JPH07326033A - Storage device and production of carbon protective film - Google Patents
Storage device and production of carbon protective filmInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、磁気ディスク装置やフ
ロッピイディスク装置、磁気テープ装置などにおける記
憶媒体や磁気ヘッドの摺動面に用いるカーボン保護膜に
関する。近年のコンピュータシステムの処理情報量の増
大に伴い、磁気ディスク装置の大容量化、小型化が要求
されている。これに伴い、MR素子を利用した磁気ヘッド
（MRヘッド）の開発が進められている。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a carbon protective film used on a sliding surface of a storage medium or a magnetic head in a magnetic disk device, a floppy disk device, a magnetic tape device or the like. With the increase in the amount of information processed by computer systems in recent years, there has been a demand for larger capacity and smaller size of magnetic disk devices. Along with this, the development of magnetic heads (MR heads) using MR elements is under way.
【０００２】ＭＲヘッドは素子に直接に電流を流すた
め、その摺動面（浮上面）には絶縁性の保護膜が必要と
される。また、磁気ディスク側の保護膜に関しても、同
様に絶縁性に優れた保護膜が望ましく、その改良が必要
とされている。Since an MR head passes a current directly through the element, an insulating protective film is required on its sliding surface (floating surface). As for the protective film on the magnetic disk side as well, a protective film having an excellent insulating property is also desirable, and its improvement is required.
【０００３】さらに、磁気ディスク装置の信頼性向上が
要求され、ヘッド・クラシュに強い、耐久性に優れた磁
気ディスクおよび磁気ヘッドが必要とされ、水素含有カ
ーボン膜等の高硬度保護膜の開発も進められている。Further, there is a demand for improvement in reliability of the magnetic disk device, a magnetic disk and a magnetic head which are resistant to head crush and excellent in durability, and development of a high hardness protective film such as a carbon film containing hydrogen. It is being advanced.
【０００４】[0004]
【従来の技術】図１３は磁気ディスク装置の内部構造の
全容を示す平面図であり、磁気ディスクＭが高速回転し
ている状態で、その半径方向に磁気ヘッドｈが移動して
シーク動作し、情報の記録／再生が行なわれる。2. Description of the Related Art FIG. 13 is a plan view showing the entire internal structure of a magnetic disk apparatus. When a magnetic disk M is rotating at a high speed, a magnetic head h moves in the radial direction of the magnetic disk M to perform a seek operation. Information recording / reproduction is performed.
【０００５】この磁気ヘッドｈの位置で磁気ディスクＭ
を切断し拡大すると、図１４のようになる。薄膜型の磁
気ディスクＭにおいて、１はアルミニウムやガラスなど
の非磁性体からなる基板であり、その表面に、機械的強
度を上げるためにNiＰめっき層２を形成した状態で、Co
合金の水平配向性を高めるためのCr下地層３を1000Å程
度スパッタ成膜してある。At the position of the magnetic head h, the magnetic disk M
14 is cut and enlarged, as shown in FIG. In the thin-film magnetic disk M, 1 is a substrate made of a non-magnetic material such as aluminum or glass, on the surface of which a NiP plating layer 2 is formed in order to increase mechanical strength.
The Cr underlayer 3 for enhancing the horizontal orientation of the alloy is sputter-deposited on the order of 1000Å.
【０００６】そして、CoCrTaまたはCoNiCrなどの磁性材
を５00Å程度スパッタして薄膜磁性膜４を形成した後、
保護膜５としてカーボンを３00Å程度スパッタし、最後
にパーフロロポリエーテルなどのようなフッ素系の潤滑
層６を数十Å程度塗布して、完成する。Then, after a magnetic material such as CoCrTa or CoNiCr is sputtered for about 500 Å to form the thin film magnetic film 4,
As the protective film 5, carbon is sputtered for about 300 Å, and finally, a fluorine-based lubricating layer 6 such as perfluoropolyether is applied for about several tens of Å to complete the process.
【０００７】この磁気ディスクＭを矢印a1方向に高速回
転させると、流入斜面Ｓから流入した空気流によって磁
気ヘッドスライダ７が微小量浮上するので、摺動しない
状態で、電磁変換素子８によって、磁気ディスクＭの磁
性膜４に情報の記録／再生を行なえる。When this magnetic disk M is rotated at a high speed in the direction of arrow a 1 , the magnetic head slider 7 is slightly floated by the air flow flowing in from the inflow slope S, so that the electromagnetic conversion element 8 causes the magnetic head slider 7 to slide without sliding. Information can be recorded / reproduced on / from the magnetic film 4 of the magnetic disk M.
【０００８】磁気ヘッドのスライダ７は、ジンバル１０
を介してスプリングアーム１１に取り付けられ、キャリ
ッジ１２の駆動アーム１３でシーク動作が行なわれる。
このように、機構の簡便さから、装置の起動・停止時に
はコアスライダが摺動するＣＳＳ(Cotact Start Stop )
方式が普及している。The slider 7 of the magnetic head includes a gimbal 10
The drive arm 13 of the carriage 12 carries out a seek operation.
In this way, due to the simplicity of the mechanism, the CSS (Cotact Start Stop) in which the core slider slides when starting and stopping the device
The method is widespread.
【０００９】図１４の磁気ヘッドはモノリシック型であ
るのに対し、図１５は薄膜磁気ヘッドであり、ヘッド素
子部１４が薄膜技術で形成され、かつAl2O3 などの保護
膜で覆われている。スライダ７は、摺動面の左右に浮上
レール１５、１６を有しており、そのヘッド素子部１４
と反対側に、空気流を取り込む流入斜面１５ｓ、１６ｓ
が形成されている。While the magnetic head of FIG. 14 is a monolithic type, FIG. 15 is a thin film magnetic head in which the head element portion 14 is formed by a thin film technique and is covered with a protective film such as Al 2 O 3. There is. The slider 7 has levitation rails 15 and 16 on the left and right of the sliding surface.
Inflow slopes 15s and 16s on the opposite side to take in the air flow
Are formed.
【００１０】磁気ディスク装置の大容量化、小型化の要
求に伴い、磁気抵抗効果型の磁気ヘッド（ＭＲヘッド）
の開発が進められているが、ＭＲヘッドの場合は、図１
５のヘッド素子部１４にＭＲ素子が形成される。Along with the demand for larger capacity and smaller size of the magnetic disk device, a magnetoresistive effect type magnetic head (MR head)
However, in the case of MR head,
The MR element is formed in the head element portion 14 of No. 5.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】磁気ヘッドの低浮上化
により磁気ヘッドが磁気ディスクと接触する確率の高い
装置、ＭＲヘッドを用いたフロッピイディスク装置や磁
気テープ装置などのように摺動する頻度の高い装置ない
し常時摺動する装置の場合は、ヘッドクラッシュを防止
して耐久性を向上する必要があるが、従来のカーボン膜
では、耐磨耗性が不十分である。The frequency with which the magnetic head slides like a floppy disk device using an MR head or a magnetic tape device, which has a high probability of coming into contact with the magnetic disk due to the low flying height of the magnetic head. In the case of a device having a high temperature or a device that constantly slides, it is necessary to prevent head crash and improve durability, but the conventional carbon film has insufficient abrasion resistance.
【００１２】そのため、３00〜４00Å程度の厚い保護膜
が必要となるが、膜厚が厚くなると、電磁変換素子と記
録層との間の距離が増大し、記録再生特性が低下するの
で、高密度化を実現するためには保護膜を２00〜１00Å
程度まで薄膜化する必要がある。また、従来のカーボン
保護膜は絶縁性が低いため、ＭＲ素子に直接印加された
電流が磁気ディスクなどにリークする恐れがあり、ＭＲ
ヘッドには適用できない。Therefore, a thick protective film of about 300 to 400 Å is required, but if the film thickness becomes thick, the distance between the electromagnetic conversion element and the recording layer increases and the recording / reproducing characteristics deteriorate. In order to realize high efficiency, a protective film should be provided in the range of 200 to 100Å
It is necessary to thin the film to some extent. In addition, since the conventional carbon protective film has a low insulation property, a current directly applied to the MR element may leak to a magnetic disk or the like.
Not applicable to head.
【００１３】そこで、本発明の出願人が先に提案した特
願平５−２７８９３７号のように、磁気ディスクの表面
に水素含有カーボン膜などの高硬度の保護膜を積層し、
その上に潤滑剤を積層することや、特願平５−２５１１
１５号のように、Al2O3-TiC製の磁気ヘッドスライダの
少なくとも摺動面側に、磁気ディスクと同様に水素含有
炭素膜を積層することが試みられている。Therefore, as in Japanese Patent Application No. 5-278937 proposed by the applicant of the present invention, a high hardness protective film such as a hydrogen-containing carbon film is laminated on the surface of a magnetic disk,
Laminating a lubricant on top of that, and Japanese Patent Application No. 5-2511.
As in No. 15, it has been attempted to stack a hydrogen-containing carbon film on at least the sliding surface side of a magnetic head slider made of Al 2 O 3 —TiC, like a magnetic disk.
【００１４】図１６は、これらの技術の適用例であり、
磁気ディスクＭの記録層４の上に水素含有カーボン保護
膜Ｃｍを形成してその上に潤滑層６を設け、磁気ヘッド
のスライダ７の摺動面７ｓ上に水素含有カ３ボン保護膜
Ｃｈを設けてある。FIG. 16 shows an application example of these techniques.
A hydrogen-containing carbon protective film Cm is formed on the recording layer 4 of the magnetic disk M, a lubricating layer 6 is provided thereon, and a hydrogen-containing carbon protective film Ch is formed on the sliding surface 7s of the slider 7 of the magnetic head. It is provided.
【００１５】このように、耐磨耗性の向上を目的とし
て、水素含有カーボン膜の開発が進められているが、そ
の結果、耐磨耗性は改善されたものの、絶縁抵抗を十分
高くできず、ＭＲヘッド用としては不十分であり、高抵
抗・高硬度の要求を満足できる水素含有カーボン保護膜
を実現することが求められている。As described above, the hydrogen-containing carbon film is being developed for the purpose of improving the abrasion resistance. As a result, although the abrasion resistance is improved, the insulation resistance cannot be sufficiently increased. However, it is insufficient for MR heads, and it is required to realize a hydrogen-containing carbon protective film that can satisfy the requirements of high resistance and high hardness.
【００１６】水素含有カーボン保護膜は、水素を含んだ
雰囲気（CH4-Ar）中で成膜されるが、その膜硬度および
膜抵抗は成膜雰囲気（CH4 量）に大きく依存することが
判明した。また別の問題として、各磁気ディスク上およ
び、各磁気ヘッドスライダに分離する前のウェハー上で
の水素（CH4)量変動に対するバラツキなどが発生してい
る。The hydrogen-containing carbon protective film is formed in an atmosphere containing hydrogen (CH 4 -Ar), and its film hardness and film resistance may largely depend on the film forming atmosphere (CH 4 amount). found. Further, as another problem, there are variations in the amount of hydrogen (CH 4 ) on each magnetic disk and on the wafer before being separated into the magnetic head sliders.
【００１７】さらに、磁気ディスクの膜硬度あるいは膜
抵抗などを磁気ディスク全面で測定することは困難であ
り、ことに実際に磁気ディスクと磁気ヘッドが接触する
微細領域での測定およびその品質確保に関しては、極め
て難しいのが現状である。すなわち、製造条件（水素
量）の変動に対して膜特性の安定化を図ることが重要な
課題である。Further, it is difficult to measure the film hardness or the film resistance of the magnetic disk over the entire surface of the magnetic disk. Especially, regarding the actual measurement and the quality assurance in a fine area where the magnetic disk and the magnetic head are in contact with each other. The current situation is extremely difficult. That is, it is an important issue to stabilize the film characteristics against the fluctuation of the manufacturing conditions (hydrogen amount).
