JP3624843B2

JP3624843B2 - Protective film and method for producing protective film

Info

Publication number: JP3624843B2
Application number: JP2001076105A
Authority: JP
Inventors: 善之小西; 伸一小倉
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2005-03-02
Anticipated expiration: 2021-03-16
Also published as: JP2002279605A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気記録装置の磁気ヘッドに形成される保護膜、およびその保護膜の作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや磁気記録装置等においては、高性能化が進むにつれてより薄く、強度・耐久性・耐腐食性を兼ね備えた保護膜が要求されている。例えば、磁気記録装置に用いられる磁気ヘッドの場合、従来は、磁気ヘッドの基材上に下地層としてＳｉ膜を形成した後に、保護膜としてＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄｌｉｋｅｃａｒｂｏｎ）膜が形成される。さらに、近年においては、より硬度が高く耐摩耗性の良い膜として、カソーディックアーク法によるｔａ−Ｃ（ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌａｍｏｒｐｈｏｕｓｃａｒｂｏｎ）膜が注目されている。このｔａ−Ｃ膜は緻密な膜を形成するため、耐摩耗性に加えて耐腐食性にも優れていることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、カソーディックアーク法で成膜されるｔａ−Ｃ膜は、ＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜されるＤＬＣ膜に比べてステップカバレッジに劣り、耐腐食性に問題が生じるという欠点がある。これは、カソーディックアーク法は比較的高真空で成膜が行われるため平均自由行程が長く、成膜粒子の進行方向に対して影になる部分に付着しにくいことに起因している。また、Ｓｉ膜との硬度差が大きいために、Ｓｉ膜とｔａ−Ｃ膜との内部応力の差が大きくなり密着性が悪いという問題があった。
【０００４】
本発明の目的は、耐腐食性や耐摩耗性に優れ、さらに密着性の良い保護膜、およびその保護膜の作成方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明の実施の形態を示す図１および図２に対応付けて説明する。
（１）請求項１の発明は、保持手段２により磁気記録媒体３に対向する位置に保持されてＣＳＳ（ Contact Start and Stop ）動作により磁気記録媒体３に対する記録および／または再生を行う磁気ヘッド１に形成される保護膜であって、磁気ヘッド１の磁気記録媒体３に対向する被保護面Ｐを覆うように形成され、被保護面Ｐ上にＳｉ膜６、ＤＬＣ（diamondlike carbon）膜７およびｔａ−Ｃ（tetrahedral amorphous carbon）膜８の順に各膜を形成して上述の目的を達成する。
（２）請求項２の発明は、保持手段２により磁気記録媒体３に対向する位置に保持されてＣＳＳ（ Contact Start and Stop ）動作により磁気記録媒体３に対する記録および／または再生を行う磁気ヘッド１に形成される保護膜であって、磁気ヘッド１の磁気記録媒体３に対向する被保護面Ｐを覆うように形成され、被保護面Ｐ上にスパッタ法によるＳｉ膜６、ＣＶＤ法によるＤＬＣ（diamondlike carbon）膜７およびカソーディックアーク法によるｔａ−Ｃ（tetrahedral amorphous carbon）膜８の順に各膜を形成して上述の目的を達成する。
（３）請求項３の発明は、請求項２に記載の保護膜において、ＣＶＤ法によるＤＬＣ膜７に代えて、ＩＢＤ（Ion Beam Deposition）法によるＤＬＣ膜７を形成したものである。
（４）請求項４の発明は、請求項２に記載の保護膜において、ＣＶＤ法によるＤＬＣ膜７に代えて、スパッタ法によるＤＬＣ膜７を形成したこものである。
（５）請求項５の発明は、請求項２〜４のいずれかに記載の保護膜において、スパッタ法によるＳｉ膜６に代えて、ＩＢＤ法によるＳｉ膜６を形成したものである。
（６）請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれかに記載の保護膜において、ｔａ−Ｃ膜８上にＳｉ膜９、ＤＬＣ（diamondlike carbon）膜１０およびｔａ−Ｃ（tetrahedral amorphous carbon）膜１１の順に各膜を形成して成るパッドＣを形成したものである。
（７）請求項７の発明は、保持手段２により磁気記録媒体３に対向する位置に保持されてＣＳＳ（ Contact Start and Stop ）動作により磁気記録媒体３に対する記録および／または再生を行う磁気ヘッド１の保護膜作成方法であって、磁気ヘッド１の磁気記録媒体３に対向する被保護面Ｐ上にスパッタ法によりＳｉ膜６を形成し、Ｓｉ膜６上にＣＶＤ法によりＤＬＣ（diamondlike carbon）膜７を形成し、ＤＬＣ膜７上にカソーディックアーク法によりｔａ−Ｃ（tetrahedral amorphous carbon）膜８を形成することにより上述の目的を達成する。
【０００６】
なお、上記課題を解決するための手段の項では、本発明を分かり易くするために発明の実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が発明の実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明による保護膜が適用される磁気記憶装置の一例を示す図であり、（ａ）は磁気ディスク装置の一部を示す斜視図で、（ｂ），（ｃ）は磁気ヘッドを浮上させた場合および着地させた場合のＡ矢視図である。磁気ヘッド１はアーム２の先端に装着されており、アーム２を矢印Ｒ１のようにスイングさせることによって、回転する磁気ディスク３上の任意の位置に磁気ヘッド１を円滑に移動させることができる。図１に示す磁気記憶装置ではＣＳＳ（ＣｏｎｔａｃｔＳｔａｒｔａｎｄＳｔｏｐ）が採用されており、アクセス時、すなわち磁気ディスク３に対してデータの記録や再生を行う際には図１（ｂ）のように磁気ヘッド１を浮上させる。その他の非アクセス時には、図１（ｃ）のように磁気ヘッド１を磁気ディスク３に着地させる。
