JPH0555930B2 - - Google Patents

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JPH0555930B2
JPH0555930B2 JP60209378A JP20937885A JPH0555930B2 JP H0555930 B2 JPH0555930 B2 JP H0555930B2 JP 60209378 A JP60209378 A JP 60209378A JP 20937885 A JP20937885 A JP 20937885A JP H0555930 B2 JPH0555930 B2 JP H0555930B2
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JP
Japan
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film
thin film
substrate
incident angle
sputtering
Prior art date
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JP60209378A
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JPS6267729A (ja
Inventor
Takao Nakatsuka
Minoru Kume
Daisuke Kishimoto
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Sanyo Electric Co Ltd
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Sanyo Electric Co Ltd
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Priority to US06/864,357 priority patent/US4767516A/en
Priority to EP86106807A priority patent/EP0202645B1/en
Priority to DE8686106807T priority patent/DE3682942D1/de
Publication of JPS6267729A publication Critical patent/JPS6267729A/ja
Publication of JPH0555930B2 publication Critical patent/JPH0555930B2/ja
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  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Magnetic Record Carriers (AREA)
  • Manufacturing Of Magnetic Record Carriers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明は、量産化に適したスパツタ法による垂
直磁気記録媒体の製造方法に関するものである。
(ロ) 従来の技術 第9図に示すようにCo−Cr、Co−Cr−Rhな
どの強磁性金属の垂直磁化膜2を非磁性基板1上
にスパツタ形成して得られる垂直磁気記録媒体
は、残留磁束密度が大きく高密度記録に適してい
る。
例えば、PET、ポリアミド、ポリイミドなど
のプラスチツクフイルム等の非磁性基板上に、
Co−Crなどの磁化膜を高速スパツタ形成する方
法として対向ターゲツト式スパツタ法、マグネト
ロン式スパツタ法を応用することが提案されてい
る。(雑誌「応用物理第48巻第6号第557〜561頁
「新しいスパツタ膜形成技術の動向」) 第10図は一般的な対向ターゲツト式スパツタ
法を利用した磁気テープ製造装置の概略図であ
る。
この装置において、まず真空槽を十分排気した
後、Arガスを導入し、スパツタ電源4によりタ
ーゲツト5,5′(例えばCo−Cr合金板)に負の
高電圧を印加するとArガスがイオン化してプラ
