JP2004503388A - 超薄保護オーバコーティングの生成方法 - Google Patents

Abstract

フラーレン分子（２０４）の多重層コーティング（２００）が基体（２０２）上に付着され、そして基体上にフラーレン分子のおよそ単一の層のコーティングを残して、多重層コーティングの層が除去される。或る態様において、イオンビーム、電子ビーム又はレーザービームの、発生器のようなビーム発生器（２５０）が、多重層コーティングのより弱いフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断し、そして該コーティングのより強いフラーレン−対−基体会合／結合を破断するには不適当であるように調整されたビーム（２５２）を生成する。該ビーム（２５２）はフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断するように、該多重層コーティング（２００）に向けられる。他の態様において、フラーレン分子の単一層は、多重層コーティングのフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断するために、多重層コーティングに溶媒を適用することにより形成される。

Description

【０００１】
発明の分野
この発明は物体のための保護コーティングに関し、そして特定的には、例えば読み／書きヘッド及び貯蔵ディスクを包含する、データの貯蔵及び／又は取り出しのために用いられるディスク駆動システムにおける構成部品のための保護コーティングに関する。
【０００２】
発明の背景
多くの科学技術の進展は、種々の装置の生産において用いられる材料について高められた要求を生み出してきた。特に小型化は、性能要件を増大させていく一方で、耐久性水準を減少させてきた。コーティングが、下にある基体の所望の性質を維持しながら、複合物品の表面の性質を変えるために用いられることができるので、コーティングの技術は極めて重要になってきた。特に薄いコーティングは種々の侵襲から下にある基体を保護するために役に立つことができる。
【０００３】
回転磁気、光学及び光学−磁気データ貯蔵装置は、ディスクにデータを読み込み、そして／又はディスクからデータを書き取るために空気力学的スライダーに載せられたヘッドと共にデータ貯蔵ディスクを用いる。スライダーはディスク表面と向かい合う空気軸受け表面を含む。使用するにあたって、スライダーはディスクが速い速度で回転している間に、ディスク上の所定の距離を“飛走行”する。
【０００４】
データ貯蔵のためのディスク駆動装置は、情報の貯蔵のために媒体と共に１つ又はそれ以上のディスクを用いることができる。磁気又は磁気−光学ディスク駆動装置の場合に、該媒体は非磁気基体上に比較的に薄い磁気層を含む。データは、通常はデータ貯蔵帯域内の、同心データトラックに沿って特定の位置で貯蔵される。
【０００５】
スライダーとディスク表面との間の断続的接触はディスク表面の摩損およびスライダーの摩損を起こす。摩損及び腐食からデイスク表面及び／又はスライダーを保護するために、オーバコーティングがディスク表面及び／又はヘッドを包含するスライダー表面上の磁気媒体上に置かれる。好ましいオーバコーティングは、回転の間に、そして取り出し及び載置の間に、スライダーとディスク表面との間の適当な空気力学的相互作用を維持しながら、スライダー及びディスクの摩損、摩擦及び酸化を減少させる。保護オーバコーティングはまた、処理及び作成中にヘッドを保護するために、ヘッド及びスライダーに適用される。
【０００６】
ディスク表面上に高い貯蔵密度を得るために、読み／書きヘッドとディスク表面との間の飛走行高さは減少される。例えば、高い密度のディスク駆動装置のために１０ナノメートル（ｎｍ）程の小さな飛走行高さを必要とすることは異常なことではない。飛走行高さを減少させると、対応する高いデータ貯蔵密度を可能にするためにヘッドとディスク表面との間の磁気的相互作用を改良する。したがって、保護コーティングは、ヘッドの磁気変換器とディスク表面近くの磁気材料との間の有効距離を過度に増大させないために十分に薄いことが重要である。その結果として、１０ｎｍの飛走行高さが必要とされる場合、保護コーティングは薄くあるべきであり、好ましくは１ｎｍより大であってはならない。
【０００７】
炭素コーティングは、基体上に保護層を形成するために用いられてきた。しかしながら、そのコーティングは表面と下にある基体との間の間隙を増大させる。したがって、例えば磁気ディスクの生成において、飛走行高さにおける減少から生ずる任意の性能の改良は、ヘッドと磁気媒体との間の増大した距離を生ずる保護コーティング、等の存在により阻止される可能性がある。
【０００８】
さらに最近になって、フラーレンは、ディスク駆動装置における磁気ディスクのような磁気装置のための有力なコーティング材料として調査されてきた。例えば、米国特許第５，３７４，４６３号は約３０〜１５０オングストローム（３〜１５ナノメートル）の厚さを有する多重層フラーレンから形成されたフイルムコーティングを有する磁気ディスクを記載している。しかしながらその特許に記載されている多重層フラーレンコーティングは現存するディスク駆動装置の飛走行高さ要件のためには、平易な言葉で言って、あまりにも厚すぎる。本発明は、この及び他の問題に対する解決を提供し、そして先行技術に優る他の利点を提供する。
