JPS61294627A - 磁気記録媒体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】 工　発明の背景 技漏分野 本発明は磁気記録媒体とその製造方法に関する。

先行技術とその問題点 近年、磁気記録媒体において高密度化が要求されており
、それに応えるものとして垂直記録方式が提案されてい
る。　そして、この垂直記録方式においては、１１１１
面の垂直方向に磁化容易軸を有する媒体が必要となる。

　実際、スパッタリング法によりこのようなＣｏ−Ｃｒ
膜が得られることが報告されているが、この方法では堆
積速度等の問題から実用化が困難である。

そこで、高い堆積速度が期待できる真空蒸着法を用いて
垂直磁化膜を作製する旨の報告がなされている（Ｎａｔ
ｉｏｎａｌ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｒｅｐｏｒｔ　Ｖａ
ｔ。

２８　Ｎｏ、８　Ｄｅｃ、　１９８２　　Ｐ４〜Ｐ１４
　）　。

この報告では、基板として耐熱性のある高分子材料を用
い、基板温度３０〜３５０℃にてＣｏ−Ｃｒ１ｌの蒸着
を行っている。　そして。

基板温度が高くなるに従い、膜面に垂直方向の保磁力が
大きくなり、３００℃以上の基板温度で１ｏｏ００ｅ以
上の保磁力が得られるとされている。　しかしながら、
このような従来技術では、ポリエチレンテレフタレート
等の耐熱性の悪いフィルム上に、高保磁力のＣｏ−Ｃｒ
垂直磁化膜を形成することは困難である。

このような−問題に対し、特開昭５６−１２７９３４号
、特開昭５６−１６５９３１号、特開昭５７−５３８２
８号、特開昭５７−２１０４５２号、特開昭５８−９２
２０号、特開昭５８−１３９３３８号、特開昭５８−１
４８１３９号等には、イオンプレーティング法を用いて
Ｃｏ−Ｃｒ系の垂直磁化膜を作製する旨の提案が行われ
ている。

しかし、これら通常のＲＦ方式のイオンプレーティング
法では、イオン化のために一定量以上のガスを導入する
必要があり、ガス導入の制御がむずかしく、蒸着時の圧
力が高くなり結晶配向が乱れる。　そのため保磁力のあ
まり大きなものは得られない。

さらに、特開昭５９−８１４２号には蒸気流を熱電子を
用いてイオン化するいわゆるアーク放電イオンプレーテ
ィング法を用いてＧｏ−Ｃｒ系の垂直磁化膜を作製する
旨の提案がなされている。

この提案によれば、蒸着速度が大きくなり、しかも成膜
効率が向上し、支持体温度を高温に維持しなくても垂直
配向度のよい膜かえられるとされている。

しかしながら、この提案におけるような通常の条件では
、例えば８０００ｅをこえるような膜面垂直方向に高い
保磁力を有する垂直磁化膜は得られない。

これは、この提案では、磁性層を形成する柱状結晶の平
均粒径ｄ、磁性層の膜厚を等の制御について何ら配慮が
なされていないからである。

■　発明の目的 未発、明の目的は基板上に高い垂直方向の保磁力を有し
、かつ電磁変換特性に優れた。磁気記録媒体とその製造
方法を提供することにある。

■　発明の開示 このような目的は下記の本発明によって達成される。

すなわち、第１の発明は、基板上に、膜面にほぼ垂直に
配向した柱状結晶構造の磁性層を有する磁気記録媒体に
おいて、磁性層を形成する柱状結晶の平均粒径をｄ（入
）、磁性層の膜厚をｔ（λ）としたときｄ／ｔが０．１
９〜０．５８であり、かつｄが７００〜２１００人であ
ることを特徴とする磁気記録媒体である。

また第２の発明は、基板上に、膜面にほぼ垂直に配向し
た柱状結晶構造の磁性層を有する磁気記録媒体の製造方
法において、磁性層を形成する柱状結晶の平均粒径をｄ
（入）、磁性層の膜厚をｔ（人）としたときｄ／ｔが０
．１９〜０．５８であり、かつｄが７００〜２１００人
となるように、アーク放電イオンプレーティング法で磁
性層を形成することを特徴とする磁気記録媒体の製造方
法である。

