JPH01286113A - 磁気ディスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は磁気ディスク及びその製造方法に係り、特に薄
膜磁気ディスクに好適な硬質炭素膜を保護層とする磁気
ディスク及びその製造方法に関する。

〔従来の技術〕

一般に記録再生磁気ヘッド（以下ヘッドと呼ぶ）と磁気
記録媒体で構成する磁気記録装置の記録再生方法には次
のような方法がある。すなわち操作開始前にヘッドと磁
気記録媒体面とを接触状態でセットした後、磁気記録媒
体に回転を与えることによりヘッドと磁気記録媒体面と
の間に空気層のギャップを作り、この状態で記録再生す
る方法である（コンタクト・スタート・ストップ方式、
以下Ｃ８Ｓと呼ぶ）、Ｃ８Ｓでは、磁気記録媒体の回転
開始時・回転停止時にヘッドと磁気記録媒体面は接触・
摩擦状態になる。

この接触摩擦状態におけるヘッドと磁気記録媒体との間
に生ずる接触摩擦力はヘッドおよび磁気記録媒体を摩耗
させ、ついにはヘッドおよび磁性媒体に傷を生じせしめ
、いわゆるヘッドクラッシュに至る。また、上記接触摩
擦状態においてヘッドのわずかな姿勢の変化がヘッドに
かかる荷重を不均一にさせ、ヘッドおよび磁気記録媒体
表面に傷をつける場合もある。

この摩耗を防ぐために、従来から保護膜として磁性層の
上にグラファイトをスパッタリングで形成したいわゆる
スパッタ膜やプラズマ・インジェクションＣＶＤ　（Ｐ
Ｉ−ＣＶＤと略称）による硬質炭素膜を形成する方法が
提案されている。なお。

この種の炭素質保護膜に関するものとしては、例えばア
イ・イ・イ・イツトランスアクション・オン・マグネテ
ィックス、ボリューム・マグ−１７゜第４巻、７月号、
　１３７６〜１３７９頁、　１９８１　”データポイン
ト、スイン、フィルム、メディア”　（ＩＥＥＴＲＡＮ
ＳＡＣＴＩＯＮ　ｏｎ　ＭＡＧＮＥＴＩＣ５，ＶＯＬ　
ＭＡＧ−１７，Ｎｏ、４゜Ｐａｇｅ　１３７６〜１３７
９．　ＪＵＬＹ　１９８１　”ＤＡＴＡＰＯＩＮＴ　Ｔ
ＨＩＮＦＩＬＭ　ＭＥＤＩＡ”〕及び特開昭６１−２１
０５１８号等が挙げられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記ＰＩ−ＣＶＤによる炭素膜はビッカース硬度が２０
００〜３０００　ｋｇ／ａｍ”と硬質であるためグラフ
ァイトのスパッタ膜より耐摩耗性がすぐれているが磁気
ディスクとして十分な寿命を確保するには約５００人の
膜厚を必要とする。高記録密度化のためにはさらに膜厚
の薄いことが好ましく、薄くても十分な耐摩耗寿命を確
保するためには炭素膜の硬質化をはかる必要がある。

しかしながら高硬質化をはかると内部歪みのために磁性
膜との間で剥れたり、衝撃強度が低下するためにヘッド
がディスクに接触した時にクラックが生じるので、この
点の改善が必要である。磁性膜と炭素保護膜の間にＳｉ
、Ｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ。

Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗなどの炭素と強い結合
を形成する中間膜を設けることが考案されているが、こ
の方法は成膜工程が一工程ふえてコスト高になると共に
、磁性膜とヘッドとの距離が長くなるため記録密度が低
下するという欠点がある。

したがって、炭素保護膜としては薄くても耐摩耗性、耐
クラツク性に優れしかも、磁性層と強い結合を形成する
膜の開発が、当面の解決すべき課題である。

本発明の目的は、上記課題を解決することにあり、その
第１の目的は改良された硬質炭素保護膜を有する磁気デ
ィスクを提供することにあり、第２の目的は、それを製
造する改良された磁気ディスクの製造方法を提供するこ
とにある。

