KR100271200B1 - 수소가첨가된탄소박막 - Google Patents

Abstract

본 발명의 실시예는, 디스크상에 일층, 이층 또는 삼층의 보호용 수소첨가 탄소 (C:H) 박막 코팅으로서, 그 수소첨가 레벨이 표면에서 높으며 표면에서 기판으로 갈수록 낮아진다. 상기 오버코트의 여러 층 또는 지역의 수소 함유량은 C:H 막의 여러 특성, 이를테면, 낮은 수소 레벨에서 획득된 양호한 접착력, 중간 레벨의 수소 함유량의 높은 경도 및 높은 수소 함유량 막의 낮은 표면 에너지와 같은 여러 특성을 이용하도록 최적화된다. 일 실시예에서 상기 디스크는, 막의 표면으로 갈수록 수소의 농도가 증가하는 수소 농도 경사도를 갖는 스퍼터된 C:H 박막으로 코팅된다. 본 발명의 제 2 실시예는 이층을 사용하는데, 여기서 바닥층의 수소 함유량은 표면층의 함유량보다 낮다. 본 발명의 제 3 실시예는, 바닥층에서 최소의 수소첨가 레벨을 갖으며, 중간층에서 중간 수소첨가 레벨을 갖으며, 상층에서 높은 수소첨가 레벨을 갖는 삼층 박막 구조를 이용한다.

Description

수소가 첨가된 탄소 박막

본 발명은 디스크 드라이브 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 디스크 또는 슬라이더(slider)가 적어도 하나의 수소가 첨가된 탄소층을 갖는, 디스크 드라이브에서 사용되는 박막 자기 디스크에 관한 것이다.

디스크 드라이브 또는 직접 억세스 기억 장치("DASD")는 스핀들상에 적층된 하나 이상의 박막 자기 디스크를 포함한다. 보통은 하층(underlayer), 자기층 및 보호 오버코트(overcoat)를 포함하는 강성(rigid) 기판상에 다수의 박막층이 증착된다. 데이터는 이러한 디스크상에 기억되는데, 그 방법은 상기 데이터를 반사하는 방식으로 디스크의 각 부분을 자화하므로써 기억된다.

판독 및 기록 헤드는 슬라이더(slider)라고 하는 작은 세라믹 소자에 포함되어 있다. 최대 속도로 동작할 때, 상기 슬라이더는, 데이터가 디스크에 기록되거나 판독되는 동안 디스크의 표면으로부터 대강 1인치의 백만분의 1 내지 2 정도의 높이에서 회전하게 된다. 디스크가 회전하지 않거나 에어 베어링을 제공할수 없을 정도로 느리게 회전할 때 스타트업 및 셧다운하는 동안에는, 상기 슬라이더는 디스크와 접촉할 수 있다. 충격이 가해질 때도 상기 슬라이더가 디스크에 접촉할 수 있다. 드라이브를 동작시키는데 상기 슬라이더가 디스크 표면에 반드시 접촉하게 하는 방법도 있다.

그러므로, 상기 슬라이더 및 디스크는 마모(wear) 저항 코팅을 필요로한다. 디스크 오버코트로 사용하기 위해서 탄소, 실리콘 이산화물을 비롯하여 여러 다른 산화물을 포함하는 여러 물질들이 개발되어 왔다. 야마시타에게 허여된 미합중국 특허 제 5,045,165호에 기술된 바와같이, 박막의 내구력을 향상시키기 위해 스퍼터된 탄소막에 수소를 첨가하는 것이 공지되어 있다. 야마시타는 스퍼터링 챔버에 20 %의 수소를 첨가할 때 탄소가 포함된 박막으로 상당한 수소가 스며들어감을 알게 되었다. 미합중국 특허 제 4,755,426호에서 코타이 등은, 탄소, 수소 및 산소를 필수 구성 요소로 갖는 탄소함유 오버코트의 사용에 대해 기술한다.