ズマ放電が起る。この正に帯電したArイオンが
前記ターゲツトに衝突すると、ターゲツト表面の
粒子がスパツタされてキヤンローラ6によつて定
速移送される非磁性基板1上にCo−Crなどの磁
化膜が形成される。そしてキヤンローラ6の周面
の一部をキヤンマスク9で被覆し、キヤンローラ
6に纒周案内される非磁性基板1に対するスパツ
タ金属の入射角度を規制すると、基板上に垂直磁
化膜が形成される。
第10図において、7は供給ローラ、8は巻取
ローラ、10,10′はプラズマ収束用の磁石を
示す。非磁性基板1上に堆積するスパツタ粒子の
初期入射角θiを一定値以下に制限することは、高
性能な垂直磁化膜を形成する上で不可欠である。
一方、初期入射角θiを小さくすると、スパツタ
金属(粒子)の非磁性基板上への堆積率が悪くな
り、量産効率が著しく低下するという問題を残
す。
またキヤンローラ6を加熱して非磁性基板1を
高温に保持することはその上に高保磁力を持つ垂
直磁化膜を形成する上で不可欠である。
一方非磁性基板温度を一定温度以上に加熱させ
ることは、PETフイルム等、耐熱性の低い基板
等への熱損傷を発生させ、またポリアミド、ポリ
イミドフイルム等の耐熱性を有する基板の場合で
も磁化膜形成中に基板自身のしわを生じさせ垂直
磁化膜の形成を困難にするという問題を残すこと
になる。
(ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明はスパツタ中の非磁性基板温度の上昇に
よる熱損傷及びしわの発生を防ぐことにより、高
性能な垂直磁気記録媒体を量産性よく製造するた
めの方法を提供するものである。
(ニ) 問題点を解決するための手段 定速移送される非磁性基板を比較的高温(T1
℃以上)に保ち、その上にCo−Cr等の強磁性金
属をスパツタ法により入射角θ1(但しθ1≦15°)で
被着して少くとも700O″e以上の高保磁力を呈し
後の工程でその上に被着するスパツタ粒子のエピ
タキシヤルな結晶成長を可能とする第1薄膜を形
成すると共に、前記第1薄膜上にスパツタされた
強磁性金属を上記非磁性基板の温度を比較的低温
(T2℃以下、但しT2<T1)に保ち乍ら入射角θ2
(θ2≫θ1)で被着せしめ第2薄膜をエピタキシヤ
ルに成長形成する。
(ホ) 作用 PET等の耐熱性の低いフィルム基板上に第1
薄膜を形成する際に、基板温度T1以上で、且つ
入射角θ1(但しθ1≦15°)でスパツタリングするこ
とにより、高保磁力でその上に後の工程で低温で
被着するスパツタ粒子のエピタキシヤルな結晶成
長を可能とする薄膜を形成する。その後基板温度
T2<T1(T2は基板の融点に比して著しく低い)
の関係にある基板温度T2で第1薄膜上に強磁性
金属を入射角θ2(θ2≫θ1)でスパツタリングしエ
ピタキシヤルに結晶成長させて第2薄膜を形成さ
せると基板の熱損傷を無くし、高性能な垂直磁化
膜が堆積効率よく形成される。
(ヘ) 実施例 本発明の基礎となる実験 (1) 第10図の対向ターゲツト式スパツタ装置を
用いて、ポリイミドフイルムベース上にCo−
Crをスパツタリングする際に、初期入射角θiと
フイルムベース上に形成されたCo−Cr膜の残
留磁化比MV/MHとの関係を測定した。第2
図は、測定結果を初期入射角θiを横軸に、残留
磁化比MV/MHを縦軸にとつて表わしたもの
である。
この図から明らかなように初期入射角θiが小
さい程、Co−Cr膜の残留磁化比MV/MHが
大きくなる。MV/MHが1以上であることが
垂直磁化膜の条件であるから、第2図か明らか
な様に、Co−Cr垂直磁化膜を得るには初期入
射角θiを15°以内に制限する必要があることが
分る。
(2) 同様に、第10図の装置を用いて、ポリイミ
ドフイルムベース上に、Co−Crをスパツタリ
ングする際に、初期入射角θiとフイルムベース
上に形成されるCo−Cr膜の堆積効率の関係を
測定した。第3図に初期入射角θi(横軸)とCo
−Cr膜の堆積効率(縦軸)との関係を示す。
第10図のスパツタ装置の構造上、初期入射
角θi=45°はキヤンマスク9を取外した状態と
同等である。ここではキヤンマスク9を取外し
たときの堆積効率を1として規格化した。この
図から分るように初期入射角θi=15°(即ち
MV/MH=1)のとき堆積効率は0.7となる。