【００１８】また、媒体・ヘッド間のスペーシングを低
下させて、高記録密度化を実現するには、保護膜をより
薄膜化する必要がある。このため、さらに高い膜特性
（高抵抗化）が必要になる。すなわち、同一の抵抗値を
媒体・ヘッド間で保つためには、保護膜厚が薄くなるほ
ど、より大きな膜抵抗が必要となる。しかしながら、高
い抵抗を実現しようとすると、膜硬度の低下をもたら
し、耐久性の低下を招く結果となる。特に、保護膜厚が
極めて薄い場合は、著しく耐久性が低いものとなりヘッ
ドクラシュの危険性が増大する。Further, in order to reduce the spacing between the medium and the head and realize a high recording density, it is necessary to make the protective film thinner. Therefore, higher film characteristics (higher resistance) are required. That is, in order to maintain the same resistance value between the medium and the head, the smaller the protective film thickness, the larger the film resistance required. However, if a high resistance is to be realized, the film hardness is lowered, and the durability is lowered. In particular, when the protective film is extremely thin, the durability is extremely low and the risk of head crush increases.
【００１９】本発明の技術的課題は、このような問題に
着目し、磁気ディスク装置やフロッピイディスク装置、
磁気テープ装置などにおける記憶媒体や磁気ヘッドなど
の摺動面に用いるカーボン保護膜において、高抵抗・高
硬度の両者を満足できる水素含有カーボン保護膜を実現
し、しかも安定品質で供給することを目的とする。The technical problem of the present invention is to pay attention to such a problem, and a magnetic disk device, a floppy disk device,
In the carbon protective film used for sliding surfaces of storage media and magnetic heads in magnetic tape devices, etc., the purpose is to realize a hydrogen-containing carbon protective film that satisfies both high resistance and high hardness, and to supply it with stable quality. And
【００２０】[0020]
【課題を解決するための手段】図１は本発明による磁気
ディスク装置用のカーボン保護膜の基本構成を示す断面
図である。請求項１は、情報が記憶される記憶媒体と、
前記記憶媒体から情報の記録または再生を行う磁気ヘッ
ドとを備えた記憶装置において、前記記憶媒体又は前記
磁気ヘッドの一方の摺動部に、初期層である膜下部の膜
中の水素含有率に比較して、表面側の膜上部の膜中の水
素含有率が低く形成されてなるカーボン保護膜である。FIG. 1 is a sectional view showing the basic structure of a carbon protective film for a magnetic disk device according to the present invention. According to claim 1, a storage medium in which information is stored,
In a storage device provided with a magnetic head for recording or reproducing information from the storage medium, one of the storage medium and the magnetic head is provided with a hydrogen content in a film below a film which is an initial layer in a sliding portion. In comparison, the carbon protective film is formed so that the hydrogen content in the film on the upper surface of the film is low.
【００２１】請求項２は、請求項１の膜下部の水素含有
率が２０％以上、膜上部の水素含有率が２０％未満であ
る記憶装置用のカーボン保護膜である。A second aspect of the present invention is a carbon protective film for a memory device according to the first aspect, wherein the hydrogen content in the lower part of the film is 20% or more and the hydrogen content in the upper part of the film is less than 20%.
【００２２】請求項３は、記憶装置の記憶媒体または磁
気ヘッドの摺動部に用いられるカーボン保護膜を形成す
る際に、該カーボン保護膜を、水素を含む雰囲気中で形
成し、かつ膜中の水素濃度が、初期層である保護膜下部
で高く、表面側の保護膜上部で低くなるように水素分圧
を制御して成膜することを特徴とするカーボン保護膜の
製造方法である。According to a third aspect of the present invention, when a carbon protective film used for a storage medium of a storage device or a sliding portion of a magnetic head is formed, the carbon protective film is formed in an atmosphere containing hydrogen, and The method for producing a carbon protective film is characterized in that the hydrogen partial pressure is controlled such that the hydrogen concentration is high in the lower part of the protective film which is the initial layer and low in the upper part of the protective film on the surface side, and the hydrogen partial pressure is controlled.
【００２３】請求項４は、カーボン保護膜を形成する際
の、請求項３の水素を含む雰囲気が、ＣｍＨｎを含む不
活性ガス雰囲気であることを特徴とするカーボン保護膜
の製造方法である。A fourth aspect of the present invention is a method for producing a carbon protective film, wherein the hydrogen-containing atmosphere of the third aspect when forming the carbon protective film is an inert gas atmosphere containing CmHn.
【００２４】請求項５は、前記のカーボン保護膜を形成
する際に、初めはＣｍＨｎ量を20％以上含むＣｍＨｎ−
不活性ガス雰囲気中で形成して、初期層である保護膜下
部Ｃｍ１を形成し、次いでＣｍＨｎ量が２０％未満のＣ
ｍＨｎ−不活性ガス雰囲気中で形成して、表面側の保護
膜上部Ｃｍ２を形成することを特徴とするカーボン保護
膜の製造方法である。According to a fifth aspect of the present invention, when the carbon protective film is formed, initially, CmHn-containing 20% or more of CmHn is contained.
It is formed in an inert gas atmosphere to form a lower portion of the protective film Cm1 which is an initial layer, and then C containing less than 20% of CmHn.
It is a method for producing a carbon protective film, which is characterized in that the protective film is formed in an mHn-inert gas atmosphere to form a protective film upper portion Cm2 on the front surface side.
【００２５】請求項６は、前記のカーボン保護膜を形成
する際に、初めはＣｍＨｎ量を20％以上含むＣｍＨｎ−
不活性ガス雰囲気中で形成して、初期層である保護膜下
部Ｃｍ１を形成し、次いでＣｍＨｎ量が10〜20％未満の
ＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気中で形成して、表面側の保
護膜上部Ｃｍ２を形成することを特徴とするカーボン保
護膜の製造方法である。According to a sixth aspect of the present invention, when the carbon protective film is formed, CmHn- initially contains 20% or more of CmHn.
Formed in an inert gas atmosphere to form a protective film lower portion Cm1 which is an initial layer, and then formed in a CmHn-inert gas atmosphere having a CmHn amount of less than 10 to 20% to form an upper surface protective film upper portion. A method for manufacturing a carbon protective film, which comprises forming Cm2.
【００２６】請求項７は、カーボン保護膜を形成する際
の請求項５または６記載のＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気
を、初期はＣｍＨｎ量を20％以上含むＣｍＨｎ−不活性
ガス雰囲気とし、膜形成中に徐々に不活性ガスを増やし
ていくことを特徴とするカーボン保護膜の製造方法であ
る。A seventh aspect of the present invention is to form a carbon protective film, wherein the CmHn-inert gas atmosphere according to the fifth or sixth aspect is initially set to a CmHn-inert gas atmosphere containing 20% or more of CmHn. A method for producing a carbon protective film, which is characterized by gradually increasing an inert gas therein.
【００２７】請求項８は、記憶装置の記憶媒体または磁
気ヘッドの摺動部に用いられるカーボン保護膜をＣｍＨ
ｎ−不活性ガス雰囲気中で形成する際に、ＣｍＨｎ量を
20％以上含むＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気中で成膜し、
初期層である保護膜下部Ｃｍ１を形成した後に、表面側
の保護膜上部Ｃｍ２を形成する際に、カーボン保護膜が
形成される基板に負の直流バイアスを印加することを特
徴とするカーボン保護膜の製造方法である。According to the present invention, a carbon protective film used for a storage medium of a storage device or a sliding portion of a magnetic head is CmH.
When forming in an n-inert gas atmosphere, the amount of CmHn
A film is formed in a CmHn-inert gas atmosphere containing 20% or more,
A carbon protective film characterized by applying a negative DC bias to a substrate on which a carbon protective film is formed when forming a protective film upper part Cm2 on the front surface side after forming a protective film lower part Cm1 which is an initial layer. Is a manufacturing method.
【００２８】請求項９は、前記のカーボン保護膜を形成
する際の基板温度を１５０℃以下とし、低温で成膜する
ことを特徴とする請求項３から請求項８中のいずれかの
項に記載のカーボン保護膜の製造方法である。A ninth aspect of the present invention is characterized in that the substrate temperature for forming the carbon protective film is set to 150 ° C. or lower and the carbon protective film is formed at a low temperature. The method for producing a carbon protective film described above.
【００２９】請求項10は、前記のカーボン保護膜を形成
する際に、下地膜および磁性膜を形成する装置と同一装
置内で該カーボン保護膜を形成し、かつカーボン保護膜
形成前に高い圧力の不活性ガス雰囲気中で一定時間放置
し、冷却することを特徴とする請求項３から請求項９中
のいずれかの項に記載のカーボン保護膜の製造方法であ
る。According to a tenth aspect of the present invention, when the carbon protective film is formed, the carbon protective film is formed in the same apparatus as the apparatus for forming the base film and the magnetic film, and a high pressure is applied before the carbon protective film is formed. The method for producing a carbon protective film according to any one of claims 3 to 9, wherein the method is left for a certain period of time in the inert gas atmosphere and then cooled.
【００３０】請求項11は、記憶装置の記憶媒体または磁
気ヘッドの摺動部に用いられるカーボン保護膜を形成す
る際に、該カーボン保護膜を、水素を含む雰囲気中で形
成し、かつカーボン保護膜が形成される基板側に負の直
流電圧を基板バイアス電圧として印加することを特徴と
するカーボン保護膜の製造方法である。According to the eleventh aspect of the present invention, when a carbon protective film used for a storage medium of a storage device or a sliding portion of a magnetic head is formed, the carbon protective film is formed in an atmosphere containing hydrogen, and the carbon protective film is formed. A method for producing a carbon protective film, characterized in that a negative DC voltage is applied as a substrate bias voltage to the substrate side on which the film is formed.
【００３１】請求項１２は、前記のカーボン保護膜を形
成する際の前記の水素を含む雰囲気がＣｍＨｎ−不活性
ガスであることを特徴とする請求項１１記載のカーボン
保護膜の製造方法である。請求項１３は、前記のＣｍＨ
ｎ−不活性ガス雰囲気が、ＣｍＨｎ量を20％以上含むこ
とを特徴とする請求項１２記載のカーボン保護膜の製造
方法である。A twelfth aspect of the present invention is the method for producing a carbon protective film according to the eleventh aspect, wherein the atmosphere containing hydrogen when forming the carbon protective film is CmHn-inert gas. . Claim 13 provides the above CmH
13. The method for producing a carbon protective film according to claim 12, wherein the n-inert gas atmosphere contains 20% or more of CmHn.
【００３２】請求項１４は、前記の基板側に印加される
負の直流電圧が、−５０〜−３00Ｖの範囲であることを
特徴とする請求項１１から請求項１３中のいずれかの項
に記載のカーボン保護膜の製造方法である。In a fourteenth aspect of the present invention, the negative DC voltage applied to the substrate side is in the range of −50 to −300V. The method for producing a carbon protective film described above.
【００３３】請求項１５は、カーボン保護膜をＣｍＨｎ
−不活性ガス雰囲気中で形成する際に、水素量が多いほ
ど、基板バイアス電圧を低くすることを特徴とする請求
項11から請求項14中のいずれかの項に記載のカーボン保
護膜の製造方法である。In the fifteenth aspect, the carbon protective film is made of CmHn.
-Manufacturing of a carbon protective film according to any one of claims 11 to 14, characterized in that, when formed in an inert gas atmosphere, the substrate bias voltage is lowered as the amount of hydrogen increases. Is the way.
【００３４】請求項１６は、カーボン保護膜をＣｍＨｎ
−不活性ガス雰囲気中で形成する際に、水素量が多いほ
ど、ターゲット表面の垂直方向磁場をより弱くすること
を特徴とする請求項１２記載のカーボン保護膜の製造方
法である。In a sixteenth aspect, the carbon protective film is made of CmHn.
The method for producing a carbon protective film according to claim 12, wherein, when the film is formed in an inert gas atmosphere, the larger the amount of hydrogen, the weaker the vertical magnetic field on the target surface becomes.