이시카와 등은 (1986년 9월 IEEE 회보 22권 5호에서) 이층 오버코트의 용도에 대해서 개시하는데, 그중 제 1 층은 스퍼터된 탄소 또는 PCVD 탄소이며, 더 높은 압력의 아세틸렌을 이용하여 증착된 제 2 PVCD 탄소층이 이어진다. 상기 상부층은 소프트 막으로 생성하기 위해서 높은 압력의 아세틸렌을 이용하여 증착되었다. PCVD 탄소가 제 1 층으로 사용되었을 때 그것은 더 낮은 압력의 아세틸렌을 이용하여 증착되었다. 이와유사하게, 나카무라 등은 (상기 IEEE 논문의 공동 저자들) 미합중국 특허 제 4,804,590호에서, 아세틸렌 분위기에서 DC 또는 RF 방전 챔버에 의해서 획득되며, 비교적 경질인 저층과 더 연질의 상층을 갖는 이층의 카본함유 물질의 용도에 대해 기술한다.

상기 연질이며 더 윤활성인 층은 PCVD 탄소함유막으로서, 6 원자 % 또는 그 이상인 수소나 불소중 하나 또는 그 둘을 포함하며, 상기 경질층은 5 원자 % 또는 그 이하의 수소 및 불소를 포함한다. 접착성을 향상시키기 위해서, 상기 자기층상에 크로뮴 또는 탄탈륨으로 된 중간층을 삽입하는 것이 제안되었다.

집적 회로 및 열 헤드와 관련된 미합중국 특허 제 5,368,937호에서 이토는, 박막의 표면쪽으로 갈수록 경도가 증가하는 무정형 수소함유 탄소층을 생성하기 위한, 플라즈마 CVD 공정중의 바이어스 전압 증가에 대해 기술한다. 상기 바이어스 전압을 증가시키는 한가지 방법은 챔버내 반응 가스의 압력을 감소시키는 것이라고 한다.

세키 등은 표면으로부터 멀어지는 방향으로 불순물의 농도가 감소되는 탄소막에 대해 기술한다.

이처럼 수소가 존재함으로 인해서 박막이 하부의 자기층으로의 접착력이 감소한다. 더욱이, 소정 비율 범위의 수소가 존재함으로 인해서 경도(hardness) 및 밀도(density)가 감소된다.

본 발명의 일 실시예는, 코팅 두께 전체에 거쳐서 수소함유 레벨이 증가하는, 디스크상의 보호 박막 코팅에 관한 것이다. 일 실시예에서, 상기 디스크는, 수소 농도가 막 표면을 향하여 증가하는 경사도를 갖는 스퍼터된 수소함유 탄소 (C:H) 박막으로 코팅된다. 본 발명의 제 2 실시예에서는 이층 박막이 사용되는데, 여기서 하층의 수소 함유량은 0 내지 35 원자 %의 수소를 얻기 위해서 조절되어 바람직한 접착 특성을 갖는 상당한 경도를 얻을수 있으며, 상층의 수소 함유량은 35 원자 % 이상으로 수소를 함유하도록 조절되어 높은 접촉 각으로 표시된 바와 같이 표면 에너지가 감소된 층을 형성한다. 본 발명의 제 3 실시예에서는 삼층 구성으로 된 박막을 사용한다. 이러한 실시예에서, 최적의 접착을 위해 상기 자기 물질과 접촉하는 바닥 층에 최소의 수소함유 레벨이 사용되며, 경도를 높이기 위해 중간 층에는 중간 수소함유 레벨이 사용되며, 표면에서 에너지를 낮추기 위해 상층에는 높은 수소함유 레벨이 사용된다. 본 발명의 각 실시예에서는, 균일 레벨의 수소첨가물 또는 수소 레벨이 최적화되지 않은 이중층을 갖는 스퍼터된 수소첨가 탄소 박막과 비교해서 디스크의 내구성 및 수명을 향상시킨다. 본 발명의 오버코트는 양호한 접착력과 양호한 내구-저항력을 갖도록 하여 슬라이더와 직접 접촉에 의한 응력을 견디도록 설계된다.

