JPH03131509A - 水素添加した炭素組成 - 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】 〔分　野〕 本発明は水素添加炭素組成に関する。

〔背　景〕

硬い炭素組成は、高周波（ＲＦ）プラズマ反応炉、直流
（ＤＣ）放電、化学蒸着（ＣＶ　Ｄ）装置内における沈
積、或は二次イオン室におけるスバンタ沈積、或は−次
イオン装置内における炭素の直接励起によって得ること
ができるのは周知である。

これらの材料は、これらの材料が極めて硬いことがダイ
ヤモンドの特性に類似した特性を呈するであろうと期待
されることから、広範且つ重要な実益に対する潜在性を
有している。例えば、硬い炭素薄膜組成をシリコン接着
層と組合わせて磁気記録媒体を保護する硬い被膜を得る
ことが知られている。

〔発明の概要〕

本発明は、物質の組成、及び例えば下地上の薄膜の形状
に生成された組成の硬さ、原子密度、質量密度、潤滑性
、耐摩耗性、導電率、付着力、応力、透過性或は結晶度
のような特性を選択する方法に関する。

本発明の一面は、組成の硬さ、潤滑性、耐摩耗性、原子
密度、質量密度、透過性、導電率、応力、付着力或は結
晶度の何れかの特性を制御する方法である。本方法は下
地を室内に配置することを含む。必須元素である炭素及
び水素、及び弗素、シリコン、硼素、酸素、アルゴン或
はヘリウムから選択される任意選択元素を含む生成ガス
を制御可能なように室内に導入する。ガスは、下地上の
エネルギが約３０〜２００ｅＶの範囲となるように制御
可能なように付勢される。その結果、純ダイヤモンドと
少なくとも０．１８　ｇ原子／　Ｃｔ＆との間の原子密
度を有する組成が下地上に生成される。この組成は以下
の基本式を有する。

Ｃ＋−ｚ−ｗ　Ｓｉｚ　Ａｗ　　（ＨＩ□ＦＸ３　。

但し、０≦ｚ＋ｗ≦０．１５．０≦ｗ≦０．０５．０≦
ｘ≦０．１０、Ｏ＜　ｙ＜　１．５であり、Ａは硼素或
は酸素である。

室はＲＦプラズマ室でよく、その場合には室内の合計ガ
ス圧は５乃至１００ミリトルの範囲であり、エネルギは
下地への衝突エネルギであり、そして付勢はＲＦバイア
ス電圧を約１００〜１５００Ｖの範囲内で制御すること
によって制御する。

室は真空室でよく、その場合には圧力は約１ミリトルで
あり、付勢はイオン源によって行う。イオン源は、エネ
ルギがターゲットへのガスの衝突エネルギである一次イ
オン源であっても、或はターゲットからのスパッタリン
グによってガスの少なくとも一部分に発生させる第１イ
オンビームと、ガスが下地に衝突した後にガスを付勢す
る第２イオンビームとヲ有する二次イオンビームシステ
ムであってもよい。

本発明の特色は、生成された組成に異なる領域を生じさ
せるように、組成を時間の関数として生成できることで
ある。組成は薄膜として生成させることができ、特性は
薄膜の深さの関数として変化する。

別の特色は、組成内の水素の量を制御することによって
特性を変化させ得ることである。組成の水素含有量は、
生成ガスのエネルギを制御することによって制御可能で
ある。水素含有量はエネルギを増加させることによって
減少させることができる。

更に別の特色は、ガスのエネルギを制御して組成の硬さ
を制御できることである。エネルギは、硬さが、先に生
成された組成に対して最大となる値に調整することがで
きる。室はＲＦプラズマ室であり、生成ガスは実質的に
メタンからなることができ、この場合約５００■のＲＦ
バイアス電圧で最大の硬さが得られる。

別の特色は、組成内の酸素の量を制御することによって
、或はガス内のアルゴン（Ａｒ）或はヘリウム（Ｈｅ）
の量を制御することによって、硬さを制御できることで
ある。

別の特色は、組成内の弗素の量を制御することによって
、或は組成の結晶度を制御することによって、潤滑性を
制御できることである。潤滑性は、生成ガス内のＨｅ或
はＡｒの量によっても制御可能である。

別の特色は、生成ガス内のシリコンの量を制御すること
によって、或は組成の結晶度を制御することによって、
耐摩耗性を制御できることである。

耐摩耗性は、ガスのエネルギを制御することによっても
制御可能である。

別の特色は、組成の水素含有率を制御することによって
、或はガスのエネルギを制御することによって、原子密
度を制御できることである。

別の特色は、組成の水素含有量を制御することによって
、或はガスのエネルギを制御することによって、質量密
度を制御できることである。

別の特色は、組成内の硼素の星を制御することによって
、或は組成の結晶度を制御することによって、導電率を
制御できることである。導電率は、ガスのエネルギを制
御することによっても制御可能である。

別の特色は、組成内のシリコン、硼素、水素或は弗素の
量を制御することによって、或はガスのエネルギを制御
することによって、応力を制御できることである。

別の特色は、組成内のシリコン或は水素の量を制御する
ことによって付着力を制御できることである。

別の特色は、ガスのエネルギを制御することによって、
或は組成内の硼素、シリコン、或は水素の壇を制御する
ことによって、結晶度を制御できることである。結晶度
は、生成ガス内のＨｅ或はＡｒの量を制御することによ
っても制御可能である。

別の特色は、下地を磁気記録媒体とし、組成を潤滑性保
護被膜となし得ることである。

別の特色は、下地を書き込み／読み出し変換器とし、組
成をこの変換器の空気ベアリング表面に付着させ得るこ
とである。

別の特色は、特性が光学的特性をも含み、下地を記録媒
体とし、組成を少なくとも部分的に透過性の潤滑性保護
被膜となし得ることである。

別の特色は、記録媒体が組成と下地との間に部分的に吸
光性薄膜を含み得ることである。吸収薄膜はクロムであ
ってよい。

組成を下地との間に非晶質シリコンの層を沈積させるこ
とも可能であり、またこの層は破壊的干渉パッケージを
形成するよう充分な厚さとすることができる。組成は有
機吸光材料を含み得る。有機材料は、フォトレジスト、
ポリイミド或は水素添加炭素から選択可能である。吸光
材料の深さは記録媒体を書式化するように配列すること
ができる。

別の特色は、組成を生成させる下地を、光磁気スライダ
となし得ることである。

別の特色は、組成を透過性が低い腐食保護薄膜となし得
ることである。

別の特色は、組成を回転滑り表面のための低摩擦、低摩
耗被膜となし得ることである。

別の特色は、組成が高度に滑らかな表面を呈し得ること
である。

別の特色は、下地を金属、合金、半導体、プラスチック
或はセラミックとなし得ることである。

別の面においては：下地を室内に配置し；必須元素であ
る炭素及び水素、及び弗素、シリコン、硼素、酸素、ア
ルゴン或はヘリウムから選択される任意選択元素を含む
ガスを制御可能なように室内に導入して下地上のエネル
ギが約３０〜２００ｅＶの範囲となるように制御可能な
ように付勢し；付勢されたガスから、純ダイヤモンドと
少なくとも０．１８　ｇ原子／　ｃｄｌとの間の原子密
度を有し、且つＯ≦ｚ＋ｗ≦０．１５．０≦ｗ≦０．０
５．０≦ｘ≦０．１０，０＜ｙ＜１．５及びＡを硼素或
は酸素として、 ＣＩ−ｚ−ｗ　Ｓｉｘ　Ａｗ　　（Ｈｌ−ｘ　Ｆｘ　）
　ｙなる式を有する組成を下地上に生成させるプロセス
によって物質の組成を生成することが可能である。