【０００９】
発明の概要
本発明は基体上にコーティングを形成する方法に向けられている。フラーレン分子の多重層コーティングが基体上に付着され、そしてフラーレン分子のおよそ単一の層のコーティングを残して、多重層コーティングの層が除去される。好ましくは、基体の温度を少なくとも約２００℃以下に維持しながら、フラーレンが除去される。
【００１０】
或る態様において、ビーム発生器は、多重層コーティングのフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断し、そしてコーティングのフラーレン−対−基体会合／結合を破断するには不適当であるように、調整されたビームを生成するように調節される。そのビームはフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断するように多重層コーティングに向けられる。
【００１１】
１つの態様において、ビーム発生器は、約０．０５〜５．０ｍＡの電流密度を有するビームを生ずるように調節されているイオンビーム発生器／イオン源である。他の態様において、ビーム発生器はレーザービーム発生器又はガスイオンクラスタービーム発生器である。
【００１２】
他の態様において、フラーレン分子の単一層が、多重層コーティングに溶媒を適用することにより形成される。その溶媒は、多重層コーティングのフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断するには適当な強度であって、そしてコーティングのフラーレン−対−基体会合／結合を破断するには不適当な強度を有し、それにより、基体に結合されていない、コーティングにおけるフラーレンを溶解する。
【００１３】
本発明を特徴づける他の特徴及び利点は以下の詳細な記載及び図面の概説を読んだ際に明らかになるだろう。
【００１４】
例示的態様の詳細な記載
図１は、本発明が有用であるディスク駆動装置１００の遠近図である。ディスク駆動装置１００は基部１０２及び上部カバー（図示せず）を有するハウジングを含んでいる。ディスク駆動装置１００は、ディスククランプ１０８により、スピンドルモーター（図示せず）上に置かれているディスクパック１０６をさらに含む。ディスクパック１０６は中心軸１０９のまわりの同時−回転のために置かれている、複数の各々のディスク１０７を含む。各々のディスク表面は、対向してディスク表面と連絡するためにディスク駆動装置１００に置かれている、組み合わされたディスクヘッド−スライダー１１０を有している。ヘッド−スライダー１１０は、ディスクパック１０６の個々のディスクの組み合わされたディスクの表面上で、飛走行するように配置されたスライダー構造体、及び対向するディスク表面上の同心トラックにデータを書き込み、そしてその同心トラックからデータを読み取るように配置された変換用ヘッド１１１を含む。図１に示される例において、ヘッド−スライダー１１０は、サスペンジョン（懸架）１１２により支持されており、次に、このサスペンジョン１１２は作動器（取り付け具）１１６のトラックアクセスアーム１１４に取り付けられている。作動器１１６は、ピボットシャフト１２０のまわりにその作動器及びその取り付けられたヘッド１１０を回転させるように音声コイルモーター（ＶＣＭ）１１８により駆動される。作動器１１６の回転は、ディスク内側直径１２４とディスク外側直径１２６との間の所望のデータトラック上にヘッドを配置させるようにアーチ型通路１２２に沿ってヘッドを移動させる。音声コイルモーター１１８はヘッド−スライダー１１０のヘッド及び上位（ホスト）コンピューター（図示せず）により発せられるシグナルに基づく回路板上１２８上に包含されるサーボ機構電子機器により駆動される。読み取り及び書き込み電子機器はまた、ヘッド−スライダー１１０の読み取りヘッドによりディスクパック１０６から読み取られたデータに基づいて上位コンピューターにシグナルを供給するために、そしてディスクにデータを書き込むためにヘッド−スライダー１１０の書き込みヘッドに書き込みシグナルを供給するために、回路板１２８上に包含される。
【００１５】
矢印１３２の方向にスピンドルモーターによるディスク１０７の回転は、ディスクの表面に沿って風を発生させる。スライダー１１０は各々のディスクの表面からの計画距離を“飛走行（ｆｌｙ）”するように風と互いに作用し合う。
【００１６】
上記Ｄｙｋｅｓ等の出願は、基体表面にフラーレンを強く結合するように、清浄な金属又は半導体基体表面上の精製されたフラーレン材料の単一層からなる超薄保護コーティングを記載している。フラーレン−金属／半導体の吸引力は層間のフラーレン−フラーレン吸引力より強い。Ｃ_６０フラーレンは基体へのその強い接着力及びその相対的有用性に起因して好ましいコーティング材料である。フラーレンは４〜６の側面を持つ多角形又は分子の表面に沿っての円形の取り囲みにより特徴づけられる開放かご形構造を有する炭素クラスター分子である。一つの形態において、そのＣ_６０分子はサッカーボールに幾分似ている球形であり、そして、ときには、“サッカボール”分子構造を有するとして称される。周知のフラーレンは、例えばＣ_６０（“バッキーボール（ｂｕｃｋｙｂａｌｌｓ）”としてまた知られているバックミンスター（ｂｕｃｋｍｉｎｓｔｅｒ）フラーレン）、Ｃ_７０、Ｃ_８０、及びＣ_８４を包含する。フラーレン分子は、約５オングストローム〜約１０オングストローム（０．５〜約１．０ナノメートル）の範囲の直径を有する。