【００３５】請求項１７は、前記のカーボン保護膜形成
時の基板温度を、15０℃以下の低温とし、かつ基板バイ
アス電圧を−50〜− 150Ｖの範囲とすることを特徴とす
る請求項１１記載のカーボン保護膜の製造方法である。A thirteenth aspect of the present invention is characterized in that the substrate temperature at the time of forming the carbon protective film is set to a low temperature of 150 ° C. or less and the substrate bias voltage is set in the range of −50 to −150V. Is a method for manufacturing the carbon protective film.
【００３６】請求項１８は、前記の基板バイアス電圧の
印加時に基板側に流れる電流値を０.6Ａ以下に抑えるこ
とを特徴とする請求項１１から請求項１７中のいずれか
の項に記載のカーボン保護膜の製造方法である。According to an eighteenth aspect of the present invention, the value of the current flowing to the substrate side when the substrate bias voltage is applied is suppressed to 0.6 A or less. It is a method of manufacturing a carbon protective film.
【００３７】請求項１９は、前記の基板バイアス電圧
を、パルス状に一定の周期で印加することを特徴とする
請求項１１から請求項１８中のいずれかの項に記載のカ
ーボン保護膜の製造方法である。In a nineteenth aspect of the present invention, the substrate bias voltage is applied in a pulsed manner at a constant cycle, and the carbon protective film according to any one of the eleventh to eighteenth aspects is manufactured. Is the way.
【００３８】請求項２０は、水素含有カーボン保護膜を
記憶媒体と磁気ヘッドの双方に形成する際に、磁気ヘッ
ドのカーボン保護膜形成時の基板バイアス電圧に比較
し、磁気ディスクのカーボン保護膜形成時の基板バイア
ス電圧を低く設定することを特徴とする請求項１１記載
のカーボン保護膜の製造方法である。According to a twentieth aspect of the present invention, when the hydrogen-containing carbon protective film is formed on both the storage medium and the magnetic head, the carbon protective film for the magnetic disk is formed in comparison with the substrate bias voltage when the carbon protective film for the magnetic head is formed. The method for producing a carbon protective film according to claim 11, wherein the substrate bias voltage at that time is set low.
【００３９】請求項２１は、前記のカーボン保護膜を形
成する際に、下地膜および磁性膜を形成する装置と同一
装置内で該カーボン保護膜を形成し、かつカーボン保護
膜形成前に高い圧力の不活性ガス雰囲気中で一定時間放
置し、冷却することを特徴とする請求項１１から請求項
２０中のいずれかの項に記載のカーボン保護膜の製造方
法である。According to a twenty-first aspect of the present invention, when the carbon protective film is formed, the carbon protective film is formed in the same apparatus as the apparatus for forming the base film and the magnetic film, and a high pressure is applied before the carbon protective film is formed. The method for producing a carbon protective film according to any one of claims 11 to 20, wherein the method is left for a certain period of time in the inert gas atmosphere and cooled.
【００４０】[0040]
【作用】請求項１によると、カーボン保護膜の膜中の水
素濃度が、初期層である保護膜下部で高いために、抵抗
値が高くなり、ＭＲヘッドやＭＲヘッド用の磁気ディス
クにおいて、顕著な効果を奏する。これに対し、表面側
の保護膜上部は水素濃度が低いので、摺動面である保護
膜上部の耐磨耗性が向上し、耐久性が改善される。その
結果、耐磨耗性と高抵抗の双方を満足できるカーボン保
護膜となる。この効果は、請求項２のように前記の保護
膜下部の水素含有率が２０％以上、保護膜上部の水素含
有率が２０％未満の場合に、特に顕著である。According to the present invention, since the hydrogen concentration in the carbon protective film is high below the protective film which is the initial layer, the resistance value becomes high, which is remarkable in MR heads and magnetic disks for MR heads. Has a great effect. On the other hand, since the hydrogen concentration in the upper portion of the protective film on the front surface side is low, the abrasion resistance and the durability of the upper portion of the protective film, which is the sliding surface, are improved. As a result, a carbon protective film that satisfies both abrasion resistance and high resistance is obtained. This effect is particularly remarkable when the hydrogen content in the lower portion of the protective film is 20% or more and the hydrogen content in the upper portion of the protective film is less than 20% as in claim 2.
【００４１】請求項３は、請求項１、２のようなカーボ
ン保護膜を製造する方法であり、水素を含む雰囲気にお
ける水素分圧を制御することによって、膜中の水素濃度
が、初期層である保護膜下部Ｃｍ１で高く、表面側の保
護膜上部Ｃｍ２で低くなるように製造することができ
る。A third aspect of the present invention is a method for producing the carbon protective film according to the first or second aspect of the present invention, wherein the hydrogen concentration in the film is controlled in the initial layer by controlling the hydrogen partial pressure in an atmosphere containing hydrogen. It can be manufactured such that it is high in a certain protective film lower portion Cm1 and is low in a surface side protective film upper portion Cm2.
【００４２】請求項３における水素を含む雰囲気とし
て、請求項４のようにＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気を用
い、しかも請求項５のように、初めはＣｍＨｎ量を20％
以上含むＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気中で形成して保護
膜下部Ｃｍ１を形成し、次いでＣｍＨｎ量が２０％未満
のＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気中で、あるいは請求項６
のようにＣｍＨｎ量が１０〜２０％未満のＣｍＨｎ−不
活性ガス雰囲気中で形成して保護膜上部Ｃｍ２を形成す
ることにより、請求項１、２のように上下で水素濃度の
異なるカーボン保護膜を容易に製造できる。As the hydrogen-containing atmosphere in claim 3, a CmHn-inert gas atmosphere as in claim 4 is used, and as in claim 5, the amount of CmHn is 20% at first.
The protective film lower portion Cm1 is formed by including the above in a CmHn-inert gas atmosphere, and then in a CmHn-inert gas atmosphere having a CmHn amount of less than 20%, or.
The carbon protective film having different hydrogen concentrations above and below according to claim 1 or 2, by forming the protective film upper part Cm2 by forming in a CmHn-inert gas atmosphere having a CmHn amount of 10 to less than 20%. Can be easily manufactured.
【００４３】請求項５、６のように、カーボン保護膜の
上下において、ＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気中のＣｍＨ
ｎ濃度を変える際に、請求項７のように初期はＣｍＨｎ
を20％以上含むＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気とし、膜形
成中に徐々に不活性ガスを増やしていきＣｍＨｎを希釈
することにより、上下で水素濃度の異なるカーボン保護
膜を容易に実現できる。As in claims 5 and 6, CmHn-CmH in an inert gas atmosphere above and below the carbon protective film.
When changing the n concentration, the initial value is CmHn as in claim 7.
CmHn-inert gas atmosphere containing 20% or more of CmHn and increasing the inert gas gradually during the film formation to dilute CmHn, whereby a carbon protective film having different hydrogen concentrations above and below can be easily realized.
【００４４】請求項８のように、ＣｍＨｎ量を20％以上
含むＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気中で保護膜下部Ｃｍ１
を形成した後に、カーボン保護膜が形成される基板に負
の直流バイアスを印加して保護膜上部Ｃｍ２を形成する
方法によると、ＣｍＨｎ濃度を制御しなくても、カーボ
ン保護膜の上下における水素濃度を変えることが可能と
なる。As described in claim 8, the lower Cm1 of the protective film in a CmHn-inert gas atmosphere containing 20% or more of CmHn.
According to the method of forming the protective film upper portion Cm2 by applying a negative DC bias to the substrate on which the carbon protective film is formed after forming the above, the hydrogen concentration above and below the carbon protective film is controlled without controlling the CmHn concentration. Can be changed.
【００４５】請求項９のように、基板温度を１５０℃以
下とし、低温でスパッタ等により成膜を行なう方法によ
ると、カーボン原子の結合がダイヤモンドライクにな
り、膜強度が向上し、膜抵抗も高くなる。According to the method of claim 9, wherein the substrate temperature is set to 150 ° C. or lower and the film is formed by sputtering or the like at a low temperature, the bond of carbon atoms becomes diamond like, the film strength is improved, and the film resistance is also increased. Get higher
【００４６】請求項10のように、下地膜および磁性膜と
同じ装置でカーボン保護膜も形成し、かつカーボン保護
膜形成前に高圧の不活性ガス雰囲気中で一定時間放置し
冷却する方法によると、基板から熱が伝達しやすくな
り、冷却効果が向上する。According to a tenth aspect of the invention, according to the method of forming a carbon protective film in the same apparatus as the underlayer film and the magnetic film, and allowing the carbon protective film to stand in a high-pressure inert gas atmosphere for a certain period of time before being cooled before forming the carbon protective film. The heat is easily transferred from the substrate, and the cooling effect is improved.
【００４７】請求項11のように、カーボン保護膜を、水
素を含む雰囲気中で形成し、かつカーボン保護膜が形成
される基板側に負の直流電圧を印加することにより、水
素量（水素分圧）に対する膜特性(Id/Ig）を低くかつ一
定に保つことが可能となる。According to claim 11, the carbon protective film is formed in an atmosphere containing hydrogen, and a negative DC voltage is applied to the substrate side on which the carbon protective film is formed. It is possible to keep the film characteristics (Id / Ig) against pressure) low and constant.
【００４８】通常、水素分圧が高い雰囲気中で形成され
たカーボン膜ほど、その結合が有機物化し、かつ Id/Ig
の増加（膜硬度の低下）を招く。ここで、基板側に負の
バイアス電圧を印加することで、スパッタ粒子のエネル
ギー状態をより活性化し、基板上での結合性を向上する
ことが可能と考えられる。Generally, in a carbon film formed in an atmosphere with a high hydrogen partial pressure, the bond is organically converted and Id / Ig
Increase (decrease in film hardness). Here, it is considered that by applying a negative bias voltage to the substrate side, it is possible to further activate the energy state of the sputtered particles and improve the bondability on the substrate.
【００４９】このため、高い結合性（ダイヤモンド性）
を持つカーボン膜の形成ができ、有機物化を抑制するこ
とができる。そのため、水素分圧によらず低い Id/Igを
持つカーボン保護膜の形成が実現でき、該保護膜の安定
製造が可能となる。Therefore, high bondability (diamond property)
It is possible to form a carbon film having the above, and to suppress organic materialization. Therefore, a carbon protective film having a low Id / Ig can be formed regardless of the hydrogen partial pressure, and stable production of the protective film becomes possible.
【００５０】また、膜抵抗はバイアス電圧によらず、水
素量（CH4 量）の増加に伴い増大する傾向にある。これ
は、膜抵抗が膜中の水素量に依存し、かつ膜中の水素量
は成膜雰囲気のみに依存するため、バイアス電圧印加時
も高い膜抵抗が得られる。すなわち、高い水素分圧のも
とでは、バイアスを印加することで、高硬度かつ高抵抗
を有する保護膜が実現される。The film resistance tends to increase with an increase in the amount of hydrogen (CH 4 amount), regardless of the bias voltage. This is because the film resistance depends on the amount of hydrogen in the film, and the amount of hydrogen in the film depends only on the film forming atmosphere, so that a high film resistance can be obtained even when a bias voltage is applied. That is, under a high hydrogen partial pressure, by applying a bias, a protective film having high hardness and high resistance is realized.
【００５１】以上の点より、水素分圧の変動によらず高
硬度の水素含有カーボン膜を安定に製造可能となる。さ
らに、磁気ディスク面内での特性変動を抑制でき、その
品質向上が可能となる。また、保護膜の薄膜化に対応
し、高硬度かつ高抵抗の保護膜の実現を可能とする。そ
の結果、磁気ディスク装置の大容量かつ高品質の実現が
可能となる。From the above points, it becomes possible to stably manufacture a hydrogen-containing carbon film having a high hardness regardless of the fluctuation of the hydrogen partial pressure. Further, it is possible to suppress the characteristic variation in the surface of the magnetic disk and improve its quality. In addition, it is possible to realize a protective film having high hardness and high resistance in response to the thinning of the protective film. As a result, it is possible to realize a large capacity and high quality of the magnetic disk device.