更に別の面においては：下地を室内に配置し；必須元素
である炭素及び水素、及び弗素、シリコン、硼素、酸素
、アルゴン或はヘリウムから選択される任意選択元素を
含むガスを制御可能なように室内に導入してこのガスが
下地上で約３０〜２００ｅＶの範囲の衝突エネルギを有
するように付勢し；付勢されたガスから、少なくとも若
干の分子が純ダイヤモンドと少なくとも０．１８　ｇ原
子／ｃｔＡとの間の原子密度を有し、且つ Ｏ≦ｚ＋ｗ≦０．１５．０≦ｗ≦０．０５、Ｏ≦ｘ≦０
．１０．０〈ｙ〈１．５、及びＡを硼素或は酸素として
、 ＣＩ−ｚ−ｗ　５１２　Ａｗ　　（Ｈｌ−ｘ　Ｆｘ　）
　ｙなる式を有する複数の分子を下地上に生成させ；こ
のようにして生成された分子の平均が０、０５　＜　ｙ
　＜　０．１８において上式を満足する物質の組成を製
造する方法が提供される。

室は、−次イオンビーム室でよく、組成はその室内のプ
ラズマガスの変動によって発生させる。

別の面においては、本発明は、純ダイヤモンドと少なく
とも０．１８　ｇ原子／　ｃｒ＆との間の原子密度を有
し且つＯ≦ｚ＋ｗ≦０．１５．０≦ｗ≦０．０５．０≦
ｘ≦０．１０、Ｏ＜　ｙ　＜　１．５、及びＡを硼素或
は酸素として、 ＣＩ−ｚ−ｗ　Ｓｔｚ　Ａｗ　　（Ｈｌ−Ｘ　Ｆ’ｌｌ
　ｌｙなる式を有する物質の組成を提供する。

この組成は短距離原子順序のグラファイト状領域をも含
むことができる。またこの組成は下地上の薄膜に形成さ
せることもでき、薄膜の特性は薄膜内の位置の関数とし
て変化する。この薄膜は級別された薄膜であり、薄膜の
特性は薄膜の深さの関数として変化する。

別の面において、組成はＱ＜ｚ＋ｗ＜０．１５．０＜ｗ
＜０．０５．０＜ｘ＜０．１０、及び０　＜　＞＋　＜
　１．５によって定義することができる。

別の面において、組成はｏ　＜　ｙ　＜　ｏ、　ｔ　ｓ
、或は０、０５　＜　ｙ　＜　０．１８によって定義す
ることができ、或は平均して０．０５＜ｙ＜０．１８で
あることができる。

本発明の更に別の面は、空気ベアリングとして動作させ
る動作表面を有し、この表面に付着させた被膜を含む変
換器であり、この被膜は純ダイヤモンドと少なくとも０
．１８　ｇ原子／ＣＴ１１との間の原子密度及びＯ≦ｚ
＋ｗ≦０．１５． ０≦ｗ≦０．０５．０≦ｘ≦０．１０．Ｏ＜ｙ＜１．５
、及びＡを硼素或は酸素として Ｃ１−２−Ｗ　ｓｉ２Ａｗ　　（Ｉ（＋−ｘ　Ｆｘ　）
　ｙなる式を有する。この被膜は、その表面に塗布され
るフルオロカーボン潤滑材のような液体潤滑材を含むこ
とができる。

他の長所及び特色は以下の好ましい実施例の説明から明
白になるであろう。

〔実施例〕

生戒及夏詩立川」 我々は、望ましい特性を有する若干の非晶質、炭素質の
物質の組成を生産できることを発見した若干の実施例に
おいては、これは選択された添加材を組入れることによ
って、及び選択された条件の下で生成を遂行することに
よって達成される。

即ち、これらの組成は、はぼ純ダイヤモンドと少なくと
も０．１８　ｇ原子／　ｃ＋＋！の原子密度と、０≦ｚ
＋ｗ≦０．１５．０≦ｗ≦０．０５、Ｏ≦ｘ≦０．１０
．０　＜　ｙ　＜　１．５及びＡを硼素或は酸素として ＣＩ−ｚ−ｗ　Ｓ＋ｚ　Ａｗ　　（Ｈ＋−ｘ　Ｆｘ　）
　ｙ　　　　（１）なる式とを有する。

一般に、元素Ｃ，Ｓｉ、　０及びＢは、これらが１より
大きい原子価を有していることからネットワーク形成元
素、即ち、これらが基本構造ネットワーク内にブリッジ
及びクロスリンクを形成できるものと考えられる。水素
及び弗素は１つの結合しか持っていないから、ネットワ
ーク終端元素としてのみ働らき得る。以下に説明する化
合物の一般式は ＮＴｙ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（
２）と表わすことができる。但し、Ｎは原子価が２或は
それ以上のネットワーク原子（即ち、Ｎ＝Ｃ２Ｓｉ、　
Ｂ或はＯ）であり、Ｔは原子価が１の終端原子（即ちＨ
或はＦ）である。この一般解析は０、１８　＜　ｙ　＜
　０．１５において適用できるものと考えられる。

基本構成要素の相対量を変化させることによって、及び
組成の生成のパラメタを変化させることによって、所望
の特性を呈するように組成の特性を変化させることがで
きる。これらの特性には、潤滑性、耐摩耗性、硬さ、原
子密度、質量密度、導電率、応力、付着力、透過性及び
結晶度が含まる。

第１図は、炭素質組成を特徴付けるダラム原子数密度を
、ダラム原子密度／ｄ対水素の原子含有率（ＦＨ）でプ
ロン（・シた図である。Ａ、Ｂ、及びＣに分類された領
域は上述の特定式（１）における限界を表わし、最も簡
単な場合には組成は炭素及び水素のみを含む（即ち、添
字Ｘ及び２がＯ）。

また第１図は水素の原子含有率Ｆ０と組成パラメタｙと
の関係を図の下方の水平の線で示す。

ＦＨとｙとの代数的関係はＦＨ−ｙ／　（１＋ｙ）であ
る。

八と名付けられた領域は、純ダイヤモンド（第１にＤＩ
で示す）と約０．１８　ｇ原子／　ｃｔｄの中水素含有
率ＦＨが約０．１６から約０．６までの原子数密度の組
成を表わす。領域Ｂは０よりも僅かに大きい値から０．
０５までの水素含有率を有する０、１８ｇ原子／　ｃｏ
！より大きい原子数密度の組成を表わす。

以後、領域Ａ内の組成を濃い炭化水素組成（ＤＨＣ）と
呼び、また領域Ｂ内の組成をダイヤモンド状炭素組成（
ＤＬＣ）と呼ぶ。

水素含有率が領域Ｂよりは大きいが領域へよりは小さい
、即ちＦ１４が約０．０５乃至０．１６で、原子数密度
が０，１８より大きい領域は領域Ｃと名付けられ、以後
硬い非晶質炭素（ＨＡＣ）と呼ぶ。

この範囲内に入る平均組成を提供できることが本発明の
１つの特質であり、所望の特性を有する平均ＨＡ　Ｃ組
成を提供できることが別の特色である。

第１図に示すように、ＤＨＣ，、ＤＬＣ及びＨＡ　Ｃ組
成は、例えば非晶質炭素（ＡＭ）のような曹通の有機化
合物或はアントラセン（ＡＲ）のような濃縮したリング
芳香族よりも大巾に高密度である。これら後者の化合物
は、同じ基本範囲に入ってはいるが、本発明の実施によ
って生成される組成よりは遥かに低密度である。

組成が前記の式（１）によって定義されるように種々の
添加物を含む場合には、ＤＬＣ，ＤＨＣ及びＨＡ　Ｃが
組成パラメタｙによって定義できることを理解されたい
。大よそ、Ｄ　Ｌ　ＣはＱ＜ｙ＜０．０５、ＨＡＣは０
．０５　＜　ｙ　＜　０．１８、及びＤ　ＨＣは０．１
８　＜　ｙ　＜　１．５の範囲内である。

第２図は本発明により生成された薄膜２の概要図である
。薄膜組成は短距離原子順序の領域５．６を有する非晶
質母材４を含むことが好ましい。

例えば、非晶質母材４は局部順序付けされた領域５或は
グラファイト状領域６を含むことができる。

グラファイト状材料は一般的に短距離原子順序及びＳ、
Ｚ炭素サイトを有する。

生成された薄膜内の領域の数及び型は、所望の特性を得
るために本発明によって変化させることができる。若干
の組成においては、結晶度は、−般に透過電子顕微鏡（
ＴＥＭ）では観察されないように制御することができる
。