【０００８】
次に、磁気ヘッド１の基板５上に形成された保護膜の層構成について説明する。図２は磁気ヘッド１の断面の一部を模式的に示したものであり、図示上方に磁気ディスク３の記録面が位置する。基板５には磁気ヘッド１を構成する様々な素子が形成されているため、その表面Ｐは凹凸を有している。保護膜は耐腐食膜Ｂと耐摩耗膜Ｃとから成り、各膜Ｂ，Ｃとも３層構造を成している。主に基板５を腐食等から保護する耐腐食膜Ｂは、基板５側から順にＳｉ膜６，ＤＬＣ膜７およびｔａ−Ｃ膜８を形成したものであり、被保護面である表面Ｐの全体に形成されている。
【０００９】
一方、耐摩耗膜Ｃは、上述した非アクセス時に磁気ディスク３に接触する部分であり、一般的にパッドと呼ばれる。耐摩耗膜Ｃも耐腐食膜Ｂ側から順に、Ｓｉ膜９，ＤＬＣ膜１０およびｔａ−Ｃ膜１１を形成したものである。非アクセス時には、パッドＣのみが磁気ディスク３と接触し、耐腐食膜Ｂは磁気ディスク３と接触することが無い。通常、耐腐食膜Ｂの膜厚ｔ１は約５０オングストローム（Å）以下とされ、耐摩耗膜Ｃの膜厚ｔ２は数百オングストローム程度とされる。
【００１０】
Ｓｉ膜６，９はスパッタ法やＩＢＤ（ＩｏｎＢｅａｍＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法により成膜される。ＤＬＣ膜７，１０は、ＥＣＲ−ＣＶＤ（ｅｌｅｃｔｒｏｎｃｙｃｌｏｔｒｏｎｒｅｓｏｎａｎｃｅ−ＣＶＤ）等のＣＶＤ法や、スパッタ法や、ＩＢＤ法により成膜される。また、ｔａ−Ｃ膜８，１１はカソーディックアーク法により成膜される。
【００１１】
スパッタ法では、真空中にアルゴンなどの放電用ガスを導入し、グロー放電を発生させる。そして、プラズマ中の正イオンで陰極上のターゲット表面を衝撃して、スパッタされたターゲット原子を基板上に付着させて成膜を行う。例えば、Ｓｉ膜を形成する場合はシリコンターゲットを用い、ＤＬＣ膜を形成する場合にはカーボングラファイトのターゲットを用いる。また、ＩＢＤ法では、成膜用の材料ガスをイオン化して、そのイオンを基板に照射して薄膜を形成する。ＣＶＤ法による成膜装置およびカソーディックアーク法による成膜装置については後述する。
【００１２】
図３は、各膜と、その膜の形成に用いられる成膜法との組み合わせを示したものであり、「○」印の付いている成膜法が採用される。図３に示した成膜法において、ＣＶＤ法やＩＢＤ法はステップカバレッジに優れ、スパッタ法はそれらに次ぐ。しかし、高真空中で成膜が行われるカソーディックアーク法は、ステップカバレッジが劣っている。また、膜厚数十〜数百オングストロームの薄いＤＬＣ膜を形成する場合には、ステップカバレッジの点でＥＣＲ−ＣＶＤ法が優れている。
【００１３】
図２に示すような保護膜を形成する場合には、例えば、スパッタ法によりＳｉ膜６を形成した後、ＥＣＲ−ＣＶＤ法によりＤＬＣ膜７を形成し、その上にカソーディックアーク法によりｔａ−Ｃ膜８を形成する。さらに同様の成膜を繰り返してＳｉ膜９，ＤＬＣ膜１０，ｔａ−Ｃ膜１１を成膜する。その後、ｔａ−Ｃ膜１１上に、島状のパッドＣを形成するためのレジストパターンを形成する。このレジストパターンをマスクに用い、パッドＣ以外の部分のＳｉ膜９，ＤＬＣ膜１０，ｔａ−Ｃ膜１１をエッチングにより除去することにより、図２に示すような保護膜Ｂ，Ｃが形成される。
【００１４】
本実施の形態の保護膜Ｂ，Ｃを、Ｓｉ膜を下地膜としてｔａ−Ｃ膜を形成する従来の保護膜と比較すると、以下のような利点を有する。従来は、Ｓｉ膜６の上に直接ｔａ−Ｃ膜８を形成していたが、ｔａ−Ｃ膜８の内部応力はＳｉ膜６の内部応力に比べてかなり大きいため、Ｓｉ膜６とｔａ−Ｃ膜８との間の密着性が悪いという問題があった。本実施の形態では、Ｓｉ膜６より内部応力が高く、かつ、ｔａ−Ｃ膜８より内部応力が低いＤＬＣ膜７をＳｉ膜６とｔａ−Ｃ膜８との間に介在させたことにより、各膜の間の内部応力差を小さくするようにした。その結果、ｔａ−Ｃ膜８の密着性を従来より向上させることができた。
【００１５】
また、ｔａ−Ｃ膜８の形成に用いられるカソーディックアーク法はステップカバレッジが悪いため、図２に示すようにｔａ−Ｃ膜８の段差側面部分の膜厚が平坦部分に比べて薄くなりやすく、耐腐食性の点で欠点があった。しかし、本実施の形態では、ＣＶＤ法などで形成されステップカバレッジの良好なＤＬＣ膜７をＳｉ膜６上に形成し、そのＤＬＣ膜７上にｔａ−Ｃ膜８を形成しているので、段差側面部分にも十分な膜厚の保護膜（ＤＬＣ膜７およびｔａ−Ｃ膜８）を形成することができる。その結果、十分な耐腐食性を確保することができる。
【００１６】
パッドＣの高さはｔ２は磁気ヘッド１と磁気ディスク３とのギャップでもあり、上述したように数百オングストローム（Å）と耐腐食性膜Ｂの膜厚よりも大きい。本実施の形態では、このパッドＣも３層構造としている。それは、ｔａ−Ｃ膜は耐摩耗性が高いのでパッドとしては適しているが、カソーディックアーク法は比較的コストが高いため、パッドＣをｔａ−Ｃ膜だけで構成するとコストが増加するという欠点がある。そのため、本実施の形態では、比較的低コストのＤＬＣ膜１０を形成した上に薄いｔａ−Ｃ膜１１を形成することにより、パッド形成のコスト低減を図るようにした。また、Ｓｉ膜の上に一旦ＤＬＣ膜を成膜した上で、ｔａ−Ｃ膜を成膜することにより、応力を緩和するという効果もある。
【００１７】
次いで、ＤＬＣ膜の成膜に用いられるＥＣＲ−ＣＶＤ装置、および、ｔａ−Ｃ膜の成膜に用いられるカソーディックアーク法による成膜装置について説明する。図４は、ＤＬＣ膜７，１０の成膜に用いられるＥＣＲ−ＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。ＥＣＲ−ＣＶＤ装置１４は、配置された試料Ｓ（本実施の形態では磁気ヘッド１）にＤＬＣ膜を形成する反応室２０，反応室２０にプラズマ流を導入するＥＣＲプラズマ発生部２１，試料Ｓにバイアス電圧を印加するバイアス電源部２２、反応室２０内に反応ガスを導入する反応ガス導入部２３、および装置全体のコントロールを行うとともに成膜条件の制御を行う制御部２４を備えている。