【００１７】
フラーレン分子は、清浄な金属及び半導体表面に対して非常に強い接着力を示し、腐食に対し抵抗性を有し、そして合理的摩擦学的（トライボロジー）性質を与える。フラーレン分子はそれらが他のフラーレン分子に対して結合を形成するよりも、清浄な金属又は半導体に対してより強い結合を形成する。
【００１８】
本明細書において記載されるように、フラーレンのコーティングは、一般に金属又は半導体基体上に形成される。コーティングは基体上にフラーレン分子を付着させることにより形成されることができる。基体は清浄であり、そしてフラーレンと清浄な金属／半導体表面との間の強い吸引力の形成を妨げる可能性がある汚染物質が存在しないことが重要である。例えば、基体表面上の酸化物は、フラーレン分子と金属又は半導体基体との間の会合／結合の強度を減少させる可能性がある。清浄な付着表面のための要件を満足させるための方法は、約１０^−７トル未満の操作圧力で磁気材料を含有する清浄な物体上にＣ_６０フラーレンコーティングが付着される、Ｄｙｋｅｓ等の上記出願に記載されている。該低い圧力は、適当な酸素及び水の適当な不存在化を確実にする。さらに特定的に、該低い圧力は、酸素及び水の両方の分圧が約１０^−９トル以下の超高真空条件で確実にする。清浄な金属又は半導体表面は、例えば化学的析出又は蒸着のような方法により高い真空下に表面を形成することにより、又はスパッタリング又は他の方法を用いて高い真空下に表面を清浄にすることにより得られる。
【００１９】
フラーレン分子は、分子間フラーレン−対−フラーレン結合の強度を超える強度で、清浄な金属又は半導体基体上に付着する。他の物体に結合するフラーレンの強度は、フラーレン分子が、表面で凝縮した層から脱着（脱離）又は蒸発する温度により推定されることができる。脱着（脱離）温度は、フラーレンと表面との間の会合／結合強度に関連している。より高い脱着（脱離）温度はより強い会合を示しており、その逆に、より低い脱着（脱離）温度はより弱い会合を示している。或る表面について、表面とフラーレンとは脱着温度にり低い温度で互いに作用し合う可能性があり、その場合において、互いに作用し合う温度は結合強度上に低い限界を提供する。
【００２０】
多重層フラーレンコーティング、即ちコーテイングとしてフラーレン分子の多重層を有するフラーレンコーテイングの場合において、初期脱着温度はフラーレン−対−フラーレン分子間結合強度を示している。フラーレン−対−フラーレン結合の脱着温度は、一般に５００Ｋ〜５７０Ｋである。金属又は半導体表面に対するフラーレン分子の吸引力の会合／結合強度を示しているフラーレン−対−金属／半導体吸引力に相当する脱着（脱離）温度は６２５Ｋ〜７２５Ｋ及びそれ以上である。
【００２１】
フラーレンコーティングは、フラーレンのコレクションを用いて基体に適用されることができる。好ましい態様において、フラーレンは清浄な金属又は半導体表面に適用される。１つの態様において、フラーレンは、フラーレンの源を加熱して昇華により蒸気を形成する、フラーレンの蒸気を形成することにより真空室で表面に適用される。この方法は、Ｄｙｋｅｓ等による該出願にさらに記載されている。電子ビームを用いてフラーレンを標的にスパッタリングすることによるフラーレンの蒸気を造るための方法は共係続中のそして同時出願されたＤｙｋｅｓ等への特許出願（表題“超薄保護オーバコーティングの製造方法”）に記載されている。
【００２２】
基体表面上にフラーレンを付着させるために用いられる方法とは無関係に、フラーレンの単一層より多くの層を付着させることができる。フラーレンの多重層は保護層に追加の望ましくない厚さを加える。また、フラーレンの追加の層は、フラーレン−フラーレンの分子間吸引力がフラーレンと清浄な金属又は半導体表面との間の強い吸引力よりかなり低いので、安定ではない。
【００２３】
単一層を直接に付着させるために付着時間及び条件を制御することが可能であるかもしれないが、単一層を具合よく生成するために付着条件を制御することは困難であろう。もし単一層より多い層が付着されるならば、清浄な金属又は半導体表面上に強く付着された単一層を残しながら、フラーレンの追加の層を取り除くことが望ましい。追加のフラーレンを取り除くために、コーティングされた基体は、以下にさらに記載されるように、該単一層を破壊することなしに、フラーレンの多重層を脱着（脱離）させるための温度に加熱されることができる。この選択的な脱着は、フラーレン−フラーレン分子間結合に対して清浄な金属または半導体表面へのフラーレンのより強い会合／結合の理由から、可能である。
【００２４】