ＤＬＣ，ＤＨＣ或はＨＡＣ組成は、高周波（ＲＦ）自己
バイアス室、或は−次或は二次イオンビーム沈積システ
ムを使用して生成させることが好ましい。これらの何れ
の方法においても、下地に衝突する時の生成ガスのエネ
ルギは、約３０〜２００■の間に制御することが好まし
い。本明細書において使用する生成ガスとは広意義に定
義されており、ＲＦプラズマ室内へ導入されるガスであ
っても、或は−次或は二次イオンビーム技術によって組
成を生産する場合にイオンビーム内で加速されるガス或
はイオンビーム室内へ導入されるガスの何れであっても
よい。生成ガスはそれが付勢される時点に空間に存在し
ていてもよいし、或は下地上にあってもよい。二次イオ
ンビーム法においては、生成ガスはターゲットからスパ
ッタされる核種を含むことができる。

生成ガス内の核種、即ち分子、原子及びイオンの衝突エ
ネルギを変化させるために、ガス圧力及びバイアス電圧
を変えることができる。例えばＲＦ自己バイアス法にお
いては、典型的な約５０ミリトルのプラズマ圧力におけ
るバイアス電圧を１００〜１５００Ｖの間で変化させる
ことができる。イオンビーム法の場合には、このエネル
ギは実質的にビーム内の加速された核種のエネルギであ
ろう。

生成ガスが下地に衝突する時のエネルギは、生成される
組成内の水素の量及び組成の物理的組織の両方に影客を
及ぼすことによって、生成される組成の特性に影響する
ものと考えられる。衝突エネルギが増加すると、衝突効
果がスパッタをもたらし、生成中の組成から低質量の水
素を放逐する。

極めて高い衝突エネルギにおいては、生成中の組成の構
造が変化して短距離原子順序の領域を発生させる。これ
らの領域にはグラファイト状結晶度の領域６が含まれ得
る。ある極めて高いエネルギ以上においては組成は極め
て軟くなり、−船釣に保護被膜としては有用ではない。

薄膜内の水素含有量を（エネルギを増加させることによ
って）低下させると、例えば薄膜の硬さが増加する。こ
の傾向は、水素減少が支配的効果を呈するようなエネル
ギにのみ適用される。多数のグラファイト状領域が発生
するようなエネルギにおいては、薄膜はより軟くなる。

シリコン、硼素、弗素或は酸素のような非炭素添加物を
、所望の特性を有する組成を生成させるために生成中の
組成内へ導入することができる。

Ｈｅ或はＡｒのようなある添加物を添加して、生成中の
組成の特性に影響を与えることができる。これらの不活
性ガスが実質的に生成される組成内に混入するとは考え
られない。非炭素核種は生成ガス内に混入することがで
きる。

以上のように、組成自体内の基本的構成要素及び組成を
生成する条件を変化させて、本発明により生成される組
成が所望の特性を呈するようにすることができる。例を
表Ｉに示す。

表 ■ 原子密度 水素増加 衝突エネルギを減少 ｒｉ、量密度 中庸水素含有率 中庸バイアス電圧（約５００Ｖ）を使用表から解るよう
に、組成の硬さは酸素の制御（−船釣には増加）、水素
含有量の減少、或はグラファイト状結晶度の減少によっ
て制御できる。

硬さを向上させるプロセスパラメタは生成ガス内の酸素
、ヘリウム或はアルゴンの量の制′４Ｂ（−船釣には増
加）、或は下地への生成ガスの衝突エネルギの調整を含
む。

組成の潤滑性は、薄膜内の弗素の量の制御（−船釣には
増加）、或はグラファイト状結晶度領域の増加によって
向上させ得る。潤滑性を向上させるプロセスパラメタは
、生成ガス内の弗素含有化合物の制御（−船釣には増加
）、及びＲＦプラズマ内の生成ガスにヘリウム或はアル
ゴンの含有の両方或は何れか一方を含む。

耐摩耗性は、組成内のシリコンの量を制御（−船釣には
増加）によって向上させることができる。

耐摩耗性を向上させるためのプロセスパラメタは、生成
ガス内のシリコン含有化合物の量の制御（−船釣には増
加）、或はＲＦプラズマシステムの場合にはＲＦバイア
ス電圧を中庸値（例えば５００■）まで増加させる、或
はイオンビーム生成の場合にはイオンビーム電圧を中庸
値（約１００Ｖ）に増加させることを含む。

原子密度は、組成内の水素の量を増加させるか、或は下
地に衝突する生成ガス粒子の衝突エネルギを低下させる
ことによって高めることができる。

質量密度は、組成内に中庸量の水素を混入させ、中庸の
ＲＦバイアス電圧（好ましい実施例においては約５００
Ｖ）を使用することによって増加する。

組成の導電率は、硼素の量の制御（＝・船釣には増加）
、或は結晶度のグラファイト状領域を増加させることに
よって向上させることができる。導電率を向上させ得る
プロセスパラメタは、生成ガス内の硼素含有化合物の制
御（−船釣には増加）、或はＲＦバイアス電圧を１００
ＯＶ以上に増加させることである。

組成の薄膜の応力は、硼素或はシリコンの制御（−船釣
には増加）によって、或は組成内の水素或は弗素の足の
減少によって低下させることができる。応力を低下させ
るプロセスパラメタは、生成ガス内の硼素或はシリコン
含有化合物の制御（−船釣には増加）、或はＲＦバイア
ス電圧を約１０００Ｖまで増加させることである。イオ
ンビーム生成プロセスにおいて、イオンビーム電圧を例
えば約２００或は３００ｖの中間電圧まで増加させるこ
とができる。生成ガス内の弗素含有化合物の量も制御（
−船釣には減少）することができる。

本発明の実施によって生成される薄膜の付着力は、シリ
コンの制御（−船釣には増加）、或は組成内の水素の減
少によって向上させ得る。付着力を向上させるプロセス
パラメタは、生成ガス内のシリコン含有核種の制御（−
船釣には増加）、或はＲＦバイアス電圧の制御を含む。

結晶度（例えばグラファイト状）は、硼素の制御（−船
釣には増加）、或は水素の減少によって向上させ得る。

結晶度を向上させるプロセスパラメタは、生成ガス内の
ヘリウｌいアルゴン或は硼素含有核種の制御（−船釣に
は増加）、或は衝突エネルギの増加を含む。

例えば濡れ性、光透明度、熱伝導率及び透過性のような
他の特性も、表Ｉには示してないが、制御可能である。

例えば、濡れ性は、組成内の弗素の減少及び酸素の添加
の両方或は何れか一方によって増加させることができる
。光透明度は水素の添加によって増加し、また熱伝導率
は硬さの増加と共に増加する。

結晶度に向って薄膜の非晶質本質を制御すると、−船釣
に結晶質組成内の粒界のような欠陥を通る浸透は濃い非
晶質薄膜のバルクを通るよりも速いから、薄膜の透過性
が増加する。

生成パラメタ及び組成への基本的添加物、或は生成ガス
の制御が、ある範囲内の制御を含むことを理解されたい
。また、この制御は所与の特性の向上がある条件の下で
最大になるような制御をも含むことができる。例えば、
生成ガス内の添加物内の最適量或は生成ガスのエネルギ
量が若干の特性を最大に向上せしめる。

表Ｉから明白なように、組成の物理的及び化学的組織を
変化させて所望の特性を得ることができる。

第３図に示すように、本発明によれば、薄膜領域の、即
ち図示のように薄膜の厚さの関数として組成及び特性が
変化する薄膜を生産することができる。本発明によれば
、図には３層のみを示しであるが、どのような層数でも
、或はどのような組織の順序でも作成することができる
。これらの層間の境界は急峻にも、或は傾斜させること
もできる。