【００１８】
ＥＣＲプラズマ発生部２１は、磁場内にマイクロ波電力を供給して電子サイクロトロン共鳴プラズマを発生し、反応室２０内にプラズマ流を導入する機構である。マイクロ波源２５で発生した２．４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管２６を介してプラズマ室２７に導入し、マイクロ波放電を発生させる。さらに、コイル２８，２９による磁場によってＥＣＲ条件の磁束密度８７５Ｇを形成して電子サイクロトロン共鳴を発生させることにより、活性なＥＣＲプラズマを発生させる。プラズマ室２７内に発生したＥＣＲプラズマは、プラズマ窓３０から発散磁界に沿って反応室２０内の試料Ｓ側に移動する。
【００１９】
バイアス電源部２２においては、バイアス電源３１がマッチングユニット３２を介して反応室２０内の試料保持機構に接続されており、反応室２０内に配置された試料Ｓに負のバイアス電圧が印加される。このバイアス電圧は電圧モニタ３３により測定される。反応ガス導入部２３から反応室２０内に導入された反応ガスはＥＣＲによる高密度プラズマ内でイオン化され、上記負バイアス電圧によって試料Ｓ上に成膜される。ＤＬＣ膜を成膜する場合には、エチレン（Ｃ_２Ｈ_４）、メタン（ＣＨ_４）、プロパン（Ｃ_３Ｈ_８）等が成膜ガスとして反応ガス導入部２３から供給される。３４は反応室２０内の排気を行う排気ポンプであり、３５は反応室２０内の圧力を測定する圧力計である。
【００２０】
図５は、カソーディックアーク法の一種であるＦＣＶＡ（ＦｉｌｔｅｒｅｄＣａｔｈｏｄｉｃＶａｃｕｕｍＡｒｃ）法でｔａ−Ｃ膜の成膜を行うＦＣＶＡ成膜装置の概略構成を示す図である。図４に示すように、ＦＣＶＡ成膜装置はプラズマ発生部４０，フィルタ部４１，ビームスキャン装置４２，成膜チャンバ４３および装置全体を制御する制御装置４４で構成されている。
【００２１】
プラズマ発生部４０は、ターゲット４５が装着される陰極部４６と、陰極部４６が固定される陽極チャンバ４７と、アーク放電のきっかけを作るためのトリガ４８とを備えている。ｔａ−Ｃ膜を成膜する場合には、ターゲット４５にはグラファイトが用いられる。陰極部４６はアーク電源（定電流源）４９の負端子に接続されており、一方、トリガ４８およびアーク電源４９の正端子に接続されている陽極チャンバ４７はそれぞれ接地されていてアース電位となっている。トリガ４８は、軸４８０を回転軸としてステップモータ等の駆動部５０により回転駆動される。トリガ４８の角度は図示しない角度センサで検出される。
【００２２】
陰極部４６と陽極チャンバ４７とは、絶縁部材５１によって電気的に絶縁されている。陽極チャンバ４７の外周には陽極チャンバ４７内にアキシャル磁場を形成する磁気コイル５１が設けられており、電源５２から励磁電流が供給される。なお、図示していないが、陰極部４６には水冷ジャケットのような冷却手段が設けられている。
【００２３】
フィルタ部４１は、屈曲したトロイダルダクト５３とその周囲に設けられた磁気コイル５４とを有している。磁気コイル５４にも電源５２から励磁電流が供給される。フィルタ部４１と陽極チャンバ４７とは絶縁材５５を介して互いに固定されていて、両者は電気的に絶縁されている。トロイダルダクト５３にはバイアス電源５６によりバイアス電圧が印加されている。
【００２４】
成膜チャンバ４３内には基板ステージ５７が設けられており、この基板ステージ５７に成膜対象物５８が装着される。成膜チャンバ４３とフィルタ部４１とは絶縁部材５９を介して固定されていて、互いに電気的に絶縁されている。成膜チャンバ４３のビーム導入ダクト部６０の周囲にはビームスキャン装置４２が設けられており、フィルタ部４１から出射されたプラズマビームをビームに直交する方向に偏向走査する。
【００２５】
ビームスキャン装置４２は、例えば、一対のＣ字形状磁気コア（不図示）から成る。一方の磁気コアの磁極はダクト部６０を挟んで図示上下に配設され、他方の磁気コアの磁極はダクト部６０を挟んで紙面に直交する方向に配設される。この場合、プラズマビームは図示上下方向および紙面に直交する方向に偏向走査される。ビームスキャン装置４２の磁気コアにはソレノイドコイル（不図示）が巻き付けられており、そのソレノイドコイルには電源６１により励磁電流が供給される。
【００２６】
図６はトロイダルダクト５３の形状の一例を示す図であり、（ａ）はダクト上方から見た平面図、（ｂ）は正面図である。トロイダルダクト５３は３つの直管部５３１，５３３，５３５と、それらを繋ぐ２つの屈曲部５３２，５３４とを有している。直管部５３１および５３５の開口部にはフランジ５３６，５３７がそれぞれ設けられている。直管部５３１の軸方向と直管部５３５の軸方向とは互いに９０度の角度を成しており、直管部５３１はｚ軸に沿って配設され、直管部５３５はｘ軸に沿って配設されている。
【００２７】
次に、図５を参照してＦＣＶＡ成膜装置の成膜動作を説明する。破線で示す位置からトリガ４８をターゲット４５側に倒すと、トリガ４８の先端に設けられたトリガチップ４８ａとターゲット４５との間にアーク放電が発生する。そして、このアーク放電をきっかけに陽極チャンバ４７と陰極部４６との間にもアーク放電が発生し、プラズマが生成される。このプラズマ中には、グラファイトターゲット４５からのカーボンイオンや多数のカーボン原子から成るクラスター（マクロパーティクルと呼ばれる）が含まれている。
【００２８】
陽極チャンバ４７内には磁気コイル５１によりアキシャル磁場が形成されていおり、ターゲット４５から放出されたカーボンイオンや電子を含むプラズマビームは、このアキシャル磁場により集束されるとともにフィルタ部４１のトロイダルダクト５３へと導かれる。トロイダルダクト５３内には、バイアス電圧による電場（ラジアル電場）と、磁気コイル５４によるダクト５３の軸に沿ったアキシャル磁場とが形成されている。そのため、フィルタ部４１は、プラズマビームから所望のカーボンイオンのみを成膜チャンバ４３へと通過させるフィルタとして機能している。
【００２９】
