JPH11102517A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐食性及び機械的特性が改善された磁気記録
媒体を製造可能な方法の提供。 【解決手段】 真空容器内で蒸着法により磁気記録媒体
を製造する方法であって、蒸着時の容器内の水素及び水
蒸気の分圧を１×10^-7〜５×10^-6Torrの範囲に制御する
ことを特徴とする。好ましくはさらに、蒸着時の容器内
の一酸化炭素及び二酸化炭素の分圧を２×10^-7Torr以下
へと制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気記録媒体の製
造方法に関する。より詳しくは本発明は、耐食性及び機
械的特性の改善された磁気記録媒体を製造することので
きる方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ビデオテープあるいはフロッピーディス
ク等により代表される磁気記録媒体は、従来においては
塗布法により磁性層を形成することにより製造されてい
る。しかし近年、磁気記録媒体に対する高密度記録化へ
の要求が強くなるにつれ、塗布法による磁性層では対応
が困難となってきている。そこで最近では、磁性材料を
高密度で充填してなる、金属薄膜型の磁性層を有する磁
気記録媒体が注目されている。中でも真空蒸着法は、他
の方法に比べて装置が簡便であり、かつ安定した成膜が
可能なことから、こうした金属薄膜型の磁性層を形成す
る方法として主流となりつつある。

【０００３】ところで真空蒸着法は、その名が示す通り
真空下において行われるものであるが、完全な真空を得
ることは困難であり、ある程度の不純物の存在はやむを
得ないところである。しかしながら、例えば不純物とし
て水素が存在すると、これは高エネルギーの金属蒸気流
と接した場合に容易に金属内に入り込み、水素脆性とし
て知られる脆化をもたらす。また長期の時間経過に伴
い、金属内で酸素と反応して耐食性に悪影響を与えるこ
とも知られている。

【０００４】また他の例として、炭素が不純物として存
在すると、これは金属蒸気流と接した場合にやはり金属
内に取り込まれ、水素と同様に機械的性質を低下させた
り、場合によっては磁気特性をも低下させる。そこで真
空蒸着法により金属磁性材料を溶解してその蒸気を発生
させ、支持体上に付着させることにより成膜を行うに際
しては、完全な真空は無理としても、こうした不具合が
生じないようにできるだけ高い真空度を達成することが
望まれる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、蒸着を
行う容器内の真空度を可能な限り上げること、即ち不純
物を可能な限り排気することが望ましい。しかし、到達
真空度を高く設定すればするほど、真空排気装置は大型
化する。これは設備投資の面から相当の負担になる。ま
た実操業においては、高い真空度を達成できる真空排気
装置が設置されていても、時間的な制約から必要な高真
空を得ることができないといった問題もある。

【０００６】また一方、真空蒸着では磁性層を酸化させ
るために酸化性ガスが導入されたりすることからも理解
されるように、必ずしも全ての物質が真空容器から排除
されなければならない訳ではない。またアルゴンなどの
不活性ガスは、金属蒸気の飛行を妨げない程度であれば
存在していても構わないと考えられる。だが従来は、真
空容器内の圧力は全圧による真空度により管理されてお
り、個別の物質や不純物の濃度については十分な顧慮は
払われていなかった。しかし個々の不純物について許容
可能な範囲を見極め、これを全圧と共に制御することが
できれば、真空蒸着を行うに際して極めて有用である。
そこで本発明は、こうした観点から真空容器内の圧力を
好適に制御するための方法を提供することを課題として
いる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、特に磁気
記録媒体の特性に対して悪影響を及ぼすか否かという観
点から、真空容器内に存在する不純物について個別に検
討を行ってきた。その結果、真空チャンバ内において、
特定の不純物を含むガスの分圧を制御しつつ磁気記録媒
体の製造を行うことにより、特に耐食性や機械的な特性
の改善を図ることができることを見出し、本発明に至っ
たものである。

【０００８】即ち本発明はその第一の側面において、真
空容器内で蒸着法により磁気記録媒体を製造する方法で
あって、蒸着時における真空容器内の水素及び水蒸気の
分圧を１×10^-7〜５×10^-6Torrの範囲に制御することを
特徴とするものである。上述したように、真空成膜時に
水素が不純物として存在すると、水素脆性により磁気記
録媒体の機械的特性や耐食性の劣化を招くが、本発明の
如く水素及び水蒸気の分圧を１×10^-7〜５×10^-6Torrの
範囲に制御することによって、こうした影響は最小限に
抑制することができる。