第３図の単一薄膜７は３層構造を有し、例えばＲＦプラ
ズマ放電によって下地１４上に沈積されている。第１層
８は薄く軟い低応力組成であって、薄膜７と下地１４と
の間の界面９における応力の低下を可能ならしめ、従っ
て付着力を増強して層間剥離を抑える。この結合層は好
ましいものではあるが必須のものではなく、典型的な圧
力で１００Ｖ以下のＲＦ放電の自己バイアス電圧を用い
て（表■、より軟い薄膜、低応力、良好な付着力）沈積
させることによって生成させることが好ましく、シリコ
ンを含むことがてきる（低応力、良好な付着力）。

次で、沈積は続行するが、例えば中間（例えば５００Ｖ
）バイアスで、且つプラズマに酸素或はシリコンを添加
することによって（表１）硬い耐摩耗性材料の中間層１
０を形成させる。外側の露出層１２は、例えば中間（５
００Ｖ）バイアス電圧でプラズマに弗素含有ガスを添加
して低摩擦表面を得るように（表■）沈積させることに
よって、向上した潤滑性を提供する。

生産された薄膜は、種々の領域に、或は第３図の例では
種々の深さにおいて所望の特性を有するように巧みに処
理されている。第３図においては、下層は下地に結合す
るために高付着性であり、方上層は他の表面と滑り接触
を容易ならしめるために高度に潤滑的である。中間層は
、摩耗に耐える硬さを提供し、薄膜が寸法的な安定性を
維持するのを援助する。

このように巧みに処理された薄膜を生産するためには、
特性を制御する上述の如何なる制御法を使用してもよい
。例えば単に衝突エネルギを制御することによって、軟
い低応力のより結晶質層（高エネルギ）を生成させ、次
で硬い耐久層（中庸エネルギ）を生成させることができ
る。

尺り且旦バエヱス 第４図は、ＤＬＣ，ＤＨＣ及びＨＡ　Ｃを生産するため
のＲＦ自己バイアスされたプラズマ室１５を示す。上側
電極１６はサブストレー）１Ｂを保持し、（コンデンサ
２０）を通してＲＦ電力発生器２２に結合されている。

図示のように、ＲＦ電力計２３及び整合ユニット２１を
使用することができ、またコンデンサ２０からの入力は
直流バイアス計２８で計測されている直流バイアス入力
２６によってバイアスされている。

ＲＦ放電領域３０は、所望組成の構成要素を正確な割合
で含む生成ガスで満たされた室内に維持される。例えば
メタンＣＨ，を使用することができる。薄膜に他の核種
を添加するためには、所望の元素を含むガスをプラズマ
内へ導入する。アルゴンを添加することも放電を維持す
ることを援助する。典型的にはアルゴンはＡｒ／　ＣＨ
４＝　０．　ｌ　Ｏの範囲内で添加する。例えばシリコ
ンは、典型的にはＣＨａ　／５ｉＨ４＝　１００となる
ように添加し、酸素はＣＨ，／Ｃｏ□−５０，１０或は
１で添加する。

プラズマ内に形成されるイオンと電子の易動度の差が大
きいために、初期の傾向として電流の大部分は、正イオ
ンではなく電子によって輸送されるものと考えられる。

しかし、電極は、システムを通って流れる平均電流を０
に等しく維持するのに丁度充分な負バイアスを発生する
。電極の平均負バイアスはＲＦサイクルの一部の間型子
を反発するように働らく。これが電子によって運ばれる
電流の一部を減少させるので、正イオンによって運ばれ
る電流に等しくなる。給電された小さい電極１６と接地
された大きい電極１７とを有する非対称システムの場合
には、給電された電極」−の平均負自己バイアスは尖頭
（直間ＲＦ雷電圧ほぼ半分である。この負バイアスは正
イオンを電極に向けて吸引する。

放電領域３０からの正イオン３１は空間電荷領域３２を
横切って加速され、下地１８に衝突する。

装置はマノメータ３３、ガスの流入量を制御するための
流量計３４、熱電対ゲージ３５、圧力測定のためのイオ
ン　ゲージ３６、及び室内のガス組成を監視するための
Ｈ１分析計３８を含む。冷却水３９及び循還ユニット４
１は、組成の特性に更に影響を与え得る沈積中の下地１
６の温度の制御を可能ならしめる。本装置の好ましい実
施例は、室の排気のためにターボ分子ポンプ４ｏを使用
している。

ＲＦシステムは、下地に衝突するガス粒子のエネルギを
変化させるように作動させることができる。一方、もし
放電領域３ｏが例えばヘリウムのような不活性ガスを低
圧力（例えば１ミリトル以下）で含み、高いＲＦ電位（
例えば１５００Ｖ）が印加されていれば、加速されたイ
オンの高い衝突エネルギが得られ電極の純スパッタリン
グが発生する。また、高圧力（例えば５０ミリトル）及
び低ＲＦ電圧（例えば１００ｖ以下）の条件下では、イ
オンは空間電荷領域において衝突数が増加し、低加速電
圧に遭遇する。その結果衝突エネルギが低下する。もし
表面を打つ粒子イオン或はエネルギ的中性粒子が固相を
形成できる元素を含んでいれば、スパッタリングではな
く純沈積が発生し得る。即ぢ、粒子は１００ＯＶ程度の
高レベルまでは付勢されるが、爾後の衝突が粒子の実際
の衝突エネルギを低下させる。

源ガスは主として炭素及び水素からなる例えばＣ１１４
でよく、従って表面を打つイオンは主としてＣイＨ７゛
２の形状の分子炭化水素イオンである。

これらのイオンは、これらも表面を打つ中性炭化水素核
種と共にＤＬＣ，ＤＨＣ或はＨＡ　Ｃ組成或は薄膜を生
成する。例えば６７％の炭素と３３％の水素からなり原
子数密度が０．２ｇ原子／　ｃｕｔを有する薄膜は本発
明による典型的なり　ＨＣ組成である。典型的なりＬＣ
組成は９５％の炭素と５％の水素を含み、０．２ｇ原子
／　ｃｎｔよりも大きい原子数密度を有する。典型的Ｈ
Ａ　Ｃは１０％の水素の平均組成及び０．２ｇ原子／　
ｃｒ＆より大きい原子数密度を有することができる。

１（Ａ　Ｃｌ膜を生産するためには、プラズマガス組成
をＤＬＣとＤＨＣ状態の間で交互に切替える。

生成ガスの時間平均は、平均してＤＬＣとＤＨＣとの間
の水素含有率を有ししかも約０．１８よりも大きい密度
を維持している組成をもたらす。この領域の組成は、１
９８８年５／６月の２寸−す火・オプ・バキューム・サ
イエンス・アンド・テクノロジ、Ａ６　　（３）の１７
７８〜１７８２ページにアンガス及びジャンセンが検討
しているように、理論的に禁制であるものと考えられて
いた。

ＲＦ自己バイアス法は若干の極めて重要な長所を有する
。ＲＦ電界のために、そのサイクルの一部の間下地は負
に移行し、従って電荷は蓄積されない。従って非導電性
フィルムが成長できる。また粒子衝突が薄膜の均一性を
助長するようになる。

この方法は他の若干の実用的長所を有する。平均衝突エ
ネルギ及びプラズマ組成の基調沈積パラメタが容易に制
御される。また下地の平均負バイアスが、プラズマと接
触した時に負電荷を得る塵粒子を反発させるため、ピン
ホールの形成は最低化される。また沈積は、例えば冷却
水及び循還システムを使用して冷却することによって、
比較的低い下地温度で遂行することができる。下地の温
度は、典型的には約１５０〜２００℃より低いものと考
えられる。冷たい下地への沈積は、高温によって破壊す
るかも知れない磁気記録媒体のような鋭敏な表面に被膜
を施す時には重要であろう。

炭素及び水素以外の構成要素を含む組成を生成させるた
めには、所望の元素構成要素を含むガスを所望のレベル
で室内へ導入する。弗素を含有せしめるには源ガスはメ
タンＣＨ，及びトリフルオロメタンＣＨＦ、からなって
いてよい。これによって元素Ｃ，Ｈ及びＦを含有する固
体薄膜を下地上に生成させることができる。Ｓｉを混入
させるためにはシランを使用することができる。酸素に
関しては、二酸化炭素或は酸素ガスを添加する。硼素の
場合にはジボランを付加する。一般に、より硬くより潤
滑的な薄膜は、ガス組成にヘリウム或はアルゴンを付加
することによって製造できる。