Ｄｙｋｅｓ等の該出願において、フラーレンの単一層コーティングは、フラーレン−対−金属会合／結合を破断することなしに、フラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断することにより過剰のフラーレンを脱着させるために約５００Ｋ〜約５７０Ｋ以上であって、約６２５Ｋ以下にコーティングされた物体を加熱することにより形成される。５００Ｋ（約２２５℃）〜約６２５Ｋ（約３５０℃）にコーティングを加熱することにより、コーテイングはおよそ単一の層のコーティングに減少される。フラーレンの得られた単一層の厚さは約５〜１０オングストローム（０．５〜１．０ナノメートル）であり、これは物体のための超薄保護オーバコーティングを結果として生ずる。しかしながら、ディスク駆動装置のヘッド−スライダー部品のような多くの構成部品はフラーレン−対−フラーレン結合の脱着のために必要とされる２２５℃までの温度に耐えることができない。或る種の磁気ヘッドは、ヘッドの性能に有害に影響する有害な作用を受けることなしに、約１５０℃を超える温度に耐えることができない。本発明は物体に有害である可能性がある高い温度に物体を付すことなしに、多重層のコーティングを単一層のコーティングに減少させるために、フラーレン−対−フラーレン分子間結合の破断を達成させるための方法に向けられている。
【００２５】
本発明に従えば、フラーレン−対−基体会合／結合を破断することなしに、そして基体を有害な温度に付すことなしに、フラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断する技術により多重層コーティングからおよそ単一の層のフラーレンコーティングが達成される。さらに特定的には、フラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断して基体上に単一層コーティングを達成させるために、レーザービーム、イオンビーム、電子ビーム、溶媒又は他の技術が使用される。
【００２６】
本発明は、単一層コーティングを達成させるとして記載されているけれども、絶対的な単一の層の存在を確立することは問題が多いことは、当業者は認識しているだろう。したがって、本明細書に用いられるものとして、フラーレンのコーティングに適用されるときの“単一層”という用語は、フラーレン分子のおよその一つの層を有するコーティングであるが、しかしコーティングが単一の層よりやや多いか又はやや少ない場合にコーティングの性質に重大に影響されないコーティングを意味する。さらに、フラーレン分子の単一層は一般に基体上に二次元結晶構造にまとまるけれども、単一層中に小さな格子欠陥を有するフラーレンコーティングは、フラーレン層の所望の性質を変える可能性がなく、そしておよそ単一の層と考えられるだろう。いずれにせよ、フラーレンの単一層は、水蒸気による腐食及び摩損から基体を保護し、そして読み／書きヘッド、スライダー、及び磁気ディスクのような磁気データ貯蔵構成部品において使用するために、適当な超薄層と共に、満足すべき潤滑性を提供することができる。
【００２７】
フラーレン類は種々の方法を用いて合成されることができ、そして幾種かのフラーレン類は十分に特徴づけられてきた。フラーレン類は、テキサス州、ヒューストンのＳＥＳ　Ｒｅｓｅａｒｃｈを包含する、幾つかの出所源から市販されている。フラーレンは、シリカ又はアルミナカラムを用いるような、フラーレンの有機分散液をカラムクロマトグラフィにかけることによるようにして、精製される。精製されたフラーレンは、清浄な基体上に付着される。清浄な付着環境のための要件を満足させる１つの方法は化学的析出または蒸着のような方法により、高い真空下に基体を形成することによるか、又はスパッタリング、又は他の方法を用いて真空下に基体を清浄化することによる。
【００２８】
清浄な基体上へのフラーレンを付着するための１つの技術は、残留溶媒及び他の不純物がパージされたフラーレンが約１０^−７トル〜約１０^−１０トルの圧力であって、一般には、約１０^−８トル未満の圧力で操作される真空室中で、約４５０℃〜約５５０℃の温度に加熱される、Ｄｙｋｅｓ等の該出願において記載されている。フラーレン分子は、昇華により真空室中で基体上に付着される。きわめて高い真空はフラーレンの付着のための清浄な表面を維持する。
【００２９】
フラーレンが付着される基体の材料の選択はまた、コーティングされた物体の特定の用途及び性能パラメータに依存している。基体は、清浄な金属、半導体又はそれらの組み合わせであろう。磁気ヘッドのために適当な基体材料は、例えばＮｉ、Ｃｏ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＣｏＺｒＮｂ、ＮｉＦｅＣｒ、ＡｌＳｉＦｅ、ＮｉＦｅＲｅ、それらの組み合わせ及びそれらの合金を包含する。磁気ディスクのために、適当な基体材料はコバルト及びコバルト合金、例えば、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｂ、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、他の類似の物質、それらの組み合わせ及びそれらの合金のような金属類を包含する。他の金属及び合金は、例えばＰｔＭｎ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｕＰｔ、Ａｕ等を包含する。磁気−光学ディスクのために、１種又はそれ以上の希土類元素及び１種又はそれ以上の遷移金属、例えば、ＴｂＦｅＣｏ、ＧｄＦｅＣｏ、ＴｂＦｅＣｏＺｒ、ＤｙＦｅＣｏ、及びＧｄＤｙＦｅＣｏを包含することができる。
【００３０】