도 1은 디스크 드라이브의 평면도.

도 2a는 본 발명에 따라 코팅된 디스크의 확대 측면도.

도 2b는 본 발명에 따른 이층(two layer) 오버코트 확대 측면도.

도 2c는 본 발명에 따른 삼층 오버코트의 확대 측면도.

도 3은 본 발명의 삼층 코팅상에서 수행된 스크래치 접착 검사에 대한 그래프.

도 4는 막의 수소첨가량에 따른 탄소-수소막의 경도를 도시한 도면.

도 5는 수분 접촉각 대 수소첨가 레벨을 도시한 도면.

도 6a-6c는 수소가 첨가된 탄소 박막 샘플에서 수소 경도를 도시하는 일련의 도면.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

112: 스핀들 114: 자기 기억 디스크

115: 회전 액튜에이터 120: 슬라이더

본 발명은 디스크 드라이브에서 사용하기 위한 자기 디스크 및 상기 디스크를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 발명은 도면을 참조하여 더 쉽게 이해할 수 있다. 도 1은 본 발명이 유용하게 채용되어 사용될 수 있는 형태의 디스크 드라이브의 평면도이다. 도면에는 회전 액튜에이터(actuator)(115)와, 스핀들(112)상에 장착된 자기 기억 디스크(114)가 도시되는데, 상기 디스크는 하우징(도시되지 않음)내에 장착된 드라이브 모터(도시되지 않음)에 의해서 회전된다. 상기 회전 액튜에이터는 슬라이더(120)를 디스크 상에서 아치형 경로로 이동시킨다. 상기 회전 액튜에이터에는 음성 코일 모터(VCM)(116)가 포함된다. 상기 액튜에이터로부터 나온 전기 신호는 리본 케이블(118)을 통해서 제어 전자 장치(119)로 흐른다.

상기 슬라이더는 디스크와 계속하여 접촉되어 있거나 또는 스타팅, 스토핑 또는 충격이 가해지는 동안에만 접촉될 수 있다. 전형적으로 디스크 회전이 스타트될 때, 슬라이더는 디스크와 접촉을 유지하는데, 상기 슬라이더 하부의 에어-베어링을 지지하기에 충분한 선형 속도가 얻어질 때 까지 접촉을 유지한다. 디스크가 턴 오프될 때, 디스크의 상대 속도가 "테이크-오프(take-off)" 속도 이하로 낮아짐에 따라 슬라이더가 다시 디스크와 접촉하게 된다. 상기 디스크 오버코트를 형성하는 박막의 마모(wear)는 주로 이러한 디스크 스타트 및 스톱 사이클에서 발생한다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따라서 코팅된 디스크의 절단면도이다. 도 2a는 전형적으로 금속 또는 유리질인 강성 기판(11)을 도시한다. Al-Mg 기판이 사용될 때 니켈-인(도시되지 않음) 층이 바닥 기판의 윗면 상에 놓인다. 유리질 기판은 전형적으로 매우 얇은 시드(seed) 층(12)으로 코팅된다. 전형적으로 크로뮴으로된 하층(13)은 Nip 또는 상기 시드 층의 윗면 상에 놓인다. 상기 하층의 윗면 상에는, 전형적으로 CoPtCr 과 같은 코발트 합금으로 합성되는 자기층(14)이 놓인다. 본 발명의 수소가 첨가된 탄소 (C:H) 박막(15)이 상층으로 코팅된다. 상기 상층 박막 코팅은 오버코트라고 한다. 도 2a는 상기 자기층으로부터 표면 방향으로 수소 농도의 경사도가 증가하는 본 발명의 단일 층 실시예를 도시한다. 상기 오버코트의 표면으로 윤활제가 인가될 수 있다.