この後者の例では、これらの元素が薄膜の重要な成分で
はないが、薄膜が成長する際にイオン衝突によって薄膜
の特性及び組織にかなりの影響を与えるものと考えられ
る。炭素及び水素だけを含有する薄膜を成長させる場合
には純ＣＨ，を使用することができる。

以上のように、ガス組成は主としてＣ１，でよく、例え
ば２％ＣＨＦ３．１％５ＩＦ４．１％Ｂ２１（６，１０
％Ｈ２，１０％Ｃｏ２．５０％Ｈｅ或は５０％Ａｒのよ
うな他の所望ガスの１つ或はそれ以上を付加する。これ
らのガスのパーセンテージは、沈積させる薄膜の組成及
び特性が放電に使用される源ガスの組成を制御すること
によって制御できることを示した表１に関して説明した
ような有用な特性を有する薄膜を得るための例である。

第３図に示すような異なる組成の多層薄膜は、例えば−
操業中に源ガス組成を変えることによって成長させるこ
とができる。多層薄膜を成長させるこの能力は、所望の
特性を得る上で大きい融通性を与える。

さて表■に基いて、ＲＦ法において動作パラメタ及び組
成の変化によって生産できる薄膜の特性の変化を説明す
る。表■には９例（ａ−ｉ）を示す。特性の質的評価は
、特記しである以外は例（Ｃ）の状態に対するものであ
る。

表−一一且 ｇ） ００Ｖ ＣＩ＋４／Ｃｏ。

０ ０ 硬目の薄膜 ｉ） ００ｖ ＣＬ／ｆｌｅ或はＣＬ／Ａｒ ０ 硬目の需先高目の潤滑性 前述のように、生成ガスのエネルギは特性に影響を与え
得る。例（ａ）〜（Ｃ）は、同一ガス組成及び圧力条件
下ではあるが異なるＲＦバイアス電圧で生産したもので
ある。１００Ｖ以下（例（ａ））及び１５００Ｖ以上（
例（ｂ））の電圧では、バイアス電圧が５００■で硬目
の薄膜が生産されている例（Ｃ）よりも軟い薄膜が生産
されている（第７図も参照されたい）。即ち薄膜の硬さ
はバイアス電圧、即ち下地への生成ガスの衝突エネルギ
を制御及び調整することによって制御することができる
。また、１５００Ｖにお、ける薄膜は、可視領域におい
て光学的な吸収がより大きく、より導電性である。

例（ｄ）及び＋ｅ）はガス組成にＣＨＦ　ｚの添加によ
って組成に弗素を付加した結果、高い潤滑性を得ている
。しかし、例（８）のように添加の比が高過ぎると、Ｃ
ｏ−Ｎｉ磁気記憶ディスク下地に付着させた時には応力
の加わった薄膜になる。

例（ｆｌのように、シランを使用することによってシリ
コンを添加すると、耐摩耗性の高い薄膜になる。例（ｇ
）においては、プラズマガスに酸素を付加することによ
って硬さが増加している。例（ｈｌにおいてはジボラン
の付加が導電率を増加させ、例（ｉｌにおいてはプラズ
マガスに静或はＨｅの付加によってより硬い薄膜を生産
可能にしている。

結晶度の領域は、例えばＲＦプラズマガスの組成を制御
することによって、或はエネルギを制御することによっ
て制御することができる。例えば１％のジボランＢＺＨ
＆をプラズマガスに付加すると、グラファイト状結晶度
の量が増加する。プラズマガスに５０％のＨｅを付加す
ると同じ効果が得られる。粒子の励起エネルギを増加さ
せても孤立した結晶度領域が増加する。水素を付加する
と、グラファイト状結晶度が減少する。

ＲＦプラズ　プロセス　パラメタを変化させることによ
って、如何に組成及び特性が変化するかの例を第５図、
第６図及び第７図に示す。第５図は、水素原子含有率を
若干の異なるガス圧力毎にＲＦ自己バイアス電圧に対し
てブロン１−シた図である。この図からバイアス電圧を
増加させると水素原子含有率が増加することは明白であ
る。更に、圧力は水素含有量に強く影響しないことも解
る。

第６図は応力に及ぼすＲＦ自己バイアス電圧の影響を示
す。応力は、バイアス電圧が増加するにつれて負が減少
（圧縮が減少）する。

第７図は質量密度（ｇ　／　ａｎｔ　）に及ぼす自己Ｒ
Ｆバイアス電圧の効果を示す。この例では、質量密度は
ほぼ０．５ｋＶにおいて最大値に達している。第７図の
データは、如何にしてバイアス電圧の中間値において所
望の特性を見出し得るかを示している。高過ぎる値、即
ち１．０ｋＶより高いか、或は低過ぎる値、即ち０．５
ｋＶよりも蟲かに低い場合には、薄膜は望む通りに濃く
なく　（及び硬くなく）作ることができる。

上述のように、バイアス電圧（衝突エネルギ）は水素含
有量及び結晶度の両方に影響を与えるものと考えられる
。ある高い衝突エネルギの後に、薄膜内のグラファイト
状結晶度の量が増加する。

水素含有量は衝突エネルギの増加と共に減少する。

他の沈積状態の組合せを使用した時には他のＲＦ電圧値
において最大硬さが得られることは理解されよう。

第８図及び第８ａ図は、約０．５ｋＶ（第８図）及び１
．０ｋＶ（第８ａ図）で本発明による薄膜として生成し
た種々の組成のひっかき巾試験の結果を示す。公知のよ
うにひっかき巾試験は組成の硬さの尺度である。材料が
軟かくなるにつれてひっかき１】は広がる。データを比
較すると、より硬い組成は１ｋＶではなく０．５ｋＶに
おいて生成されていることが解る。操業４及び７はＣＨ
ａ　／　Ｈｅ　＝　１／　１０のプラズマガス組成を用
いて生成させたものである。

１ｋＶで生成した組成（操業７）は約８ミクロンのひっ
かき巾を発生腰０．５ｋＶで生成した組成（操業４）の
ひっかき１１は６ミクロンより小さかった。

第８ａ図の操業６と７とを比較すると、プラズマガス内
にヘリウムを含ませて生成した組成を理解できよう。操
業６の場合には等しい比のメタン及びヘリウムを使用し
た。また操業７の場合にはメタンとヘリウムの比は１対
１０であった。低いヘリウム量によって成成されたより
硬い薄膜は操業６であった。前述のように、生成ガスに
へりつムを付加すると成成中の組成に衝突をもたらす。

この衝突は水素の量を減少させることによって組成の硬
さに影響を与え得る。第８ａ図のデータが示すように、
ヘリウムの過多は薄膜を軟化させる。

−゛イオン　ビーム 第９図を参照する。−次イオン　ビーム法において、例
えばメタン及びアルゴンを低エネルギ、大電流イオン銃
５０内へ導入することができる。

イオン銃５０から発射されたイオン５２は被膜すべきタ
ーゲット５４に導かれる。アルゴンは、粒子に約３０〜
２００ｅＶの所望の範囲内のエネルギを与えるのを助長
する。