〔課題を解決するための手段〕

すなわち、上記本発明の第１の目的は、非磁性基体上に
金属薄膜磁性層を有し、前記金属薄膜磁性層上にケイ素
、ゲルマニウム、スズ及び鉛から成る群から選ばれる少
なくとも１種の金属元素を含む硬質炭素膜より成る保護
膜が形成されて成ることを特徴とする磁気ディスクによ
って達成される。

上記硬質炭素膜に含まれる金属元素は、前記炭素膜中に
均一に分散されていることが望ましく、また、その含有
量は、通常原子％で２θ％以下、好ましくは１〜１５％
、より好ましくは３〜１０％である。つまり、金属元素
の添加は、耐剥離性、耐クラツク性の向上に寄与し、少
しでも含有せしめればそれ相当の効果は認められるが、
余り多くなると膜の硬度が低下し耐摩耗性が低下するこ
とから上記の範囲が望ましい、また膜厚は、５００Å以
下、実用的には２００〜３００人とすることができる。

さらにまた、上記硬質炭素膜は非晶質で、硬度はビッカ
ース硬度で少なくとも２０００を有することが望ましく
、より望ましくは２５００〜６０００である。

上記金属元素は、前述のようにいずれも炭素膜の強度向
上と、下地磁性層との結合力の強化に好ましい作用を発
揮するが、とりわけケイ素を含有するものが好ましい。

金属薄膜磁性層としては、周知の強磁性層でよく、例え
ばＧｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｎ１−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃ
ｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｍｏ。

Ｇｏ−Ｖ等が形成される。

非磁性基体としては、アルミニウム合金、ステンレスス
チール、例えば窒化ケイ素や炭化ケイ素等のセラミック
ス、ガラスなどからなる非磁性材が用いられる。

また、上記硬質炭素膜上には必要に応じ更に例えばパー
フルオロアルキル系の液体潤滑剤を被覆することができ
る。

上記本発明の第２の目的は、非磁性基体上に磁性金属層
が形成された基板を、高周波プラズマ処理室内に設けら
れた試料台上に載置し、前記室内を高真空に排気したの
ち、前記室内に飽和炭化水素化合物と、ケイ素、ゲルマ
ニウム、スズ及び鉛から成る群から選ばれる少なくとも
１種の金属元素の水素化物、アルキル化合物及びアルコ
キシ化合物の少なくとも１種とを含む混合ガスを送給し
、ガス圧１〜５００　ｍ　Ｔ　ｏｒｒ下でバイアスプラ
ズマＣＶＤ処理することにより、前記基板の磁性金属層
上に前記金属元素を含む硬質炭素膜を形成することを特
徴とする磁気ディスクの製造方法によって達成される。

ここに述べるバイアスプラズマＣＶＤ処理とは、通常、
基板に向っての電圧降下が１００〜３ＫＶあり、高周波
、低周波などの交流電圧を基板に印加し基板側に自己バ
イアスを生じさせることにより実現するプラズマＣＶＤ
処理を意味する。特に、高周波放電は電極上に絶縁性の
炭素膜が形成されても放電が安定しており、本発明の硬
質炭素膜を形成するのに適している。つまり、通常の蒸
着、スパッタリング、バイアスのないＣＶＤなどの他の
方法では、本発明の硬質炭素膜の形成は困難である。し
たがって、本発明の製造方法において、このバイアスプ
ラズマＣＶＤ処理は極めて重要な手段である。

硬質炭素膜の形成に用いる炭素と金属元素との原料ガス
成分について以下、詳述する。

（１）炭素成分については、例えばメタンＣＨ４゜エタ
ンＣ２Ｈ６，プロパンＣ，Ｈ，，ブタンＣ４Ｈ１゜など
の飽和炭化水素ガスを、そして （２）金属元素成分については、Ｓｉ、　Ｑｅ、　Ｓｎ
。

ｓｂの水素化物、アルキル化合物、アルコキシ化合物の
いずれか１種もしくは２種以上の混合ガスを用いること
ができる。これら水素化物、アルキル化合物、アルコキ
シ化合物についてＳｉを代表例としてさらに具体的に説
明すると、水素化物については例えばモノシランＳｉＨ
４，ジシランＳｉ、Ｈ，などが、アルキル化合物につい
ては、−般式Ｓ　Ｉ　Ｒ４１アルコキシ化合物について
は、一般式５ｉ（ＯＲ）４（ただし、いずれの一般式に
おいてもＲは例えばメチル基ＣＨ，，エチル基Ｃ２Ｈ，
。

