JPH10228640A

JPH10228640A - 水素化炭素薄膜

Info

Publication number: JPH10228640A
Application number: JP10012352A
Authority: JP
Inventors: Longsres White Richard; リチャード・ロングスレス・ホワイト
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1997-01-31
Filing date: 1998-01-26
Publication date: 1998-08-25
Also published as: MY115570A; CN1192023A; KR19980070204A; KR100271200B1; US5942317A; SG70058A1

Abstract

(57)【要約】【課題】良好な付着性および良好な耐磨耗性を有するコ
ーティングを提供する。【解決手段】本発明の実施態様は、水素化レベルが表面
で高く、基材に向かって下がるにつれて低下する、ディ
スク上に付される一層、二層または三層の保護用水素化
炭素（Ｃ：Ｈ）薄膜コーティングである。オーバコート
の種々の層または区域の水素含量は、Ｃ：Ｈ膜の異なる
性質、たとえば、低い水素レベルで得られる良好な付着
性、中間レベルの水素含量で得られる高い硬度および高
い水素含量の膜で得られる低い表面エネルギーを利用す
るように最適化される。一つの実施態様では、ディスク
は、スパッタリングにより、水素濃度が膜表面に向かっ
て増加する勾配を有するＣ：Ｈ薄膜でコーティングされ
る。本発明の第二の実施態様は、下層の水素含量が表面
層の水素含量よりも低い２枚の層を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディスク・ドライ
ブの分野に関する。より詳細には、本発明は、ディスク
・ドライブに使用するための、ディスクまたはスライダ
が少なくとも１枚の水素化炭素層を有する薄膜磁気ディ
スクに関する。

【０００２】

【従来の技術】ディスク・ドライブまたは直接アクセス
記憶装置（「ＤＡＳＤ」）は、スピンドル上に積み重ね
られた１枚以上の薄膜磁気ディスクを含む。通常は下位
層、磁気層および保護オーバコートを含む複数の薄膜層
が剛性基板上に付着されている。データは、ディスクの
一部を、そのデータを反映するパターンで磁気化するこ
とにより、これらのディスクに記憶される。

【０００３】読み取りヘッドおよび書き込みヘッドは、
「スライダ」と呼ばれる小さなセラミック要素に収容さ
れている。データをディスクに書き込む、またはディス
クから読み取るときに全速力で動作すると、スライダは
通常、ディスクの表面から約１００万分の１〜２インチ
の高さにまで振り上げられる。ディスクが回転していな
いか、回転しているとしても空気ベアリング効果が出る
には低速すぎる起動または停止時には、スライダがディ
スクと接するおそれがある。衝撃を受けた場合にも、ス
ライダがディスクと接触してしまうことがある。スライ
ダがディスク面と実質的に接した状態でドライブを動作
させることも提案されている。

【０００４】したがって、スライダおよびディスクは耐
摩耗コーティングを要する。ディスクのオーバコートと
して使用するため、炭素、二酸化ケイ素および種々の他
の酸化物をはじめとする種々の材料が利用されてきた。
Yamashitaへの米国特許第５，０４５，１６５号明細書
で論じられているように、スパッタリングした炭素膜の
水素化が薄膜の耐久性を高めることが公知である。Yama
shitaは、スパッタリング・チェンバに水素を２０％添
加する結果、有意量の水素が炭素とともに膜に組み込ま
れることを見いだした。Kokaiらは、米国特許第４，７
５５，４２６号明細書において、本質的に炭素、水素お
よび酸素からなる炭素系オーバコートの使用を教示して
いる。

【０００５】Ishikawaら（IEEE Trans. Mag-22, No. 5,
Sept. 1986）は、スパッタリングした炭素またはプラ
ズマＣＶＤ（「ＰＣＶＤ」）炭素である第一の層を形成
したのち、より高圧のアセチレンを使用して第二のＰＣ
ＶＤ層を付着させた二層オーバコートの使用を開示して
いる。ＰＣＶＤ炭素は、アセチレン雰囲気中、ＤＣまた
はＲＦ放電チェンバによって得るものであった。上層
は、アセチレンの高圧を使用して付着させて、軟質の膜
が得られるようにした。ＰＣＶＤ炭素を第一の層として
使用する場合には、より低いアセチレン圧を使用して付
着させた。同様に、Nakamuraら（IEEE論文の共同著者）
は、米国特許第４，８０４，５９０号明細書において、
アセチレン雰囲気中のＤＣまたはＲＦ放電チェンバによ
って得られる、下層が比較的硬く、上層がより軟らかい
二層の炭素系材料の使用を教示している。より軟らか
く、より滑らかな層はＰＣＶＤ炭素系膜であり、水素お
よびフッ素の両方またはいずれかを６原子％以上含有
し、硬い方の層は水素およびフッ素を５原子％未満しか
含有しない。より良好な付着を得るため、クロムまたは
チタンの中間層を磁気層の上に使用することが提案され
ていた。

【０００６】Itohは、集積回路および感熱ヘッドに関連
する米国特許第５，３６８，９３７号明細書において、
プラズマＣＶＤプロセスの間に増大するバイアス電圧を
使用して、硬度が膜の表面に向かって増大する非晶質水
素化炭素層を形成することを記載している。バイアス電
圧を増大させる一つの方法は、チェンバ中の反応性ガス
の圧を下げることであると述べている。