図２は、基体２０２上に付着されたフラーレン分子２０４の多重層コーティング２００を例示する。上記Ｄｙｋｅｓ等の出願において説明されているように、基体２０２はフラーレン分子の付着の前には汚染物質が実質的に存在していない金属又は半導体基体である。フラーレン分子の最下部の単一層は基体２０２の表面２０６に強く結合されている。例えば、フラーレン−対−基体吸引力強度は少なくとも約３５キロカロリー／モルであり、そして通常は約４０キロカロリー／モル以上である。フラーレン−対−基体の単一層脱着温度は約６２５Ｋ以上であり、そして通常は約７００Ｋ（約４２５℃）以上である。逆に、フラーレン−対−フラーレン結合はより弱く、約５００Ｋ〜約５７０Ｋ（２２５℃〜３００℃）の脱着温度を示している。
【００３１】
図３において特に例示される本発明の１つの態様は、基体２０２にめがけて、（レーザービーム又は他の強い光線の場合において）エネルギー光量子、（電子ビームの場合において）電子又は（イオンビームの場合において）不活性イオンのようなビーム２５２を向けるように調整されたビーム源２５０を使用する。源２５０は、多重層コーティング２００のフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断するには適当であって、しかしフラーレン−対−基体会合／結合を破断するには不適当である水準に、基体２０２の表面上のフラーレン分子をエネルギー化するのに十分なエネルギーを有するビーム２５２を生ずる。それぞれ光量子、電子又はイオンは、フラーレン分子を分解させないように、あるいは、さもなくばこれらに反応を生じさせないように、非反応性の量のエネルギーを送りだす。出力密度はまた、エネルギーフラックスに起因する局所加熱が過剰に生じないように十分に低い。基体表面は一般に約２００℃未満、他の態様においては約１５０℃未満、そして他の態様においては約１００℃より高くない温度に加熱される。ビームの的確なパラメータは、エネルギー、フラックス及びビームの持続時間により左右され、そしてまた、基体上のフラーレン格子へのビームの角度θにより左右されるだろう。好ましい態様において、ビーム２５２は、有害な水準に基体を加熱することなしに、ビームからの熱を基体に通過させて、吸熱器または冷却剤に消散させるために多重層の小さな領域上に焦点が合わされる。さらに特定的には、基体が或る種の磁気ヘッドのような、上昇された温度により有害に影響される可能性がある物体の部分である場合、ビームエネルギー及び大きさは、基体を損傷することなしに、基体を通過させて熱を消散させ、且つ基体から除去するように選ばれる。
【００３２】
ビーム２５２は、そのビームが多重層コーティングの全体の露出表面又はその関連部分に究極的に突き当たるように広い長い道において矢印２５４により示されるに移動されることができる。ビームを基体の選ばれた部分と接触させるために相対運動が用いられることができる。或る場合においてビーム発生器２５０は基体に対応して移動される。他の場合において、特に、連続する広い長い道にわたって、基体がビームに対応して位置を動かしてもかまわない場合、ビーム発生器に対応して基体２０２を移動させるのがより都合がよいであろう。ビームは、フラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断して、それにより多重層のフラーレンコーティングを単一層のフラーレンコーティングに減少させる。
【００３３】
好ましい態様において、単一層を形成する方法は、基体表面が清浄化され且つフラーレンが付着された室と同じ真空室で行われる。これは、基体を清浄に維持し、そして酸素が存在しない雰囲気の中での利点を有する。また、真空下に基体を維持することは、大気ガス類によるビームの散乱を減少させ、対応して、単一の層を形成するための方法の効率を減少させる。真空の存在はまた、表面から脱着（脱離）したフラーレンを除去し、それによってフラーレンが表面に戻って再凝縮することを防止する。さらに単一層の形成方法は室温で行うことができる。ビームの出力水準及び持続時間は、フラーレン−対−基体会合／結合に有害に影響することなしに、フラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断させるのに適当であるべきである。
【００３４】
レーザービームの場合において、レーザーの周波数及びレーザーの操作はフラーレン分子の相互作用を避けるために調節されるべきである。例えば、種々の条件下、紫外線領域のレーザーエネルギーはグラファイトへのフラーレンの解離を起こす可能性がある；他の条件下、紫外線範囲でのレーザーエネルギーは、より高い級（高い位数）でのフラーレンを生成する可能性があるであろう。万が一、これらの条件が使用されるならば、レーザー周波数を紫外線範囲以下にし、可視光線又は赤外線範囲で操作することが必要であろう。他の操作条件（温度、圧力、レーザーの波動操作等）下で、紫外線範囲のレーザーエネルギーは、フラーレン−対−基体会合／結合に有害に影響しないで、フラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断する良好な結果を得ることができる。これらの条件下、紫外線範囲でレーザーを操作するのが望ましいであろう。
【００３５】
好ましい態様において、レーザー又は他の光線源はスペクトルの可視光線又は赤外線部分において操作する。光の強度及びビームの大きさは所望の温度で基体の全体的温度を維持しながら、単一の層を超えるフラーレンの所望の脱着速度を生成するように調節されることができる。基体は、包入された冷却用コイルを有する循環液体浴のような冷却システムに基体を接触させることにより、又は基体の先端に冷却不活性ガスを吹きつけることにより、冷却されることができる。