成膜チャンバ４３に導かれたカーボンイオンは、基板ステージ５７に装着された成膜対象物５８に照射される。このとき、ビームスキャン装置４２を用いてカーボンイオンのビームをその直交する方向に偏向走査することにより、成膜対象物５８の広い領域に均一にカーボンイオンを照射することができる。このように、ＦＣＶＡ成膜装置では、カーボンイオンを図５の右側から成膜対象物５８に照射してｔａ−Ｃ膜を成膜している。そのため、図２に示すような凹凸形状の基板５に対して成膜した場合、段差側面部分にカーボンイオンが付着し難くステップカバレッジが悪なる傾向がある。
【００３０】
以上説明した実施の形態と特許請求の範囲の要素との対応において、アーム２は保持手段を、磁気ディスク３は磁気記録媒体を、表面Ｐは被保護面をそれぞれ構成する。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、被保護面に形成されたＳｉ膜上にステップカバレッジの良いＤＬＣ膜を形成し、そのＤＬＣ膜上に耐腐食性および耐摩耗性のよいｔａ−Ｃ膜を形成したので、ｔａ−Ｃ膜のカバレッジの悪さがＤＬＣ膜で補われ、耐腐食性および耐摩耗性に優れた保護膜を形成することができる。特に、請求項６の発明では、さらにＳｉ膜、ＤＬＣ膜およびｔａ−Ｃ膜の３層構造のパッドを形成したので、磁気記録面との接触の際の耐摩耗性に優れている。また、このパッドは成膜レートの高いＤＬＣ膜を形成した上に耐摩耗性の良いｔａ−Ｃ膜を形成するようにしたので、パッド形成の成膜コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による保護膜が適用される磁気記憶装置の一例を示す図であり、（ａ）は磁気ディスク装置の一部を示す斜視図で、（ｂ），（ｃ）は磁気ヘッドを浮上させた場合および着地させた場合のＡ矢視図である。
【図２】保護膜Ｂ，Ｃの層構成を説明する図である。
【図３】保護膜を構成する各膜と、成膜法との組み合わせを示す図である。
【図４】ＥＣＲ−ＣＶＤ装置の概略構成を示す図である。
【図５】ＦＣＶＡ成膜装置の概略構成を示す図である。
【図６】ＦＣＶＡ成膜装置のトロイダルダクト５３の形状を示す図であり、（ａ）平面図、（ｂ）は正面図である。
【符号の説明】
１磁気ヘッド
３磁気ディスク
５基板
６，９Ｓｉ膜
７，１０ＤＬＣ膜
８，１１ｔａ−Ｃ膜
１４ＥＣＲ−ＣＶＤ装置
４０プラズマ発生部
４１フィルタ部
４２ビームスキャン部
４３成膜チャンバ
４４制御部
Ｂ耐腐食膜
Ｃ耐摩耗膜（パッド）
Ｐ表面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a protective film formed on a magnetic head of a magnetic recording apparatus and a method for producing the protective film.
[0002]
[Prior art]
In semiconductor devices, magnetic recording apparatuses, and the like, a protective film that is thinner and has strength, durability, and corrosion resistance is required as performance increases. For example, in the case of a magnetic head used in a magnetic recording apparatus, conventionally, a DLC (diamondlike carbon) film is formed as a protective film after a Si film is formed as a base layer on the base material of the magnetic head. Furthermore, in recent years, a ta-C (tetrahedral amorphous carbon) film obtained by the cathodic arc method has attracted attention as a film having higher hardness and good wear resistance. Since this ta-C film forms a dense film, it is known that it has excellent corrosion resistance in addition to wear resistance.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, the ta-C film formed by the cathodic arc method has the disadvantage that the step coverage is inferior to the DLC film formed by the CVD (Chemical Vapor Deposition) method and the corrosion resistance is problematic. . This is because, in the cathodic arc method, film formation is performed at a relatively high vacuum, so that the mean free path is long and it is difficult to adhere to a shadowed portion with respect to the traveling direction of the film formation particles. In addition, since the hardness difference between the Si film and the Si film is large, the difference in internal stress between the Si film and the ta-C film becomes large, resulting in poor adhesion.