■　発明の具体的構成 以下、本発明の具体的構成について詳細に説明する。

本発明の磁気記録媒体は、基板上に、膜面にほぼ垂直に
配向した柱状結晶構造の磁性層を有する。

そしてこの磁性層は、磁性層を形成する柱状結晶の平均
粒径をｄ（λ）、磁性層の膜厚をｔ（入）としたときｄ
／ｔが０．１９〜０．５８．より好ましくは０．２２〜
０．５６となるように形成されている。

ｄ／ｔが０．１９未満になったり、あるいは０．５８を
こえたりすると、垂直方向の保磁力Ｈｃ上が低下する。

なお、従来のＣｏ−Ｃｒ系垂直磁化膜磁性層でｄ／ｔが
０．１９〜０．５８となるものはない。

磁性層の柱状結晶の平均粒径ｄは７００〜２１００人、
より好ましくは８００〜 ２０００人である。　このような平均粒径の範囲外では
、膜面に垂直方向の保磁力Ｈｃ上が低くなり、さらに、
７００λ未満ではスーパーパラ磁性の成分がふえて、磁
気特性の温度依存性が大きくなり、−また２１００人を
こえると粒界ノイズが大きくなりいずれの場合も実用上
、好ましくないからである。

磁性層の膜厚は１２００〜１１０００人、より好ましく
は２０００〜９０００人である。

この磁性層の厚さが１２００人未満となると強度が低下
し、また１　１０００人をこえると、ヘッドタッチが悪
くなり、変調ノイズが大きくなってしまう。

従って上述したように、この磁性層を形成する柱状結晶
の平均粒径をｄ（λ）、磁性層の膜厚をｔ　（人）とし
たときｄ／ｔが０．１９〜０．５８、かつｄが７００〜
２１００人となるように磁性層が形成されたとき１本発
明の目的が達成されるものである。

そして、このような磁性層を形成する柱状結晶は膜面に
ほぼ垂直（Δθ５ｏ＜５°）に配向するものである。

なお、平均粒径および膜厚等は、通常１表面および破断
面の電子顕微鏡写真［走査形顕微鏡（ＳＥＭ）および透
過形顕微鏡（ＴＥＭ）］によって、観測、算出すること
ができる。

このような磁性層を構成する組成としては。

Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｖ、Ｃｏ−Ｎ〜Ｐ、Ｃｏ　−Ｐ　、
　Ｍ　ｎ　−Ｂ　ｉ　、　Ｍ　ｎ　−Ａ　ｌ　−Ｇ　ｅ
　。

Ｎｄ−Ｆｅ、Ｎｄ−Ｃｏ％Ｃｏ−０，Ｍｎ−３ｂ、Ｍｎ
−Ｃｕ−Ｂ　ｉ、−Ｇｄ−Ｆｅ、Ｇｄ　−Ｃｏ、Ｐｔ−
Ｃｏ、Ｔｂ−Ｃｏ、Ｔｂ−Ｆｅ　−Ｃｏ、Ｇｄ−Ｆｅ−
Ｃｏ、Ｔｂ−Ｆｅ−０３。

Ｇｄ−ＩＧ、Ｇｄ−Ｔｂ−”Ｆｅ、Ｇｄ−Ｔｂ−Ｆｅ−
Ｃｏ−Ｂ１．Ｇｏ−Ｆｅ２０（等のいずれであってもよ
いが、好ましくは、Ｃｏ−Ｃｒである。

Ｃｏ−Ｃｒ膜としては、磁気特性上、膜組成としてＣｒ
が１０〜２０ｗｔ％含有されることが好ましい。

なお、ＣｏおよびＣｒに加え、５ｗｔ％以下の範囲内で
Ｎｉ、Ｆｅ、０等が含有されていてもよい。

用いる基板は、ポリエステル（ＰＥＴ）、ポリアミド、
ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフ
ォン、全芳香族ポリエステル、ポリエーテルエーテルケ
トン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド等
の樹脂からなり、この中でも特にポリエステル（ＰＥＴ
）、ポリイミドを用いるのが好ましい。