表■を参照して、−次イオン　ビーム法において動作パ
ラメタ及び組成を変化させて生産できる薄膜を説明する
。特質の質的評価は例０）に対するものである。

一表一一一」− イオン　エネルギ　　イオン　ビーム　　　動イ乍圧斑
　源電位　　組　成　　ス■上り一　則ＪＵＹ性−Ｊ）
　　１００Ｖ　　　Ａｒ／ＣＨｔ＝３　１０−’以下　
高耐摩耗性、高潤滑性 ｋ）　　１００Ｖ　　　Ａｒ／ＣＨ＊＝３　１０−’　
　　　高目の耐摩＋２χＣＨＦ　３　　　　　　　純性
、高目の潤滑性 １　）　　１００ｖ　　　Ａｒ／Ｃｔ１４＝３　１０−
’　　　　高目の耐摩＋１χシラン　　　　　　　　　
　　　純性、　イ憂れた付着力 ｍ）　　　２５Ｖ　　　　Ａｒ／ＣＨ４＝３　１０−’
　　　　軟か目の薄膜イオン　ビーム組成は、上記ＲＦ
放放電色類似した変化する特性を有する組成を生成する
ための構成要素を含むことができる。例えば、炭素及び
水素の組成を得るためにメタンを使用することができ、
一方シリコンを供給するためにシランを付加（例（１）
）することが可能であり、また弗素を供給するためにフ
ルオロカーボンを付加（例（ｋ））することができる。

またガス成分を真空室内へ付加し、次で薄膜の特性を変
更する（例えば電荷交換によって）ために有利に変換す
ることができる。

二゛イオン　ビーム 第１０図に示す二次イオン　ビーム法は、例えば１〜３
ｋＶの電位及び０．５〜２ｍＡ／ｃ＋＋Ｉの電流密度で
動作する一次イオン銃８０を含み、イオン銃８０は炭素
ターゲット７８に向けてアルゴン　イオン８２を発射す
る。それによって炭素ターゲットの表面から中性炭素原
子７６が放射され、下地７４上に衝突する。例えば２５
〜１０００　Ｖ及び０．５ｍＡ／ｃＩ］（の電流密度で
動作する第２のイオン銃７０は、下地７４の表面に落下
して例えばＤＬＣのような硬い炭素組成を形成する沈積
物８４に必要なエネルギを付与するアルゴン　イオン７
２のビームを発射する。

二次イオン法における組成の特性は、ターゲット組成を
変えることによって・変えることができる。

下地におけるイオンのエネルギも第２のアルゴンビーム
を制御することによって変化させることができる。組成
の特性は種々の添加物の添加によって変化させ得る。こ
の場合、組成の構成要素はイオン　ビーム、或はイオン
　ビーム室のガス雰囲気、或はターゲットに付加するこ
とができる。

表■は二次イオン　ビーム法によって生産できる薄膜の
特性の変化例を示す。特性の質的評価は例（ｎ）に対す
るものである。

裁−−−−■ 付ンエネルギ　　　　　　　　　　　ガス圧力ヱサ　　
第２ビーム　　！をン（丸ｌ力（（トル）ｎ）　　　　
１００Ｖ　　　　１００χ八ｒ　　　　　１０−’ｏ）
　　　　２５Ｖ　　　Ａｒ、ＣＨ４１０ｐ）　　　７５
０ｖ〜　　　Ａｒ、ＣＦ　ａ　　　１０−則１月１−一 硬い薄膜 軟か目の薄膜 貧弱な耐摩耗性 同上 ０００Ｖ ｑ） ００ｖ 八ｒ。

０ 硬い薄膜、 良好な耐摩耗性 表■の例（ｎ）及び（ｑ）はそれぞれ１００Ｖ及び３０
０■の二次イオン　エネルギを使用して概して硬い薄膜
を生成した。例（０）及び（ｐ）は軟か目の薄膜をもた
らした。

イオン　ビーム、或はターゲット或はイオンビーム室内
のガス雰囲気は、種々の添加物の付加によってＲＦ放電
法と類似した変化する特性の組成を生成させるために、
他の構成要素を含むことができる。

また、適切に変更された普通の直流放電法を使用し、本
明細書の教示に従うことによってダイヤモンド状炭素材
料を生成し、それらの特性を制御することもできる。

仇−堆 第１１図を参照する。例えばＤＬＣ，ＤＨＣ或はＨＡＣ
層即ち薄膜９０として形成した組成を用いて、記録用デ
ィスク９４０表面上を浮動するようになっている読み出
し／書き込みヘッド９２の少なくとも空気ベアリング面
を被膜するのに使用することができる。薄膜９０は前述
のように付着層９６上に付着させることができる。薄膜
９８も第１１図に示す磁気記録用下地を保護することも
可能であり、保護領域９５及び応力減少領域９３からな
っていてよい。熱・磁気・光記憶媒体においては、活性
磁気層にスペーサ層を付着させる。

このスペーサ層は、薄膜を生成させる下地として役立つ
。下地スペーサは透明な無機固体とすることができる。

選択された特性の組成は潤滑用及び腐食保護用被膜とし
て使用でき、スライダがディスクと接触する時に良好に
作動する。表面被膜は低摩擦で極めて薄い（好ましくは
厚さ５００人）被膜でなければならない。

またディスク記録下地の表面を、浮動読み取り／書き込
みヘッドの直下のディスクの運動によって誘起される電
荷に起因する静電放電から保護することも重要である。

被膜を少なくとも部分的に導電する被膜に変更し、それ
によって誘起した電荷を除去可能にすることができる。

例えば５０人厚のように１マイクロインチよりも溝かに
薄い被膜が、高抵抗薄膜から電荷を消１ｉｋさせ得るで
あろつＯ 本発明の組成の薄膜は、光学的記録媒体のための潤滑用
耐腐食性被膜としても使用可能である。

これらの媒体においては、レーザ光エネルギのビームは
、好ましくは重大な減衰或は散乱を受けるごとなく被膜
を通過し、記録用下地で反射され、再び被膜を通って走
行し検出器によって検出されなければならない。

有利な光干渉及び伝導効果は、被膜の光学特性及び伝導
特性を適切に選択することによって得ることができる。

例えば、第１２図に示すように、薄いが部分的にしか光
を吸収しないクロムの薄ｎ々１０２を本発明の被膜１０
０と光学的記録用下地１０４との間に配置することがで
きる。この実施例では、電荷堆積は浮動読み出し／占き
込みヘッドから運び去られ、一方レーザの光エネルギは
記録用下地１０４に到達し得る。

第１３図においては、非晶質シリコン或はシリコン窒化
物の層１０８が、ＨＡＣｌＨＤ　Ｃ或はＤＬＣ層１０６
と記録用下地１１０との間に配置され、層１０８は層１
０６と連携して破壊的干渉パッケージとして作用するの
に充分な厚さである。

この干渉パッケージは読み取り／書き込みプロセスに干
渉する波長を濾波する。濾波される特定の波長は薄膜１
０６の層厚の選択によって制御可能であり、また前述の
方法（例えば表■）によって薄膜内の水素濃度を変える
ことによって、薄膜１０６の屈折率を例えばｎ、＝１．
７〜２．９の間で変化させることによって同調させるこ
ともできる。

第１４図及び第１４ａ図においては、本発明により形成
された潤滑及び保護層１１２はディスクを書式化するよ
うに変更されている。この層は、光読み出し／書き込み
プロセスに使用される光周波数の若干を吸収する材料で
作られ、また光デイスク上にセクタ及び象限を区画する
ために使用される。同心円トラック１１４と、これらの
トラックを分離するために交互に配列されている同心円
トラック間領域１１６とを使用して光ディスクを書式化
すると、トラック間の干渉を低下させるのに役立つ。水
素添加炭素製の薄膜は、ディスクのカラ一部分にビーム
技術による普通の衝突を使用して、層を書式化するよう
にパターン化することができる。

更に、有機フォトレジスト、ポリイミド、及び水素添加
炭素を多層内に、或は個々に添加して、或はトラック間
領域内の光吸収材料の深さを変化させて、書式化された
データ記憶制度のためのトラックのパケットを定義する
ことができる。これらのパケットは９通のスピン或はデ
イツプ被膜技術によって付加することができる。第１４
ａ図は第１４図の１４ａ−１４ａ矢視断面図であり、例
えばパケット“Ｚ”はトラック聞書が１００人厚７ある
トランクとして定義し、パケット“Ｘ”はトラック聞書
が２００人厚７あるトラックとして定義することができ
る。トラック聞書の深さは、製造に使用されるイオンビ
ー１、のエネルギ及びイオン線量を制御することによっ
て制御できる。

