JPS60236113A - 磁気記録材料およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、耐腐食性に優れしかも磁気特性に優れたＦｅ
系磁気記録＋４わ１おＪ：σその！！ＩＪ造方法に関Ｊ
る。

（発明の技術的背部ならびにその問題点〕近年、ＩＣチ
密度Ｉｉ気記録に対する要求が高まりつつあり、これに
対応して、非１１ｆ１２に材上に強磁性金属からなる薄
膜をスパッタリング、イオンブレーティングなどの方ｎ
１にＪ：り被着さＵてなる薄ｌＩ９型の磁気記録材料が
開発されでいる。このうら、ＣＯ系磁性４４１１を斜方
蒸着法により基（４上に薄膜として被着させてなる磁気
ＢＣ録祠１′＋１は、イの賛ｌ気特性が優れているため
、たとえばマイクロ力しットテープなどに利用されてい
る。

しかしながらＣＯ系磁気記録祠わ１は、イの月￥Ｎ１コ
ストが高く、しかし斜方蒸着法により記録材ｒ１を作成
しておりその蒸着効率が低くイｊるｌこめ、腎１気記録
材料としては価格が高く４↑す？ｌぎるという欠点があ
り、他の安価な磁性材料の利用が望Ｊ４れていた。

一方、Ｆｅ系磁性祠わ１を用いて形成された［０系磁気
記録材料は、その材わ１コストが低いため価格的に大巾
な低下が図れる可能性はあるが、耐も食性が不充分であ
るとともに、高い保磁力が得られないという問題点があ
り、従来種々の試みが４１されているにもかかわらず、
実用化には到っていないのが実情である。

本発明考らは、上記のようなＦｅ系磁気材料に伴なう問
題点を解決すべく鋭意研究した結果、以下のような事実
を見出した。

（ａ）　Ｎ　、Ｎ１−１３などの含窒素ガス中で、Ｆｅ
系１１　（’Ｊ材ＩＩをイオンブレーティングあるいは
スパッタリングにどの方法にｊ、すｉ３１上に成膜する
ど、Ｆｅ　Ｎ、Ｆｅ８Ｎ＜’ｒどの窒化鉄を含む「ｅ系
＾９膜が１！７られること。

（ｂ）　このような窒化鉄を含む［ｅ系薄膜は、「ｅ７
１ｉ−）フル。ｆンなどの不活性ガス中での真空蒸着法
などににす７ｇ月上に成膜した窒化鉄を含まない［−ｅ
系薄膜と比べて、耐腐食性が大幅に向上していること、
。

（Ｃ）　４に材上に［ｅ系磁＋’ｌ　４４　Ｐ＋をイオ
ンブレーティングあるいはスパッタリングなどの方法に
より塁祠−Ｌに成膜するに際して、基材面に立てた垂線
とＦｅ系蒸気流とのなす角すなわち入射角を２０庶好：
１１．　＜は４５度以上とする斜方蒸着法を採用づ−る
ことにより、１９られる「ｅ系Ｆｉｔ　１１２の保磁力
１」０が１１゛１加し、磁気記録材ｆｉｌとして使用し
うること、。

（ｄ）　上記の「Ｃ系磁気記録材１°１１を基材１−に
成膜するに際して、Ｎ、ＮＨ３などの含窒素ガスの圧力
に応じて、得られるＦｅ系薄膜の４成が八しく変化し、
それに応じてその磁気性１１１ｂ名しく変化すること。

〔発明の目的ならびにその概要〕

本発明は、上記のような知見に基いて完成されたもので
あって、Ｆｅ系薄膜でありイｒがら、優れた耐腐食性を
有するとともに優れＩ、：磁気特Ｕをも有するＦｅ系磁
気記録材Ｆｌおよびその製）外方法を捏供することを目
的としている。

本発明に係る磁気記録材料は、基材と、この１．（材上
に斜方反応性イオンブレーティングまたは反応性スパッ
タリングにより被着されたＦｅ系）徨膜とからなり、こ
のＦｅ系薄膜はＦｅＸＮ　（式中Ｘは２〜８である）で
示される窒化鉄を５％以上好ましくは５０％以上含んで
おり、しかもＦｅ　Ｎで示される窒化鉄の吊が、５０％
以２〜３ 下であることを特徴としている。