【０００９】また本発明の第二の側面によれば、さらに
一酸化炭素及び二酸化炭素の分圧が２×10^-7Torr以下へ
と制御される。これらの分圧の下限は低い程良いが、現
実に得られるのは10^-8Torrのオーダ迄である。これによ
れば、さらに炭素の取り込みによる機械的性質の低下を
実質的に防ぐことが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】上に述べたように本発明によれ
ば、蒸着による成膜に際して、真空容器内は水素及び水
蒸気の分圧が１×10^-7〜５×10^-6Torrとなるように制御
される。また好ましくは一酸化炭素及び二酸化炭素の分
圧が２×10^-7Torr以下となるように制御される。このよ
うな水素及び水蒸気、一酸化炭素及び二酸化炭素の分圧
を達成するためには、一般には真空容器内の全圧を５×
10^-6Torr程度以下とすることが必要である。しかしなが
ら、こうした全圧の制御は必ずしも水素、水蒸気、一酸
化炭素及び二酸化炭素に関する上記の範囲の制御に直結
するものではないから、個別の場合に応じてこれらの物
質の分圧をモニターし、所要の値が得られるように全圧
の制御を行うことが必要である。

【００１１】水素及び水蒸気の分圧は、１×10^-7〜５×
10^-6Torrの範囲内に制御される。１×10^-7を下回る分圧
とするためには排気装置が複雑化且つ大型化する傾向が
あり、コスト面や時間的な制約から有利ではない。また
５×10^-6Torrより分圧が大きいと、得られる膜の機械的
特性や耐食性が劣化する傾向がある。他方、一酸化炭素
及び二酸化炭素の分圧は２×10^-7Torr以下となるように
制御される。これらの分圧が２×10^-7Torrより大きい場
合には、機械的特性をさらに改良するという目的が達成
されにくくなる。

【００１２】本発明によれば、上述の分圧は真空容器内
において蒸着時に得られねばならない。一般に蒸着操作
は、容器内を真空排気した後に電子ビーム加熱などによ
って金属蒸気を発生させて蒸着雰囲気を得ることにより
行われるが、容器内の全圧は金属蒸気の発生とともに急
激に上昇し、またこれと共に水素、水蒸気、一酸化炭素
及び二酸化炭素の分圧が上昇するという過程を辿る。そ
してその後全圧は緩やかに回復し、従って不純物の分圧
も降下する。蒸着は、こうして得られた安定した真空状
態の下で継続されるものであり、本発明において分圧が
制御される「蒸着時」は、こうした安定化された状態を
意図したものである。これは例えば時間を基準として、
金属蒸気発生後30分以降を「蒸着時」として捉えること
ができる。しかし他の基準によって蒸着時を判断するこ
ともまた許容される。なお分圧の測定は、例えば真空容
器に接続された四重極質量分析計によって行うことがで
きる。

【００１３】本発明における水素、水蒸気、一酸化炭素
及び二酸化炭素の分圧の制御は、例えば真空容器のベー
キング、使用される金属ペレットの高純度化、ベースフ
ィルムのボンバード、導入されるガスの高純度化など
の、幾つもの要因によって左右されうるが、最も大きな
制御要因は適切な排気系を備えることである。一般に真
空蒸着装置の排気装置としては、クライオポンプ等が通
常使用されているが、これらは特に水素に対する排気能
力が低く、蒸着時に必要な水素分圧を達成できるか否か
は疑わしい。本発明のように個々のガスに着目して分圧
を制御する場合は、他の真空ポンプ、例えば強力なター
ボ分子ポンプ、油拡散ポンプなどと適切に併用するとい
った、特別な配慮が必要となる場合が多い。

【００１４】本発明の磁気記録媒体の製造方法は、主と
して磁性層の成膜に用いることができる。これは例えば
電子ビームによる真空蒸着によって行われ、磁性層を形
成する強磁性金属材料としては、例えばCo、 Ni、 Fe等
の強磁性金属、或いはFe−Co、Fe−Ni、Co−Ni、Fe−Co
−Ni、Fe−Cu、Co−Cu、Co−Au、Co−Y 、Co−La、Co−
Pr、Co−Gd、Co−Sm、Co−Pt、Ni−Cu、Mn−Bi、Mn−S
b、Mn−Al、Fe−Cr、Co−Cr、Ni−Cr、Fe−Co−Cr、Ni
−Co−Cr等の強磁性合金が挙げられる。特に鉄、コバル
ト、ニッケルを主成分とする強磁性合金及びこれらの窒
化物などから選ばれる少なくとも１種が好ましい。特に
本発明では水素あるいは炭素の発生源となる不純物の濃
度が300ppm以下の原料が使用されることが望ましい。例
えばコバルトのペレット中には水素や一酸化炭素が還元
性ガスとして含まれているが、これらの濃度ができるだ
け低いことが望まれるものである。