【０００７】Sekiらは、表面から離れる方向に濃度が減
少するドーパントを有する炭素膜を記載している。

【０００８】水素の存在が、下にある磁気層に対する薄
膜の付着を弱める。そのうえ、特定の％範囲の水素の存
在によって硬度および密度が減少する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な問題点を解決することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、一つの実施態
様では、コーティングの厚さ方向に増大する水素化レベ
ルを有する、ディスク上の保護薄膜コーティングであ
る。一つの実施態様では、ディスクは、水素濃度に勾配
を有し、濃度が膜表面に向かって増大する、スパッタリ
ングされた水素化炭素（Ｃ：Ｈ）薄膜がコーティングさ
れる。本発明の第二の実施態様は、二層薄膜を使用し、
下層の水素含有率を０〜３５原子％に調整して相当な硬
度および所望の付着性を得、上層の水素含有率を３５原
子％超に調整して、高い接触角によって示される減少し
た表面エネルギーを有する層を形成する。本発明の第三
の実施態様は、三層構造の薄膜を使用する。この実施態
様では、磁気材料と接する下層には、最高の付着を得る
ため、最小限の水素化レベルを使用し、中間層には、硬
度を得るため、中間の水素化レベルを使用し、上層に
は、低い表面エネルギーを得るため、高い水素化レベル
を使用する。本発明の各実施態様は、均一な水素化レベ
ルを有するスパッタリングされた水素化炭素薄膜または
水素レベルが最適化されていない二層薄膜に比較して、
ディスクの耐久性および耐磨耗性の増大を提供する。本
発明のオーバコートは、良好な付着性および良好な耐磨
耗性を有することにより、スライダとの直接接触の応力
に耐えるように設計されている。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明は、ディスク・ドライブに
使用するための磁気ディスクおよび同ディスクを製造す
る方法に関する。本発明は、図面を参照することによっ
てさらに理解することができる。図１は、本発明を有効
に利用することができるタイプのディスク・ドライブの
平面図である。このディスク・ドライブは、回転アクチ
ュエータ１１５と、ハウジング（図示せず）に取り付け
られた駆動モータ（図示せず）によって回転されるスピ
ンドル１１２に取り付けられた磁気記憶ディスク１１４
とを含む。回転アクチュエータは、ディスクの円弧形の
経路を横切る方向にスライダ１２０を動かす。回転アク
チュエータは、ボイス・コイル・モータ（ＶＣＭ）１１
６を含む。アクチュエータからの電気信号がリボン・ケ
ーブル１１８を介して制御電子系１１９に達する。

【００１２】スライダは、ディスクと常時接するもので
もよいし、起動、停止またはクラッシュ・イベントの間
だけ接するものでもよい。通常、ディスクの回転が始ま
るとき、スライダは、スライダの下で空気ベアリングを
支援するのに十分な線形速度が達成されるまで、ディス
クと接した状態を維持する。ディスクがオフになると、
スライダは、ディスクの相対速度がいわゆる「離陸」速
度未満になるとき、再びディスクと接する。主として、
これらディスクの起動および停止行程の間にディスクの
オーバコートを形成する薄膜の磨耗が起こる。

【００１３】図２は、本発明の一つの実施態様にしたが
ってコーティングされたディスクの断面図である。図２
は、通常は金属またはガラスである剛性の基材１１を示
す。Ａｌ−Ｍｇ基材を使用するときには、ニッケル−リ
ンの層（図示せず）がベース基材の上に載る。ガラス基
材には通常、非常に薄いシード層１２がコーティングさ
れる。通常はクロムである下位層１３がＮｉＰ層または
シード層の上に載る。下位層の上には、通常はＣｏＰｔ
Ｃｒのようなコバルト合金からなる磁気層１４がある。
本発明の水素化炭素（Ｃ：Ｈ）薄膜１５が一番上の層と
して被着される。この一番上の薄膜コーティングを「オ
ーバコート」と呼ぶ。図２は、磁気層から表面に向かう
方向に増大する水素濃度の勾配をもつ本発明の単層実施
態様を示す。潤滑剤をオーバコートの表面に塗布しても
よい。

【００１４】最高の性能を得るために必要なディスク・
オーバコートの性質は、１）ディスクの磁気材料に対す
る良好な付着性、２）耐磨耗性に必要な高い硬度、３）
耐食性に必要な低い湿潤性、および４）潤滑材保持に必
要な表面特性の制御を含む。図５〜１０（のちに論じ
る）は、これらの性質が異なるレベルの水素化について
最適化されることを示す。さらには、膜表面における高
レベルの水素化は、スライダ／ディスク接触の間に潤滑
剤の保持のために必要である。

【００１５】Ｃ：Ｈ薄膜オーバコートの性能を最適化す
るためには、薄膜中に異なるレベルの水素化が必要であ
ることが見いだされた。異なるレベルの水素化を実施す
る二つの薄膜付着方法が開発された。図３および４は、
二層オーバコートおよび三層オーバコートの実施態様を
それぞれ示す。各実施態様において下層１５ａ、１５ｃ
がもっとも低い水素化レベルを有している。この層こそ
が、通常は磁気層と接するであろう層であるが、磁気層
の上にさらなる層を使用することもある。三層実施態様
においては、中間の水素化レベルが中間層１５ｄに使用
される。二層態様および三層態様のいずれでも、薄膜の
上層または表面層１５ｂ、１５ｅに高い水素化レベルが
使用される。一つの実施態様では、オーバコート１５
は、それぞれが異なる水素含量を有する３枚のサブレヤ
ーまたは区域を含む。本発明のこれらの実施態様では、
下層は通常、１５原子％以下の水素化レベルを有する。
二層態様では、下層の水素レベルは、０原子％〜２０原
子％の範囲で選択することが好ましいかもしれないが、
単層勾配実施態様に示すように、下層で２０〜３０原子
％の水素レベルでさえ有効である。しかし、理解される
ように、良好な付着性は低めの水素含有率によって最大
限になる。下層の典型的な厚さは５〜５０オングストロ
ームの範囲である。三層態様の中間層は通常、２０原子
％〜３５原子％の範囲の水素化レベルを有し、１０〜１
５０オングストロームの厚さを有している。中間層は、
理解されるように１２．５GPaを超えることができるそ
の高めの硬度の利点を得るため、もっとも厚い層である
ことが好ましい。上層は、３５原子％以上のレベルに高
度に水素化されている。水素化％の実際的な上限は、４
０原子％付近であると考えられる。上層は通常、厚さ５
〜５０オングストロームの範囲である。２枚または３枚
の層の全厚は、２０〜２００オングストロームであるこ
とが好ましい。