また、本発明に係る磁気記録ＩＡ料の装γ１１方法は、
チャンバー内でＦｅまたはＦＣ系合金を蒸’Ｗｔ　源：
ＬＩこｆ、Ｌターグツ１へとして、反応（４イＡンブレ
ーテイング法また（ま反応（１１スパツタリング法によ
り、以１ξの２１’１（ａ’）＝　（Ｃ）王で、「ｃＸ
Ｎ（式中Ｘ（ま２〜・Ｆ３　（’ある）（示される窒化
鉄を５％以上含み、しかｔ＞　Ｆ　ｃ　、、　３Ｎ−ｒ
示される窒化鉄の砧が５０％以下であるＦＣ系ｉｔ！／
　股を阜＋Ａ−１：に被着させることを１！ｊ　徴とし
ている。

（Ｅ＋　）　反応性イＡンブ１ノーティング法でＦｅ系
薄膜を基材上に被ン）させる揚台には、基材面に立′Ｃ
Ｉご垂線とＦａ系薫蒸気流の４Ｔ号角度すなわち入用角
を２０１．ｆりＴｊ、しくは４５！ａ以上に保って、基
材上に［ｅ系薄膜を被着さＭること。

（［））　チレンバー内の含窒素ガス圧を、反応性イΔ
ンプレーティング法の場合には１　Ｘ　１　’〜３ １．０Ｘ１０　Ｔｏｒｒの範囲に、また反応性スパッタ
リング７人の場合には１Ｘ１０””〜１ １Ｘ１０　Ｔｏｒｒの範囲に保つこと。

（Ｃ）　Ｆｅ系薄膜の成１ｆ！５　ｉ１度を１〜２００
八／ｓ（！ｃ　（７）範囲に保つこと。

〔発明の詳細な説明〕

以下本発明を図面にＪ：り説明する。

本発明に係る磁気記録材Ｆ１１は、基材２ど、この基材
２上に被着されたＦｅ系薄膜３とからなっている。

「ｅ系薄膜３は、ＦｅｘＮ　（式中ｘは２〜８である）
で示される窒化鉄を５％以−１−１好ましくは２０％以
上、さらに好ましくは５０％以上で含み、しかもＦｅ　
Ｎで示される窒化鉄の吊は２〜３ ５０％以下であることが好ましい。

このＦｅ系薄ｌ！３中には、上記のよう４１窒化鉄に加
えて、純鉄（α−Ｆｅ）ｂ含Ｊ：れており、この優は一
般に５〜５０％であることが好ましい。

Ｆｅ系薄膜３における１ＴｅｘＮ　（Ｘは２〜８である
）で示される窒化鉄の串が５％未満であると、得られる
磁気記録＋ａ石の耐ｌｌＢ食性が不充分であるため好ま
しくない。またＦｅ２〜３Ｎで示される窒化鉄の量が５
０％を超えると、磁気記録材料の保磁力）−ＩＣおよび
飽和磁化αＳがｉｂｔ激に減少ケるため好ましくない。

ｈおＦｅ系薄膜３におりるＦＯＸＮで示される窒化鉄の
帛が、ｉ）・〜２０％である場合には、／ＩＯ℃、湿庶
９０％の室内に１週間放置しても腐食が認められない程
度のｉｉ＋ｌ　Ｉｉ食Ｐ１を右しており、また前記窒化
鉄の小が２０〜５０％である場合には、Ｎ　ａ　Ｃρを
含む水分に１週間接触さけてｂ腐食が認められない程度
の耐腐食性を有しており、さらに前記窒化鉄の串が５０
％以上である場合には、５％ＮａＣ，ｌｌ水溶液に１週
間浸漬しても腐食が認められない程度の耐腐食性を有し
ている。