[0004]
An object of the present invention is to provide a protective film excellent in corrosion resistance and wear resistance and having good adhesion, and a method for producing the protective film.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
An embodiment of the invention will be described with reference to FIGS.
(1) According to the first aspect of the present invention , the magnetic head 1 is held at a position facing the magnetic recording medium 3 by the holding means 2 and performs recording and / or reproduction with respect to the magnetic recording medium 3 by CSS ( Contact Start and Stop ) operation. And is formed so as to cover the protected surface P facing the magnetic recording medium 3 of the magnetic head 1, and the Si film 6, the DLC (diamondlike carbon) film 7, and the protective film P are formed on the protected surface P. Each film is formed in the order of the ta-C (tetrahedral amorphous carbon) film 8 to achieve the above-mentioned object.
(2) The invention of claim 2 is a magnetic head 1 which is held by the holding means 2 at a position facing the magnetic recording medium 3 and performs recording and / or reproduction with respect to the magnetic recording medium 3 by CSS ( Contact Start and Stop ) operation. The protective film is formed so as to cover the protected surface P facing the magnetic recording medium 3 of the magnetic head 1, and the Si film 6 by the sputtering method and the DLC (CVD) method by the CVD method are formed on the protected surface P. Each film is formed in the order of a diamondlike carbon) film 7 and a ta-C (tetrahedral amorphous carbon) film 8 by a cathodic arc method to achieve the above-mentioned object.
(3) The invention of claim 3 is the protective film according to claim 2, wherein a DLC film 7 is formed by an IBD (Ion Beam Deposition) method instead of the DLC film 7 by a CVD method.
(4) The invention of claim 4 is the protective film according to claim 2, wherein a DLC film 7 is formed by a sputtering method instead of the DLC film 7 by a CVD method.
(5) The invention according to claim 5 is the protective film according to any one of claims 2 to 4, wherein a Si film 6 is formed by an IBD method instead of the Si film 6 by a sputtering method.
(6) The invention of claim 6 is the protective film according to any one of claims 1 to 5, wherein the Si film 9, the DLC (diamondlike carbon) film 10 and the ta-C (tetrahedral amorphous) are formed on the ta-C film 8. carbon) film 11 is formed in the order of the films C, and pads C are formed.
(7) The invention of claim 7 is a magnetic head 1 which is held at a position facing the magnetic recording medium 3 by the holding means 2 and performs recording and / or reproduction with respect to the magnetic recording medium 3 by CSS ( Contact Start and Stop ) operation. a protective film deposition method, a Si film 6 was formed by sputtering on the protected surface over P facing the magnetic recording medium 3 of the magnetic head 1, DLC (diamondlike carbon) by a CVD method on the Si film 6 film 7 is formed, and a ta-C (tetrahedral amorphous carbon) film 8 is formed on the DLC film 7 by the cathodic arc method.
[0006]
In the section of means for solving the above problems, the drawings of the embodiments of the invention are used for easy understanding of the present invention. However, the present invention is not limited to the embodiments of the invention. Absent.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of a magnetic storage device to which a protective film according to the present invention is applied. FIG. 1A is a perspective view showing a part of a magnetic disk device, and FIGS. 1B and 1C are magnetic heads. It is an A arrow line view at the time of making it float and landing. The magnetic head 1 is attached to the tip of the arm 2, and the magnetic head 1 can be smoothly moved to an arbitrary position on the rotating magnetic disk 3 by swinging the arm 2 as indicated by an arrow R1. The magnetic storage device shown in FIG. 1 employs CSS (Contact Start and Stop), and when accessing, that is, when data is recorded or reproduced on the magnetic disk 3, as shown in FIG. The head 1 is lifted. At other times of non-access, the magnetic head 1 is landed on the magnetic disk 3 as shown in FIG.
[0008]
Next, the layer structure of the protective film formed on the substrate 5 of the magnetic head 1 will be described. FIG. 2 schematically shows a part of the cross section of the magnetic head 1, and the recording surface of the magnetic disk 3 is positioned above the drawing. Since various elements constituting the magnetic head 1 are formed on the substrate 5, the surface P has irregularities. The protective film is composed of a corrosion-resistant film B and an abrasion-resistant film C, and each of the films B and C has a three-layer structure. The anticorrosion film B that mainly protects the substrate 5 from corrosion or the like is formed by sequentially forming the Si film 6, the DLC film 7, and the ta-C film 8 from the substrate 5 side. Is formed.
[0009]
On the other hand, the wear-resistant film C is a portion that contacts the magnetic disk 3 at the time of non-access as described above, and is generally called a pad. The wear resistant film C is also formed by forming the Si film 9, the DLC film 10, and the ta-C film 11 in this order from the corrosion resistant film B side. At the time of non-access, only the pad C is in contact with the magnetic disk 3, and the corrosion resistant film B is not in contact with the magnetic disk 3. Usually, the film thickness t1 of the corrosion-resistant film B is about 50 angstroms (Å) or less, and the film thickness t2 of the wear-resistant film C is about several hundred angstroms.
[0010]
The Si films 6 and 9 are formed by sputtering or IBD (Ion Beam Deposition). The DLC films 7 and 10 are formed by a CVD method such as ECR-CVD (electron cyclotron resonance-CVD), a sputtering method, or an IBD method. The ta-C films 8 and 11 are formed by the cathodic arc method.