【００１６】本発明の一つの実施態様は、膜表面に向か
って増大する水素化濃度勾配を有する単層オーバコート
１５にある。この実施態様では、水素化勾配は通常、デ
ィスクの磁気材料に接する膜の一番下の面における約２
５原子％から始まる。オーバコートの勾配は、一番下の
レベルで水素なしの状態から始まることが理想的である
かもしれないが、実際にこれを達成することは困難であ
る。約８原子％の水素を有する膜が実際の限界である。
製造環境において勾配をスパッタリングしようとする場
合、２０〜３０原子％の初期レベルが実際的である。２
５原子％の最低レベルでさえ、良好な付着性および硬度
が達成される。そして、オーバコート中の水素化レベル
は膜の中で増大して膜の外面で約３５〜４０原子％に達
し、所望の表面特性を達成する。本発明のこの実施態様
で得られる薄膜は、厚さ約５０〜２００オングストロー
ムであることが好ましい。

【００１７】本発明の実施態様それぞれにより、耐久性
と耐食性とを優秀に組み合わせた膜を得ることができ
る。

【００１８】本発明の実施態様それぞれは、薄膜中に異
なるレベルの水素化を達成するスパッタリング技術を使
用して形成される。ＲＦ、中間周波数および／またはＤ
Ｃスパッタリングを使用することができる。Ｃ：Ｈ膜
は、黒鉛ターゲットおよびアルゴン・ガスと水素ガス
（Ｈ₂）とをたとえばＨ₂が０〜３５原子％の比率で混合
したものを使用して、ＤＣスパッタリングすることが好
ましい。付着される膜の水素含量に影響するパラメータ
は、目標レベルが達成されるように変更する。変更は、
（１）Ｈ₂以外のドーパント・ガス、たとえばＣＨ₄また
は他の炭化水素を使用すること、（２）付着速度を変化
させること、および（３）スパッタリング圧を変化させ
ることを含む。技法は、薄膜ディスクの製造に一般に使
用される主要な２タイプのスパッタリング機、すなわ
ち、１）インライン・パレット型機と、２）単ディスク
・クラスタ型機とでいくぶん異なる。単ディスク型機で
は、付着チェンバで起こる付着プロセスは、付着時にチ
ェンバ中にある１個のディスクにしか作用しない。単デ
ィスク型装置では、２個または３個のスパッタリング・
ステーションを使用し、その層に許容しうる範囲の水素
レベルを有するＣ：Ｈ層が得られるようにパラメータを
調節することにより、二層または三層のオーバコートを
製造することは簡単な問題である。

【００１９】本発明の勾配実施態様は、膜に組み込まれ
る水素の量がはじめ低く、その後、付着が進行するにつ
れて増大するよう、膜を付着するときに、水素含量に影
響するパラメータを変更することによって達成すること
ができる。単ディスク型装置の場合、勾配は、付着の過
程でドーパント・ガスの濃度、作用ガスの流量またはス
パッタリング装置の吸入排出速度を能動的に制御するこ
とによって制御することができる。後者の二つのプロセ
ス変数は、スパッタリング・ガス中のドーパントの一定
分圧で膜中の水素ドーパント濃度を増大させることがわ
かった付着の圧力を制御する。付着プロセス中に水素の
供給源として使用されるガスの流量を増すことは、より
多くの水素を基材上の膜中に組み込む結果となる。チェ
ンバの低圧側端で吸入排出速度を増すことは、水素濃度
勾配を増す傾向を示す。層の水素含量に影響する１種以
上のパラメータを付着中に徐々に変化させて、層の水素
含量を表面に向けて増大させることができる。パラメー
タ変更は、連続的であってもよいし、十分にわずかづつ
であれば段階的であってもよい。水素含有率の目標％を
達成するための吸入排出速度およびチェンバ中のドーパ
ント・ガスの割合などの実際値は、通常、パラメータの
セットの較正点を選択し、結果的な水素含量を決定した
のち、相応にパラメータ値を上下に調節することによ
り、個々のスパッタリング装置構成ごとに決定されよ
う。この較正プロセスは、スパッタリング技術の当業者
の能力の範囲内に十分ある。