理論に拘束されることは望まないが、Ｆｏ　２〜３Ｎで
示される窒化鉄は磁性を有しておらず、一方ＦＣＮで示
される窒化鉄ならびに＠鉄は４〜８ 磁性を右していると考えられる。したがって本発明に係
る磁気記録月利においては、ＦｅｘＮ　（ｘは２へ・８
である）で示される窒化鉄を５％以−Ｌ含ませることに
よって耐腐食性をイ」ｊうし、またＦｅ２〜３Ｎで示さ
れる窒化鉄の量を５０％以下とづ゛ることによって保磁
力１−ＩＣおよび飽和磁化σＳの低下を抑えているの′
ｒ−あろうと推定される。保磁カドＩＣに関しては、Ｆ
ｅ系簿膜中にＦｅ　Ｎ２〜３ を少量含ませることによって、むしろ保磁力ＩＣは増加
するが、Ｆｅ２〜３Ｎの吊が５０％を超えると保磁力は
急激に減少することが見出されている。このようなＦｅ
系薄膜中にお（プる非磁性窒化鉄（Ｆｅ２〜３Ｎ）の含
有率と、飽和磁化σＳおよび保磁力１−Ｉ　Ｃとの関係
を第２図に示す。

基材２としては、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリ
塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミドな
どの合成樹脂のフィルムあるいはシート、アルミニウム
箔、非磁性ニッケル箔、ステンレス箔などの非磁性金属
の箭またはシート、ガラス、セラミック板などの従来公
知の材料が広く用いられうる。

次に本発明に係るＦｅ系磁気記録材料１の形成方法につ
いて説明する。

本発明に係るＦｅ系磁気記録材料１は、基材２上にＦｅ
系薄膜３を被着させて形成されているが、従来のイオン
ブレーティング装置またはスパッタリング装置を用い、
この装冒内にアルゴンなどの不活性ガスの代わりに窒素
、アンモニアなどの含窒素ガスを導入し、［ｅまたはＦ
ｅ系合金を蒸着に！またはターゲラ１〜どして、反応性
イオンブレーティング法または反応性スパッタリング法
により［○系薄股を基月十に被着させればよい。

あるいはまた、第３図に示されるよう４ｚイＡンプレー
テイング装置を用いてもよい。このイオンブレ−ティン
グ装置４は、底部にバルブ６を右する真空ライン５を具
備しており、また側部にバルブ８を右する含窒素ガスの
導入ライン７を具備している。イオンブレーティング装
「４の内部すなわらチャンバー９の下部には、ターゲラ
１〜である「ｅまたは「ｅ系合金１０を入れるためのル
ツボ１１が設けられておりこのルツボ１１の下部には、
電子銃または抵抗加熱装置を含んで構成される電子ビー
ム加熱装置１２が設けられている。またチｉ・シバ−９
内の前記ガス導入ライン７とほぼ水平位置であり、しか
もルツボ１１の上方に、イオン化？１１？４ｉ１３おＪ
：びラインメン１−１４が設けられて　１１− いる。さらに、チャンバー９内のイオン化？Ｉｌｉ＋４
１３のほぼ真上位ｔＷには、ホルダー１５が設けられて
おり、このホルダー１５は耐腐食性簿膜が被着される基
材２を傾けて保持できるにうにｔｌつでいる。すなわち
ホルダー１５は、基材２に立てた垂線とＦｅ系蒸気流と
のな覆角度αすなわち入用角αを２０度好ましくは４５
度以上に保つことができるように、基材２を傾けて保持
できるようになっている。

このようなイオンブレーティング装置においては、ルツ
ボ１１内のＦｅまたは「ｅ系合金１０は、電子ビーム加
熱装置１２から放出されるととｂに加速集束された電子
ビーム１６により加熱され、ＦｅまたはＦｅ系合金の蒸
気流１７が上方に向Ｇ）で発生する。一方前記イΔン化
電神１３は、フィラメント１４に対して正電位にバイア
スされており、このイオン化電極１３とラインメン１〜
１４どの間には、フィラメント１４からイオン化ｆｕ４
４１３に向けて熱電子流１８が発生する。また、前記の
含窒素ガスの導入ライン７からは、含窒素ガ　１２− ス１９がチャンバー９内に導入される。そしてＦｅまた
はＦｅ系合金の蒸気流１７および含窒素ガス１９は、前
記の熱電子流１８と衝突してイオン化され、Ｆｅまたは
Ｆｅ系合金の蒸気流１７と含窒素ガス１９どは反応して
、ＦｅまたはＦｅ系合金の一部は窒化鉄どなり、基材２
上に被着させる。