【００１５】また真空蒸着により磁性層を形成するに際
しては、酸化性ガスを導入し、磁性層表面に酸化物を形
成することにより耐久性の向上を図ることが好ましい
が、酸化性ガスの純度を高くして、それに含まれる不純
物ガス、特に水素や炭素の発生源となるガスの濃度を50
ppm以下にすることが好ましい。磁性層は１層あるいは
２層以上の層から形成され、高周波記録に対応するため
には層の多い方が有利であるが、実用的な範囲としては
２〜５層が適当であると考えられる。磁性層の厚みには
特に限定はないが、50〜500nmとすることが好ましく、
特に実用的な範囲としては80〜300nmであることが好ま
しい。

【００１６】本発明の磁気記録媒体の製造方法において
は、一般に支持体上に磁性層が成膜されることによって
磁気記録媒体が得られるが、こうした支持体としては、
従来公知のものを使用することができる。例えばプラス
チックフィルムであれば、ポリエチレンテレフタレート
（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）のよ
うなポリエステル；ポリエチレン、ポリプロピレン等の
ポリオレフィン；セルローストリアセテート、セルロー
スジアセテート等のセルロース誘導体；ポリカーボネー
ト；ポリ塩化ビニル；ポリイミド；芳香族ポリアミド等
をあげることができる。しかし価格の点からはＰＥＴが
好ましい。こうした支持体は通常、ロール状に巻かれて
蒸着用の真空容器に隣接した室に配置され、この室と真
空容器を隔てる壁に設けられたスリットを介して真空容
器内へと導入されるが、この場合に支持体が不純物を運
び込まないように、上記の室内においてはボンバード等
の公知の処理を行うことが好ましい。

【００１７】本発明の磁気記録媒体の製造方法は、支持
体の磁性層とは反対側の面にバックコート層を蒸着法に
より形成するために用いることもできる。こうしたバッ
クコート層は、例えばCuやNi、Al等の金属や、Si、Ge等
の半金属を電子ビーム蒸着し、これと同時又はその後に
酸化、窒化あるいは炭化処理等を行って形成することが
できる。この場合に本発明に従って水素及び水蒸気、さ
らには一酸化炭素及び二酸化炭素の分圧を制御すること
により、得られるバックコート層を耐食性及び機械的特
性に優れたものとすることができる。このようなバック
コート層の厚みは特に限定されず、材質や使用する目的
により適宜決定される。しかし厚みは一般的には500nm
以下であることが好ましい。

【００１８】なお本発明により製造された磁気記録媒体
には、必要に応じて保護層あるいは潤滑層等を適宜設け
ることができる。例えば保護層は、ダイヤモンドライク
カーボンなどの高硬度の物質をＣＶＤ法などを用いて磁
性層の上及び／又はバックコート層の上に成膜すること
によって形成できる。また潤滑層は、磁気記録媒体の最
外層に、パーフルオロポリエーテルに代表されるフッ素
系潤滑剤を塗布したり噴霧したりすることによって形成
できる。

【００１９】図１は、本発明に使用される真空蒸着装置
の具体例を示す。ここには図示しない真空排気装置に接
続された真空チャンバー16と、真空チャンバー16内に設
けられたキャンロール13と、キャンロール13上で支持体
11を走行させるための巻き出しロール12及び巻き取りロ
ール14が適宜配置されている。

【００２０】本発明の製造方法を実施するには、まず例
えば真空チャンバー16の加熱前処理（ベーキング処理）
を行い、内壁に吸着されている水を除去する。その後ク
ライオポンプ／ターボ分子ポンプ等により全圧を５×10
^-6Torr程度に調節し、ルツボ15内の磁性材料18に電子銃
19より電子ビームを照射し、磁性材料18を融解して蒸着
雰囲気とする。磁性材料18の蒸気が安定化発生してか
ら、即ち例えば融解開始から30分後に、水素及び水蒸気
の分圧が１×10^-7〜５×10^-6Torrの範囲となり、一酸化
炭素及び二酸化炭素の分圧が2×10^-7Torr以下となるよ
うに制御を行う。水素などの不純物ガスの分圧は、真空
チャンバー16に接続された四重極質量分析計17により測
定される。

【００２１】この場合、分圧の制御は真空排気装置とし
て例えば油拡散ポンプなどを組み合わせて用いることに
よって行われる他、磁性材料18の純度の選択や、真空チ
ャンバー16内に支持体11が進入する前に行われ得るボン
バード処理や、ガス導入管20から導入される酸化性ガス
の純度の選択なども含むものである。このようにして分
圧を所定範囲に制御することにより、支持体上に耐食性
及び機械的特性の改善された磁性層が形成される。