【００２０】インライン・パレット型機においては、多
数のディスクを含むパレットが、オーバコート付着チェ
ンバ中でオーバコート膜を付着しながら連続的にターゲ
ットを通過する。この形式の機械で単層の勾配オーバコ
ートを形成するには、機械中のドーパント分圧に勾配を
付けるか、全圧に勾配を付けるかのいずれかが必要であ
る。後者は、非対称吸入排出を、ディスクが移動する寸
法に沿うコンダクタンス制限と組み合わせることによっ
て達成することができる。典型的なインライン型スパッ
タリング装置は複数のガス入口を有し、これらの入口を
独立して制御して、基材を含むパレットが圧力勾配の中
を通過するとき、膜に組み込まれる水素の割合に影響す
るのに十分な大きさの圧力勾配をドーパント・ガス中に
生じさせることができる。また、インライン型装置で
は、スパッタリング区域の間に圧力ロックを含み、それ
により、異なる圧、ガス組成および流量を有する区域を
設けることが可能である。このタイプの構造は、むしろ
単ディスク型装置のように動作し、勾配オーバコートだ
けでなく、二層または三層のオーバコートにスパッタリ
ングするのにも使用することができる。

【００２１】本発明の三層薄膜実施態様の種々の実施態
様について引っ掻き付着性試験を実施した。ディスクの
磁気材料と接する、これらの試験に使用した薄膜の下層
は、厚さ約５０Åであった。三層薄膜の中間層は厚さ約
１００Åであった。三層薄膜の上層は厚さ約５０Åであ
った。４種の異なる構造の三層薄膜を試験した。炭素中
に３８原子％の水素を含む水素化層を「Ｈ」で表し、炭
素中に２２原子％の水素を含む層を「Ｓ」で表すと、４
種の試験ディスクは、下／中間／上の層として、それぞ
れＨＨＨ、ＳＳＨ、ＳＳＳおよびＨＳＳであった。試験
は、最大の引っ掻き付着性を得るためには、三層構造の
上層が肝要であることを実証した。ＨＨＨおよびＳＳＨ
の態様は実質的に同一の性能を示したが（臨界負荷１５
０ＧＭＳ）、ＳＳＳの結果は７５ＧＭＳに満たず、ＨＳ
Ｓの態様は約２５ＧＭＳであった。したがって、三層薄
膜の厚さ５０Åの上層が水素３８原子％を含むならば、
引っ掻き付着性は、炭素中に２２原子％の水素を含む上
層を有する三層構造の引っ掻き付着性よりも有意に改善
される。ＳＳＳディスクの７５ＧＭＳおよびＨＳＳディ
スクの２５ＧＭＳの値は、下層の水素化が付着性をさら
に劣化させることを示す。

【００２２】図５は、水素化のレベルが下がるにつれ、
スパッタリングされた水素化炭素膜のＣｒ／ガラスに対
する付着性が改善することを示す。雰囲気にさらされる
膜の剥離を観察するため、厚さ１１００Åの水素化炭素
膜をクロム層の上に被着した。使用したベース基材はガ
ラスであった。１０％〜３５％の水素含有率で少量の剥
離が見られ、３５％を超えると剥離は劇的に増大した。
これは、水素の含有が付着を弱めることを確認させる。

【００２３】図６は、スパッタリングされた炭素膜の硬
度が中間レベルの水素化で最大になることを実証する。
この結果は、水素が１０または４０原子％である場合よ
りも２０〜３５原子％である場合のほうが硬度が優れて
いることを示す。

【００２４】図７は、水素化の増大が、より疎水性であ
り、表面エネルギーがより低いことを示すＣ：Ｈ膜をも
たらすことを実証する。疎水性材料は親水性材料よりも
耐食性である。縦軸が、表面エネルギーを表すものとし
て計測された接水角を示す。約３２原子％を超える水素
含有率では、７２°を超える接水角が達成された。３０
原子％以上で接水角は着実に増大する。

【００２５】水素約３０原子％を含む単層で均一に水素
化されたオーバコートと、下区域での約２５〜３０原子
％から表面での約３５〜４０原子％に及ぶ水素勾配を有
する本発明のオーバコートとの、腐食増強環境における
フライヤビリティー試験のデータが、水素勾配をスパッ
タリングされたオーバコート上では腐食産物が明らかに
最小限になることを示した。

【００２６】Weibel回帰統計に当てはめた起動／停止耐
久試験データは、単層で均一に水素化された膜に比べ、
水素勾配を付けてスパッタリングされた膜の場合に耐久
性における有意な改善が得られることを実証した。水素
勾配オーバコートのサンプルは、下区域での２５〜３０
原子％から表面での３５〜４０原子％に及ぶ水素を含有
していた。単層均一水素化オーバーコートは３０〜３５
原子％の水素を含有していた。

【００２７】図８〜１０は、オーバコートの厚さ方向に
変化する水素含量を示す動的ＳＩＭＳデータのグラフで
ある。縦軸は、原子水素密度（Ｈ／cm³）を１０²¹で割
ったものである。横軸は、オングストローム単位の深さ
である。表面における水素化の見かけ降下は計測技術の
人工産物である。図８に示す、公称には均一に水素化さ
れた膜に比べ、図９および１０に示す水素勾配を有する
膜の場合に優れた性能が得られた。図９に示す水素勾配
オーバコートのサンプルは、表面での３０〜４０原子％
から非常に低いレベル、たとえば３〜５原子％まで徐々
に減少する水素含有率を示した。図１０に示す水素勾配
オーバコートのサンプルは、一番下の区域でさえかなり
の水素含有率、すなわち約２５〜３０原子％を有する、
よりゆっくりした水素含有率の減少を示した。図８に示
す単層で均一に水素化されたオーバコートは、３０〜３
５原子％の水素を有するものであった。