【００５２】請求項11における水素を含む雰囲気とし
て、請求項１２のようにＣｍＨｎ−不活性ガスを用い、
請求項１３のようにＣｍＨｎ量を20％以上含むＣｍＨｎ
−不活性ガス雰囲気中で保護膜下部を形成することによ
り、水素分圧を容易に制御して、膜特性(Id/Ig）を低く
かつ一定に保つことが可能となる。As the atmosphere containing hydrogen in claim 11, CmHn-inert gas is used as in claim 12,
CmHn containing 20% or more of CmHn as in claim 13.
-By forming the lower part of the protective film in an inert gas atmosphere, it becomes possible to easily control the hydrogen partial pressure and keep the film characteristics (Id / Ig) low and constant.
【００５３】請求項１４のように、カーボン保護膜の成
膜時の基板バイアス電圧を−５０〜−３00Ｖの範囲とす
ることにより、図７、図１２に示すように、ＣｍＨｎ濃
度が増加してもId／Igが増大するのを抑制でき、耐久性
が向上する。By setting the substrate bias voltage at the time of forming the carbon protective film in the range of −50 to −300 V as in claim 14, the CmHn concentration is increased as shown in FIGS. 7 and 12. Also, the increase in Id / Ig can be suppressed, and the durability is improved.
【００５４】請求項１５のように、ＣｍＨｎ−不活性ガ
ス雰囲気中でカーボン保護膜を形成する際に、水素量が
多くなるほど、基板バイアス電圧を低くすることによ
り、基板に投入される消費電力を一定に保つことができ
る。このことで、基板バイアスによるイオンアシストの
効果を最適化し、高品質の保護膜を任意の水素量で形成
可能とする。When the carbon protective film is formed in a CmHn-inert gas atmosphere as in claim 15, the substrate bias voltage is lowered as the amount of hydrogen increases, so that the power consumption of the substrate is reduced. Can be kept constant. This optimizes the effect of the ion assist due to the substrate bias, and makes it possible to form a high-quality protective film with an arbitrary amount of hydrogen.
【００５５】請求項１６のように、ＣｍＨｎ−不活性ガ
ス雰囲気中でカーボン保護膜を形成する際に、水素量が
多いほど、ターゲット表面の垂直方向磁場をより弱くす
ることにより、基板バイアス電圧の印加以外の方法で
も、Id／Igの増加を抑えて、耐久性を向上できる。When the carbon protective film is formed in a CmHn-inert gas atmosphere as described in claim 16, the larger the amount of hydrogen is, the weaker the vertical magnetic field on the target surface is. Even by a method other than applying, the increase in Id / Ig can be suppressed and the durability can be improved.
【００５６】請求項１７のように、基板バイアス電圧を
−50〜− 150Ｖの範囲とし、カーボン保護膜形成時の基
板温度を150 ℃以下の低温とすることにより、ラマン分
光によるId／Igが小さくなって膜強度が向上し、しかも
膜抵抗も高くなる。By setting the substrate bias voltage in the range of −50 to −150 V and setting the substrate temperature at the time of forming the carbon protective film to a low temperature of 150 ° C. or lower, Id / Ig by Raman spectroscopy can be reduced. The film strength is improved and the film resistance is also increased.
【００５７】請求項１８のように、基板バイアス電圧の
印加時に基板側に流れる電流値を 0.6Ａ以下に抑えるこ
とにより、成膜されるカーボン保護膜へのダメージを抑
制することができる。請求項１９のように、基板バイア
ス電圧を、パルス状に一定の周期で印加することによ
り、基板バイアス電圧の印加時の制御が容易になる。According to the eighteenth aspect, by suppressing the current value flowing to the substrate side at the time of applying the substrate bias voltage to 0.6 A or less, damage to the carbon protective film to be formed can be suppressed. According to the nineteenth aspect, by applying the substrate bias voltage in a pulsed manner at a constant cycle, it becomes easy to control the application of the substrate bias voltage.
【００５８】請求項２０のように、水素含有カーボン保
護膜を磁気ディスクと磁気ヘッドの双方に形成する際
に、磁気ヘッドのカーボン保護膜形成時より磁気ディス
クのカーボン保護膜形成時の基板バイアス電圧を低く設
定することにより、磁気ディスクのカーボン保護膜の磨
耗特性を磁気ヘッドのカーボン保護膜より良好にするこ
とが可能である。このことで、磁気ディスクのカーボン
保護膜をより薄くでき、記録再生特性にすぐれた媒体の
提供が可能となる。According to the twentieth aspect, when the hydrogen-containing carbon protective film is formed on both the magnetic disk and the magnetic head, the substrate bias voltage when the carbon protective film of the magnetic disk is formed is more than when the carbon protective film of the magnetic head is formed. By setting a low value, it is possible to improve the wear characteristics of the carbon protective film of the magnetic disk as compared to the carbon protective film of the magnetic head. As a result, the carbon protective film of the magnetic disk can be made thinner, and it is possible to provide a medium having excellent recording and reproducing characteristics.
【００５９】請求項２１によると、カーボン保護膜を形
成する際に、下地膜および磁性膜を形成する装置と同一
装置内で該カーボン保護膜を形成できるので成膜装置を
共用でき、またカーボン保護膜形成前に高い圧力の不活
性ガス雰囲気中に放置し冷却するので、基板から熱が伝
達しやすく、冷却効果が向上し、低温成膜による膜性能
の向上が顕著となる。According to the twenty-first aspect, when the carbon protective film is formed, the carbon protective film can be formed in the same apparatus as the apparatus for forming the base film and the magnetic film, so that the film forming apparatus can be shared and the carbon protective film can be used. Since it is left to cool in an inert gas atmosphere of high pressure before film formation, heat is easily transferred from the substrate, the cooling effect is improved, and the film performance is significantly improved by low temperature film formation.
【００６０】[0060]
【実施例】次に本発明による磁気ディスク装置用のカー
ボン保護膜とその製造方法が実際上どのように具体化さ
れるかを実施例で説明する。EXAMPLES Next, practical examples of how the carbon protective film for a magnetic disk device according to the present invention and its manufacturing method are embodied will be described.
【００６１】〔磁気ディスク装置用のカーボン保護膜の
実施例〕図２は本発明によるカーボン保護膜を実施した
磁気ディスクの断面図である。アルミニウムなどの非磁
性体から成る基板１の表面に形成したNi-Pメッキ層２上
に、Cr下地層３が 500〜3000Å、CoCr系合金の記録層４
が 300〜 500Å程度、それぞれAr雰囲気中でスパッタリ
ング法により形成される。そして、記録層４の上に、水
素含有カーボン保護膜Ｃｍが 100〜 300Å程度、CH4-Ar
雰囲気中でスパッタリング法により形成される。[Example of Carbon Protective Film for Magnetic Disk Device] FIG. 2 is a sectional view of a magnetic disk having a carbon protective film according to the present invention. On the Ni-P plating layer 2 formed on the surface of the substrate 1 made of a non-magnetic material such as aluminum, the Cr underlayer 3 is 500 to 3000 Å, and the CoCr-based alloy recording layer 4 is formed.
Of about 300 to 500 Å are formed by sputtering in Ar atmosphere. On the recording layer 4, a hydrogen-containing carbon protective film Cm of about 100 to 300Å, CH 4 -Ar
It is formed by a sputtering method in an atmosphere.
【００６２】ここで、カーボン保護膜Ｃｍは、初期に35
％程度のCH4 を含むCH4-Ar雰囲気中で 100Å程度形成
し、次いで同雰囲気中の純Arガス量を増加させて、CH4
量が15％程度となるように調整する。なお、下地層３お
よび記録層４は、ガス圧５〜30mTorr 、基板温度 150〜
260℃程度の条件で、カーボン保護膜Ｃｍは、ガス圧５
〜30mTorr 、基板温度 150〜 200℃程度の条件でそれぞ
れ成膜した。Here, the carbon protective film Cm is initially 35
% Of CH 4 to 100Å formed by about in CH 4 -Ar atmosphere containing, then increasing the pure Ar gas content in the atmosphere, CH 4
Adjust so that the amount is about 15%. The base layer 3 and the recording layer 4 have a gas pressure of 5 to 30 mTorr and a substrate temperature of 150 to
At a temperature of about 260 ° C, the carbon protective film Cm has a gas pressure of 5
Films were formed under the conditions of -30 mTorr and substrate temperature of 150-200 ° C.
【００６３】前記のように、カーボン保護膜Ｃｍを形成
する際に、CH4-Ar雰囲気中のCH4 ガス濃度を、保護膜下
部を形成する初期に35％程度とし、保護膜上部を形成す
る際は純Arガス量を増加させて、CH4 量を15％程度とす
ることにより、水素含有カーボン保護膜の膜中の水素濃
度が、保護膜下部で高く、保護膜上部で低くなる。[0063] As described above, when forming the carbon protective film Cm, a CH 4 gas concentration in CH 4 -Ar atmosphere, the initial approximately 35% to form a protective film lower, a protective film upper In this case, the amount of pure Ar gas is increased so that the amount of CH 4 is about 15%, so that the hydrogen concentration in the hydrogen-containing carbon protective film becomes higher in the lower part of the protective film and lower in the upper part of the protective film.
【００６４】水素濃度と耐磨耗性の関係を試験した結
果、水素含有カーボン保護膜中の水素／炭素の比が、0.
45893 の場合すなわち水素濃度が高過ぎると、耐磨耗率
は45.7％と低く 136Åも磨耗するのに対し、水素／炭素
の比が0.38142 の場合の耐磨耗率は75.2％と向上し、磨
耗量は62Åと減少する。したがって、磁気ヘッドと摺動
する保護膜上部は、保護膜下部に対し水素濃度を低くす
ることが有効である。As a result of testing the relationship between hydrogen concentration and abrasion resistance, the hydrogen / carbon ratio in the hydrogen-containing carbon protective film was found to be 0.
In the case of 45893, that is, when the hydrogen concentration is too high, the wear resistance rate is as low as 45.7% and wears 136Å, whereas when the hydrogen / carbon ratio is 0.38142, the wear resistance rate improves to 75.2% and wear The amount decreases to 62Å. Therefore, it is effective to make the hydrogen concentration lower in the upper portion of the protective film that slides on the magnetic head than in the lower portion of the protective film.
【００６５】次に、水素含有カーボン保護膜の成膜中の
水素量（水素分圧）と耐磨耗性および抵抗値との関係を
検証する。図３は成膜中のCH4-Ar雰囲気中の水素量とラ
マン分光との関係を示す実験結果であり、横軸がCH4 ガ
ス濃度（％）、縦軸がラマン分光によるId／Igである。Next, the relationship between the amount of hydrogen (hydrogen partial pressure) during the formation of the hydrogen-containing carbon protective film and the abrasion resistance and the resistance value will be verified. Figure 3 shows the experimental results showing the relationship between the amount of hydrogen in the CH 4 -Ar atmosphere during deposition and Raman spectroscopy, where the horizontal axis is the CH 4 gas concentration (%) and the vertical axis is the Raman spectroscopy Id / Ig. is there.
【００６６】ここで、ラマン分光によるId／Igは、カー
ボン原子の結合性を表す指針として、その値が小さいほ
どダイヤモンド性の結合量が増加するものと考えられて
いる。すなわち、Id／Igの小さいものほど硬度が高く、
耐磨耗性に優れていることを示唆している。Here, Id / Ig by Raman spectroscopy is considered as a guideline for the bondability of carbon atoms, and it is considered that the smaller the value, the greater the amount of diamond-like bond. That is, the smaller the Id / Ig, the higher the hardness,
It suggests that it has excellent wear resistance.