[0011]
In the sputtering method, a discharge gas such as argon is introduced into a vacuum to generate glow discharge. Then, the target surface on the cathode is bombarded with positive ions in the plasma, and the sputtered target atoms are deposited on the substrate to form a film. For example, when a Si film is formed, a silicon target is used, and when a DLC film is formed, a carbon graphite target is used. In the IBD method, a material gas for film formation is ionized and the substrate is irradiated with the ions to form a thin film. A film forming apparatus using the CVD method and a film forming apparatus using the cathodic arc method will be described later.
[0012]
FIG. 3 shows a combination of each film and a film forming method used for forming the film, and a film forming method marked with “◯” is adopted. In the film forming method shown in FIG. 3, the CVD method and the IBD method have excellent step coverage, and the sputtering method follows them. However, the cathodic arc method in which film formation is performed in a high vacuum has poor step coverage. Further, when forming a thin DLC film having a film thickness of several tens to several hundreds of angstroms, the ECR-CVD method is superior in terms of step coverage.
[0013]
In the case of forming the protective film as shown in FIG. 2, for example, after forming the Si film 6 by the sputtering method, the DLC film 7 is formed by the ECR-CVD method, and then the ta-- by the cathodic arc method. C film 8 is formed. Further, the same film formation is repeated to form the Si film 9, the DLC film 10, and the ta-C film 11. Thereafter, a resist pattern for forming island-like pads C is formed on the ta-C film 11. Using this resist pattern as a mask, the Si film 9, DLC film 10, and ta-C film 11 other than the pad C are removed by etching to form protective films B and C as shown in FIG. .
[0014]
When the protective films B and C of the present embodiment are compared with a conventional protective film in which a ta-C film is formed using a Si film as a base film, the following advantages are obtained. Conventionally, the ta-C film 8 is formed directly on the Si film 6, but the internal stress of the ta-C film 8 is considerably larger than the internal stress of the Si film 6, so that the Si film 6 and the ta-- There was a problem that the adhesion between the C film 8 was poor. In the present embodiment, the DLC film 7 having higher internal stress than the Si film 6 and lower internal stress than the ta-C film 8 is interposed between the Si film 6 and the ta-C film 8. The difference in internal stress between each film was reduced. As a result, the adhesion of the ta-C film 8 could be improved as compared with the conventional case.
[0015]
Further, since the cathodic arc method used to form the ta-C film 8 has poor step coverage, the thickness of the step side surface portion of the ta-C film 8 tends to be thinner than that of the flat portion as shown in FIG. There was a drawback in terms of corrosion resistance. However, in this embodiment, the DLC film 7 formed by the CVD method or the like and having good step coverage is formed on the Si film 6, and the ta-C film 8 is formed on the DLC film 7. A protective film (DLC film 7 and ta-C film 8) having a sufficient thickness can also be formed on the side surface portion. As a result, sufficient corrosion resistance can be ensured.
[0016]
The height of the pad C is also the gap between the magnetic head 1 and the magnetic disk 3, and is several hundred angstroms (Å) and larger than the thickness of the corrosion resistant film B as described above. In the present embodiment, this pad C also has a three-layer structure. The ta-C film is suitable as a pad because of its high wear resistance, but the cathodic arc method has a relatively high cost. Therefore, if the pad C is composed only of the ta-C film, the cost increases. There is. For this reason, in this embodiment, the cost of pad formation is reduced by forming the thin ta-C film 11 on the DLC film 10 having a relatively low cost. In addition, there is an effect of relieving stress by forming a DLC film once on a Si film and then forming a ta-C film.
[0017]
Next, an ECR-CVD apparatus used for forming a DLC film and a film forming apparatus using a cathodic arc method used for forming a ta-C film will be described. FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an ECR-CVD apparatus used for forming the DLC films 7 and 10. The ECR-CVD apparatus 14 includes a reaction chamber 20 that forms a DLC film on a sample S (magnetic head 1 in the present embodiment), an ECR plasma generator 21 that introduces a plasma flow into the reaction chamber 20, and a sample S. A bias power supply unit 22 for applying a bias voltage, a reaction gas introduction unit 23 for introducing a reaction gas into the reaction chamber 20, and a control unit 24 for controlling the entire apparatus and controlling the film forming conditions are provided.
[0018]
The ECR plasma generator 21 is a mechanism that supplies microwave power in a magnetic field to generate electron cyclotron resonance plasma and introduces a plasma flow into the reaction chamber 20. A microwave of 2.45 GHz generated by the microwave source 25 is introduced into the plasma chamber 27 through the waveguide 26 to generate a microwave discharge. Furthermore, an active ECR plasma is generated by forming a magnetic flux density 875G under ECR conditions by a magnetic field generated by the coils 28 and 29 and generating electron cyclotron resonance. The ECR plasma generated in the plasma chamber 27 moves from the plasma window 30 to the sample S side in the reaction chamber 20 along the divergent magnetic field.
[0019]
In the bias power supply unit 22, the bias power supply 31 is connected to the sample holding mechanism in the reaction chamber 20 via the matching unit 32, and a negative bias voltage is applied to the sample S arranged in the reaction chamber 20. . This bias voltage is measured by the voltage monitor 33. The reaction gas introduced into the reaction chamber 20 from the reaction gas introduction unit 23 is ionized in the high density plasma by ECR, and is formed on the sample S by the negative bias voltage. When forming a DLC film, ethylene (C ₂ H ₄ ), methane (CH ₄ ), propane (C ₃ H ₈ ), and the like are supplied from the reaction gas introduction unit 23 as a film forming gas. An exhaust pump 34 exhausts the reaction chamber 20, and a pressure gauge 35 measures the pressure in the reaction chamber 20.