최적의 동작에 필요한 디스크 오버코트의 특성에는, 1) 디스크의 자기 물질에 대한 양호한 접착성, 2) 내구성을 위한 높은 경도, 3) 내부식성을 위한 낮은 습유성(wetability) 및 4) 윤활성(lubricant) 유지를 위한 표면 특성의 제어가 포함된다. 도 3 내지 도 7은 (후술됨) 이러한 특성이 여러 수소첨가(hydrogenation) 레벨에서 최적화됨을 보여준다. 이에 더해서, 막 표면에서 높은 수소첨가 레벨은 슬라이더/디스크 접촉 동안에 윤활성을 유지하는데 필요하다.

상기 C:H 박막 오버코트의 기능 수행을 최적화시키기 위해서, 박막에서 수소첨가 레벨을 변동시키는 것이 필요함을 알게 되었다. 수소첨가 레벨이 변동하는 두가지 박막 증착 공정이 개발되었다. 도 2b 및 2c는 이층 및 삼층 오버코트에 대한 실시예를 각각 도시한다. 각 실시예에서 최저층(15a,15c)의 수소첨가 레벨은 최저이다. 때때로 상기 자기층 위에 부가되는 층들이 사용된다 할지라도 전형적으로 상기 자기층과 접촉하게 되는 것은 바로 이 층이다. 상기 삼층으로된 실시예에서, 중간층(15d)에는 중간의 수소첨가 레벨이 사용된다. 각각의 이층 및 삼층 실시예에서, 상기 박막의 상층 또는 표면층(15b,15e)에는 높은 수소첨가 레벨이 사용된다. 일 실시예에서, 상기 오버코트(15)에는 각각 서로 다른 수소 함유량을 갖는 세 개의 서브층 또는 지역이 포함된다. 본 발명의 이러한 실시예에서, 상기 바닥층의 수소 첨가 레벨은 전형적으로, 15 % 또는 그 이하의 원자 퍼센티지가 된다. 이층의 실시예에서 상기 바닥층의 수소 레벨은 양호하게는 0 원자 % 내지 20 원자 % 범위에서는 어디서나 선택이 가능하지만, 단일층 경사도(gradient) 실시예에서 도시된 바와같이 최저층에서는 20 내지 30 원자 %도 선택될 수 있다. 그러나, 후술되는 바와 같이 양호한 접착(adhesion)은 더 낮은 수소 함유량에 의해서도 최대화될 수 있다. 상기 바닥층의 전형적인 두께는 5 내지 50 옹스트롬의 범위이다. 삼층 실시예의 중간층의 수소첨가 레벨은 전형적으로 원자 퍼센트로 20% 내지 35% 이며, 두께는 10 내지 150 옹스트롬의 범위이다. 상기 중간층은 바람직하게는 가장 두꺼운 층으로서, 후술되는 바와 같이 12.5 Gpa 이상의 높은 경도로부터 이득을 얻기 위한 것이다. 상기 상층은 35 원자 % 또는 그 이상의 레벨로 높게 수소가 첨가된다. 수소 퍼센티지의 실용적인 상한선은 약 40 원자 % 라고 생각된다. 상기 상층의 전형적인 두께는 5 내지 50 옹스트롬의 범위이다. 이층 또는 삼층의 총 두께는 양호하게는 20 내지 200 옹스트롬이 되어야 한다.

본 발명의 일 실시예에서는 단일층 오버코트(15)가 생성되는데, 상기 오버코트는 수소 농도가 막의 표면을 향해서 증가하는 경사도를 갖는다. 이러한 실시예에서, 상기 수소첨가 경사도는, 디스크의 자기 물질과 접촉하는 막의 바닥 표면에서 약 25 %의 원자 퍼센티지로 시작한다. 상기 경사도의 오버코트에서 가장 낮은 레벨에서는 수소가 없이 시작하는 것이 이상적이지만, 이것을 실제로 실현하기는 어렵다. 상기 막의 실제 한계는 약 8 원자 % 수소를 갖는 것이다. 생산 환경에서 경사도를 스퍼터하고자 할 때, 초기 레벨은 20 내지 30 원자 % 가 실제적이다. 최저의 레벨로 25 원자 % 로도 양호한 접착 및 경도를 얻을 수 있다. 상기 오버코트의 수소첨가 레벨은, 막 전체에 걸쳐서 바람직한 표면 특성을 얻기 위해서 막의 외부 표면에서 약 35 내지 40 원자 % 에 도달하도록 증가한다. 본 발명의 이러한 실시예에서 최종 박막은 바람직하게는 약 50 내지 200 옹스트롬 두께가 되어야 한다.