【００２８】前記説明は、清潔な環境でさえ薄膜に入り
込むおそれのある汚染要素を考慮せずに記載したもので
ある。たとえば、わずかな量の空気でさえ、結果とし
て、計測可能な量の水素、酸素または窒素を膜に組み込
むことになる。加えて、スパッタリング・ターゲットは
１００％純粋ではなく、多様な汚染物質の根源になりう
る。上記のように試験した膜は、確かに汚染物質を含む
であろうが、計測された性能に影響を及ぼすほどの量で
はない。

【００２９】本発明は、ディスクのコーティングに関し
て詳細に説明した。コーティングの用途は他にも可能で
あり、それらも本発明の範囲内にある。ディスクのコー
ティングに加え、特に考えられるコーティングの用途
は、スライダまたはディスク・ドライブに使用される他
のヘッド・アセンブリのコーティングとしての用途であ
る。コーティングは、スライダに使用される基材の上に
被着することができる。当業者であれば、本明細書の教
示を利して、スライダに対しても本発明の３種の実施態
様を応用することができるであろう。

【００３０】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。（１）ディスク・ドライブにおける耐磨耗部品として使
用するための製品であって、薄膜層を上に有しても有し
なくてもよい基材と、前記基材または薄膜層の上に配置
されて表面を形成する薄膜保護層と、を含み、前記薄膜
保護層が炭素および水素を含有し、水素が、前記基材ま
たは薄膜層にもっとも近いところでは最低の原子％で存
在し、前記表面に向かって徐々に増加し、前記表面では
最高の原子％で存在することを特徴とする製品。（２）水素の前記最低の原子％が２０〜３０％である上
記（１）記載の製品。（３）水素の前記最高の原子％が３５％を超える上記
（１）記載の製品。（４）水素の前記最低の原子％が１０％未満であり、水
素の前記最高の原子％が３５％を超える上記（１）記載
の製品。（５）前記表面層が７２°を超える接水角を有する上記
（１）記載の製品。（６）前記薄膜保護層が厚さ約５０〜２００Åである上
記（１）記載の製品。（７）磨耗を被る部品としてディスク・ドライブに使用
するための製品であって、基材またはその前の薄膜層の
上に付着され、水素化炭素（Ｃ：Ｈ）を含有し、水素が
Ｘ原子％であり、Ｘが３５％以下である第一の薄膜層
と、前記第一の薄膜層の上に付着され、Ｃ：Ｈを含有
し、水素がＹ原子％であり、ＹがＸよりも大きい第二の
薄膜層と、前記第二の薄膜層の上に付着され、Ｃ：Ｈを
含有し、水素がＺ原子％であり、ＺがＹよりも大きい表
面薄膜層と、を含むことを特徴とする製品。（８）前記表面層の水素含有率Ｚが３５原子％以上であ
る上記（７）記載の製品。（９）前記第二の層の水素含有率Ｙが２０原子％〜３５
原子％である上記（７）記載の製品。（１０）前記表面層の水素含有率Ｚが３５原子％以上で
あり、前記第二の層の水素含有率Ｙが２０〜３５原子％
であり、前記第一の層の水素含有率Ｘが１５原子％未満
である上記（７）記載の製品。（１１）前記第一の薄膜層、第二の薄膜層および表面薄
膜層の全厚が２０〜２００Åである上記（７）記載の製
品。（１２）前記第二の層が１２．５GPaを超える硬度を有
する上記（７）記載の製品。（１３）前記表面層が７２°を超える接水角を有する上
記（７）記載の製品。（１４）磨耗を被る部品としてディスク・ドライブに使
用するための製品であって、基材またはその前の薄膜層
の上に付着され、炭素および水素（Ｃ：Ｈ）を含有し、
水素の原子％が２０％〜３０％である第一の薄膜層と、
前記第一の薄膜層の上に付着され、Ｃ：Ｈを含有し、水
素の原子％が３５％を超える表面薄膜層と、を含むこと
を特徴とする製品。（１５）前記第一の薄膜層および表面薄膜層の全厚が２
０〜２００Åである上記（１４）記載の製品。（１６）前記第一の層の水素含有率Ｙが、１２．５GPa
を超える前記第一の層の硬度をもたらすのに十分である
上記（１４）記載の製品。（１７）前記表面層の水素含有率Ｚが、７２°を超える
接水角をもたらすのに十分である上記（１４）記載の製
品。（１８）回転可能な薄膜ディスクと、前記薄膜ディスク
の上に配置することができるスライダと、前記薄膜ディ
スクを回転させるための手段と、を含み、前記スライダ
または前記薄膜ディスクが、摩耗面を形成する保護オー
バコートを有し、前記保護オーバコートが、炭素および
水素を含有し、水素が、前記磨耗面では最高の原子％で
存在し、基材に向かって徐々に減少し、前記基材にもっ
とも近いところでは最低の原子％で存在することを特徴
とするディスク・ドライブ。（１９）前記磨耗面の水素含有率が３５原子％以上であ
る上記（１８）記載のディスク・ドライブ。（２０）水素の前記最低の原子％が２０〜３０％である
上記（１８）記載のディスク・ドライブ。（２１）水素の前記最低の原子％が１０％未満であり、
水素の前記最高の原子％が３５％を超える上記（１８）
記載のディスク・ドライブ。（２２）前記磨耗面が７２°を超える接水角を有する上
記（１８）記載のディスク・ドライブ。（２３）前記保護オーバコートが厚さ約５０〜２００Å
である上記（１８）記載のディスク・ドライブ。（２４）前記磨耗面が１２．５GPaを超える硬度を有す
る上記（１８）記載のディスク・ドライブ。（２５）回転可能な薄膜ディスクと、前記薄膜ディスク
の上に配置することができるスライダと、前記薄膜ディ
スクを回転させるための手段と、を含み、前記スライダ
または前記薄膜ディスクが、摩耗面を形成する保護オー
バコートを有し、前記保護オーバコートが、基材または