本発明においては、磁性層の設層時に、後述するように
基板温度を高くする必要がないので、従来用いることが
できなかったポリエステル（ＰＥＴ）等の比較的耐熱性
のない樹脂にでも十分適用可能である。

これらの基板の形状はテープ、ディスク等種々可能であ
り、その厚さについても特に制限はない。

このような基板上には、直接あるいはパーマロイ等の高
透磁率金属薄膜の下地層を介していわゆる垂直磁化膜で
ある前記の磁性層が形成されるものである。

このような磁性層は、アーク放電イオンプレーディング
法を用いて形成することが好ましい。

アーク放電イオンプレーディング法は蒸発源を加熱し蒸
発してえられた蒸気流に対し、蒸発源近傍の蒸気流の密
度が比較的高いところで、熱電子放出源から放出した熱
電子を衝突させて蒸気流のイオン化を行ない、このイオ
ン化された蒸気流を電場や磁場により、被着体に垂直方
向に収束させて成膜するものである。

このようなアーク放電イオンプレーディング法を説明す
るための概略装置図がＩＪｉｓに示されている。

第１図において、真空槽（図面には表わされていない）
の圧力は１×１０″６〜５　Ｘ　ｌ　Ｏ−５Ｔｏｒｒ程
度にされる。

マグネシア、アルミナ、ジルコニア等の材料製のハース
４の中には、媒体の磁性層を形成す゛る、例えばＣｏ−
Ｃｒ等の蒸発源５が収納される。

このような蒸発源５は、電子ビーム加熱、抵抗加熱、高
周波誘導加熱等の加熱手段９（第１図においては電子ビ
ーム加熱が例示しである。）によって加熱・蒸発させら
れる。

蒸発物質は蒸発源５の上方近傍でイオン化され、遮弊板
８上方に設けられたキヤツジに付与された負の電圧によ
って、加速的にキャンに向けて上昇、収束°させられる
。

そして遮弊板８によって遮られていない空隙部を通過し
、キャン２の円周上を動くフィルム状の樹脂基板７上に
被着する。

遮弊板８は上記の蒸発物質が樹脂基板７上に垂直以外の
角度で被着するのを防止するために設けられているもの
である。

また、キャン２を収束電極として用いるのをやめて、あ
るいはこれに加え、公知の磁場収束を用いてもよい。

蒸発物質のイオン化に際しては、蒸発源５の上方近傍に
設けられた熱電子放出フィラメント６からアーク放電に
よって放出され電極６６方向に流れる熱電子によって、
蒸発物質のイオン化が促進される。

このような蒸発物質は前述したように、通常、フィルム
状の樹脂基板７に被着し、磁性層を形成する。

フィルム状の樹脂基板７は、くり出しロール３１からく
り出され、円筒状のキャン２の周側面に沿って走行し、
巻きとりロール３５で巻きとられる。　この走行時に、
遮弊板８によって遮られていない空隙部から常に蒸発物
質が流入し、樹脂基板７に連続被着し、連続薄膜型の磁
性層が形成される。

本発明においては、樹脂基板７の温度は９０℃以下、特
に３０〜９０℃の範囲、より好ましくは７０〜９０℃で
ある。

このような温度範囲とするのは、基板に熱ダメージを与
えず、しかも磁気特性とのバランスをとるためである。

本発明においては、堆積速度をあげるとｄ／を値が大き
くなる傾向にあり、この堆積速度を含めた製造条件は、
真空槽容積、残留ガス圧などを考慮して適宜決定すれば
よい。

以上のようにして作製した磁気記録媒体の垂直方向の保
磁力Ｈｃ上は、８０００ｅ以上、特に８０００ｅ以上で
あり、垂直異方性磁界Ｈｋは３０００〜５００００　ｅ
程度である。