본 발명의 각각의 실시예에서 내구성(durability) 및 내부식성(corrosion resistance)이 우수하게 결합된 막을 얻는 것이 가능하다.

본 발명의 각 실시예는, 박막에서 수소첨가 레벨을 변동시키는 스퍼터링 기술을 이용하여 이루어진다. RF, 중간 주파수 및/또는 DC 스퍼터링이 사용될 수 있다. 상기 C:H 막은 양호하게는 그래파이트 타겟과, 수소 가스(H₂), 예를들면, 0 % 내지 35 원자 % H₂가 혼합된 아르곤 가스를 이용하여 DC 스퍼터된다. 상기 증착된 막의 수소 함유량에 영향을 주는 변수는 상기 타겟 레벨을 얻기위해서 변동될 수 있다. 상기 변동에는 (1) CH₄또는 탄화수소와 같이, H₂이외의 도팬트 가스를 이용하며, (2) 증착 속도를 변동시키며, (3) 스퍼터 압력을 변동시키는 것이 포함된다. 상기 기술은 박막 디스크 제조에 보통 사용되는 두가지 주요 유형의 스퍼터 장치에서 어느정도 다른데, 이러한 장치에는 1) 인-라인 팰릿(pallet)형 장치와 2) 싱글 디스크, 클러스터형 스퍼터 장치가 있다. 상기 싱글 디스크 장치에서 증착 챔버에서 사용되는 증착 공정은 증착하는 동안에 챔버에 놓이는 싱글 디스크에만 영향을 준다. 싱글 디스크 시스템에서 당면한 문제는, 수소 레벨이 허용 범위인 C:H 층을 형성하도록 조절된 변수를 갖는 두 개 또는 세 개의 스퍼터링 스테이션을 사용하므로 이층 또는 삼층 오버코트를 형성하는 것이다.

본 발명의 경사도 실시예는, 막이 증착될 때 수소 함유량에 영향을 주어 증착을 시작할때는 막으로 결합해 들어가는 수소의 양이 적게하며 계속해서 증착되는 동안에는 그 양이 증가되게 하는 변수를 변동시켜서 실시된다. 싱글 디스크 시스템에서, 경사도는 증착과정 동안에 도펀트 가스의 농도, 사용 가스의 흐름 또는 스퍼터 시스템의 펌핑 속도를 강력히 조절하므로 제어될 수 있다. 상기 나중의 두가지 공정 변수는 증착 압력을 제어하는데, 상기 증착 압력은 스퍼터 가스내 도펀트의 고정된 분압으로 상기 막 내부의 수소의 도펀트 농도를 증가시키는 것으로 알려졌다. 상기 증착 공정중에 수소의 소스로서 사용되는 가스의 흐름을 증가시키는 것은 상기 기판상의 막으로 결합되는 수소를 증가시키는 경향이 있다. 챔버의 저압단에서 펌핑 속도를 증가시키는 것은 수소 농도 경사도를 증가시키는 경향이 있다. 상기 층의 수소 함유량에 영향을 미치는 변수(들)는 증착하는 동안에 점진적으로 변동이 가능하여 표면을 향하여 상기 층의 수소 함유량을 증가시킨다. 상기 변수 변동은 연속되거나 충분히 작게 증가된다. 수소 함유량의 목표 퍼센티지를 얻기 위한, 상기 챔버내의 실제 펌핑 속도 값 및 도펀트 가스의 퍼센티지 값 등은 특정 스퍼터링 장치에 대해서 일련의 변수에 대해 조정 점을 선택하므로써 결정되며, 이는 최종 수소 함유량을 결정하며 따라서 변수의 업 또는 다운을 조절한다. 이러한 조정 공정은 스퍼터링 기술에서 통상적인 기술 수준중 하나에 불과하다.