その前の薄膜層の上に付着され、水素化炭素（Ｃ：Ｈ）
を含有し、水素がＸ原子％であり、Ｘが３５％以下であ
る第一の薄膜層と、前記第一の薄膜層の上に付着され、
Ｃ：Ｈを含有し、水素がＹ原子％であり、ＹがＸよりも
大きい第二の薄膜層と、前記第二の薄膜層の上に付着さ
れ、Ｃ：Ｈを含有し、水素がＺ原子％であり、ＺがＹよ
りも大きい表面薄膜層と、を含むことを特徴とするディ
スク・ドライブ。（２６）前記表面層の水素含有率Ｚが３５原子％以上で
ある上記（２５）記載のディスク・ドライブ。（２７）前記第二の層の水素含有率Ｙが２０原子％〜３
５原子％である上記（２５）記載のディスク・ドライ
ブ。（２８）前記表面層の水素含有率Ｚが３５原子％以上で
あり、前記第二の層の水素含有率Ｙが２０〜３５原子％
であり、前記第一の層の水素含有率Ｘが１５原子％未満
である上記（２５）記載のディスク・ドライブ。（２９）前記第一の薄膜層、第二の薄膜層および表面薄
膜層の全厚が２０〜２００Åである上記（２５）記載の
ディスク・ドライブ。（３０）前記第二の層が１２．５GPaを超える硬度を有
する上記（２５）記載のディスク・ドライブ。（３１）前記表面層が７２°を超える接水角を有する上
記（２５）記載のディスク・ドライブ。（３２）回転可能な薄膜ディスクと、前記薄膜ディスク
の上に配置することができるスライダと、前記薄膜ディ
スクを回転させるための手段と、を含み、前記スライダ
または前記薄膜ディスクが、磨耗面を形成する保護オー
バコートを有し、前記保護オーバコートが、基材または
その前の薄膜層の上に付着され、炭素および水素（Ｃ：
Ｈ）を含有し、水素の原子％が２０％〜３０％である第
一の薄膜層と、前記第一の薄膜層の上に付着され、Ｃ：
Ｈを含有し、水素の原子％が３５％を超える第二の薄膜
層と、を含むことを特徴とするディスク・ドライブ。（３３）前記２枚のＣ：Ｈ層の全厚が２０〜２００Åで
ある上記（３２）記載のディスク・ドライブ。（３４）前記第一の層が１２．５GPaを超える硬度を有
する上記（３２）記載のディスク・ドライブ。（３５）前記表面層が７２°を超える接水角を有する上
記（３２）記載のディスク・ドライブ。（３６）水素化炭素薄膜コーティングをスパッタリング
付着させる方法であって、スパッタリング中にスパッタ
リング条件を変化させるための手段を有するスパッタリ
ング・チェンバの中に炭素ターゲットを設けるステップ
と、スパッタリング・チェンバに水素含有ガスを供給す
るステップと、炭素を前記水素含有ガスに通してスパッ
タリングして水素化炭素の膜を付着させると同時に、ス
パッタリングが進行するにつれ、スパッタリング条件を
変化させて前記膜中の水素の濃度を増加させるステップ
と、を含むことを特徴とする方法。（３７）前記スパッタリング条件を変化させるステップ
が、付着圧を増大させることを含む上記（３６）記載の
方法。（３８）前記スパッタリング条件を変化させるステップ
が、前記水素含有ガスの分圧を増大させることを含む上
記（３６）記載の方法。（３９）前記スパッタリング条件を変化させるステップ
が、前記水素含有ガスの吸入排出速度を増大させること
を含む上記（３６）記載の方法。（４０）前記スパッタリング条件を変化させるステップ
が、スパッタリング・チェンバ中の前記条件に勾配を付
け、基材を前記勾配に通すことを含む上記（３６）記載
の方法。（４１）スパッタリングが進行するにつれ、前記膜中の
水素の濃度を３５原子％未満から３５原子％超まで増加
させる上記（３６）記載の方法。（４２）スパッタリングが進行するにつれ、前記膜中の
水素の濃度を１０原子％未満から３５原子％超まで増加
させる上記（３６）記載の方法。（４３）薄膜層が上に付着していても付着していなくて
もよい基材の上に保護用の水素化炭素薄膜をスパッタリ
ング付着させる方法であって、黒鉛ターゲットを有する
スパッタリング・チェンバに水素ガスを供給するステッ
プと、厚さが少なくとも５Åであり、水素含有率が３５
原子％未満である第一の水素化炭素層をスパッタリング
するステップと、前記第一の水素化炭素層の上に、厚さ
が少なくとも５Åであり、水素含有率が３５原子％を超
える第二の水素化炭素層をスパッタリング付着させるス
テップと、を含むことを特徴とする方法。（４４）前記第一の水素化炭素層をスパッタリングする
ステップを前記水素ガスの第一の分圧で実施し、前記ス
パッタリング付着ステップを前記水素ガスの第二の分圧
で実施し、前記第一の分圧が前記第二の分圧よりも低い
上記（４３）記載の方法。（４５）前記第一の水素化炭素層をスパッタリングする
ステップを第一の付着圧で実施し、前記スパッタリング
付着ステップを第二の付着圧で実施し、前記第一の付着
圧が前記第二の付着圧よりも低い上記（４３）記載の方
法。（４６）前記第一の水素化炭素層をスパッタリングする
ステップを第一の吸入排出速度で実施し、前記スパッタ
リング付着ステップを第二の吸入排出速度で実施し、前
記第一の吸入排出速度が前記第二の吸入排出速度よりも
低い上記（４３）記載の方法。（４７）前記第一の水素化炭素層をスパッタリングする
ステップを第一の水素ガス流量で実施し、前記スパッタ
リング付着ステップを第二のガス流量で実施し、前記第
一のガス流量が前記第二のガス流量よりも低い上記（４
３）記載の方法。（４８）前記第一の水素化炭素層をスパッタリングする
ステップの前に、厚さが少なくとも５Åであり、水素含
有率が１０原子％未満である最初の水素化炭素層をスパ
ッタリングするステップをさらに含む上記（４３）記載
の方法。