【００２２】図２は、図１で図示しなかった真空排気系
についての詳細を例示的に示している。この例では、真
空チャンバにクライオポンプ２機と、ターボ分子ポンプ
及び油拡散ポンプそれぞれ２機と、またこれらに適する
メカニカルブースターポンプ及びロータリーポンプとが
併設されている。しかし、使用されるポンプの種類及び
組み合わせは、本発明の範囲内で適宜選択可能である。
例えば荒引きはロータリーポンプとメカニカルブースタ
ーポンプで、10^-4Torr台になったらクライオポンプで、
といった具合である。

【００２３】

【実施例】

実施例１〜４及び比較例１〜４ ＜製造方法＞図１の如き真空蒸着装置を使用して、磁性
層の成膜を行った。真空チャンバーの容積は700リット
ルであり、真空排気装置としては図２に示すように、70
00リットル／秒の排気能力を有するクライオポンプ２
機、2000リットル／秒の排気能力を有するターボ分子ポ
ンプ２機、及び2000リットル／秒の排気能力を有する油
拡散ポンプ２機と、さらにそれぞれに適するメカニカル
ブースターポンプ及びロータリーポンプを併設した。蒸
着に先立ち、真空チャンバー内壁に吸着している水分を
加熱処理（ベーキング）によりとばした。

【００２４】支持体としては厚み4.5μmのポリアミドフ
ィルムを使用し、磁性材料としては純度99.9％の金属コ
バルトを使用した。なお支持体には、真空チャンバーに
入る前にボンバード処理を施した。また水素及び水蒸気
の分圧を実験的に制御するために、真空チャンバー中に
水蒸気をアルゴンをキャリアガスとして導入した。また
同様にして一酸化炭素及び二酸化炭素の分圧を制御する
ために、金属コバルト中に炭素を必要に応じて含有させ
た。なお各々の不純物ガスの分圧は、真空チャンバーに
接続された分圧真空計（アネルバ（株）製、QIG-066）
を用いて、コバルトの蒸気が発生してから30分後に測定
した。実施例１〜４及び比較例１〜４の水素及び水蒸
気、一酸化炭素、二酸化炭素の分圧は、それぞれ表１に
示す通りに制御された。

【００２５】なお蒸着原子の最大入射角及び最小入射角
はそれぞれ90°及び60°、成膜速度は100nm／sec、磁性
層の膜厚は180nmとした。磁性層を成膜した後、得られ
た原反にバックコート層及び潤滑層を形成し、6.35mm幅
にスリットし、DVCカセットにローディングして磁気記
録媒体を作製した。

【００２６】

【表１】

【００２７】＜評価＞実施例１〜４及び比較例１〜４に
おいて得られた試料に対して、機械的性質及び耐食性の
評価を行った。

【００２８】機械的性質については、引っ掻き強度試験
を行って評価した。試験装置として薄膜評価用走査型ス
クラッチテスタ（島津製作所製SST-101）を用い、先端
径10μmのダイヤモンドスタイラスを振幅50μmで微少振
動させながら試料表面を走行させ、徐々に荷重を増加さ
せた。膜が破壊される最小の荷重を膜表面の機械的強度
の目安とした。また耐食性については、60℃、相対湿度
90％の環境下に１週間曝した後の、静磁気特性Bs（飽和
磁束密度）の変化量（％）で評価を行った。以上の結果
を表２に示す。

【００２９】

【表２】

【００３０】

【発明の効果】表２からも明らかな通り、本発明の製造
方法により、水素及び水蒸気の分圧を１×10^-7〜５×10
^-6Torrの範囲に制御した場合、耐食性及び機械的特性の
向上が見られ、またさらに一酸化炭素及び二酸化炭素の
分圧を２×10^-7Torr以下とすることにより、機械的特性
をさらに改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法の実施に用いることのできる
真空蒸着装置の一例を示す概略図である。

【図２】本発明の製造方法の実施に用いることのできる
真空蒸着装置の一例を、排気系の詳細について例示する
概略図である。

【符号の説明】

11 ベースフィルム 12 巻き出しロール 13 キャンロール 14 巻き取りロール 15 るつぼ 16 真空チャンバーの内壁 17 四重極質量分析計 18 磁性材料 19 電子銃 20 ガス導入管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 水野谷 博英 栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会 社研究所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空容器内で蒸着法により磁気記録媒体
   を製造する方法であって、蒸着時における前記容器内の
   水素及び水蒸気の分圧を１×10^-7〜５×10^-6Torrの範囲
   に制御することを特徴とする、磁気記録媒体の製造方
   法。
2. 【請求項２】 さらに蒸着時における前記容器内の一酸
   化炭素及び二酸化炭素の分圧を２×10^-7Torr以下に制御
   することを特徴とする、請求項１の製造方法。