なお、本発明の磁性層上には公知の種々のトップコート
層を設けてもよい。

また基板裏面に公知の種々のバックコート層を設けるこ
ともできる。

さらに、前述したように基板と磁性層の間にパーマロイ
等の高透磁率金属薄膜の下地層を設けることが好ましい
。

■　発明の具体的作用効果 本発明によれば、比較的低い基板温度および早い成膜速
度で垂直磁化膜である磁性層が形成され、しかもこの磁
性層は膜面垂直方向に高い保磁力を有する。　そのため
、電磁変換特性がきわめてすぐれ、生産性がきわめてす
ぐれた磁気記録媒体が実現する。

このような磁気記録媒体は、垂直磁化方式の磁気テープ
、磁気ディスク、フレキシブルディスク等に用いて有効
である。

■　発明の具体的実施例 以下に本発明の具体的実施例を示す。

支ｌ皇」 蒸発源の直上２５ｃｍの位置に基板ホルダーを配設し、
厚さ２０ＩＬｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ
）フィルムをとりつけた。

蒸発源としてコバルト／クロム（重量比８０／２０）合
金（２５φｍｍペレット）を用い、これをＥＢ（電子線
）ガンを用いて蒸発させ、イオン化電極、熱電子放射用
フィラメントによってアーク放電法イオンプレーティン
グを行った。

イオン化に先だち合金を溶融しながらイオン化発光方式
の膜厚コントローラにより組成分析を行ない、コバルト
／クロム比８５／１５になったときイオン化を行ないシ
ャッタをあけて基板上に磁性層を形成した。

成膜条件は以下に示すとおりとした。

すなわち、動作中の真空度２　Ｘ　１０−５〜４Ｘ１０
−５Ｔｏｒｒ、収束電圧−２００ｖ、一基板温度４０〜
５０℃（キャンのクーリングなし）とし１．堆積速度は
ＥＢガンの出力をコントロールして表１に示されるよう
に種々かえた。

このようにして１表１に示される種々の磁気記録媒体サ
ンプルを作製した。

また、上記と同じ条件で基板の温度のみを９０℃にかえ
たサンプル（サンプルＮｏ、１１５）、磁性層のＣｒ組
成のみを１　ｏｗｔ％（サンプルＮｏ、１１３）および
２０ｗｔ％（サンプルＮｏ、１１４）としたサンプルを
作製した。

止ｍ 実施例１で用いた基板と、Ｇｏ−Ｃｒ蒸発源を用い、Ｒ
Ｆ（高周波）イオンプレーティング法によって基板上に
実施例１の場合と同様に磁性層を設層した。

成膜条件として、動作中の真空度は５×１０−’Ｔｏｒ
ｒ、ハースとキャンとの距離は２５ｃｍ、基板温度４０
〜５０℃（キャンのクーリングなし）高周波出力０．４
Ｋｗ、周波数１３　、５６　Ｍ　ＨＺ　、収束電極の電
圧−２００Ｖ、堆積速度は表１に示されるように１４０
４０λ／　ｅ　ｃとした。

このようにして表１に示される磁気記録媒体サンプルを
作製した（サンプルＮｏ、１１６）。

ＬＬｆ２ピ 実施例１で用いた基板を用い、さうにＣｏ／Ｃｒ（重量
比８５／１５）合金をターゲットとし、スパッタ法によ
って、基板上に実施例１の場合と同様に磁性層を設層し
た。

装置ケーシング内゛のアルゴン圧力５　Ｘ　１０　’Ｔ
ｏｒｒ、ターゲット基板間隔６ｃｍ、基板温度４０〜５
０℃（キャンのクーリングなし）、電力１．５ＫＷ、＋
！５１の堆積速度は表１に示されるように３０λ／　ｓ
　ｅ　ｃとした。