【図面の簡単な説明】

【図１】ディスク・ドライブの平面図である。

【図２】本発明にしたがってコーティングされたディス
クの拡大側面図である。

【図３】本発明の二層オーバコートの拡大側面図であ
る。

【図４】本発明の三層オーバコートの拡大側面図であ
る。

【図５】本発明の三層コーティングに対して実施した引
っ掻き付着性試験のグラフである。

【図６】炭素−水素膜の硬度を膜の水素化量に比較する
グラフである。

【図７】接水角対水素化レベルのグラフである。

【図８】サンプルの水素化炭素薄膜における水素勾配を
示すグラフである。

【図９】サンプルの水素化炭素薄膜における水素勾配を
示すグラフである。

【図１０】サンプルの水素化炭素薄膜における水素勾配
を示すグラフである。

【符号の説明】

１１基材１２シード層１３下位層１４磁気層１５オーバコート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディスク・ドライブにおける耐磨耗部品と
して使用するための製品であって、薄膜層を上に有しても有しなくてもよい基材と、前記基材または薄膜層の上に配置されて表面を形成する
薄膜保護層と、を含み、前記薄膜保護層が炭素および水素を含有し、水素が、前
記基材または薄膜層にもっとも近いところでは最低の原
子％で存在し、前記表面に向かって徐々に増加し、前記
表面では最高の原子％で存在することを特徴とする製
品。
【請求項２】水素の前記最低の原子％が２０〜３０％で
ある請求項１記載の製品。
【請求項３】水素の前記最高の原子％が３５％を超える
請求項１記載の製品。
【請求項４】水素の前記最低の原子％が１０％未満であ
り、水素の前記最高の原子％が３５％を超える請求項１
記載の製品。
【請求項５】前記表面層が７２°を超える接水角を有す
る請求項１記載の製品。
【請求項６】前記薄膜保護層が厚さ約５０〜２００Åで
ある請求項１記載の製品。
【請求項７】磨耗を被る部品としてディスク・ドライブ
に使用するための製品であって、基材またはその前の薄膜層の上に付着され、水素化炭素
（Ｃ：Ｈ）を含有し、水素がＸ原子％であり、Ｘが３５
％以下である第一の薄膜層と、前記第一の薄膜層の上に付着され、Ｃ：Ｈを含有し、水
素がＹ原子％であり、ＹがＸよりも大きい第二の薄膜層
と、前記第二の薄膜層の上に付着され、Ｃ：Ｈを含有し、水
素がＺ原子％であり、ＺがＹよりも大きい表面薄膜層
と、を含むことを特徴とする製品。
【請求項８】前記表面層の水素含有率Ｚが３５原子％以
上である請求項７記載の製品。
【請求項９】前記第二の層の水素含有率Ｙが２０原子％
〜３５原子％である請求項７記載の製品。
【請求項１０】前記表面層の水素含有率Ｚが３５原子％
以上であり、前記第二の層の水素含有率Ｙが２０〜３５
原子％であり、前記第一の層の水素含有率Ｘが１５原子
％未満である請求項７記載の製品。
【請求項１１】前記第一の薄膜層、第二の薄膜層および
表面薄膜層の全厚が２０〜２００Åである請求項７記載
の製品。
【請求項１２】前記第二の層が１２．５GPaを超える硬
度を有する請求項７記載の製品。
【請求項１３】前記表面層が７２°を超える接水角を有
する請求項７記載の製品。
【請求項１４】磨耗を被る部品としてディスク・ドライ
ブに使用するための製品であって、基材またはその前の薄膜層の上に付着され、炭素および
水素（Ｃ：Ｈ）を含有し、水素の原子％が２０％〜３０
％である第一の薄膜層と、前記第一の薄膜層の上に付着され、Ｃ：Ｈを含有し、水
素の原子％が３５％を超える表面薄膜層と、を含むこと
を特徴とする製品。
【請求項１５】前記第一の薄膜層および表面薄膜層の全
厚が２０〜２００Åである請求項１４記載の製品。
【請求項１６】前記第一の層の水素含有率Ｙが、１２．
５GPaを超える前記第一の層の硬度をもたらすのに十分
である請求項１４記載の製品。
【請求項１７】前記表面層の水素含有率Ｚが、７２°を
超える接水角をもたらすのに十分である請求項１４記載
の製品。
【請求項１８】回転可能な薄膜ディスクと、前記薄膜ディスクの上に配置することができるスライダ
と、前記薄膜ディスクを回転させるための手段と、を含み、
前記スライダまたは前記薄膜ディスクが、摩耗面を形成
する保護オーバコートを有し、前記保護オーバコート
が、炭素および水素を含有し、水素が、前記磨耗面では
最高の原子％で存在し、基材に向かって徐々に減少し、
前記基材にもっとも近いところでは最低の原子％で存在
することを特徴とするディスク・ドライブ。
【請求項１９】回転可能な薄膜ディスクと、前記薄膜ディスクの上に配置することができるスライダ