これらの技術によって形成させた被膜を有する記録媒体
用ディスク及びスライダは、それ以上に摩擦効果を減少
させるためにフルオロカーボン潤滑材のような液体潤滑
材で被膜することもできる。

前述の組成の濡れ性も、このような潤滑材の塗布を容易
ならしめるように制御することができる。

当業者ならば、本発明の思想及び範囲から逸脱すること
なく上記実施例に多くの変更を実現できることは理解で
きよう。例えば、メタンに加えて、エタン、プロパン、
アセチレン、ベンゼン等のような他の源ガスを使用して
、ＲＦ生産モードにおける炭素及び水素を供給すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、組成が炭素及び水素のみを含存する最も簡単
な場合に本発明によって包含される組成の原子数密度を
表わす図であり、 第２図は、本発明による非晶質母材の概要図であって短
距離原子順序の局部領域を示し、第３図は、薄膜の異な
る領域において変化する組成及び特性を有する巧みに処
理された薄膜であり、 第４図は、ＲＦプラズマ沈積装置の概要図であり、 第５図は、本発明によ、って形成された薄膜の水素原子
含有率を、種々のＲＦ室圧力毎にＲＦバイアス電圧の関
数としてプロットした図であり、第６図は、本発明によ
って形成された薄膜の応力を、種々のＲＦ室圧力毎にＲ
Ｆバイアス電圧の関数としてプロットした図であり、 第７図は、本発明によって形成された薄膜の質量密度を
ＲＦバイアス電圧の関数としてプロットした図であり、 第８図は、ＲＦ自己バイアス室内において０．５ｋＶで
本発明によって生成させた種々の組成の関数としてのひ
っかき巾のプロットであり、第８ａ図は、ＲＦ自己バイ
アス室内において１にνで本発明によって生成させた種
々の組成の関数としてのひっかき巾のプロットであり、
第９図は、−次イオン　ビーム装置の説明図であり、 第１０図は、二次イオン　ビー１・装置の説明図であり
、 第１１図は、共に本発明による組成で被膜された記録媒
体のセグメント及び記録用ヘッドの断面図であり、 第１２図は、本発明によって、誘起した静電荷を除去す
るようにしたディスク記録媒体のセグメントの断面図で
あり、 第１３図は、本発明により破壊的干渉パンケージとして
生成されたディスク記録媒体のセグメントの断面図であ
り、 第１４図は、本発明による書式化された熱・磁気・光デ
ィスクの平面図であり、 第１４ａ図は、第１４図に示すディスクの１４ａ−１４
ａ矢視断面図である。 ２・・・薄膜、４・・・非晶質母材、５，６・・・短距
離原子順序領域、７・・・薄膜、８・・・軟い結合層、
９・・・界面、１０・・・硬い耐摩耗層、１２・・・高
潤滑性層、１４．１８・・・下地、１５・・・プラズマ
室、１６・・・上側電極、１７・・・接地された電極、
２０・・・コンデンサ、２１・・・整合ユニット、２２
・・・高周波電力発生器、２３・・・高周波電力計、２
６・・・直流バイアス入力、２８・・・直流バイアス計
、３０・・・高周波放電領域、３１・・・正イオン、３
２・・・空間電荷領域、３３・・・マノメータ、３４・
・・流量計、３５・・・熱電対ゲージ、３６・・・イオ
ン　ゲージ、３８・・・質量分析計、３９・・・冷却水
、４０・・・ターボ分子ポンプ、４１・・・循還ユニッ
ト、５０・・・イオン銃、５２・・・イオン、５４・・
・ターゲット、７０・・・第２イオン銃、７２・・・ア
ルゴン　イオン、７４・・・下地、７６・・・中性炭素
原子、７８・・・炭素ターゲット、８０・・・−次イオ
ン銃、８２・・・アルゴン　イオン、８４・・・沈積物
、９０・・・薄膜、９２・・・読み出し／書き込みヘッ
ド、９３・・・応力減少層、９４・・・記録用ディスク
、９５・・・保護層、９６・・・付着層、９８・・・薄
膜、１００・・・被膜、１０２・・・クロム薄膜、１０
４・・・光学的記録用下地、１０６・・・ＨＡＣ，ＨＤ
Ｃ或はＤＬＣ層、１０８・・・シリコン（シリコン窒化
物）の層、１１０・・・記録用下地、１１２・・・潤滑
及び保護層、１１４・・・トラック、１１６・・・トラ
ック間領域。 水 素 原 子 含 宵 （ＦＨ） ＦＩＧ、３ 原 子 含 有 率 （ＦＨ） 〉 ＋ 応 カ（１０ｅ９）　　ダイン／ｄ 〉 ＋ 密ＩＬ／ｇｃｄ ガ ス 組 成 ＦＩＧ、８ａ ＦＩＧ、９ ＦＩＧ　／１ ＼ ４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ある組成の硬さ、潤滑性、耐摩耗性、原子密度、質
   量密度、導電率、応力、付着力或は結晶度の特性の何れ
   かを制御する方法であって：下地を室内に配置し； 基本となる炭素及び水素、及び弗素、シリコン、硼素、
   酸素、アルゴン及びヘリウムから選択された任意選択元
   素を含む生成ガスを制御可能なように室内に導入し； 前記下地上のエネルギが約３０乃至２００ｅＶの範囲を
   有するように前記ガスを制御可能なように付勢し； 付勢されたガスから、純ダイヤモンドの原子密度と少な
   くとも０．１８ｇ原子／ｃｍ＾３との間の原子密度を有
   し、且つ ０≦ｚ＋ｗ≦０．１５、 ０≦ｗ≦０．０５、 ０≦ｘ≦０．１０、 ０＜ｙ＜１．５ 及びＡを硼素或は酸素として Ｃ＿１＿−＿ｚ＿−＿ｗＳｉ＿ｚＡ＿ｗ〔Ｈ＿１＿−＿
   ｘＦ＿ｘ〕＿ｙなる基本式を有する組成を前記下地上に
   生成させる方法。 ２、室が高周波プラズマ室であり、前記室内の合計ガス
   圧力が５乃至１００ミリトルの範囲内であり、エネルギ
   が下地への衝突エネルギであり、付勢が高周波バイアス
   電圧を約１００乃至 １５００Ｖの範囲内で制御することによって制御される
   請求項１記載の方法。 ３、室が真空室であり、圧力が約１ミリトルであり、付
   勢がイオン源によって得られる請求項１記載の方法。 ４、付勢が一次イオン源によって準備され、エネルギが
   ターゲットへのガスの衝突エネルギである請求項３記載
   の方法。 ５、エネルギが二次イオンビームシステムによって与え
   られ、該システムが、ターゲットからのスパッタリング
   によってガスを発生させる第１イオンビームと、このガ
   スが下地に衝突した後にガスを付勢する第２イオンビー
   ムとを有する請求項３記載の方法。 ６、特性を変化させることによって、生成される組成に
   異なる領域を生成させるように時間の関数として組成を
   生成する段階をも含む請求項１記載の方法。 ７、組成を薄膜として生成し、特性を薄膜の深さの関数
   として変化させる請求項６記載の方法。 ８、組成内の水素の量を制御することによって特性を変
   化させる請求項１記載の方法。 ９、生成ガスのエネルギを制御することによって組成の
   水素の量を制御する請求項８記載の方法。 １０、エネルギを増加させることによって水素含有量を
   減少させる請求項９記載の方法。１１、組成の硬さを制
   御するためにガスのエネルギを制御する請求項１記載の
   方法。 １２、硬さが先に生成された組成に対して最大となる値
   にエネルギを調整する請求項１１記載の方法。 １３、室が高周波プラズマ室であり、生成ガスが実質的
   にメタンからなり、最大硬さが約５００Ｖの高周波バイ
   アス電圧において得られる請求項１２記載の方法。 １４、組成の結晶度を制御することによって硬さを制御