【００６７】図３の実験結果で見ると、CH4-Ar雰囲気中
のCH4 ガス濃度が１５〜２５％程度の範囲では、ラマン
分光によるId／Igが小さく膜硬度が高いが、１５％以下
の場合および２５％以上の場合は、膜硬度が低下するこ
とが認められる。According to the experimental results shown in FIG. 3, when the CH 4 gas concentration in the CH 4 -Ar atmosphere is about 15 to 25%, Id / Ig by Raman spectroscopy is small and the film hardness is high, but 15% or less. In the case of 1 and above 25%, it is recognized that the film hardness decreases.
【００６８】図４は成膜中のCH4-Ar雰囲気中の水素量と
膜抵抗値との関係を示す実験結果であり、横軸がCH4 ガ
ス濃度（％）、縦軸が抵抗値である。この図から明らか
なように、膜抵抗は成膜中の水素量（CH4)の増加ととも
に増加することが認められる。このように、膜抵抗値は
水素量の増加と共に増加するのに対し、図３から明らか
なように、膜硬度はCH4 量が約25％を越えると低下する
ので、高抵抗と耐磨耗性の双方を満足できる保護膜の形
成は困難と認められる。FIG. 4 shows the experimental results showing the relationship between the amount of hydrogen in the CH 4 -Ar atmosphere during film formation and the film resistance value, where the horizontal axis represents the CH 4 gas concentration (%) and the vertical axis represents the resistance value. is there. As is clear from this figure, it is recognized that the film resistance increases as the amount of hydrogen (CH 4 ) during film formation increases. Thus, while the film resistance value increases with an increase in the hydrogen content, as is clear from FIG. 3, the film hardness decreases when the CH 4 content exceeds about 25%, so high resistance and abrasion resistance are obtained. It is recognized that it is difficult to form a protective film that satisfies both of the requirements.
【００６９】しかしながら、本発明によると、カーボン
保護膜を形成する際の水素濃度を、保護膜下部の形成時
には高く、保護膜上部の形成時に低くなるように水素分
圧を制御することで、カーボン保護膜の膜中の水素濃度
を、保護膜下部で高くし、保護膜上部で低くする。However, according to the present invention, the carbon concentration is controlled by controlling the hydrogen partial pressure such that the hydrogen concentration when forming the carbon protective film is high when the lower protective film is formed and is low when the upper protective film is formed. The hydrogen concentration in the protective film is increased below the protective film and decreased above the protective film.
【００７０】その結果、水素含有カーボン保護膜の下部
では、耐磨耗性は低いが抵抗値が高いので、MRヘッドに
も適用できる程度まで高抵抗を実現でき、磁気ヘッドが
摺動する保護膜上部では、抵抗値は低いが耐磨耗性が高
いので、耐久性が向上する。このように本発明による
と、カーボン保護膜中の水素濃度を、上部より下部を高
くすることにより、高抵抗と耐磨耗性の双方を満足でき
ることになる。なお、水素含有カーボン保護膜は、３層
以上にすることもでき、また成膜条件を徐々に変えて水
素濃度が連続的に異なったカーボン保護膜にしてもよ
い。As a result, in the lower part of the hydrogen-containing carbon protective film, the abrasion resistance is low but the resistance value is high, so that a high resistance can be realized to the extent that it can be applied to the MR head, and the protective film on which the magnetic head slides. At the upper part, the resistance value is low, but the wear resistance is high, so the durability is improved. As described above, according to the present invention, both the high resistance and the wear resistance can be satisfied by making the hydrogen concentration in the carbon protective film higher in the lower portion than in the upper portion. The hydrogen-containing carbon protective film may be composed of three or more layers, and the carbon protective film may have continuously different hydrogen concentrations by gradually changing the film forming conditions.
【００７１】〔水素濃度制御によるカーボン保護膜の製
造方法の実施例〕前記のように、カーボン保護膜の上側
と下側とで水素濃度を変える際に、上部の水素（CH4 ガ
ス）濃度を、耐磨耗性の最も良好な範囲に設定し、下部
の水素（CH4 ガス）濃度は、上部形成時よりも高く設定
することにより、高抵抗と耐磨耗性の両方を最適値とす
ることができる。[Example of Method for Producing Carbon Protective Film by Controlling Hydrogen Concentration] As described above, when the hydrogen concentration is changed between the upper side and the lower side of the carbon protective film, the hydrogen (CH 4 gas) concentration in the upper part is changed. By setting the wear resistance to the best range and setting the hydrogen (CH 4 gas) concentration at the bottom higher than at the time of forming the top, both high resistance and wear resistance are optimized. be able to.
【００７２】すなわち、保護膜上部を形成する際のCH4-
Ar雰囲気中のCH4 量を10〜20％とした場合、保護膜下部
を形成する際のCH4-Ar雰囲気中のCH4 量を20％以上とす
る。この場合、保護膜上部と保護膜下部との水素含有量
を変える必要上、保護膜上部を形成する時と保護膜下部
を形成する時のCH4 量の差が大きいことが望ましい。な
お、保護膜上部を形成する際の水素量を、保護膜下部形
成時より減らすには、Ａｒガスを徐々に増やしていくこ
とで容易に実現できる。[0072] That is, CH 4 when forming the protective film upper -
If the CH 4 content in the Ar atmosphere was 10-20%, the CH 4 content in CH 4 -Ar atmosphere for forming the protective film lower to 20% or more. In this case, since it is necessary to change the hydrogen content between the upper part of the protective film and the lower part of the protective film, it is desirable that the difference in CH 4 amount between when forming the upper part of the protective film and when forming the lower part of the protective film is large. Note that the amount of hydrogen when forming the upper portion of the protective film can be reduced more easily than when forming the lower portion of the protective film by gradually increasing the Ar gas.
【００７３】図５は本発明方法の別の実施例であり、
（ａ）は基板ホルダーの側面図、（ｂ）は正面図であ
る。この実施例は、保護膜上部を形成する際に、CH4-Ar
雰囲気中のCH4 ガス濃度を制御することなしに、基板側
に負の直流電圧を印加するようになっている。FIG. 5 shows another embodiment of the method of the present invention.
(A) is a side view of a board | substrate holder, (b) is a front view. In this example, when forming the protective film upper portion, CH 4 -Ar
A negative DC voltage is applied to the substrate side without controlling the CH 4 gas concentration in the atmosphere.
【００７４】すなわち、カーボン保護膜をスパッタ成膜
する際に、磁性膜が形成された基板１ｍを基板ホルダー
１７に支持して、両側のカーボンターゲット２０、２０
間において、基板ホルダー１７を金属レール１８上で走
行させるが、金属レール１８に直流電源１９を接続して
ある。That is, when the carbon protective film is formed by sputtering, the substrate 1 m on which the magnetic film is formed is supported by the substrate holder 17 and the carbon targets 20, 20 on both sides are supported.
In the interval, the substrate holder 17 is run on the metal rail 18, and the DC power source 19 is connected to the metal rail 18.
【００７５】そして、CH4 量を20％以上含むCH4-Ar雰囲
気中で保護膜下部を形成し、次いで保護膜上部を形成す
る際に、金属レール１８に負の電圧を印加すると、金属
製の車輪２１、基板ホルダー１７を介して、各基板１ｍ
に負の電圧が印加される。このように、スパッタ成膜時
に基板１ｍに負の基板バイアス電圧を印加すると、基板
１ｍ側に付着する水素量が減少し、実質的にCH4 ガス濃
度を低下させたことと同じ効果が得られる。[0075] Then, the CH 4 content to form a protective film lower in CH 4 -Ar atmosphere containing 20% or more, when forming a protective film upper Then, when a negative voltage is applied to the metal rail 18, made of metal Each wheel 1m through the wheel 21 and the board holder 17
A negative voltage is applied to. Thus, when a negative substrate bias voltage is applied to the substrate 1m during sputtering film formation, the amount of hydrogen adhering to the side of the substrate 1m decreases, and the same effect as that of reducing the CH 4 gas concentration is obtained. .
【００７６】したがって、保護膜下部と同一濃度の水素
雰囲気中で保護膜上部を形成する場合は、一定膜厚以上
に達した時点で基板側に負の直流バイアスを印加するこ
とで足りるので、双方のカーボン保護膜形成時の水素分
圧を変える必要はなく、制御が簡単になる。Therefore, when the upper portion of the protective film is formed in a hydrogen atmosphere having the same concentration as that of the lower portion of the protective film, it is sufficient to apply a negative DC bias to the substrate side when the film thickness exceeds a certain value. Since it is not necessary to change the hydrogen partial pressure when forming the carbon protective film, the control becomes simple.
【００７７】このほか、水素含有カーボン保護膜を形成
する際の基板温度を、１５０℃程度以下の低温とするこ
とで、膜性能の向上が図れる。すなわち、基板温度を低
くして低温でスパッタ成膜した方が、ラマン分光による
Id／Igが小さくなって、カーボン原子の結合がダイヤモ
ンドライクになり、膜強度が向上する。また、膜抵抗と
耐磨耗性の双方とも向上する。しかしながら、成膜温度
が低いと、膜と基板との密着性が低下するので、密着性
を確保しかつ膜強度を上げうる範囲の低温とすることに
なる。In addition, the film performance can be improved by setting the substrate temperature when forming the hydrogen-containing carbon protective film to a low temperature of about 150 ° C. or lower. In other words, it is better to use Raman spectroscopy to lower the substrate temperature and sputter the film at a lower temperature.
Id / Ig becomes smaller, the bond of carbon atoms becomes diamond like, and the film strength is improved. Further, both the film resistance and the abrasion resistance are improved. However, if the film forming temperature is low, the adhesion between the film and the substrate is lowered, so the temperature is set to a low temperature within the range where the adhesion can be secured and the film strength can be increased.
【００７８】このように基板温度を低温にするには、保
護膜形成前に冷却を可能とするクーリングチャンバをス
パッタ装置等に設けることが有効である。たとえば、水
素含有カーボン保護膜を形成する際に、下地膜および磁
性膜を形成する装置と同一装置内で該カーボン保護膜を
形成することで、スパッタ装置を共用する。As described above, in order to lower the substrate temperature, it is effective to provide a cooling apparatus or the like with a cooling chamber capable of cooling before forming the protective film. For example, when forming a hydrogen-containing carbon protective film, the sputtering device is shared by forming the carbon protective film in the same device as the device for forming the base film and the magnetic film.
【００７９】そして、カーボン保護膜形成の前に、高い
圧力の不活性ガス雰囲気中で一定時間放置し、冷却す
る。このように、不活性ガスの圧力を高くすると、基板
から熱を伝達しやすく、冷却効果が向上する。Then, before forming the carbon protective film, the carbon protective film is left to stand in an inert gas atmosphere of high pressure for a certain period of time and cooled. In this way, when the pressure of the inert gas is increased, heat is easily transferred from the substrate, and the cooling effect is improved.
【００８０】〔基板バイアス電圧印加によるカーボン保
護膜製造方法の実施例〕図６は本発明の方法で製造した
磁気ディスクの断面図であり、非磁性の基板１の表面に
形成したNi-Pメッキ層２上に、Cr下地層３が 500〜3000
Å、CoCr系合金の記録層４が 300〜 500Å程度、それぞ
れAr雰囲気中でスパッタリング法により形成される。そ
して、記録層４の上に、水素含有カーボン保護膜Ｃｍが
100〜 300Å程度、CH4-Ar雰囲気中で、基板側に−５０
〜−３00Ｖの直流電圧を印加した状態で、スパッタリン
グ法により形成される。[Example of Method for Producing Carbon Protective Film by Applying Substrate Bias Voltage] FIG. 6 is a cross-sectional view of a magnetic disk produced by the method of the present invention. Ni-P plating formed on the surface of the non-magnetic substrate 1 Cr layer 3 is 500-3000 on layer 2
Å, CoCr-based alloy recording layer 4 is formed by a sputtering method in an atmosphere of 300 to 500Å. Then, the hydrogen-containing carbon protective film Cm is formed on the recording layer 4.