상기 인-라인 펠릿형 장치에서, 다수의 디스크를 갖는 펠릿은 오버코트 증착 챔버내에서 오버코트 막을 증착하는 타겟에 의해서 연속적으로 통과된다. 단층 경사도 오버코트를 형성하기 위한 이러한 형태의 장치에서, 장치 전체의 도펀트 분압의 경사도 또는 전체 압력의 경사도를 발생하는 것이 필요하다. 후자의 것은, 디스크가 이동하는 치수를 따라서 컨덕턴스 제한과 협력하여 비대칭 펌핑에 의해서 수행된다. 전형적인 인-라인 스퍼터링 시스템은 다수의 가스 입구를 갖는데, 상기 가스 입구는 상기 기판을 포함하는 펠릿이 압력 경사도를 따라서 이동할 때 상기 막에 결합되는 수소의 퍼센티지에 영향을 주도록 도펀트 가스의 압력 경사도를 충분히 크게 발생시키기 위해서 독립적으로 제어될 수 있다. 인-라인 시스템에서 스퍼터링 지역들 사이에 압력 록(locks)을 포함하는 것도 가능하며, 그에 따라 여러 압력, 가스 구성 및 흐름 속도를 갖는 지역을 갖는다. 이러한 형태의 장치는 단일 디스크 시스템과 더 유사하게 동작하며 상기 경사도 오버코트는 물론이고 이층 또는 삼층 오버코트를 스퍼터하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 삼층 박막 실시예에 대한 여러 실시예에 대해서 스크래치 접착 검사(scratch adhesion test)가 수행되었다. 상기 디스크의 자기 물질과 접촉하여 이러한 검사에서 사용된 박막의 하부층은 그 두께가 약 50 Å 이다. 상기 삼층 박막의 중간층은 그 두께가 약 100 Å 이다. 상기 삼층 박막의 상층은 그 두께가 약 50 Å 이다. 상기 삼층 박막의 네 가지 서로 다른 구성이 검사되었다. 38 원자 %의 수소를 갖는 수소첨가 층을 표시하는데 "H"를 사용하고 탄소내에서 22 원자 %의 수소를 갖는 층을 표시하기 위해서 "S"를 이용하면, 네 개의 검사 디스크는 하층/중간층/상층으로 주어진 HHH, SSH, SSS, HSS 가 되었다. 상기 검사는 최대의 스크래치 접착에 대해서, 상기 삼층 구성의 상층이 해답이 됨을 알려준다. 상기 HHH 및 SSH 변형은 실제로 동일하게 수행되었으며(150 GMS 임계 부하) 한편 상기 SSS 결과는 75 GMS 이하이며 상기 HSS 변형은 약 25 GMS 였다. 따라서, 상기 삼층 박막의 상부 50 Å 층이 38 원자 % 수소일 때, 상기 스크래치 접착은 탄소에서 22 원자 % 수소의 상층을 갖는 삼층 구성의 스크래치 접착보다 상당히 개선된다. 상기 SSS 디스크에서 75 GMS 그리고 HSS 디스크에서 25 GMS 값을 갖는 것은 하층의 수소첨가가 접착을 더욱 감소시킴을 보여준다.

도 3은 수소첨가 레벨이 감소됨에 따라서 스퍼터된 수소첨가 탄소 막의 Cr/글래스상의 접착이 개선됨을 보여준다. 대기중에 노출된 막의 박리(delamination)를 관찰하기 위해서, 1100 Å 두께의 수소첨가 탄소막이 크로뮴층의 윗면상에 인가되었다. 여기서 사용된 기판은 글래스였다. 10 % 내지 35 % 수소 함유량까지 소량의 박리가 관찰되었으며, 35 % 이상에서 박리가 극적으로 증가하였다. 이것은 수소 함유량이 접착력을 감소시킴을 증명한다.