プロピル基Ｃ，Ｈ，，ブチル基Ｃ４Ｈ５などで表わせる
アルキル基）で表わせるシラン化合物が用いられる。他
のＧｅ、Ｓｎ、Ｓｂの原料成分についても、Ｓｉの化合
物とほぼ同様に類似しているので説明を省略する。

バイアスプラズマＣＶＤによる成膜は、これら炭素原料
成分の少なくとも１種と金属元素成分の少なくとも１種
とをプラズマ処理室内に所定の流量比で送給し、前述の
とおりガス圧１〜５００ｍＴｏｒｒ、好ましくは１０〜
２００ｍ　Ｔｏｒｒ下で、放電電力は例えば２０〜２０
００Ｗ、通常好ましくは５０〜１０００Ｗで処理すれば
目的とする所定の金属元素を含む硬質炭素膜を磁性層上
に容易に形成することが出来る。

得られる硬質炭素膜を構成する炭素と金属元素との成分
比は、処理室内に送給される原料ガス成分中の炭素及び
金属元素の原子比にほぼ比例するので、これらのガス流
量を所定流量比に調整すれば目的の成分比の炭素膜を容
易に得ることが出来る。つまり、上記第１の目的を達成
する磁気ディスクの発明を満足するように炭素原子に対
する上記金属原子の組成比を２０％以下、好ましくは１
〜１５％、より好ましくは３〜１０％となるように流量
比を設定すればよい６ 〔作用〕 本発明のＳＬ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂの少なくとも１種の金
属元素を含む硬質炭素膜が硬度が高く、耐剥離性・耐ク
ラツク性にすぐれていることは後に述べる実施例で具体
的に示すが、上記金属元素を加えることによって内部歪
みが低減され添加金属元素と磁性層および炭素との間に
結合が形成され、それにより耐剥離性・耐クラツク性を
良好にしていると考えられる。

〔実施例〕

実施例１゜ 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の磁気ディスクの一実施例を示す断面
図で、同図の１はアルミニウム合金から成る非磁性基体
、２はその上に形成されたＮ１−Ｐめっき膜を下地とし
その上に形成されたＣｏ−Ｎｉ合金磁性層、３はいわゆ
る磁気ディスク基板、４は本発明の特徴部分であるＳ１
含有硬質炭素保護膜、そして５は、潤滑層である。

第２図は、上記磁気ディスクを製造するためのバイアス
プラズマＣＶＤ装置の概略図を示す。

以下、このＣＶＤ装置を用いて、第１図の磁気ディスク
を製造するプロセスについて説明する。

予め、アルミニウム合金基体１上にＮ１−Ｐめっき膜が
被覆され１表面粗さ０．００５μｍに仕上げされ、その
上に磁気記録再生用媒体の磁性層２としてＣｏ−Ｎｉ合
金を０．０６μｍスパッタリングで形成したディスク基
板３を準備し、これを第２図のバイアスプラズマＣＶＤ
処理室を構成する真空槽２１内の高周波電源２６に接続
された高周波電極２５の上に載置する。そして、アース
電極２２を高周波電極２５と平行に設置する１次に真空
ポンプ２４を動作させつつ炭素成分原料ガスとしてメタ
ンＣＨ４ガス２９をガス導入口Ｂ２８から、Ｓｉの原料
ガスとしてモノシランＳｉＨ４ガス３０をガス導入口Ａ
２７から真空槽２１内に導入する０次に、高周波電極２
５とアース電極２２との間に１３．５６ＭＨｚの高周波
の電圧５００〜１００ＯＶを印加し、電極間にプラズマ
を発生させる。そして、これら混合ガス圧１〜５００　
ｍ　Ｔ　ｏｒｒ　。