このようにして１表１に示される磁気記録媒体サンプル
を作製した（サンプルＮｏ、２０１）。

之狡亘」 基板として実施例１で用いた（ＰＥＴ）および耐熱性基
板ポリイミドを用い、さらにＣｏ／Ｃｒ（ｉｉ重量比　
０／２０）合金を蒸着源とし。

蒸着法によって、基板上に実施例１の場合と同様に磁性
層を設層した。

成膜条件として動作中の真空度は２　Ｘ　Ｉ　Ｏ−５Ｔ
ｏｒｒ、ハースとキャンの距離は２５ｃｍ、膜の堆積速
度は表１に示されるように１４０４０λ／　ｅ　ｃとし
た。

なお蒸発源を加熱するに際してはＥＢガンを用い、成膜
に際して、基板温度は４０〜５０℃（キャンのクーリン
グなし）および２２０〜２３０℃（゛キャンを加熱）の
２種類とした。

後者の場合には基板の材質をポリイミドとした。

このようにして表１に示される磁気記録媒体サンプルを
作製した。（サンプルＮｏ、３０１一基板温度４０〜５
０℃、サンプルＮｏ。

３０２一基板温度２２０〜２３０℃）。

上述してきたようなこれらの各サンプルについて、磁性
層の膜厚および柱状結晶の平均粒径を求めた。

その測定方法は表面および破断面の電子顕微鏡写真［走
査形顕微鏡（ＳＥＭ）および透過形顕微鏡（ＴＥＭ）］
から算出した。

さらに、各サンプルにつき、下記に示す特性を調べた。

（１）８面に垂直方向の保磁力Ｈｃ上（Ｏｅ）一定面積
に切り出したサンプルについて、振動試料型磁力計（Ｖ
ＳＭ）を用い、最大印加磁界をｌ０ＫＧとし保磁力を測
定した。

これらの結果を表１に示す。

表　　　　　１ １０１　　　　１５　　２６８０　　　９００　　　０
．３ｊ１５’０　　１２６５１０２　　　　１５　　３
８２０　　１０００　　　０．２８１２０　　１２４０
１０３　　　　１５　　４０７０　　１４００　　　０
．３４１５０　　１０２０１０４　　　　１５　　３１
９０　　１５００　　　０．４７１９０　　１２４０１
０５　　　　１５　　２９８０　　１５００　　　０．
５１２００　　１２０５１０６　　　　　Ｌ５　　１６
００　　　８００　　　０．５０２００　　　　ｇｏ０
１０７　　　　１５　　７３００　　１７００　　　０
．２３１１０　　１０８０１０８　　　　１５　　８８
００　　１９００　　０．２２１１０　　　９９０１０
９（ｌｉｆｉ）１５’　　　３１３７０　　’２４００
　　　０．６５　２４０　　　４５０１１０（ｌ鎌１１
５　　３７００　　　５００　　　０．１４　　８０　
　　５６０１１１　ＣＭｏ　１５　．９５００　　１２
００　　　０．１３　　８０　　　５２０１１２Ｍ１５
　　８４００　　２３００　　　０．２７　１１０　　
　５５０１１３　　　　１０　　３６００　　１．２０
０　　　０．３３１５０　　　８００１１４　　　　２
０　　２７２０　　　９００　　　０．３３１３０　　
　８２０１１５　　　　１５　　４１００　　１４００
　　　０．３４１５０　　１２１０１１６０神Ｏ１５６
５００４０００，０６１４０２１０２０１Ｑｌｆｉ）１
５　　４０００　　　　Ｂｏｏ　　　　Ｏ，１５３０８
００３０１（Ｂｏ　１５　１１０００　　　　Ｂｏｏ　
　　　Ｏ，０５１４０２２０３０２ＣＭ０１５　１１０
００　　　６００　　　０．０５　１４０　　　８００
さらに、表１の膜厚ｔ（入）と結晶平均粒径ｄ（人）の
関係を第２図に、膜面に垂直方向の保磁力Ｈｃ上とｄ／
ｔの関係を第３図に、Ｈｅ上とｄとの関係を第４図に示
した。