Approximately 100 to 300Å, CH 4 -Ar atmosphere, -50 on the substrate side
It is formed by a sputtering method in the state where a DC voltage of -300 V is applied.
【００８１】なお、下地層３および記録層４は、ガス圧
５〜30mTorr 、基板温度 150〜 260℃程度の条件で、カ
ーボン保護膜Ｃｍは、ガス圧５〜30mTorr 、基板温度 1
50〜200℃程度の条件でそれぞれ成膜した。The underlayer 3 and the recording layer 4 have a gas pressure of 5 to 30 mTorr and a substrate temperature of 150 to 260 ° C., and the carbon protective film Cm has a gas pressure of 5 to 30 mTorr and a substrate temperature of 1
Each film was formed under the condition of about 50 to 200 ° C.
【００８２】図７は前記方法で成膜された図６の水素含
有カーボン保護膜のCH4 量およびバイアス電圧の依存性
を評価するために、ラマン分光の測定結果を示すもので
ある。横軸はCH4-Ar雰囲気中におけるCH4 濃度（％）、
縦軸はラマン分光によるId／Igである。Id／Igの値が小
さいほど、カーボン原子がダイヤモンド性の結合量が増
加し、硬度が高くなることは、前記のとおりである。FIG. 7 shows the measurement results of Raman spectroscopy in order to evaluate the dependency of the CH 4 amount and bias voltage of the hydrogen-containing carbon protective film of FIG. 6 formed by the above method. The horizontal axis is the CH 4 concentration (%) in the CH 4 -Ar atmosphere,
The vertical axis is Id / Ig by Raman spectroscopy. As described above, the smaller the value of Id / Ig is, the more the amount of carbon atoms in the diamond bond is increased and the hardness is increased.
【００８３】図３のように基板バイアス電圧を印加しな
い場合は、CH4 濃度が２０％を越えるとId／Igが増加し
て膜強度が低下するのに対し、図７に〇印で示すように
基板バイアス電圧が−１５０の場合も、また◇印で示す
ように−３00Ｖの場合も、CH4 ガス濃度が２０％を越え
てもId／Igは増加していないことが認められる。When the substrate bias voltage is not applied as shown in FIG. 3, Id / Ig increases and the film strength decreases when the CH 4 concentration exceeds 20%. Even when the substrate bias voltage is −150, and as shown by ⋄, and −300 V, Id / Ig is not increased even if the CH 4 gas concentration exceeds 20%.
【００８４】このように、基板に負のバイアス電圧を印
加することにより、CH4 ガス濃度が２０％以上に増加し
ても、Id／Igは 0.8程度の低い値に保たれている。ま
た、磁気ディスク上の部位による特性変動も0.05程度と
ほとんど無く、従来の0.15に比較すると、良好な結果が
得られた。As described above, by applying a negative bias voltage to the substrate, Id / Ig is maintained at a low value of about 0.8 even when the CH 4 gas concentration is increased to 20% or more. In addition, there was almost no characteristic variation of about 0.05 on the magnetic disk, and a good result was obtained when compared with the conventional value of 0.15.
【００８５】図８は磁気ディスク上における特性変動を
測定した結果であり、（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明
により基板バイアス電圧を印加した例である。（ａ）図
のように基板バイアス電圧を印加しない場合は、Id／Ig
が0.75から0.89まで大きく変動しているのに対し、
（ｂ）図のように基板バイアス電圧を印加すると、Id／
Igは0.78から0.83の変動幅に縮小していることが認めら
れる。FIG. 8 shows the results of measurement of characteristic fluctuations on the magnetic disk. FIG. 8A shows a conventional example, and FIG. 8B shows an example in which a substrate bias voltage is applied according to the present invention. If no substrate bias voltage is applied as shown in (a), Id / Ig
Is greatly changed from 0.75 to 0.89,
When a substrate bias voltage is applied as shown in (b), Id /
It can be seen that Ig is reduced to a fluctuation range of 0.78 to 0.83.
【００８６】図９に、図６の磁気ディスクのカーボン保
護膜Ｃｍの膜抵抗の測定結果を示す。膜抵抗は、−15０
Ｖの基板バイアス電圧を印加したときも、図４に示すよ
うに基板バイアス電圧を印加しない場合も、大差はな
い。すなわち、バイアス電圧に比較し、成膜時のCH4 量
に大きく依存していることがわかる。しかも、成膜時の
CH4 量が多くなるに従い、膜抵抗が顕著に増加してお
り、高い水素分圧雰囲気（高CH4)中で形成された保護膜
は、高硬度かつ高抵抗を実現できることが認められる。FIG. 9 shows the measurement results of the film resistance of the carbon protective film Cm of the magnetic disk of FIG. Membrane resistance is -150
There is no great difference between when the substrate bias voltage of V is applied and when the substrate bias voltage is not applied as shown in FIG. That is, it can be seen that, compared with the bias voltage, it largely depends on the CH 4 amount during film formation. Moreover, during film formation
The film resistance increases remarkably as the amount of CH 4 increases, and it is recognized that the protective film formed in a high hydrogen partial pressure atmosphere (high CH 4 ) can realize high hardness and high resistance.
【００８７】図１０は、図７と同様に、水素含有カーボ
ン保護膜のCH4 量およびバイアス電圧の依存性を評価す
るために、ラマン分光の測定結果を示したものであり、
負の基板バイアス電圧を印加しない場合と、−５０〜−
１５０Ｖの基板バイアス電圧を印加した場合を例示して
ある。Similar to FIG. 7, FIG. 10 shows the measurement results of Raman spectroscopy in order to evaluate the dependency of the CH 4 amount and bias voltage of the hydrogen-containing carbon protective film,
When no negative substrate bias voltage is applied, -50 to-
The case where a substrate bias voltage of 150 V is applied is illustrated.
【００８８】この図から明らかなように、基板バイアス
電圧を印加しない〇印の曲線は、図３と同様にCH4 濃度
が高くなるとId／Igが増大して膜硬度が悪化するが、◇
印の曲線で示すように−５０Ｖを印加した場合、□印の
曲線で示すように−１００Ｖを印加した場合、×印の曲
線で示すように−１５０Ｖを印加した場合は共に、CH4
濃度が増加してもId／Igは増大せず、図７のラマン分光
と同様な傾向が認められる。As is clear from this figure, the curve marked with ◯ without applying the substrate bias voltage shows that Id / Ig increases and the film hardness deteriorates as the CH 4 concentration increases, as in FIG.
When -50 V is applied as shown by the curve of the mark, when -100 V is applied as shown by the curve of □, and when -150 V is applied as shown by the curve of X mark, CH 4
Id / Ig did not increase even when the concentration was increased, and the same tendency as in the Raman spectroscopy of FIG. 7 is recognized.
【００８９】したがって、図１０と図７の結果を総合す
ると、基板バイアス電圧は−50〜−３00Ｖ程度が最適範
囲であるが、基板バイアス電圧があまり高すぎると基板
側に形成された記録層の逆スパッタ効果が著しくなるの
で、−３00Ｖ程度を越えるのは好ましくない。Therefore, when the results of FIGS. 10 and 7 are combined, the optimum range of the substrate bias voltage is about −50 to −300 V, but if the substrate bias voltage is too high, the recording layer formed on the substrate side is Since the reverse sputtering effect becomes remarkable, it is not preferable to exceed about -300V.
【００９０】このように負の基板バイアス電圧を印加す
る際に、基板側に流れる電流値を 0.6Ａ以下に抑えるこ
とにより、成膜されるカーボン保護膜へのダメージを抑
制することができる。具体的な数値は、成膜時の電圧、
膜厚との兼ね合いで決まるが、現状の電流値である0.6A
より大きいと、膜へのダメージが大きくなるので、0.６
Ａ以下とすることが有効である。As described above, when the negative substrate bias voltage is applied, by suppressing the value of the current flowing to the substrate side to 0.6 A or less, damage to the carbon protective film to be formed can be suppressed. Specific values are the voltage during film formation,
The current value is 0.6A, which is determined by the balance with the film thickness.
The larger the value, the more damage to the film, so 0.6
It is effective to set A or less.
【００９１】本発明による負の基板バイアス電圧は、連
続して印加してもよいが、パルス状に一定の周期で印加
することも差し支えない。このようにパルス状に電圧印
加すると、基板バイアス電圧の印加時の制御が容易にな
る。The negative substrate bias voltage according to the present invention may be continuously applied, but it may be applied in a pulsed manner at a constant cycle. When the voltage is applied in a pulse shape in this way, the control at the time of applying the substrate bias voltage becomes easy.
【００９２】以上、磁気ディスクに水素含有カーボン保
護膜を形成する場合について説明したが、磁気ヘッドの
摺動面に水素含有カーボン保護膜を成膜する場合にもそ
のま適用できる。磁気ディスクと磁気ヘッドの双方に水
素含有カーボン保護膜を形成する際は、磁気ヘッドのカ
ーボン保護膜形成時の基板バイアス電圧に比較し、磁気
ディスクのカーボン保護膜形成時の基板バイアス電圧を
低く設定することが有効である。Although the case where the hydrogen-containing carbon protective film is formed on the magnetic disk has been described above, the present invention can be applied to the case where the hydrogen-containing carbon protective film is formed on the sliding surface of the magnetic head. When forming the hydrogen-containing carbon protective film on both the magnetic disk and magnetic head, set the substrate bias voltage when forming the carbon protective film of the magnetic disk to a lower value than the substrate bias voltage when forming the carbon protective film of the magnetic head. It is effective to do.
【００９３】このことにより、磁気ディスクのカーボン
保護膜の磨耗特性を磁気ヘッドのカーボン保護膜より良
好にでき、その結果磁気ディスクのカーボン保護膜をよ
り薄くでき、記録再生特性にすぐれた媒体の提供が可能
である。As a result, the abrasion resistance of the carbon protective film of the magnetic disk can be made better than that of the carbon protective film of the magnetic head, and as a result, the carbon protective film of the magnetic disk can be made thinner and a medium having excellent recording and reproducing characteristics can be provided. Is possible.
【００９４】Id／Igの増加を抑えるには、基板バイアス
電圧を印加する方法に代えて、ターゲット表面の垂直方
向の磁場を低減させることも有効である。図１１はスパ
ッタ室内の平面図であり、カーボン保護膜が形成される
基板を保持する基板ホルダー１７の両側に電磁石２２、
２３が配設されている。In order to suppress the increase in Id / Ig, it is effective to reduce the magnetic field in the vertical direction on the target surface instead of the method of applying the substrate bias voltage. FIG. 11 is a plan view of the inside of the sputtering chamber, in which electromagnets 22 are provided on both sides of a substrate holder 17 holding a substrate on which a carbon protective film is formed.
23 are provided.
【００９５】電磁石２２、２３にはコイル１、コイル
２、コイル３を備えているが、コイル３の電流を小さく
すると、垂直磁場を弱めることができる。現状では、２
０〜４０Ａで垂直磁場が数百Ｇａｕｓｓ程度であるが、
これをCH4 量が多くなるほど電流値を低くして垂直磁場
を下げると、Id／Igの増大を抑制できることが確認でき
た。具体的な数値は、カーボン保護膜の膜厚とCH4 量と
の兼ね合いで最適化する必要がある。Although the electromagnets 22 and 23 are provided with the coil 1, the coil 2 and the coil 3, the vertical magnetic field can be weakened by reducing the current of the coil 3. Currently 2
The vertical magnetic field is about several hundred Gauss at 0 to 40 A,
It was confirmed that the increase of Id / Ig can be suppressed by lowering the current value and lowering the vertical magnetic field as the amount of CH 4 increases. The specific value needs to be optimized in consideration of the film thickness of the carbon protective film and the amount of CH 4 .