放電電力２０〜２０００Ｗの範囲で適度な条件を設置し
、ディスク基板上にケイ素含有硬質炭素膜を０．０２５
μｍの厚さに被覆し磁気ディスクを作成した。

この場合、高周波電極側には自動的に負のバイアス電圧
すなわち自己バイアスが生じることが知られており（例
えば、Ｎ　、　Ｃｈａｐｍａｎ著、岡本幸雄訳「プラズ
マプロセシングの基礎」１３０頁）、この３００〜６０
０ｖの負のバイアスによって、炭素イオン、ケイ素イオ
ンが加速されて成膜されるため硬質の膜を得ることがで
きる。

ガス導入口Ａ２７とガス導入口８２８からのメタンＣＨ
４ガス２９とモノシランＳｉＨ４ガス３０の流量を変え
て膜中の炭素に対するケイ素の組成比率の異なるケイ素
含有硬質炭素膜を作成し、耐Ｃ８Ｓ性を評価した。第３
図はその例を示す特性曲線図である。この図から、ケイ
素含有量が２０％（原子比）以下でその有効性が認めら
れ、好ましい１〜１５％の範囲内で、ケイ素を含まない
場合の２倍以上の効果が、そしてより好ましい３〜１０
％においては３倍以上の効果が認められた。

実施例２゜ 実施例１と同様にして炭素成分原料としてメタンＣＨ４
ガス６０％、Ｓｉ原料成分としてテトラメチルシラン５
ｉ（ＣＨｚ）４ガス８％の割合で混合したガス１０ｍＴ
ｏｒｒの条件下でバイアスプラズマＣＶＤ処理を行ない
目的とするケイ素含有硬質炭素保護膜を形成した。この
結果については、第１表に示すとおり非常に良好なＣ８
Ｓ特性を示した。

実施例３゜ 実施例１と同様にして、ＣＨ，ガス９２％。

ＧｅＨ４ガス８％の割合で混合したガス１０ｍＴｏｒｒ
の条件下でバイアスプラズマＣＶＤ処理を行ない目的と
するゲルマニウム含有硬質炭素膜を形成した。この結果
は、第１表に示すとおりであり、実施例２とほぼ同様に
非常に良好なＣ８Ｓ特性を示した。

実施例４゜ 実施例３と同様にして、ＣＨ４ガス９２％。

ＳｎＨ，ガス８％の割合で混合したガス１０ｍＴｏｒｒ
の条件下でバイアスプラズマＣＶＤ処理を行ない目的と
するスズ含有硬質炭素膜を形成した。この結果は、第１
表に示すとおりであり、実施例２とほぼ同様に非常に良
好なＣ８Ｓ特性を示した。

実施例５゜ 実施例３と同様にして、ＣＨ４ガス９２％。

ＰｂＨ，ガス８％の割合で混合したガスＩＱｍＴｏｒｒ
の条件下でバイアスプラズマＣＶＤ処理を行ない目的と
する鉛含有硬質炭素膜を形成した。この結果は、第１表
に示すとおりであり、実施例２とほぼ同様に非常に良好
なＣ８Ｓ特性を示した。

実、流側　６゜ 実施例２のＳ　ｉ（ＣＨ，）４ガス８％のうちの４％を
ＧｅＨ４２％、５ｎＨ４２％で置換し、上記実施例２と
全く同様に処理したところ、目的とするケイ素、ゲルマ
ニウム及びスズ含有の硬質炭素膜を形成した。この結果
は、第１表に示すとおりであり、実施例２とほぼ同様の
Ｃ８Ｓ特性を示した。

実施例７゜ 実施例３のＧ　ｅ　Ｈ４ガス８％のうちの４％をＳｎＨ
，２％、ＰｂＨ４２％で置換し、上記実施例３と全く同
様に処理したところ、目的とするゲルマニウム、スズ及
び鉛含有の硬質炭素膜を形成した。

この結果は、第１表に示すとおりであり、実施例３とほ
ぼ同様のＣ８Ｓ特性を示した。

比較例　１゜ 実施例２と同様にしてＣＨ４ガスのみを１０ｍＴｏｒｒ
とし、その他の金属元素成分を導入せずに実施例２と全
く同様に処理して、炭素成分のみからなる硬質炭素膜を
比較のために形成した。この結果は第１表に示すとおり
であり著しく特性が劣化した。