[0020]
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an FCVA film forming apparatus for forming a ta-C film by an FCVA (Filtered Cathodic Vacuum Arc) method which is a kind of cathodic arc method. As shown in FIG. 4, the FCVA film forming apparatus includes a plasma generating unit 40, a filter unit 41, a beam scanning device 42, a film forming chamber 43, and a controller 44 that controls the entire apparatus.
[0021]
The plasma generation unit 40 includes a cathode unit 46 to which a target 45 is mounted, an anode chamber 47 to which the cathode unit 46 is fixed, and a trigger 48 for creating a trigger for arc discharge. In the case of forming a ta-C film, graphite is used for the target 45. The cathode portion 46 is connected to the negative terminal of the arc power source (constant current source) 49, while the anode chamber 47 connected to the trigger 48 and the positive terminal of the arc power source 49 is grounded and has an earth potential. ing. The trigger 48 is rotationally driven by a drive unit 50 such as a step motor with the shaft 480 as a rotational axis. The angle of the trigger 48 is detected by an angle sensor (not shown).
[0022]
The cathode part 46 and the anode chamber 47 are electrically insulated by an insulating member 51. A magnetic coil 51 for forming an axial magnetic field in the anode chamber 47 is provided on the outer periphery of the anode chamber 47, and an excitation current is supplied from a power source 52. Although not shown, the cathode portion 46 is provided with cooling means such as a water cooling jacket.
[0023]
The filter portion 41 has a bent toroidal duct 53 and a magnetic coil 54 provided around the toroidal duct 53. Excitation current is also supplied from the power source 52 to the magnetic coil 54. The filter unit 41 and the anode chamber 47 are fixed to each other via an insulating material 55, and both are electrically insulated. A bias voltage is applied to the toroidal duct 53 by a bias power source 56.
[0024]
A substrate stage 57 is provided in the film formation chamber 43, and a film formation target 58 is mounted on the substrate stage 57. The film forming chamber 43 and the filter unit 41 are fixed via an insulating member 59 and are electrically insulated from each other. A beam scanning device 42 is provided around the beam introduction duct portion 60 of the film forming chamber 43, and deflects and scans the plasma beam emitted from the filter portion 41 in a direction orthogonal to the beam.
[0025]
The beam scanning device 42 includes, for example, a pair of C-shaped magnetic cores (not shown). The magnetic poles of one magnetic core are arranged up and down in the drawing with the duct part 60 interposed therebetween, and the magnetic poles of the other magnetic core are arranged in a direction perpendicular to the paper surface with the duct part 60 in between. In this case, the plasma beam is deflected and scanned in the vertical direction in the figure and in a direction perpendicular to the paper surface. A solenoid coil (not shown) is wound around the magnetic core of the beam scanning device 42, and an excitation current is supplied to the solenoid coil by a power supply 61.
[0026]
6A and 6B are diagrams showing an example of the shape of the toroidal duct 53. FIG. 6A is a plan view seen from above the duct, and FIG. 6B is a front view. The toroidal duct 53 has three straight pipe portions 531, 533, 535 and two bent portions 532, 534 connecting them. Flanges 536 and 537 are provided at the openings of the straight pipe portions 531 and 535, respectively. The axial direction of the straight pipe portion 531 and the axial direction of the straight pipe portion 535 form an angle of 90 degrees with each other. It is arranged along.
[0027]
Next, the film forming operation of the FCVA film forming apparatus will be described with reference to FIG. When the trigger 48 is tilted toward the target 45 from the position indicated by the broken line, an arc discharge is generated between the trigger tip 48 a provided at the tip of the trigger 48 and the target 45. Then, arc discharge is also generated between the anode chamber 47 and the cathode portion 46 as a result of this arc discharge, and plasma is generated. The plasma includes carbon ions from the graphite target 45 and clusters (called macro particles) composed of a large number of carbon atoms.
[0028]
An axial magnetic field is formed in the anode chamber 47 by the magnetic coil 51, and a plasma beam containing carbon ions and electrons emitted from the target 45 is focused by the axial magnetic field and also to the toroidal duct 53 of the filter unit 41. It is guided. In the toroidal duct 53, an electric field (radial electric field) by a bias voltage and an axial magnetic field along the axis of the duct 53 by the magnetic coil 54 are formed. Therefore, the filter unit 41 functions as a filter that passes only desired carbon ions from the plasma beam to the film forming chamber 43.
[0029]
The carbon ions guided to the film forming chamber 43 are irradiated to the film forming target 58 mounted on the substrate stage 57. At this time, a wide area of the film formation target 58 can be uniformly irradiated with carbon ions by deflecting and scanning the beam of carbon ions in the direction orthogonal thereto using the beam scanning device 42. Thus, in the FCVA film forming apparatus, the ta-C film is formed by irradiating the film forming object 58 with carbon ions from the right side of FIG. For this reason, when a film is formed on the uneven substrate 5 as shown in FIG. 2, the step coverage tends to be poor because it is difficult for carbon ions to adhere to the side surface of the step.
[0030]
In the correspondence between the embodiment described above and the elements of the claims, the arm 2 constitutes a holding means, the magnetic disk 3 constitutes a magnetic recording medium, and the surface P constitutes a protected surface.
[0031]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a DLC film with good step coverage is formed on the Si film formed on the protected surface, and ta-C with good corrosion resistance and wear resistance is formed on the DLC film. Since the film is formed, the poor coverage of the ta-C film is compensated by the DLC film, and a protective film having excellent corrosion resistance and wear resistance can be formed. In particular, in the invention of claim 6, since a pad having a three-layer structure of a Si film, a DLC film and a ta-C film is formed, the wear resistance at the time of contact with the magnetic recording surface is excellent. In addition, since the pad is formed with a DLC film having a high film formation rate and a ta-C film having good wear resistance, the film formation cost for pad formation can be reduced.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing an example of a magnetic storage device to which a protective film according to the present invention is applied, wherein FIG. 1A is a perspective view showing a part of a magnetic disk device, and FIGS. 1B and 1C are magnetic heads; It is A arrow line view at the time of the case where it floats and the case where it lands.