【００３６】
別の態様において、過剰のフラーレンを除去するために、電子ビームが用いられる。一般に、ビームエネルギーは約１キロボルト未満であるべきであり、さらに好ましくは約２５０ボルト〜約２５ボルトである。電子ビームの電流は一般に約０．０１〜約１アンペアであり、或る態様において、約０．０５〜約０．２アンペアである。ビームの性質、特にビーム電流は、ビームが表面を横切って走査されるビームの大きさ及び速度に基づいて選ばれることができる。電子ビームの性質は、追加のフレーレン層が除去されている間に、基体表面に隣接するフラーレンの単一層が破断されないように選ばれることができる。
【００３７】
イオンビームの場合において、イオンエネルギー及びビームフラックスは、フラーレンの分解を避けるか又はより高次（より高い級）のフラーレン分子の形成を避けるために十分に低くすべきである。例えば分子のイオン化を生ずる高いエネルギーの電子を用いて分子流に衝撃を与えることによりイオンビームを発生させることができる。得られたイオンビームはイオンビームを向けるように電極を用いて誘導されることができる。或る態様において加速電圧は、約１００〜３００ボルトであるべきであるが、しかし或る状況下には、ボルトは３．０キロボルトほどの高さであることができる。ビームの電流密度は一部分は、他の操作パラメータ（圧力、温度、等）により影響されるだろうけれども、通常、ビームの電流密度は約０．０５〜５．０ｍＡ／ｃｍ^２（平方センチメートル当たりのミリアンペア）の範囲にあるだろう。より高いエネルギーのイオンビームは、そのビームがフラーレンを分解してしまう可能性がある危険の故に避けられるべきである。
【００３８】
或る態様において、ガスクラスターイオンビームは、フラーレン分子の原子質量に近い電子質量を有するイオンクラスターを用いて使用されることができる。さらに特定的に、Ｃ_６０フラーレン分子は、７２０の原子質量単位（ＡＭＵ）を有する。ほとんどのイオン類は、かなり小さいＡＭＵを有する（例えばアルゴンイオンは４０のＡＭＵを有する）。クラスターイオンのビームを使用することにより、フラーレン分子の質量に近いクラスターは、多重層フラーレンコーティング中にエネルギーを射入し、それにより多重層のフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断して金属又は半導体基体表面上にフラーレン単一層を形成するために、用いられることができる。クラスターは、超音速ノズル中を通過させて、アルゴンのような不活性ガスを膨張させることにより形成されることができる。ノズルを通過させての膨張の際の冷却は、クラスターの形成を生ずる。イオンは、電子ビーム又はアークを用いて、クラスター生成後に形成されることができる。別の態様において、フラーレン分子それ自体がイオン化されてフラーレンイオンビームを形成することができる。
【００３９】
或る態様において、ビームは基体２０２の表面２０６に角度θで向けられてコーティングの上層からフラーレン結晶構造体のフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断する。角度は、特にイオンビームの場合において、基体上のビーム濃度を制御するために、又はフラーレンに運動を与えるために選ばれることができる。例えば約２５°〜７５°、又は他の態様において、約４０°〜約６５°の表面に対するビーム角度が用いられることができる。一般にスパッタリング／イオンミリング、そして本件において、角度の選択は、除去効率及び所望材料だけの選択的除去のような要因のバランスを包含する。この態様において、ビームは該単一層を除去すべきでない。より高いエネルギ−ビームはより多くの照角を有することができる。当業者は、ビームエネルギー、及びビームが向けられる時間の量と一緒に、実験的調節により好ましい角度を選ぶことができる。
【００４０】
図４は、表面２０６に付着されたフラーレンＣ_６０の単一層２１０を有する完成された基体２００を例示する。レーザー又はイオンビームの技術の使用により、有害な水準に基体２０２を加熱することなしに、多重層からＣ_６０の単一層が形成される。この特徴は、２２５℃〜３００℃又はそれ以上の脱着温度への加熱に耐えることができないだろうスライダー、磁気ヘッド又は他の装置をコーティングするにあたって特に有利である。
【００４１】
第２の態様において、フラーレン分子間の結合を破断するために、ビーム発生器を使用する代わりに、ヘキサン、トルエン、ベンゼン、四塩化炭素、二硫化炭素又はそれらの混合物のような溶媒が多重層コーティング２００の上層を溶解して図４に例示される単一層２１０を生ずるために用いられることができる。超音波かき混ぜ機は、溶媒をフラーレンに接触させている間に、圧電変換器（振動子）のような超音波変換器を用いて溶媒をかき混ぜるために用いられることができる。超音波かき混ぜ機は基体が不規則な形状を有する場合に特に有用である。溶媒とフラーレンをコーティングされる物体との接触時間は、フラーレンの上層を除去して基体上にフラーレン分子の単一層を残すように選ばれる。好ましくはすべての残留する溶媒が蒸発するように溶媒は揮発性である。その方法は好ましくは約１００℃以下の温度、最も好ましくは室温で行われる。結果として、上にフラーレンの単一層が形成される基体は、他の場合では基体又はその基体により形成される物体に有害である可能性がある温度に付されない。したがって、その方法は、磁気ディスク駆動装置において使用するための磁気ヘッド及びヘッド−スライダー組み合わせ体上にフラーレン単一層を形成するために、十分に適している。