比較例２゜ 実施例２と同様にして、ただし５ｉ（ＣＨ，）、ガス８
％の代りにＳｉＨ４ガス４０％を用いてＣＨ，ガス６０
％と混合して実施例２と全く同様に処理して、ケイ素を
３８％（原子％）と多量に含有する硬質炭素膜を比較の
ために形成した。この結果は第１表に示すとおりであり
著しく特性が劣化した。

比較例３゜ メタンＣＨ，ガス１００ｍＴｏｒｒをプラズマ化し、こ
れをｓｏｏ　ｖの電圧をかけ、プラズマ中のイオンを加
速電界によってディスク基板上に噴射するプラズマイン
ジェクションＣＶＤ　（ｐＩ−ＣＶＤ）でディスク基板
上に炭素膜を０．０２５μｍ（上記各実施例と同一厚さ
）被覆し磁気ディスクを作成した。

これは従来例を示したものであるが、その結果は第１表
に示すように本発明実施例の約１７２の試験回数でクラ
ッシュが発生した。

第　　１　　表 試験（Ｃ８Ｓ試験）を測定したもの 以上、本発明の一実施例を比較例と対比して示したが、
上記実施例はごく一部の炭素成分原料及び金属元素成分
の原料を用いた例にすぎない。その他のアルキル化合物
、アルコキシ化合物を原料としたものにおいても同様の
結果が得られることは云うまでもない。金属元素成分と
して、例えば。

Ｓｉ（ＣＨ３）４のごときアルキル化合物。

Ｓｉ（ＯＣＨ３）４のごときアルコキシ化合物を用いた
場合には、金属元素の導入と同時にアルキル基やアルコ
キシ基から炭素成分の一部をも導入することができると
いう副次的効果もある。

また、上記実施例では、製造装置として、平行平板形の
バイアスプラズマＣＶＤ装置を用いたが。

本発明においてはプラズマ発生手段としてその他周知の
マイクロ波イオン源を用いたプラズマＣｖＤ処理装置を
も使用できることは云うまでもない。

〔発明の効果〕

以上の結果から明らかなように本発明の磁気ディスク及
びその製造方法は優れた耐摩耗性と耐剥離・耐クラツク
性を有していることがわかった。

なお、本発明の実施例では磁気ディスクについて述べた
が、フロッピーディスク、磁気テープ。

磁気カードにも本発明が有効であることは明らかである
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例を示す磁気ディスクの部分
断面図、第２図は、本発明を実施するための製造装置の
一例を示した概略説明図、そして第３図は、本発明の実
施例を示す硬質炭素膜中に含有１するケイ素量と膜の特
性との関係を示した特性曲線図である。 図において。 ３・・・基板 ４・・・硬質炭素保護膜 代理人弁理士　　中　村　純之助 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、非磁性基体上に金属薄膜磁性層を有し、前記金属薄
   膜磁性層上にケイ素、ゲルマニウム、スズ及び鉛から成
   る群から選ばれる少なくとも１種の金属元素を含む硬質
   炭素膜より成る保護膜が形成されて成ることを特徴とす
   る磁気ディスク。 ２、上記硬質炭素膜が含有する上記金属元素の含有量を
   ２０原子％以下としたことを特徴とする請求項１記載の
   磁気ディスク。 ３、上記基体がアルミニウム合金、ステンレススチール
   、セラミックス及びガラスから成る群から選ばれるいず
   れか１種の非磁性体から成ることを特徴とする請求項１
   もしくは請求項２記載の磁気ディスク。 ４、非磁性基体上に磁性金属層が形成された基板を、高
   周波プラズマ処理室内に設けられた試料台上に載置し、
   前記室内を高真空に排気したのち、前記室内に飽和炭化
   水素化合物と、ケイ素、ゲルマニウム、スズ及び鉛から
   成る群から選ばれる少なくとも１種の金属元素の水素化
   物、アルキル化合物及びアルコキシ化合物の少なくとも
   １種とを含む混合ガスを送給し、ガス圧１〜５００ｍＴ
   ｏｒｒ下でバイアスプラズマＣＶＤ処理することにより
   、前記基板の磁性金属層上に前記金属元素を含む硬質炭
   素膜を形成することを特徴とする磁気ディスクの製造方
   法。