FIG. 2 is a diagram illustrating a layer configuration of protective films B and C. FIG.
FIG. 3 is a diagram showing a combination of each film constituting a protective film and a film forming method.
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an ECR-CVD apparatus.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of an FCVA film forming apparatus.
6A and 6B are diagrams showing the shape of a toroidal duct 53 of the FCVA film forming apparatus, where FIG. 6A is a plan view and FIG. 6B is a front view.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Magnetic head 3 Magnetic disk 5 Substrate 6, 9 Si film 7, 10 DLC film 8, 11 ta-C film 14 ECR-CVD apparatus 40 Plasma generating part 41 Filter part 42 Beam scanning part 43 Film formation chamber 44 Control part B Corrosion film C Wear-resistant film (pad)
P surface

Claims

保持手段により磁気記録媒体に対向する位置に保持されてＣＳＳ（ Contact Start and Stop ）動作により前記磁気記録媒体に対する記録および／または再生を行う磁気ヘッドに形成される保護膜であって、
前記磁気ヘッドの前記磁気記録媒体に対向する被保護面を覆うように形成され、前記被保護面上にＳｉ膜、ＤＬＣ（diamondlike carbon）膜およびｔａ−Ｃ（tetrahedral amorphous carbon）膜の順に各膜を形成して成る保護膜。 A protective film formed on a magnetic head that is held by a holding means at a position facing the magnetic recording medium and performs recording and / or reproduction with respect to the magnetic recording medium by a CSS ( Contact Start and Stop ) operation;
The formed to cover the protected surface facing the magnetic recording medium of the magnetic head, Si film on the protected surface, DLC (diamondlike carbon) film and ta-C (tetrahedral amorphous carbon) film each film in the order of A protective film formed by forming

保持手段により磁気記録媒体に対向する位置に保持されてＣＳＳ（ Contact Start and Stop ）動作により前記磁気記録媒体に対する記録および／または再生を行う磁気ヘッドに形成される保護膜であって、
前記磁気ヘッドの前記磁気記録媒体に対向する被保護面を覆うように形成され、前記被保護面上にスパッタ法によるＳｉ膜、ＣＶＤ法によるＤＬＣ（diamondlike carbon）膜およびカソーディックアーク法によるｔａ−Ｃ（tetrahedral amorphous carbon）膜の順に各膜を形成して成る保護膜。 A protective film formed on a magnetic head that is held by a holding means at a position facing the magnetic recording medium and performs recording and / or reproduction with respect to the magnetic recording medium by a CSS ( Contact Start and Stop ) operation;
The magnetic head is formed so as to cover a surface to be protected facing the magnetic recording medium, and a Si film by sputtering, a DLC (diamondlike carbon) film by CVD, and a ta− by cathodic arc method are formed on the surface to be protected. A protective film formed by forming each film in the order of C (tetrahedral amorphous carbon) film.

請求項２に記載の保護膜において、
前記ＣＶＤ法によるＤＬＣ膜に代えて、ＩＢＤ（Ion Beam Deposition）法によるＤＬＣ膜を形成したことを特徴とする保護膜。The protective film according to claim 2,
A protective film comprising a DLC film formed by an IBD (Ion Beam Deposition) method instead of the DLC film formed by the CVD method.

請求項２に記載の保護膜において、
前記ＣＶＤ法によるＤＬＣ膜に代えて、スパッタ法によるＤＬＣ膜を形成したことを特徴とする保護膜。The protective film according to claim 2,
A protective film, wherein a DLC film formed by sputtering is used instead of the DLC film formed by CVD.

請求項２〜４のいずれかに記載の保護膜において、
前記スパッタ法によるＳｉ膜に代えて、ＩＢＤ法によるＳｉ膜を形成したことを特徴とする保護膜。In the protective film in any one of Claims 2-4,
A protective film, wherein a Si film by an IBD method is formed instead of the Si film by the sputtering method.

請求項１〜５のいずれかに記載の保護膜において、
前記ｔａ−Ｃ膜上にＳｉ膜、ＤＬＣ（diamondlike carbon）膜およびｔａ−Ｃ（tetrahedral amorphous carbon）膜の順に各膜を形成して成るパッドを形成したことを特徴とする保護膜。In the protective film in any one of Claims 1-5,
A protective film comprising a pad formed by forming each film in the order of an Si film, a DLC (diamondlike carbon) film, and a ta-C (tetrahedral amorphous carbon) film on the ta-C film.

保持手段により磁気記録媒体に対向する位置に保持されてＣＳＳ（ Contact Start and Stop ）動作により前記磁気記録媒体に対する記録および／または再生を行う磁気ヘッドの保護膜作成方法であって、
前記磁気ヘッドの前記磁気記録媒体に対向する被保護面上にスパッタ法によりＳｉ膜を形成し、前記Ｓｉ膜上にＣＶＤ法によりＤＬＣ（diamondlike carbon）膜を形成し、前記ＤＬＣ膜上にカソーディックアーク法によりｔａ−Ｃ（tetrahedral amorphous carbon）膜を形成する保護膜作成方法。 A method for forming a protective film of a magnetic head, which is held at a position facing a magnetic recording medium by a holding means and performs recording and / or reproduction on the magnetic recording medium by a CSS ( Contact Start and Stop ) operation,
A Si film is formed by a sputtering method on a surface to be protected facing the magnetic recording medium of the magnetic head, a DLC (diamondlike carbon) film is formed by a CVD method on the Si film, and a cathodic material is formed on the DLC film. A protective film forming method for forming a ta-C (tetrahedral amorphous carbon) film by an arc method.