   する請求項１記載の方法。 １５、ガス内の水素、酸素、アルゴン或はヘリウムの量
   を制御することによって硬さを制御する請求項１記載の
   方法。 １６、組成内の弗素の量を制御することによって潤滑性
   を制御する請求項１記載の方法。１７、組成のグラファ
   イト状結晶度を制御することによって潤滑性を制御する
   請求項１記載の方法。 １８、生成ガス内のＨｅ或はＡｒの量を制御することに
   よって潤滑性を制御する請求項１記載の方法。 １９、生成ガス内のシリコンの量を制御することによっ
   て耐摩耗性を制御する請求項１記載の方法。 ２０、組成の結晶度を制御することによって耐摩耗性を
   制御する請求項１記載の方法。 ２１、ガスのエネルギを制御することによって耐摩耗性
   を制御する請求項１記載の方法。２２、組成内の水素の
   量を制御することによって原子密度を制御する請求項１
   記載の方法。 ２３、ガスのエネルギを制御することによって原子密度
   を制御する請求項１記載の方法。２４、組成の水素含有
   量を制御することによって質量密度を制御する請求項１
   記載の方法。 ２５、ガスのエネルギを制御することによって質量密度
   を制御する請求項１記載の方法。２６、組成内の硼素の
   量を制御することによって導電率を制御する請求項１記
   載の方法。２７、組成のグラファイト状結晶度を制御す
   ることによって導電率を制御する請求項１記載の方法。 ２８、ガスのエネルギを制御することによって導電率を
   制御する請求項１記載の方法。 ２９、組成内のシリコン、硼素、水素或は弗素の量を制
   御することによって応力を制御する請求項１記載の方法
   。 ３０、ガスのエネルギを制御することによって応力を制
   御する請求項１記載の方法。 ３１、組成内のシリコン或は水素の量を制御することに
   よって付着力を制御する請求項１記載の方法。 ３２、ガスのエネルギを制御することによって結晶度を
   制御する請求項１記載の方法。 ３３、組成内の硼素、シリコン或は水素の量を制御する
   ことによって結晶度を制御する請求項１記載の方法。 ３４、生成ガス内のＨｅ或はＡｒの量を制御することに
   よって結晶度を制御する請求項１記載の方法。 ３５、下地が磁気記録媒体であり、組成が潤滑性保護被
   膜である請求項１記載の方法。 ３６、下地が読み出し／書き込み変換器であり、組成を
   該変換器の空気支え面に付着させる請求項１記載の方法
   。 ３７、特性が光学的特性をも含み、下地が記録媒体であ
   り、組成が少なくとも部分的に透過性の潤滑性保護被膜
   である請求項１記載の方法。 ３８、記録媒体が、組成と下地との間に部分的に光を吸
   収する薄膜を含む請求項３７記載の方法。 ３９、吸収薄膜がクロムである請求項３８記載の方法。 ４０、組成と下地との間に非晶質シリコンの層が配置さ
   れ、該層が破壊的干渉パッケージを形成するのに充分な
   厚さである請求項３７記載の方法。 ４１、組成が有機吸光材料を含む請求項３７記載の方法
   。 ４２、有機材料が、フォトレジスト、ポリイミド或は水
   素添加炭素から選択される請求項４１記載の方法。 ４３、吸光材料の深さが記録媒体を書式化するようにな
   っている請求項４２記載の方法。４４、下地が磁気・光
   スライダである請求項１記載の方法。 ４５、組成が、低透過率を有する腐食保護薄膜である請
   求項１記載の方法。 ４６、組成が、回転滑り表面のための低摩擦、低摩耗被
   膜である請求項１記載の方法。 ４７、組成が高度に滑らかな表面を呈する請求項１記載
   の方法。 ４８、下地が金属、合金、半導体、プラスチック或はセ
   ラミックである請求項１記載の方法。 ４９、下地を室内に配置し； 基本となる炭素及び水素、及び弗素、シリコン、硼素、
   酸素、アルゴン或はヘリウムから選択された任意選択元
   素を含むガスを制御可能なように室内に導入し； 前記下地上の衝突エネルギが約３３乃至 ２００ｅＶの範囲を有するように前記ガスを付勢し； 付勢されたガスから、純ダイヤモンドの原子密度と少な
   くとも０．１８ｇ原子／ｃｍ＾３との間の原子密度を有
   し、且つ ０≦ｚ＋ｗ≦０．１５、 ０≦ｗ≦０．０５、 ０≦ｘ≦０．１０、 ０＜ｙ＜１．５、 及びＡを硼素或は酸素として Ｃ＿１＿−＿ｚ＿−＿ｗＳｉ＿ｚＡ＿ｗ〔Ｈ＿１＿−＿
   ｘＦ＿ｘ〕＿ｙなる式を有する組成を前記下地上に生成
   させるプロセスによって生成された物質の組成。 ５０、下地を室内に配置し； 基本となる炭素及び水素、及び弗素、シリコン、硼素、
   酸素或はヘリウムから選択された任意選択元素を含むガ
   ス、を制御可能なように室内に導入し； 前記下地上の衝突エネルギが約３３乃至 ２００ｅＶの範囲を有するように前記ガスを付勢し、付
   勢されたガスから、少なくとも若干が純ダイヤモンドの
   原子密度と少なくとも０．１８ｇ原子／ｃｍ＾３との間
   の原子密度を有し、且つ０≦ｚ＋ｗ≦０．１５、 ０≦ｗ≦０．０５、 ０≦ｘ≦０．１０、 ０＜ｙ＜１．５ 及びＡを硼素或は酸素として Ｃ＿１＿−＿ｚ＿−＿ｗＳｉ＿ｚＡ＿ｗ〔Ｈ＿１＿−＿
   ｘＦ＿ｘ〕＿ｙなる式を有する複数の分子を前記下地上
   に生成させ、このようにして生成された分子の平均が０
   ．０５≦ｙ≦０．１８において上記経験式を満足する諸
   段階からなる物質の組成を製造する方法。 ５１、室が高周波プラズマ室であり、組成を前記室内の
   プラズマガスの変化によって製造する請求項４５記載の
   方法。 ５２、純ダイヤモンドの原子密度と少なくとも０．１８
   ｇ原子／ｃｍ＾３との間の原子密度を有し、且つ ０≦ｚ＋ｗ≦０．１５、 ０≦ｗ≦０．０５、 ０≦ｘ≦０．１０、 ０＜ｙ＜１．５ 及びＡを硼素或は酸素として Ｃ＿１＿−＿ｚ＿−＿ｗＳｉ＿ｚＡ＿ｗ〔Ｈ＿１＿−＿
   ｘＦ＿ｘ〕＿ｙなる式を有する物質の組成。 ５３、短距離原子順序のグラファイト状領域をも含む請
   求項５２記載の組成。 ５４、組成を下地上の薄膜に生成し、薄膜の特性を薄膜
   の位置の関数として変化せしめた請求項５２記載の組成
   。 ５５、薄膜が級別された薄膜であり、特性を深さの関数
   として変化せしめた請求項５４記載の組成。 ５６、０＜ｚ＋ｗ＜０．１５、 ０＜ｗ＜０．０５、 ０＜ｘ＜０．１０、 ０＜ｙ＜１．５ である請求項５２記載の組成。 ５７、０＜ｙ＜０．０５ である請求項５２記載の組成。 ５８、平均として ０．０５＜ｙ＜０．１８ である請求項５２記載の組成。 ５９、０．１８＜ｙ＜１．５ である請求項５２記載の組成。 ６０、空気ベアリングとして動作する動作表面を有する
   変換器であって： 純ダイヤモンドの原子密度と少なくとも ０．１８ｇ原子／ｃｍ＾３との間の原子密度を有し、且
   つ ０≦ｚ＋ｗ≦０．１５、 ０≦ｗ≦０．０５、 ０≦ｘ≦０．１０、 ０＜ｙ＜１．５ 及びＡを硼素或は酸素として Ｃ＿１＿−＿ｚ＿−＿ｗＳｉ＿ｚＡ＿ｗ〔Ｈ＿１＿−＿
   ｘＦ＿ｘ〕＿ｙなる式を有し、前記表面上に付着せしめ
   られた被膜を含む変換器。 ６１、被膜に塗布された液体潤滑材をも含む請求項６０
   記載の変換器。