도 4는 스퍼터된 탄소 막의 경도가 중간의 수소첨가 레벨에서 최대가 됨을 보여준다. 그 결과는 10 또는 40 원자 % 수소에서 보다 20 내지 35 원자 % 수소에 대해서 경도가 더 양호함을 보여준다.

도 5는 수소 함유량의 증가가 더 낮은 표면 에너지를 나타내는 보다 소수성(hydrophobic)의 C:H 막으로 유도함을 보여준다. 소수성 물질은 친수성(hydrophilic) 물질 보다 더 내부식성을 갖는다. 수직축은, 표면 에너지의 대용물(proxy)로서 측정된 수분 접촉각(water contact angle)을 도시한다. 72도 이상의 수분 접촉각은 약 32 원자 % 이상의 수소 함유량을 갖을 때 얻을수 있었다. 상기 수분 접촉각은 30 원자 % 이상일 때 꾸준히 증가된다.

Weibal 회귀(regression) 통계에 적합한 스타트/스톱 내구성 검사 데이터는, 단일층의 균일하게 수소가 첨가된 막에 비해서 수소 경사도로 스퍼터된 막에서 상당히 개선된 내구성을 얻을수 있음을 보여준다. 상기 수소 경사도 오버코트의 샘플 범위는 더 낮은 지역의 25-30 원자 % 수소에서 표면의 35-40 원자 % 수소까지 걸쳐있다. 상기 단일층의 균일하게 수소가 첨가된 오버코트는 30-35 원자 % 수소를 갖는다.

도 6a-6c 는 상기 오버코트의 두께 전체에 걸쳐서 수소 함유량을 프로파일하는 다이나믹 SIMS 데이터를 도시한다. 수직축은 10²¹으로 분할된 원자 수소 밀도(H/cm³) 이다. 수평축은 깊이로서 옹스트롬으로 표시된다. 표면에서의 외견상의 수소첨가 강하는 측정 기술에 의한 것이다. 도 6a에 도시된 공칭으로 균일하게 수소가 첨가된 막과 비교해서 도 6b 및 6c에 도시된 수소 경사도를 갖는 막에서 우수한 결과를 얻을 수 있었다. 도 6b에 도시된 바와 같은 수소 경사도 오버코트의 샘플은, 수소 함유량이 표면의 30 내지 40 원자 % 에서 최소 레벨 예를들면, 3-5 원자 % 로 서서히 강하하는 것을 보여주었다. 도 6c에 도시된 바와같은 수소 경사도 오버코트의 샘플은, 수소 함유량에 있어서 훨씬 느린 하강을 보여주었는데, 가장 낮은 지역 조차도 약간의 수소 함유량 즉, 약 25 내지 30 원자 % 를 갖는다. 도 6a 에 도시된 단일층의 균일하게 수소가 첨가된 오버코트는 30-35 원자 % 수소를 갖는다.

전술된 설명은 청정 환경에서도 박막에 들어올 수 있는 오염원과는 무관하게 주어진 것이다. 예를들어, 소량의 공기도 미량의 수소, 산소 또는 질소가 박막으로 들어가게 할 수 있다. 이에 더해서, 스퍼터링 타겟도 100 % 순도가 아니어서 여러 오염의 원인이 될 수 있다. 전술된 바와같이 검사된 막은 오염되었을 수 있지만, 그 량은 측정된 바와같이 동작에 영향을 주지않는 정도이다.

본 발명은 디스크 코팅용으로 상세히 기술되었다. 그러나 본 발명의 범위내에서는 다른 용도의 코팅도 가능하다. 디스크 코팅에 더해서, 상기 코팅에 특히 유사한 용도는 디스크 드라이브에서 사용되는 슬라이더나, 다른 헤드 어셈블리상의 코팅이다. 상기 코팅은 슬라이터에서 사용된 기판상에 사용될 수 있다. 본 기술 분야에 숙련된 당업자라면 전술된 기술을 사용하여 슬라이더상에 본 발명의 세가지 실시를 수행할 수 있을 것이다.