【００４２】
データ貯蔵ディスクの表面は、場合により、フラーレン保護単一層上に潤滑層をさらに含むことができる。適当な潤滑層は、重合体、例えばペルフルオロポリエーテル類及びそれらの誘導体のようなフッ素化重合体を含む。適当なペルフルオロポリエーテル重合体は、例えば：Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｚ−６０（平均分子量（ＡＭＷ）＝約６０，０００原子質量単位（ＡＭＵ）又はダルトン）、Ｆｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｚ−２５（ＡＭＷ＝約２５，０００ＡＭＵ）及びＦｏｍｂｌｉｎ（登録商標）Ｚ−１５（ＡＭＷ＝約１５，０００ＡＭＵ）を包含する。イタリ国ミラノのＭｏｎｔｅｄｉｓｏｎ（Ａｕｓｉｍｏｎｔ）Ｓ．Ｐ．Ａ．により製造されたＦｏｍｂｌｉｎ（登録商標）ペルフルオロポリエーテルは、
ＣＦ_３Ｏ（ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｎ（ＣＦ_２Ｏ）_ｍＣＦ_３
（式中、ｎ及びｍは特定の値の平均分子量を有する特定の生成物を生ずるように変化する）の分子式を有する。
【００４３】
特に好ましい態様において、ヘッド表面及びディスク表面の両方はフラーレン単一層を有する。フラーレン分子間の弱い相互作用の故に、フラーレンがコーティングされたヘッドは、フラーレンがコーティングされた基体に強くぴったりと接すべきでない。特にこれらの態様のために、基体表面上の潤滑層は所望の摩擦学的性能を得るためには必要ではないだろう。
【００４４】
本発明は、基体上にコーティングを形成する方法に向けられている。フラーレン分子の多重層コーティング（２００）は、基体（２０２）に付着され、そして多重層コーティングの複数の層は、基体上にフラーレン分子のおよそ単一の層のコーティング（２１０）を残して、除去される。
【００４５】
或る態様においてビーム発生器（２５０）は多重層コーティングのフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断し、そしてコーティングのフラーレン−対−基体会合／結合を破断するには不適当であるように、調整されたビーム（２５２）を生成するために調節される。ビームはフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断するように、多重層コーティングに向けられる。ビーム発生器の例はイオンビーム発生器、電子ビーム発生器及びレーザービーム発生器を包含する。
【００４６】
他の態様において、フラーレン分子の単一層は、多重層コーティングに溶媒を適用することにより形成される。溶媒は多重層コーティングのフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断するために適当であって、コーティングのフラーレン−対−基体会合結合を破断するためには不適当である強度を有し、それにより、基体に結合されていないコーティングにおけるフラーレンを溶解する。溶媒はヘキサン、トルエン、ベンゼン、四塩化炭素、二硫化炭素及びそれらの混合物からなる群から選ばれる。
【００４７】
本発明は、磁気、又は磁気−光学ディスク駆動装置のヘッド／スライダー及びディスクのような磁気物体のためのオーバコーティングに関して記載されたけれども、本発明は、駆動装置のスピンドル及び音声コイルにおいて使用されるベアリング、ならびに特に超薄コーティングが必要とされる場合の、コーティング及び潤滑技術を使用する、他の装置を包含するが、しかしそれらに限定されない他の構成物品に関して実施されることができることが当業者に認識されるだろう。
【００４８】
本発明の種々の態様の多くの特性及び利点が本発明の種々の態様の構造及び機能の詳細と一緒に、上記記載において述べられたけれども、これらの開示は例示だけのものであり、特にコーティングの構造及び配列、及び多重層コーティングを減少させる方法の事項において、それらの詳細に変更が行われることができ、そして特許請求の範囲に示される用語の広い一般的意味により示される十分な程度に、本発明の原理内にある。例えば特定の要素は、本発明の範囲及び精神から離れることなしに、実質的に同じ機能を維持しながら、保護コーティングのための特定の適用に依存して変化させることができる。したがって、本発明はフラーレンコーティングに関連して記載されているけれども、多重層コーティングを単一層コーティングに減少させる方法は、コーティングされた物体の温度を有害に上昇させることなしに、機械的に又は化学的にのような種々のやり方でなし遂げることができるであろう。さらに、本発明はＣ_６０フラーレンに関連して記載されているけれども、その原理は、Ｃ_７６、Ｃ_７８、Ｃ_８４、Ｃ_９０、Ｃ_９４、Ｃ_９６のような他の高級フラーレン、及び任意の他のフラーレン又はフラーレンと同様な性質を有する分子に十分に適用することができる。本発明は、単一層コーティングを達成させるための特定の技術に向けられて、本明細書に記載されているけれども、本発明の範囲及び精神から離れることなしに、本発明の技術は、制御された多重層コーティングの形成に適用されることができることは当業者により認識されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の諸々の面を実施することができる、ディスク駆動装置の遠近図である。