MV/MHが1.5以上の更に高性能なCo−Cr垂
直磁化膜(MV/MHが大きい程、高記録密度
に適する)を得るためには、第2図から初期入
射角θi=5°以内に制限する必要があるが、この
とき堆積効率は0.5以下に低下する。
前述の2つの実験(1)(2)から、高速スパツタ法
により高性能な垂直磁化膜を移動する非磁性基
板上に形成するには、スパツタ粒子の初期入射
角θiを小さくする必要があり、その結果スパツ
タ粒子の堆積効率が低下するという背反する要
因があることが判つた。
(3) 上述の実験結果に基づいて、本発明者等はポ
リイミドフイルムベース上にCo−Crをスパツ
タリング被着させる際に、第1薄膜21(第4
図)を小さい初期入射角でスパツタリング被着
せしめ、垂直対水平残留磁化比が1以上でエピ
タキシヤルな結晶成長を可能とする第1薄膜を
形成し、その上にθ2≫θ1の角度で第2薄膜22
(第4図)をスパツタリング被着させれば垂直
対水平残留磁化比が1以上の薄膜が効率よく形
成されるのではないかという予測を基に、初期
入射角θi=5°でCo−Cr膜の第1薄膜21を種々
の膜厚で形成し、更にその上に初期入射角θi=
45°でCo−Cr膜の第2薄膜22を全厚tが0.3μ
mになるように形成したときの第1薄膜の膜厚
と全層Co−Cr膜の残留磁化比MV/MHとの
関係を求めた。第5図は第1薄膜21の厚みを
横軸、垂直対水平残留磁化比MV/MHを縦軸
にとり、実験(3)の結果を示すものである。
この図からMV/MHが1以上のCo−Cr膜
を得るには第1薄膜の膜厚を0.02μm以上にす
ればよいことが分る。第1薄膜の膜厚が0.05μ
m以上でMV/MHが最大値1.5になる。このよ
うに第1薄膜を初期入射角θiを十分小さくして
形成すれば結晶粒子が膜面に垂直に成長し易く
なり更にその上に第2薄膜を初期入射角θiを極
力大きくして形成しても、第2薄膜の膜は第1
薄膜の上にエピタクシヤルに結晶成長するた
め、第2薄膜も垂直配向性のよい結晶粒子層と
なり、その結果残留磁化比MV/MHの大きい
膜を得ることができる。従つて、第2薄膜を高
い堆積効率で形成することができるので高性能
な垂直磁気記録媒体の量産性が向上する。
(4) 第10図の対向ターゲツト式スパツタ装置を
用いて、ポリイミドフイルムベース上にCo−
Crをスパツタリングする際に、フイルム基板
温度とフイルム基板上に形成されたCo−Cr膜
の垂直方向保磁力Hc⊥の関係を測定した。第
6図は、測定結果を基板温度を横軸に垂直方向
保磁力を縦軸にとつて表わしたものである。
この図から明らかな様に基板温度Tsが高い
程Co−Cr膜の垂直方向保磁力Hc⊥が高くな
る。リングヘツドによる垂直磁気記録では少な
くとも垂直方向保磁力Hc⊥が700O″e以上、好
ましくは1000O″e程度の膜が必要であるから、
第6図から明らかな様に、Co−Cr垂直磁化膜
を得るには基板温度を少なくとも100℃以上好
ましくは110〜120℃程度にする必要がある。こ
の様な実験結果から明らかな如く、高速スパツ
タ法により高性能な垂直磁化膜を移動する非磁
性基板上に形成するには、基板温度を高くする
必要があるが、高エネルギーのスパツタ粒子の
堆積により基板温度が更に上昇するためPET
フイルム等の耐熱性の低い基板上には膜形成が
困難になる。実験に依ればPETフイルムに熱
損傷、しわ発生なく、膜厚0.3μmを膜形成でき
る基板温度は70℃以下であることが確認され
た。
(5) 上述の実験結果に基づいて本発明者らは、
PETフイルムベース上にCo−Crをスパツタリ
ング被着させる際に第1薄膜21(第4図)を
高い基板温度T1で膜厚を薄くしてスパツタリ
ング被着せしめ、高垂直方向保磁力でエピタキ
シヤルな結晶成長可能とする第1薄膜を形成
し、その上にT1よりも低温の基板温度T2で第
2薄膜22(第4図)をスパツタリング被着さ
せれば高垂直方向保磁力の薄膜が形成されるの
ではないかという予測を基に、基板温度Ts(1)
=120℃でCo−Cr膜の第1薄膜21を種々の膜
厚で形成し更にその上に第2薄膜22を基板温
度60℃、全厚が0.3μmになるように形成したと
きの第1薄膜の膜厚と全層Co−Cr膜の垂直方
向保磁力Hc⊥の関係を求めた、第7図は第1
薄膜21の膜厚を横軸、垂直方向保磁力Hc⊥
