒに調整する。ターゲットはグラファイ
トを用い、ＤＣ電源により４ｋＷを投入し、チャンバー
内にプラズマ放電を発生させる。このときの基板温度は
室温で行った。

【００４５】このＤＣマグネトロンスパッタ法から形成
された非晶質炭素膜の膜質は以下の通りである。（１）ラマンスペクトルを二つのピークに分離した波形
のＡバンドピーク位置は、１５３８ｃｍ~¹、Ｂバンドピ
ーク位置は１３３８ｃｍ~¹、Ａバンド半値幅は８５ｃｍ
ｃｍ~¹、Ｂバンド半値幅は１２６ｃｍ~¹、ピーク面積比
は０．３８であった。（２）非晶質炭素膜の密度は１．
５０ｇ／ｃｍ³であるが、水素原子の含有率は４０％で
あった。（３）非晶質炭素膜のＣＳＳ試験結果は、４０ｋ回以上
になると摩擦係数が急激に増加し、比較例２の場合と同
様にディスクがクラッシュした。

【００４６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明により所期
の目的を達成することができた。すなわち、本発明の非
晶質炭素膜を用いた磁気ディスクは、耐摺動特性が著し
く向上するので、高密度記録を達成することができ小型
大容量の磁気記憶装置の実用化に貢献することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するためのラマンスペクト
ルのピーク分離図。

【図２】ラマンスペクトルのＡのピーク位置と摩耗量の
関係を示した特性図。

【図３】ラマンスペクトルのピーク面積比（Ｂ／Ａ）と
応力の関係を示した特性図。

【図４】ラマンスペクトルのピーク面積比（Ｂ／Ａ）と
摩耗量の関係を示した特性図。

【図５】非晶質炭素膜の密度と燃焼開始温度との関係を
示した特性図。

【図６】同じく非晶質炭素膜の密度と摩耗量との関係を
示した特性図。

【図７】膜中の水素含有率と摩耗量との関係を示した特
性図。

【図８】本発明の一実施例となる磁気ディスクの断面構
造図。

【符号の説明】１…アルミ合金基板、２…ＮｉーＰ
合金層、３…Ｃｒ下地膜、４…
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ磁性膜、５…非晶質炭素膜、
６…潤滑膜。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者稲葉宏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 (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 (72)発明者鬼頭諒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 (72)発明者石原平吾神奈川県小田原市国府津2880番地株式会社日立製作所ストレージシステム事業部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性基板上に、磁気記録膜、非晶質炭素
膜、潤滑膜を積層した磁気ディスクにおいて、励起波長
５１４．５ｎｍにて得られたラマン散乱分光測定によっ
て前記非晶質炭素膜のラマンスペクトルの波形を二つの
ガウス関数型波形に分離したとき、一方の波形（Ａ）の
ピーク位置が１５４５〜１５２０ｃｍ~¹、他方の波形
（Ｂ）のピーク位置が１３２０〜１３６０ｃｍ~¹であ
り、これら二つの波形の半値幅における面積比（Ｂ／
Ａ）が０．３〜０．７である非晶質炭素膜を保護層とし
て有して成る磁気ディスク。
【請求項２】上記一方のガウス関数型波形（Ａ）の半値
幅が８０〜１２０ｃｍ~¹であり、他方の波形（Ｂ）の半
値幅が１２０〜１６０ｃｍ~¹である請求項１記載の磁気
ディスク。
【請求項３】上記非晶質炭素膜の水素含有量が２０〜４
５原子％であり、そのときの密度が１．６５〜２．０ｇ
／ｃｍ³である請求項１もしくは２記載の磁気ディス
ク。
【請求項４】上記非晶質炭素膜に含有される水素の原子
密度が２〜５×１０²²原子／ｃｍ³である請求項３記載
の磁気ディスク。
【請求項５】上記非晶質炭素膜の膜厚を１０〜５０ｎｍ
として成る請求項１もしくは２記載の磁気ディスク。
【請求項６】上記非磁性基板を、Ｎｉ−Ｐメッキされそ
の表面にテクスチャ−加工されたアルミディスク基板で
構成し、その上に磁気記録膜としてＣｒ層、Ｃｏ系合金
層を順次交互に二層づつ形成して二層構造の磁性膜とし
て成る請求項１乃至５何れか記載の磁気ディスク。
【請求項７】成膜室に原料ガスを供給してプラズマＣＶ
Ｄ法により炭素膜を磁気記録膜上に形成するに際し、前
記原料ガスとして炭化水素系、炭化水素系＋Ｈ₂、炭化
水素系＋Ｏ₂、またはＣＦ₄、ＣＦ₄＋Ｈ₂の何れかを用い
て、基板温度及びプラズマ発生電力を所定の条件に設定
して反応性気体から請求項１乃至５何れか記載の非晶質
炭素膜を積層させる工程を有して成る磁気ディスクの製
造方法。
【請求項８】成膜室に炭素質ターゲットを配設し、原料
ガスを供給してマグネトロンスパッタ法により炭素膜を
磁気記録膜上に形成するに際し、前記原料ガスとしてＣ
Ｈ₄、ＣＨ₄＋Ａｒ、Ａｒ＋Ｏ₂、ＣＨ₄＋Ｈ₂の何れかを
用いて、基板温度及びプラズマ発生電力を所定の条件に
設定してスパッタリングにより請求項１乃至５何れか記
載の非晶質炭素膜を積層させる工程を有して成る磁気デ
ィスクの製造方法。
【請求項９】アルミディスク基板上にＮｉ−Ｐをメッキ
する工程と、その表面にテクスチャ−加工を施す工程
と、その上に下地膜としてＣｒ膜を形成する工程と、さ
らにその上に磁性膜としてＣｏ系合金をスパッタリング
により堆積する工程と、前記磁性膜上に非晶質炭素膜を
形成する工程と、さらに潤滑膜を形成する工程とを有し
て成る磁気ディスクの製造方法において、前記非晶質炭
素膜を形成する工程を、請求項８もしくは９記載の非晶
質炭素膜を積層する工程で構成して成る磁気ディスクの
製造方法。
【請求項１０】磁気ディスクと、前記磁気ディスクに情
報を記録再生する磁気ヘッドと、前記磁気ディスクを回
転させる回転機構部と、前記磁気ヘッドからの入出力信
号を記録再生する信号処理部とを具備して成る磁気ディ
スク装置において、前記磁気ディスクを請求項１乃至６
何れか記載の磁気ヘッドで構成して成る磁気ディスク装
置。
【請求項１１】上記磁気ヘッドを、ＭＲヘッドで構成し
て成る請求項１０記載の磁気ディスク装置。