【００９６】CH4-Ar雰囲気中で−50〜−１50Ｖの基板バ
イアス電圧を印加してカーボン保護膜を成膜する際に、
基板温度を150 ℃以下の低温にすると、膜性能の向上が
図れる。すなわち、水素濃度制御法によるカーボン保護
膜形成の実施例でも説明したように、基板温度を低くし
て低温でスパッタ成膜した方が、ラマン分光によるId／
Igが小さくなって、膜強度が向上する。また、膜抵抗と
耐磨耗性の双方とも向上する。When applying a substrate bias voltage of −50 to −150 V in a CH 4 -Ar atmosphere to form a carbon protective film,
The film performance can be improved by lowering the substrate temperature to 150 ° C or lower. That is, as described in the example of forming the carbon protective film by the hydrogen concentration control method, the Id /
The Ig is reduced, and the film strength is improved. Further, both the film resistance and the abrasion resistance are improved.
【００９７】図１２は基板温度を１５０℃とした場合の
CH4 濃度とId／Igを測定してラマン比を示したものであ
り、基板バイアス電圧が−１50Ｖの場合も、−３00Ｖの
場合も、CH4 濃度が２０％以上に増加しても、Id／Igは
増大せず、むしろ漸減する傾向にあり、基板温度を低温
にしたことによる効果が認められる。FIG. 12 shows the case where the substrate temperature is 150 ° C.
The Raman ratio is shown by measuring the CH 4 concentration and Id / Ig. When the substrate bias voltage is −150 V, −300 V, and the CH 4 concentration is increased to 20% or more, Id / Ig does not increase but tends to decrease gradually, and the effect of lowering the substrate temperature is recognized.
【００９８】このように基板温度を低温にするには、保
護膜形成前に冷却を可能とするクーリングチャンバをス
パッタ装置等に設けることが有効である。たとえば、水
素含有カーボン保護膜を形成する際に、下地膜および磁
性膜を形成する装置と同一装置内で該カーボン保護膜を
形成することで、スパッタ装置を共用する。そして、カ
ーボン保護膜形成の前に、高い圧力の不活性ガス雰囲気
中で一定時間放置し、冷却する。このように、不活性ガ
スの圧力を高くすると、基板から熱を伝達しやすく、冷
却効果が向上する。As described above, in order to lower the substrate temperature, it is effective to provide a cooling apparatus or the like with a cooling chamber capable of cooling before forming the protective film. For example, when forming a hydrogen-containing carbon protective film, the sputtering device is shared by forming the carbon protective film in the same device as the device for forming the base film and the magnetic film. Then, before forming the carbon protective film, the carbon protective film is left to stand in an inert gas atmosphere of high pressure for a certain period of time and cooled. In this way, when the pressure of the inert gas is increased, heat is easily transferred from the substrate, and the cooling effect is improved.
【００９９】CH4 は安定であり、Ｃ−Ｈ量を制御しやす
いので、以上の各実施例では、カーボン保護膜を形成す
る際の水素を含む雰囲気として、CH4 を含む雰囲気を採
用したが、このほかにC2H2、C2H4、C2H6、C4H10 などを
用いることもできる。ＣｍＨｎ−不活性ガスを構成する
不活性ガスとして、安定性にすぐれたＡｒを例示した
が、これに限定されない。なお、以上の各実施例は、磁
気ヘッドの摺動面に水素含有カーボン保護膜を形成する
場合も、そのまま適用できる。Since CH 4 is stable and the amount of C—H can be easily controlled, in each of the above examples, the atmosphere containing CH 4 was adopted as the atmosphere containing hydrogen when forming the carbon protective film. Besides, C 2 H 2 , C 2 H 4 , C 2 H 6 , C 4 H 10 and the like can also be used. As the inert gas forming the CmHn-inert gas, Ar having an excellent stability is exemplified, but the present invention is not limited to this. It should be noted that each of the above embodiments can be applied as it is when the hydrogen-containing carbon protective film is formed on the sliding surface of the magnetic head.
【０１００】さらに各実施例において、磁気ディスク用
の非磁性基板１としては、アルミニウムのほか、ガラス
やセラミック等の基板を用いてもよく、下地層および記
録層の材料、膜厚、形成方法などは、それぞれの機能を
果たすものであれば、実施例に限定されるものでなく、
さらに必要に応じカーボン保護膜Ｃｍの上部に潤滑層を
設けてもよい。Further, in each embodiment, as the non-magnetic substrate 1 for the magnetic disk, a substrate such as glass or ceramic may be used in addition to aluminum, and the material, film thickness, forming method of the underlayer and recording layer, etc. Is not limited to the embodiment as long as it fulfills each function,
Further, if necessary, a lubricating layer may be provided on the carbon protective film Cm.
【０１０１】[0101]
【発明の効果】以上のように本発明によると、磁気ディ
スクや磁気ヘッドの摺動面の保護膜を、水素を含む雰囲
気中で形成し、かつ初期層ほど水素濃度を高くすること
により、磁性膜側ほど高抵抗でかつ耐磨耗性に優れた特
性を得ることができる。このことにより、磁性膜（磁気
ヘッドの場合は磁気回路を含む）の耐久性が向上でき、
保護膜を２00〜３00Å程度まで薄膜化が可能になる。そ
の結果、電磁変換効率が向上するので、より高記録密度
の実現が可能となる。As described above, according to the present invention, the protective film on the sliding surface of the magnetic disk or the magnetic head is formed in the atmosphere containing hydrogen, and the hydrogen concentration is made higher in the initial layer, so that the magnetic property is improved. It is possible to obtain the characteristics that the resistance is higher and the abrasion resistance is better on the film side. As a result, the durability of the magnetic film (including the magnetic circuit in the case of a magnetic head) can be improved,
It is possible to reduce the thickness of the protective film to about 200 to 300Å. As a result, the electromagnetic conversion efficiency is improved, and a higher recording density can be realized.
【０１０２】また、水素を含む雰囲気中でカーボン保護
膜を成膜する際に、基板側に負の直流バイアスを印加す
ることにより、水素分圧によらず安定した高硬度保護膜
が実現できる。すなわち、各磁気ディスクおよび磁気ヘ
ッドの品質を安定化させ、製造歩留りの向上を図ること
ができる。さらに、保護膜の薄膜化に対応し、より高抵
抗でかつ高硬度の保護膜の実現が可能となる。Further, when a carbon protective film is formed in an atmosphere containing hydrogen, by applying a negative DC bias to the substrate side, a stable high hardness protective film can be realized regardless of the hydrogen partial pressure. That is, the quality of each magnetic disk and magnetic head can be stabilized, and the manufacturing yield can be improved. Further, it is possible to realize a protective film having higher resistance and higher hardness in response to the thinning of the protective film.
【図１】本発明による磁気ディスク装置用のカーボン保
護膜を示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a carbon protective film for a magnetic disk device according to the present invention.
【図２】本発明による磁気ディスク装置用のカーボン保
護膜の実施例を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing an embodiment of a carbon protective film for a magnetic disk device according to the present invention.
【図３】水素含有カーボン保護膜のCH4 濃度とId／Igと
の関係を示すラマン分光図である。FIG. 3 is a Raman spectrogram showing the relationship between the CH 4 concentration of a hydrogen-containing carbon protective film and Id / Ig.
【図４】水素含有カーボン保護膜のCH4 濃度と膜抵抗と
の関係を示す測定結果である。FIG. 4 is a measurement result showing the relationship between the CH 4 concentration of the hydrogen-containing carbon protective film and the film resistance.
【図５】水素含有カーボン保護膜の成膜装置を例示する
側面図と正面図である。FIG. 5 is a side view and a front view illustrating a film forming apparatus for forming a hydrogen-containing carbon protective film.
【図６】基板バイアス電圧印加法で製造された磁気ディ
スクを例示する断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a magnetic disk manufactured by a substrate bias voltage application method.
【図７】基板バイアス電圧印加法における水素含有カー
ボン保護膜製造時のCH4 濃度とId／Igとの関係を示すラ
マン分光図であるFIG. 7 is a Raman spectrogram showing the relationship between the CH 4 concentration and Id / Ig during the production of the hydrogen-containing carbon protective film by the substrate bias voltage application method.
【図８】磁気ディスク上における特性変動を測定した結
果であり、（ａ）は従来例、（ｂ）は本発明により基板
バイアス電圧を印加した例である。8A and 8B are results of measuring characteristic variations on a magnetic disk, where FIG. 8A shows a conventional example and FIG. 8B shows an example in which a substrate bias voltage is applied according to the present invention.
【図９】図６の磁気ディスクのカーボン保護膜Ｃｍの膜
抵抗の測定結果を示す。9 shows the measurement results of the film resistance of the carbon protective film Cm of the magnetic disk of FIG.
【図10】図７と同様に基板バイアス電圧印加法における
水素含有カーボン保護膜製造時のCH4 量およびバイアス
電圧の依存性を評価するために、ラマン分光の測定結果
を示したものである。FIG. 10 shows the measurement results of Raman spectroscopy in order to evaluate the dependency of the CH 4 amount and the bias voltage at the time of manufacturing the hydrogen-containing carbon protective film in the substrate bias voltage application method, as in FIG. 7.
【図11】垂直方向の磁場を低減させるためのスパッタ室
内の平面図である。FIG. 11 is a plan view of the inside of a sputtering chamber for reducing the magnetic field in the vertical direction.
【図12】基板温度を低温にした場合のCH4 濃度とId／Ig
を測定してラマン比を示したものである。[Figure 12] CH 4 concentration and Id / Ig when the substrate temperature is low
Is measured to show the Raman ratio.
【図13】磁気ディスク装置の内部構造の全容を示す平面
図である。FIG. 13 is a plan view showing the entire internal structure of the magnetic disk device.
【図14】磁気ディスクの拡大断面図である。FIG. 14 is an enlarged cross-sectional view of a magnetic disk.
【図15】従来の薄膜磁気ヘッドの斜視図である。FIG. 15 is a perspective view of a conventional thin film magnetic head.
【図16】磁気ディスクおよび磁気ヘッドスライダの摺動
面に水素含有カーボン保護膜を有するディスク・ヘッド
系の断面図である。FIG. 16 is a cross-sectional view of a disk head system having a hydrogen-containing carbon protective film on sliding surfaces of a magnetic disk and a magnetic head slider.
Ｍ 薄膜型の磁気ディスク １ 非磁性体から成る基板 ２ NiＰめっき層 ３ Cr下地層 ４ 薄膜磁性膜（記録層） ５ 保護膜 ６ 潤滑層 Ｓ 流入斜面 ７ 磁気ヘッドスライダ ８ 電磁変換素子 １４ ヘッド素子部 Ｃｍ カーボン保護膜 Ｃｍ１ 保護膜下部 Ｃｍ２ 保護膜上部 １ｍ 基板 １７ 基板ホルダー １９ 直流電源 ２０ ターゲット M Thin-film magnetic disk 1 Substrate made of non-magnetic material 2 NiP plating layer 3 Cr underlayer 4 Thin-film magnetic film (recording layer) 5 Protective film 6 Lubricating layer S Inflow slope 7 Magnetic head slider 8 Electromagnetic transducer 14 Head element section Cm Carbon protective film Cm1 Lower protective film Cm2 Upper protective film 1m Substrate 17 Substrate holder 19 DC power source 20 Target
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 將宏 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Masahiro Takagi 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fujitsu Limited
Claims (21)
媒体から情報の記録または再生を行う磁気ヘッドとを備
えた記憶装置において、 前記記憶媒体又は前記磁気ヘッドの少なくとも一方の摺
動部に、 初期層である膜下部の膜中の水素含有率に比較して、表
面側の膜上部の膜中の水素含有率が低く形成されてなる
カーボン保護膜を有することを特徴とする記憶装置。1. A storage device comprising a storage medium for storing information and a magnetic head for recording or reproducing information from the storage medium, wherein at least one of the storage medium and the magnetic head has a sliding portion. A storage device having a carbon protective film formed such that the hydrogen content in the film on the surface side is lower than the hydrogen content in the film below the initial film.