を縦軸にとつて示したものである。
この図からHc⊥(垂直方向の保磁力)が
1000O″e程度のCo−Cr膜を得るには第1薄膜
の膜厚を0.02μm以上にすればよいことがわか
る。
次に基板温度T1=120℃でCo−Cr膜の第1
薄膜21を形成し、更にその上に第2薄膜22
を種々の基板温度T2で全厚が0.3μmになる様
に形成したときの第2薄膜の基板温度T2と全
層Co−Cr膜の垂直方向保磁力Hc⊥の関係を求
めた。第8図は、第2薄膜22の基板温度Ts
(2)を横軸、垂直方向保磁力Hc⊥を縦軸にとつ
て示したものである。
この図からHc⊥が700O″e以上のCo−Cr膜を
得るには第2薄膜の基板温度Ts(2)を40℃以上
にすればよいことがわかる。
上述の実験により、第1薄膜形成時の基板温
度を120℃、膜厚を0.02μm以上とし、第2薄膜
の基板温度を60℃、全厚を0.3μmとすれば垂直
方向保磁力Hc⊥が1000O″e程度となる。
この様に第1薄膜を基板温度を十分高くして
極薄く形成すれば第2薄膜基板温度を低くして
も第2薄膜は第1薄膜の上にエピタキシヤルに
結晶成長するため第2薄膜において高垂直方向
保磁力の膜を得ることができる。
第1薄膜は極薄いため、高エネルギーのスパ
ツタ粒子の堆積による基板温度の上昇が低く、
従つてPET等耐熱性の低いフイルム上にも基
板熱損傷無く膜形成することができる。
製造装置 第1図は、本発明の製造方法を実施するための
装置の一実施例を示すものである。この装置は基
本的に対向ターゲツト方式のスパツタリング装置
を採用している。
この装置では、真空槽3の中央にそれぞれ背面
にプラズマ集束用の永久磁石10,10′を備え
るCo−Crの対向ターゲツト5,5′を配し、その
左右の開口に面して一対のキヤンローラ6,6を
配置している。前記各キヤンローラの周面を纒周
して移送されるPET(或はポリイミド)フイルム
1は供給ロール7−キヤンローラ6−案内ロール
11,11,11,11−キヤンロール6′−巻
取ロール8の経路で略定速で移送される。
キヤンローラ6,6′の周面に沿つて案内され
るPETフイルム1は、いずれも同じ面がスパツ
タリング装置Sの開口側に面する様に案内され
る。両キヤンロール6,6′へのスパツタ粒子の
入射角及び膜堆積速度は水冷式のキヤンマスク
9,9′により調整することが出来る。実施例で
は、供給ロール7側のキヤンマスク9の初期入射
角θiaを5°に設定し、巻取りローラ8側のキヤン
マスク9′の初期入射角θibを5°に設定した。
上記PETフイルム(非磁性基板)の温度は前
記両キヤンロール6,6′をロールに内蔵するヒ
ータ等によつて加熱しロール温度を調整すること
により任意に設定することが出来る。この実施例
では、供給ロール7側のキヤンローラ6に巻付け
られその上に第1薄膜が形成されるPETフイル
ム1の温度を120℃に設定し、巻取ローラ18側
のキヤンローラ6′に巻付けられその上に第2薄
膜が形成されるPETフイルム1の温度を60℃に
設定した。この様な構成で、まず、真空槽内を1
×10-6Torrに排気した後、Arガスを導入して2
×10-3Torrとし、PETフイルムを、15cm/min
の送り速度で移動させながら、スパツタ電力密度
10w/cm2でCo−Crd膜を形成すると膜厚0.3μm垂
直方向保磁力Hc⊥が1000O″eの良好な垂直磁化
膜を、PETフイルム上に熱損傷なくかつしわ発
生もなく形成することができた。
発明者等の実験に依れば高性能なCo−Cr垂直
磁気記録媒体をPETフイルム等の耐熱性の無い
基板上でも製造し得ることが確認できた。
上記実施例では対向ターゲツト式スパツタ法で
プラスチツクフイルム上にCo−Cr膜を形成する
場合について述べたが、本発明はこれに限定する
ものでなく、マグネトロン式スパツタ法でも、
Co−Cr膜以外のCo−Cr−Rh等の垂直磁化膜で
も同様の効果が得られることが判つた。
上記実施例では対向ターゲツト式スパツタ法で
プラスチツクフイルム上にCo−Cr膜を形成する
場合について述べたが、本発明はこれに限定する
ものでなく、マグネトロン式スパツタ法でも、
Co−Cr膜以外のCo−Cr−Rh等の垂直磁化膜で
も同様の効果が得られる。
本発明を垂直磁気記録媒体の製法に応用する場
合にはスパツタリングする強磁性金属の堆積効率