と、前記薄膜ディスクを回転させるための手段と、を含み、
前記スライダまたは前記薄膜ディスクが、摩耗面を形成
する保護オーバコートを有し、前記保護オーバコート
が、基材またはその前の薄膜層の上に付着され、水素化炭素
（Ｃ：Ｈ）を含有し、水素がＸ原子％であり、Ｘが３５
％以下である第一の薄膜層と、前記第一の薄膜層の上に付着され、Ｃ：Ｈを含有し、水
素がＹ原子％であり、ＹがＸよりも大きい第二の薄膜層
と、前記第二の薄膜層の上に付着され、Ｃ：Ｈを含有し、水
素がＺ原子％であり、ＺがＹよりも大きい表面薄膜層
と、を含むことを特徴とするディスク・ドライブ。
【請求項２０】回転可能な薄膜ディスクと、前記薄膜ディスクの上に配置することができるスライダ
と、前記薄膜ディスクを回転させるための手段と、を含み、
前記スライダまたは前記薄膜ディスクが、磨耗面を形成
する保護オーバコートを有し、前記保護オーバコート
が、基材またはその前の薄膜層の上に付着され、炭素および
水素（Ｃ：Ｈ）を含有し、水素の原子％が２０％〜３０
％である第一の薄膜層と、前記第一の薄膜層の上に付着され、Ｃ：Ｈを含有し、水
素の原子％が３５％を超える第二の薄膜層と、を含むこ
とを特徴とするディスク・ドライブ。
【請求項２１】水素化炭素薄膜コーティングをスパッタ
リング付着させる方法であって、スパッタリング中にスパッタリング条件を変化させるた
めの手段を有するスパッタリング・チェンバの中に炭素
ターゲットを設けるステップと、スパッタリング・チェンバに水素含有ガスを供給するス
テップと、炭素を前記水素含有ガスに通してスパッタリングして水
素化炭素の膜を付着させると同時に、スパッタリングが
進行するにつれ、スパッタリング条件を変化させて前記
膜中の水素の濃度を増加させるステップと、を含むこと
を特徴とする方法。
【請求項２２】前記スパッタリング条件を変化させるス
テップが、付着圧を増大させることを含む請求項２１記
載の方法。
【請求項２３】前記スパッタリング条件を変化させるス
テップが、前記水素含有ガスの分圧を増大させることを
含む請求項２１記載の方法。
【請求項２４】前記スパッタリング条件を変化させるス
テップが、前記水素含有ガスの吸入排出速度を増大させ
ることを含む請求項２１記載の方法。
【請求項２５】前記スパッタリング条件を変化させるス
テップが、スパッタリング・チェンバ中の前記条件に勾
配を付け、基材を前記勾配に通すことを含む請求項２１
記載の方法。
【請求項２６】スパッタリングが進行するにつれ、前記
膜中の水素の濃度を３５原子％未満から３５原子％超ま
で増加させる請求項２１記載の方法。
【請求項２７】スパッタリングが進行するにつれ、前記
膜中の水素の濃度を１０原子％未満から３５原子％超ま
で増加させる請求項２１記載の方法。
【請求項２８】薄膜層が上に付着していても付着してい
なくてもよい基材の上に保護用の水素化炭素薄膜をスパ
ッタリング付着させる方法であって、黒鉛ターゲットを有するスパッタリング・チェンバに水
素ガスを供給するステップと、厚さが少なくとも５Åであり、水素含有率が３５原子％
未満である第一の水素化炭素層をスパッタリングするス
テップと、前記第一の水素化炭素層の上に、厚さが少なくとも５Å
であり、水素含有率が３５原子％を超える第二の水素化
炭素層をスパッタリング付着させるステップと、を含む
ことを特徴とする方法。
【請求項２９】前記第一の水素化炭素層をスパッタリン
グするステップを前記水素ガスの第一の分圧で実施し、
前記スパッタリング付着ステップを前記水素ガスの第二
の分圧で実施し、前記第一の分圧が前記第二の分圧より
も低い請求項２８記載の方法。
【請求項３０】前記第一の水素化炭素層をスパッタリン
グするステップを第一の付着圧で実施し、前記スパッタ
リング付着ステップを第二の付着圧で実施し、前記第一
の付着圧が前記第二の付着圧よりも低い請求項２８記載
の方法。
【請求項３１】前記第一の水素化炭素層をスパッタリン
グするステップを第一の吸入排出速度で実施し、前記ス
パッタリング付着ステップを第二の吸入排出速度で実施
し、前記第一の吸入排出速度が前記第二の吸入排出速度
よりも低い請求項２８記載の方法。
【請求項３２】前記第一の水素化炭素層をスパッタリン
グするステップを第一の水素ガス流量で実施し、前記ス
パッタリング付着ステップを第二のガス流量で実施し、
前記第一のガス流量が前記第二のガス流量よりも低い請
求項２８記載の方法。
【請求項３３】前記第一の水素化炭素層をスパッタリン
グするステップの前に、厚さが少なくとも５Åであり、
水素含有率が１０原子％未満である最初の水素化炭素層
をスパッタリングするステップをさらに含む請求項２８
記載の方法。