【図２】
本発明の現在の好ましい態様に従って、フラーレンの単一層を形成する装置及び方法の例示である。
【図３】
本発明の現在の好ましい態様に従って、フラーレンの単一層を形成する装置及び方法の例示である。
【図４】
本発明の現在の好ましい態様に従って、フラーレンの単一層を形成する装置及び方法の例示である。

Claims (20)

1. ａ）基体上にフラーレン分子のおよそ単一の層のコーティングを残して、多重層フラーレンコーティングの層を除去することを包含し、それを行うにあたって基体の温度を約２００℃より高くなく維持しながらフラーレンが除去される、基体上にコーティングを形成する方法。
2. 多重層フラーレンコーティングからフラーレンの除去中に、基体が約１５０℃より高くない温度に維持される、請求項１の方法。
3. 多重層フラーレンコーティングからフラーレンの除去中に、基体が約１００℃より高くない温度に維持される、請求項１の方法。
4. 多重層フラーレンコーティングからフラーレンを除去することが：
   ａ１）多重層コーティングのフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断し、そしてコーティングのフラーレン−対−基体会合／結合を破断するには不適当であるように調整されたビームを生成するためにビーム発生器を調節し、そして　ａ２）フラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断するように多重層コーテイングにビームを向ける、
   ことを包含する、請求項１の方法。
5. ビーム発生器が、イオンビーム発生器である、請求項４の方法。
6. ビーム発生器が、ガスクラスターイオンビーム発生器である、請求項４の方法。
7. ビーム発生器が、レーザービーム発生器である、請求項４の方法。
8. レーザービーム発生器が、紫外線周波数範囲以下のレーザー周波数を生成する、請求項４の方法。
9. ビーム発生器が電子ビーム発生器である、請求項４の方法。
10. 工程（ａ２）が、基体に対して鋭角でビームを向けることを包含する、請求項４の方法。
11. 角度が、約４０^ｏ〜６５^Ｏである、請求項１０の方法。
12. 工程（ａ２）は、
    ビームが基体の比較的に小さな領域でコーティングに突き当たるようにビームの焦点を合わせ、そして
    ｉｉｉ）ビームが実質的に全体の露出された多重層コーティングに連続的に突き当たるように基体に対応してビーム発生器を移動させる、
    ことをさらに包含する、請求項４の方法。
13. 工程（ａ２）は、
    ｉ）ビームが基体の比較的に小さな領域でコーティングに突き当たるようにビームの焦点を合わせ、そして
    ｉｉ）ビームが多重層コーティングの選ばれた部分に連続的に突き当たるように基体に対応してビーム発生器を移動させる、
    ことを包含する、請求項４の方法。
14. 基体が、金属類及び半導体類及びそれらの組み合わせからなる群から選ばれた材料から形成される、請求項１の方法。
15. 基体が、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｎｉ−Ｂ、Ｃｏ−Ｐ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｐ、ＰｔＭｎ、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａ、ＣｏＰｔ、ＣｏＣｕＰｔ、Ａｕ、希土類元素、遷移金属、それらの混合物、及びそれらの合金からなる群から選ばれた材料から形成される、請求項１の方法。
16. フラーレン分子が、少なくとも約７００Ｋの、該単一層からのフラーレン脱着温度に相当する結合強度でコーティング表面に結合される、請求項１の方法。
17. フラーレンがＣ_６０を含む、請求項１の方法。
18. 多重層フラーレンコーティングからフラーレンを除去することが：
    ａ１）多重層コーティングのフラーレン−対−フラーレン分子間結合を破断するには適当であって、該コーティングのフラーレン−対−基体会合／結合を破断するには不適当である時間にわたって多重層コーティングにフラーレン溶媒を適用して、それにより基体に結合されていない、コーティングにおけるフラーレンを溶解し、そして
    ａ２）溶媒を除去する、
    ことを包含する、請求項１の方法。
19. 多重層フラーレンコーティングに溶媒を適用することが、１５０℃より高くない温度で行われる、請求項１８の方法。
20. 溶媒が、ヘキサン、トルエン、ベンゼン，四塩化炭素、二硫化炭素及びそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１８の方法。