上記の操作の手順ならびに条件について説明すると、ま
ずチャンバー９内を１０’Ｔｏｒｒ程度の高真空にまで
排気する。次に含窒素ガス１つをガス導入ライン６から
数１０Ｔｏ　ｒ　ｒまで導入してヂレンバー９内を含窒
素ガスで満たし、この含窒素ガスの流量をバルブ８によ
りコントロールしながら再び排気を行なって、チャンバ
ー内の含窒４ 素ガス圧をｌＸ１０　〜１．０Ｘ１０’Ｔｏｒｒの範囲
に保つ。チャンバー９内の含窒素ガス圧は、得られるＦ
ｅ系薄膜中での窒化鉄の組成ならびに■に対して大きな
影響を与える。チャンバー内の含窒素ガス圧が１Ｘ１０
−’Ｔｏｒｒ未満では、窒化鉄の生成が不充分どなり、
耐腐食性に優れた薄膜が得られないため好ましくない。

また含窒素ガス圧が１．０ＸＩＯ−”Ｔｏｒｒを超えル
ト、ＦｅＮ、Ｆｅ３Ｎなどの非磁性窒化鉄の昂が５０％
を超えて生成して得られるＦｅ系薄膜の磁気特性が低下
するため好ましくない。

ルツボ１１内のＦｅまたはＦｅ系合金１０に照射される
電子ビーム１６の吊は、電子銃を含んで構成される電子
ビーム加熱装置１２に加えられる電力によりコントロー
ルされるが、この電子ビーム加熱装置１２に加えられる
電力に応じてＦｅ系薄膜の成膜速度が決定される。Ｆｅ
系薄膜の成膜速度は１．０〜２００人／　Ｓｅｃの範囲
に保つことが好ましい。成膜速度もまた得られるＦｃ系
薄膜中での窒化鉄の組成ならびに山に対して大きな影響
を与え、この成膜速度が２００八／　ＳｅＣを超えると
、ＦｅまたはＦｅ系合金の窒化が充分に行なえないため
好ましくない。また成膜速度が１．０八／　ＳｅＣ未満
であると、成膜が安定化しないため好ましくない。

前述のようにフィラメント１４に電圧が印加されて熱電
子流１８が発生するが、この印加電圧はフィラメント１
／Ｉの大きざによって変化づるが、一般にフィラメント
コ４が白色光を放つ程度に加熱優れば充分である。この
際フイラメン１〜１４の一方Ｑη：は接地しておくこと
が好ましい。またイオン電極１３に印加づる電圧は、Ｆ
ｅまたＬｅｔ　Ｆ　ｅ系合金の蒸気流１７および含窒素
ガス１９のイオン化状態を良好に保つため、フィラメン
ト１４に対して１Ｆに数１０Ｖ程度印加Ｊることが好ま
しい。

なお、ルツボ１１おＪ、びホルダー１５は、一般には接
地することが好ましいが、ホルダー１５に関して（，１
大地に対して負の電圧を印加してもよい。

蒸着源である「ｅ系合金としては、Ｆｅを主体どした合
金たとえばＦｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ。

Ｆｃ−Ｎｉ−Ｃ０１Ｆｅ−Ｒｈ、Ｆｅ−Ｃｒ、「ｃ−３
ｍＸＦｅ−Ｃｒ、Ｆｅ−３ｉのＦｅ系強磁材ＦＩ　ＩＸ
とが用いられうる。

一方、スパッタリング法ににす「ｅ光薄膜１を基材２１
に被Ｉｎるには、チャンバー内の圧力を１　ｘ　１０’
　〜１　ｘ　１０−’Ｔｏ　ｒ　ｒの範１１’ｆｌニ保
ち、成膜速度を０．１〜２０　ＯＡ　／　ｓｅｃの保つ
ことが好ましい。

含窒素ガスとしては、窒素ガス、アンモニアガス、また
はこれらの混合物あるいはこれらのガスとヘリウム、ネ
オン、アルゴンなどの不活性ガスとの混合物が用いられ
るが、特に窒素ガスが好ましい。