第２図において、本発明のサンプルは ｄ＝０．５８ｔ、ｄ＝ｏ、１９ｔ、ｄ＝７００およびｄ
＝２１００の直線で囲まれた範囲の中に入っている。

すなわち図中０印で示されるもの（サンプルＮｏ、１０
１〜１０８、Ｎｏ、１１５）および０印で示されるもの
（サンプルＮｏ、１１３〜１１４）である。

後者（■印）はＣｒの組成比をかえたサンプルである。

　これらのサンプルは第３図および第４図に示されるよ
うに高い保磁力Ｈｃ上を示すものである。

Δ印で示されるもの（サンプルＮｏ、１０９〜１１２）
はアーク放電イオンプレーティング法を用い、成膜をお
こなったにもかかわらず、堆積速度が適切でなかったた
めに得られた磁性膜は本発明の範囲内（第２図）に入ら
ず、第３図および第４図に示されるように保磁力Ｈｃ上
も低い値（６０００ｅ以下）を示すものである。

Ｘ印で示されるもの（サンプルＮｏ、１１６．２０１．
３０１．３０２）はＲＦ法のイオンプレーティング、ス
パッタ、蒸着（常温および高温）で成膜を行ったもので
ある。

得られた磁性膜は、本発明の範囲内（第２図）に入らず
、第３図および第４図に示されるようにスパッタ法（サ
ンプルＮｏ、２０１）および高温蒸着法（サンプルＮｏ
、３０２）以外のものはきわめて保磁力Ｈｃ上が低い。

ある程度の保磁力が得られる上記スパッタ法および高温
蒸着法にしても、堆積速度が小さく生産性があがらない
とかあるいは使用できる基板の種類が限定されてしまう
といった不都合が生じる。

以上の結果より本発明の効果が明らかである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、アーク放電イオンプレーティングの概略装置
図である。 第２図は、結晶平均粒径ｄ（人）とｔ（人）膜厚との関
係を示すグラフである。 第３図は、膜面に垂直方向の保磁力ＨＣ１とｄ／ｔとの
関係を示すグラフである。 第４図は、膜面に垂直方向の保磁力Ｈｃ上と結晶平均粒
径ｄ（入）との関係を示すグラフである。 符号の説明 ｌ・・・アーク放電イオンプレーティング装置２・・・
キャン、３１・・・くり出しロール。 ３５・・・巻きとリーロー　ル、４・・・ハース−１５
・・・蒸発源、６・・・熱電子放出フィラメント、６６
・・・電極、７・・・樹脂基板、８・・・遮弊板、９・
・・加熱手段、 特許出願人　　ティニディーケイ株式会社代　　理　　
人　　　弁理士　　　石　　井　　陽　　−ｄ　ｃ人）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に、膜面にほぼ垂直に配向した柱状結晶構
   造の磁性層を有する磁気記録媒体において、磁性層を形
   成する柱状結晶の平均粒径をｄ（Å）、磁性層の膜厚を
   ｔ（Å）としたときｄ／ｔが０．１９〜０．５８であり
   、かつｄが７００〜２１００Åであることを特徴とする
   磁気記録媒体。
2. （２）磁性層の膜厚ｔが１２００〜１１０００Åである
   特許請求の範囲第１項に記載の磁気記録媒体。
3. （３）磁性層がＣｏおよびＣｒを含む特許請求の範囲第
   １項または第２項に記載の磁気記録媒体。
4. （４）基板上に、膜面にほぼ垂直に配向した柱状結晶構
   造の磁性層を有する磁気記録媒体の製造方法において、
   磁性層を形成する柱状結晶の平均粒径をｄ（Å）、磁性
   層の膜厚をｔ（Å）としたときｄ／ｔが０．１９〜０．
   ５８であり、かつｄが７００〜２１００Åとなるように
   、アーク放電イオンプレーティング法で磁性層を形成す
   ることを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
5. （５）磁性層形成時の基板温度が３０〜９０℃である特
   許請求の範囲第４項に記載の磁気記録媒体の製造方法。