を向上するために第1薄膜形成時の入射角θ1を絞
り、第2薄膜形成時の入射角θ2を出来るだけ開放
することが望ましい。
(ト) 発明の効果 本発明によれば、PET等の耐熱性の低いフイ
ルム基板上に高保磁力の磁性層を能率よく形成出
来、特に、垂直対水平残留磁化率の高い高性能な
垂直磁気記録媒体の量産効率の良い製造法を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第8図は本発明に係り、第1図は製
造装置の概略図、第2図は初期入射角θi対Co−
Cr膜の残留磁化比の関係を示す図、第3図は初
期入射角θi対Co−Cr膜の堆積効率化の関係を示
す図、第4図は磁気媒体の部分断面図、第5図は
Co−Crの第1薄膜厚対Co−Crの(第1薄膜+第
2薄膜)のMV/MHの関係を示す図、第6図は
基板温度対保持磁力Hcの関係を示す図、第7図
はCo−Crの(第1薄膜の膜厚)対Co−Crの(第
1薄膜+第2薄膜)の保磁力の関係を示す図、第
8図は第2薄膜の基板温度対Co−Cr膜の保磁力
を関係を示す図である。第9図及び第10図は従
来例に係り、第9図は磁気記録媒体の部分断面
図、第10図は製造装置の概略図である。 1……PETフイルム、6,6′……キヤンロー
ラ、5,5′……対向ターゲツト、7……供給ロ
ーラ、18……巻取ローラ、9……キヤンマス
ク。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 スパツタ法により非磁性基板上に強磁性金属
    膜を形成する垂直磁気記録媒体の製造方法におい
    て、定速移送される前記非磁性基板を比較的高温
    (T1℃以上)に保ち、その上に強磁性金属をスパ
    ツタ法により入射角θ1(但しθ1≦15°)で被着して
    少くとも700Oe以上の高保磁力を呈し後の工程で
    その上に被着するスパツタ粒子のエピタキシヤル
    な結晶成長を可能とする第1薄膜を形成すると共
    に、前記第1薄膜上に上記非磁性基板の温度を比
    較的低温(T2℃以下、但しT2<T1)に保ち乍ら
    入射角θ2(θ2≫θ1)の角度でスパツタにより被着
    せしめ第2薄膜をエピタキシヤルに成長形成する
    ことを特徴とする垂直磁気記録媒体の製造方法。
JP20937885A 1985-05-20 1985-09-20 垂直磁気記録媒体の製造方法 Granted JPS6267729A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20937885A JPS6267729A (ja) 1985-09-20 1985-09-20 垂直磁気記録媒体の製造方法
US06/864,357 US4767516A (en) 1985-05-20 1986-05-19 Method for making magnetic recording media
EP86106807A EP0202645B1 (en) 1985-05-20 1986-05-20 Method and apparatus for making magnetic recording media
DE8686106807T DE3682942D1 (de) 1985-05-20 1986-05-20 Verfahren und vorrichtung zur erzeugung magnetischer aufzeichnungstraeger.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5680831A (en) * 1979-11-30 1981-07-02 Toshiba Corp Producing device for magnetic recording medium
JPS59129944A (ja) * 1983-01-12 1984-07-26 Anelva Corp 磁気記録媒体の製造方法及び磁気記録媒体の製造装置
JPS59210531A (ja) * 1983-05-16 1984-11-29 Teijin Ltd 磁気記録媒体及びその製造法

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