上、膜上部の水素含有率が２０％未満であることを特徴
とする請求項１記載の記憶装置。2. The memory device according to claim 1, wherein the hydrogen content in the lower portion of the film is 20% or more and the hydrogen content in the upper portion of the film is less than 20%.
摺動部に用いられるカーボン保護膜を形成する際に、該
カーボン保護膜を、水素を含む雰囲気中で形成し、かつ
膜中の水素濃度が、初期層である保護膜下部で高く、表
面側の保護膜上部で低くなるように水素分圧を制御して
成膜することを特徴とするカーボン保護膜の製造方法。3. When forming a carbon protective film used for a storage medium of a storage device or a sliding portion of a magnetic head, the carbon protective film is formed in an atmosphere containing hydrogen, and the hydrogen concentration in the film is high. However, a method for producing a carbon protective film is characterized in that the carbon protective film is formed by controlling the hydrogen partial pressure so that it is high below the protective film which is the initial layer and low above the protective film on the surface side.
前記の水素を含む雰囲気が、ＣｍＨｎを含む不活性ガス
雰囲気であることを特徴とする請求項３記載のカーボン
保護膜の製造方法。4. When forming the carbon protective film,
The method for producing a carbon protective film according to claim 3, wherein the atmosphere containing hydrogen is an inert gas atmosphere containing CmHn.
初めはＣｍＨｎ量を20％以上含むＣｍＨｎ−不活性ガス
雰囲気中で形成して、初期層である保護膜下部Ｃｍ１を
形成し、次いでＣｍＨｎ量が２０％未満のＣｍＨｎ−不
活性ガス雰囲気中で形成して、表面側の保護膜上部Ｃｍ
２を形成することを特徴とする請求項４記載のカーボン
保護膜の製造方法。5. When forming the carbon protective film,
First, it is formed in a CmHn-inert gas atmosphere containing a CmHn amount of 20% or more to form a protective film lower portion Cm1 which is an initial layer, and then in a CmHn-inert gas atmosphere having a CmHn amount of less than 20%. Then, the upper surface protective film Cm
2. The method for producing a carbon protective film according to claim 4, wherein the carbon protective film is formed.
初めはＣｍＨｎ量を20％以上含むＣｍＨｎ−不活性ガス
雰囲気中で形成して、初期層である保護膜下部Ｃｍ１を
形成し、次いでＣｍＨｎ量が10〜20％未満のＣｍＨｎ−
不活性ガス雰囲気中で形成して、表面側の保護膜上部Ｃ
ｍ２を形成することを特徴とする請求項４記載のカーボ
ン保護膜の製造方法。6. When forming the carbon protective film,
First, CmHn containing 20% or more of CmHn-is formed in an inert gas atmosphere to form a protective film lower portion Cm1 which is an initial layer, and then CmHn-containing CmHn of 10 to less than 20%.
Formed in an inert gas atmosphere, the upper surface of the protective film C on the surface side
m2 is formed, The manufacturing method of the carbon protective film of Claim 4 characterized by the above-mentioned.
ｍＨｎ−不活性ガス雰囲気を、初期はＣｍＨｎ量を20％
以上含むＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気とし、膜形成中に
徐々に不活性ガスを増やしていくことを特徴とする請求
項５または６記載のカーボン保護膜の製造方法。7. C when forming the carbon protective film
mHn-inert gas atmosphere, CmHn amount of 20% at the beginning
The method for producing a carbon protective film according to claim 5 or 6, wherein the CmHn-inert gas atmosphere containing the above is used, and the inert gas is gradually increased during film formation.
摺動部に用いられるカーボン保護膜をＣｍＨｎ−不活性
ガス雰囲気中で形成する際に、 ＣｍＨｎ量を20％以上含むＣｍＨｎ−不活性ガス雰囲気
中で成膜し、初期層である保護膜下部Ｃｍ１を形成した
後に、表面側の保護膜上部Ｃｍ２を形成する際に、カー
ボン保護膜が形成される基板に負の直流バイアスを印加
することを特徴とするカーボン保護膜の製造方法。8. A CmHn-inert gas atmosphere containing 20% or more of CmHn when a carbon protective film used for a storage medium of a storage device or a sliding portion of a magnetic head is formed in the CmHn-inert gas atmosphere. After forming the protective film lower portion Cm1 as the initial layer and forming the protective film upper portion Cm2 on the front surface side, a negative DC bias is applied to the substrate on which the carbon protective film is formed. A method for producing a carbon protective film, which is characterized.
板温度を１５０℃以下とし、低温で成膜することを特徴
とする請求項３から請求項８中のいずれかの項に記載の
カーボン保護膜の製造方法。9. The carbon according to claim 3, wherein the substrate temperature when forming the carbon protective film is set to 150 ° C. or lower, and the carbon protective film is formed at a low temperature. Method for manufacturing protective film.
下地膜および磁性膜を形成する装置と同一装置内で該カ
ーボン保護膜を形成し、かつカーボン保護膜形成前に高
い圧力の不活性ガス雰囲気中で一定時間放置し、冷却す
ることを特徴とする請求項３から請求項９中のいずれか
の項に記載のカーボン保護膜の製造方法。10. When forming the carbon protective film,
The carbon protective film is formed in the same device as the device for forming the base film and the magnetic film, and the carbon protective film is left to stand for a certain period of time in an inert gas atmosphere of high pressure before being formed and cooled. The method for producing a carbon protective film according to any one of claims 3 to 9.
摺動部に用いられるカーボン保護膜を形成する際に、 該カーボン保護膜を、水素を含む雰囲気中で形成し、か
つカーボン保護膜が形成される基板側に負の直流電圧を
基板バイアス電圧として印加することを特徴とするカー
ボン保護膜の製造方法。11. When forming a carbon protective film used for a storage medium of a storage device or a sliding portion of a magnetic head, the carbon protective film is formed in an atmosphere containing hydrogen, and the carbon protective film is formed. A method for manufacturing a carbon protective film, characterized in that a negative DC voltage is applied as a substrate bias voltage to the substrate side to be treated.
記の水素を含む雰囲気がＣｍＨｎ−不活性ガスであるこ
とを特徴とする請求項11記載のカーボン保護膜の製造方
法。12. The method for producing a carbon protective film according to claim 11, wherein the atmosphere containing hydrogen at the time of forming the carbon protective film is CmHn-inert gas.
ＣｍＨｎ量を20％以上含むことを特徴とする請求項12記
載のカーボン保護膜の製造方法。13. The CmHn-inert gas atmosphere,
13. The method for producing a carbon protective film according to claim 12, wherein the amount of CmHn is 20% or more.
が、−５０〜−３00Ｖの範囲であることを特徴とする請
求項11から請求項１３中のいずれかの項に記載のカーボ
ン保護膜の製造方法。14. The carbon according to claim 11, wherein the negative DC voltage applied to the substrate side is in the range of −50 to −300V. Method for manufacturing protective film.
雰囲気中で形成する際に、水素量が多いほど、基板バイ
アス電圧を低くすることを特徴とする請求項11から請求
項14中のいずれかの項に記載のカーボン保護膜の製造方
法。15. The substrate bias voltage is lowered as the amount of hydrogen increases when the carbon protective film is formed in a CmHn-inert gas atmosphere. The method for producing a carbon protective film according to the item.
雰囲気中で形成する際に、水素量が多いほど、ターゲッ
ト表面の垂直方向磁場をより弱くすることを特徴とする
請求項１２記載のカーボン保護膜の製造方法。16. The carbon protective film according to claim 12, wherein, when the carbon protective film is formed in a CmHn-inert gas atmosphere, the larger the amount of hydrogen, the weaker the vertical magnetic field on the target surface becomes. Membrane manufacturing method.
を、15０℃以下の低温とし、かつ基板バイアス電圧を−
50〜− 150Ｖの範囲とすることを特徴とする請求項11記
載のカーボン保護膜の製造方法。17. The substrate temperature at the time of forming the carbon protective film is set to a low temperature of 150 ° C. or less, and the substrate bias voltage is −
12. The method for producing a carbon protective film according to claim 11, wherein the voltage is in the range of 50 to −150V.
側に流れる電流値を０.6Ａ以下に抑えることを特徴とす
る請求項11から請求項１７中のいずれかの項に記載のカ
ーボン保護膜の製造方法。18. The carbon protective film according to claim 11, wherein the value of the current flowing to the substrate side when the substrate bias voltage is applied is suppressed to 0.6 A or less. Manufacturing method.
一定の周期で印加することを特徴とする請求項11から請
求項１８中のいずれかの項に記載のカーボン保護膜の製
造方法。19. The method for producing a carbon protective film according to claim 11, wherein the substrate bias voltage is applied in a pulsed manner at a constant cycle.
気ヘッドの双方に形成する際に、 磁気ヘッドのカーボン保護膜形成時の基板バイアス電圧
に比較し、磁気ディスクのカーボン保護膜形成時の基板
バイアス電圧を低く設定することを特徴とする請求項11
記載のカーボン保護膜の製造方法。20. When forming the hydrogen-containing carbon protective film on both the storage medium and the magnetic head, comparing the substrate bias voltage when forming the carbon protective film of the magnetic head with the substrate when forming the carbon protective film of the magnetic disk. 12. The bias voltage is set low, as set forth in claim 11.
A method for producing the carbon protective film described above.
下地膜および磁性膜を形成する装置と同一装置内で該カ
ーボン保護膜を形成し、かつカーボン保護膜形成前に高
い圧力の不活性ガス雰囲気中で一定時間放置し、冷却す
ることを特徴とする請求項11から請求項20中のいずれか
の項に記載のカーボン保護膜の製造方法。21. When forming the carbon protective film,
The carbon protective film is formed in the same device as the device for forming the base film and the magnetic film, and the carbon protective film is left to stand for a certain period of time in an inert gas atmosphere of high pressure before being formed, and then cooled. 21. The method for producing a carbon protective film according to claim 11.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6139501A JPH07326033A (en) | 1994-05-29 | 1994-05-29 | Storage device and production of carbon protective film |
| EP94114207A EP0643385A3 (en) | 1993-09-12 | 1994-09-09 | Magnetic recording medium, magnetic head and magnetic recording apparatus. |
| KR1019940022944A KR0185431B1 (en) | 1993-09-12 | 1994-09-12 | Magnetic recording medium magnetic head and magnetic recording apparatus |
| US08/724,323 US6132875A (en) | 1993-09-12 | 1996-10-01 | Magnetic recording medium and magnetic head having carbon protective layers |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6139501A JPH07326033A (en) | 1994-05-29 | 1994-05-29 | Storage device and production of carbon protective film |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07326033A true JPH07326033A (en) | 1995-12-12 |
Family
ID=15246758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6139501A Pending JPH07326033A (en) | 1993-09-12 | 1994-05-29 | Storage device and production of carbon protective film |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07326033A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100475020B1 (en) * | 1997-12-29 | 2005-06-13 | 삼성전자주식회사 | Hard disk with improved corrosion protection and carbon layer manufacturing method of hard disk |
| US7514163B2 (en) | 2004-06-08 | 2009-04-07 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium and magnetic recording device |
| JP2017510930A (en) * | 2014-03-18 | 2017-04-13 | 清▲華▼大学 | Read / write contact hard disk magnetic head, hard disk device and transfer method |
-
1994
- 1994-05-29 JP JP6139501A patent/JPH07326033A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100475020B1 (en) * | 1997-12-29 | 2005-06-13 | 삼성전자주식회사 | Hard disk with improved corrosion protection and carbon layer manufacturing method of hard disk |
| US7514163B2 (en) | 2004-06-08 | 2009-04-07 | Fujitsu Limited | Magnetic recording medium and magnetic recording device |
| JP2017510930A (en) * | 2014-03-18 | 2017-04-13 | 清▲華▼大学 | Read / write contact hard disk magnetic head, hard disk device and transfer method |
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