なお、Ｆｅ系薄膜３の膜厚は、広い節回で変化しつるが
、一般に５００〜５０００八好ましくは５００〜３００
０人であることが望ましい。

なお、本明細書においてＦｅ系薄膜中の窒化鉄の％は、
メスバウアー法に閃いて決定された値である。

以下本発明を実施例にＪ：り説明づ′るが、本発明はこ
れらの実施例に限定されるものでｔよない。

実施例１ 基材として厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを用い、
その表面にＦｅを蒸着源としてｆｆ１３図に示したイオ
ンブレーティング装置により以下の条件でＦｅ系薄膜を
形成した。

実施例２ 実施例１において、Ｎ２ガスを導入しながら真空度をそ
れぞれ４Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ、６Ｘ１０−’１ｏｒｒ、
８Ｘ１０−’Ｔｏｒｒに保った以外は実施例１ど同様に
して［ｅ系金属薄膜を形成した。

得られｋＦＯ系金属八９へにおＩジる「ｅ２〜３Ｎの含
［３はそれぞれ２５％、２５％、４７％であった。

また５％ＮａＣｔＪ水溶液中に４日間放置しても、腐食
は全く認められなかった。

【図面の簡単な説明】

第１図ｔま本発明に係る磁気記録材料の断面図であり、
第２図は磁気記録材Ｆ１を（ず４成するＦｅ系薄膜中で
の非磁性窒化鉄（Ｆｅ　Ｎ）の含有率２〜３ と、飽和磁化σＳおよび保磁力１−１　ｃとの関係を示
η図であり、第３図はＦｅ系薄膜を形成する際に用いら
れるイオンプレーティング装置の断面図である。 １・・・磁気記録材料、２・・・Ｊ７材、３・・・Ｆｅ
系薄膜、１・・・イＡンプレーディング装置。 　１９− −１　第１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．１ｉ材と、この基材上に斜方反応性イオンブレーテ
   ィング法または反応性スパッタリング法により被着され
   たＦｅ系薄膜とからなり、このＦｅ系薄膜はＦｅｘＮ　
   （式中Ｘは２〜８である）で示される窒化鉄を５％以上
   含んでおり、しかもＦｅ　２〜３Ｎで示される窒化鉄の
   量が５０％以下であることを特徴とする、磁気記録材料
   。 ２、　チャンバー内でＦｅまたはＦｅ系合金を蒸着源と
   して、反応性イオンブレーティング法により、以下の条
   件（ａ）〜（ｃ）下で、ＦｅＸＮ（式中Ｘは２〜８であ
   る）で示される窒化鉄を５％以上含み、しかもＦｅ　Ｎ
   で示される窒２〜３ 化鉄の量が５０％以下であるＦｅ系薄膜を、基材上に被
   着させることを特徴とする、磁気記録材料の製造方法： （ａ）　基材面に立てた垂線とＦｅ系蒸気流どのなす角
   度すなわち入射角を２０度以１＝に保って、基材上にＦ
   ｅ系薄膜を被着さＵること、（ｂ）　チャンバー内の含
   窒素ガスの１１力を４ １ｘ１０　〜１．０Ｘ１０’Ｔｏｒｒの範囲に保つこと
   、 （Ｃ）　Ｆｅ系薄膜の成膜速度を１〜２００八／ｓｅｃ
   の範囲に保つこと。 ３、　チャンバー内でＦｅまたはＦｅ系合金をターゲッ
   トとして、反応性スパッタリング法にＪ、す、［Ｆ（７
   ）条件（ａ）〜（ｂ）下で、ＦｅｘＮ（式中Ｘは２〜８
   である）で示される窒化鉄を５％以上含み、しかもＦｅ
   ２〜３Ｎで示される窒化鉄の量が５０％以下であるＦｅ
   系薄膜を、基材上に被着させることを特徴とする、磁気
   記録ＪｔＡＩ＋の製造方法： （ａ）　チャンバー内の含窒素ガスの圧力を３ １ｘ１０　〜１．０Ｘ１０”１Ｔｏｒｒの範囲に保つこ
   と、 （ｂ）　Ｆｅ系五９膜の成膜速度を０．５〜２００人／
   　Ｓｅｃの範囲に保つこと。 ４、　含窒素ガスが、窒素ガスまたｔよアンモニアガス
   あるいはこれらの混合物もしくはこれらとヘリウｌ＼、
   ネオンまた１まフル１ンとの混合物である特７：ｒ　請
   求の範囲第２項または第３項に記載の磁気記録材料の製
   造方法。