전술한 바와 같은 본 발명에 따르면, 디스크의 내구성 및 수명이 향상되고, 본 발명의 오버코트는 양호한 접착력과 양호한 내구-저항력을 갖도록 하여 슬라이더와 직접 접촉에 의한 응력을 견디도록 설계된다는 효과가 있다.

Claims (15)

1. 디스크 드라이브에서 내구성 소자로서 사용하기 위한 제품에 있어서, 상부에 박막층이 없거나 다수의 박막층이 놓이는 기판; 및 표면을 형성하도록 상기 기판 또는 상기 박막위에 배치되는 박막 보호층 - 상기 박막 보호층은 상기 기판 또는 박막층 가장 가까이에서 10 원자% 이하의 가장 낮은 수소 원자 퍼센티지를 갖고, 수소 원자 퍼센티지가 표면을 향하여 점진적으로 증가하는 탄소 및 수소를 함유함 - 을 포함하는 제품.
2. 제1항에 있어서, 상기 표면에서 갖는 가장 높은 수소 원자 퍼센티지가 35 % 이상인 제품.
3. 제1항에 있어서, 상기 표면층은 72도 보다 큰 수분 접촉각을 갖는 제품.
4. 제1항에 있어서, 상기 박막 보호층은 약 50 내지 200Å 의 두께를 갖는 제품.
5. 디스크 드라이브에서 마모를 받는 부품으로 사용하기 위한 제품에 있어서, 기판 또는 이전의 박막층상에 증착되며, 수소 원자 퍼센티지가 X - 여기서, X 는 10 % 이하임 - 인 수소첨가 탄소(C:H)를 함유하는 제1박막층; 상기 제1박막층상에 증착되며, 수소 원자 퍼센트가 Y - 여기서, Y 는 X 보다 큼 - 인 C:H를 함유하는 제2박막층; 및 상기 제2박막층상에 증착되며, 수소 원자 퍼센티지가 Z - 여기서, Z은 Y보다 큼 - 인 C:H를 함유하는 표면 박막층을 포함하는 제품.
6. 제5항에 있어서, 상기 표면층의 수소 함유량 Z 는 35 원자 % 또는 그 이상인 제품.
7. 제5항에 있어서, 상기 제2층의 수소 함유량 Y 는 그 원자 퍼센티지가 20 % 내지 35 %의 범위인 제품.
8. (정정) 제5항에 있어서, 상기 표면층의 수소 함유량 Z 는 35 원자 % 또는 그 이상이며, 상기 제2층의 수소 함유량 Y 는 20 내지 35 원자 % 범위인 제품.
9. 제5항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3박막층의 전체 두께는 20 내지 200Å 인 제품.
10. 제5항에 있어서, 상기 제2층은 12.5 GPa 보다 큰 경도를 갖는 제품.
11. 제5항에 있어서, 상기 표면층은 72 도 보다 큰 수분 접촉각을 갖는 제품.
12. (정정) 디스크 드라이브에서 마모를 받는 부품으로 사용하기 위한 제품에 있어서, 기판 또는 이전의 박막층상에 증착되며, 수소 원자 퍼센티지가 0 % 내지 10 %의 범위인 탄소 및 수소(C:H)를 함유하는 제1박막층; 및 상기 제1박막층상에 증착되며, 수소 원자 퍼센티지가 35 % 이상인 C:H를 함유하는 표면 박막층을 포함하는 제품.
13. 제12항에 있어서, 상기 제1박막층과 표면 박막층의 전체 두께는 20 내지 200Å 인 제품.
14. 제12항에 있어서, 상기 제1층의 수소 함유량 Y 는 상기 제1층의 경도가 12.5 GPa 이상이 되도록 하기에 충분한 제품.
15. 제12항에 있어서, 상기 표면층의 수소 함유량 Z 는 수분 접촉 각이 72도 이상이 되도록 하기에 충분한 제품.

Images