JPS6267729A - 垂直磁気記録媒体の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、１産化に適したスパッ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ＫＣｏ−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
ｊ上にスパッ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
チックフィルム等の非磁性基板上に、Ｃｏ−Ｃｒなどの
磁化膜を高速スパッタ形成する方法として対向ターゲッ
ト式スパッタ法、マグネトロン式スパッタ法を応用する
ことが提案されている。（雑誌「応用物理第４８巻第６
Ｊｉ＋第５５７〜５６１頁「新しいスパッタ膜形成技術
の動向」）第１０図は一般的な対向ターゲット式スパッ
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、スパッタ電源（４）によりターゲット（
１５）（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ットに
衝突すると、ターゲット表面の粒子がスパッタされてキ
ャンローラ（６）によって定速移送される非磁性基板（
ｌｊ上にＣｏ−Ｃｒなどの磁化膜か形成される。そして
キャンローラ（６）の局面の一部をキャンマスク（９）
で被覆し、キャンローラ（６）に縮開案内される非磁性
基板（１）に対するスパッ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、（））は供給ローラ、（８）は巻取
ローラ、１０１（＋０１　Ｉ／ｉ７”ラズマ収束用の磁
石を示す。

非磁性基板＋１１上に堆積するスパッタ粒子の初期入射
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、スパッタ金属（
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桟す。

またキャンローラ（６）を加熱して非磁性基板＋１３’
に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フィルム等、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、ポリイミドフィルム等の１
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 本発明はスパッ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Ｕ！磁
気記録謀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。

に）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ｉ！ｉｎ（Ｔ　ｔ
℃以上）Ｋ保ち、その上にＣｏ−Ｃｒ等の強磁性金属を
スパッタ法により被着して少くとも７００６ｅ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ッタ粒子
のエピタキシャ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薄膜上にスパッタされた強磁性
金属を上記非磁性基板の温度を比較的低温（Ｔ１℃以下
、但しＴ２くＴ１）に保ち乍ら被着せしめ第２薄膜をエ
ピタキシャルに成長形成する　　　、　　　　　　　−
〜 （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１１以上でスパッタリングすると
とくよシ、高保磁力でその上に後の工程で低温で被着す
るスパッタ粒子のエピタキシャ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　＜Ｔｌ　（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
上に強磁性金属をスパッタリングしエビタキシャ〃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形成される。

（へ）実施例 本発明の基礎となる実験 （１）第１０図の対向ターゲット式スパッタ装置を用い
て、ポリイミドフィルムベース上にＣｏ−Ｃｒをスパッ
タリングする際に、初期入射角θｉとフィルムベース上
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を縦軸にとって表わし
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ＭＹ／ＭＨが大きくなる。Ｍ
　Ｖ／Ｍ　Ｈ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図から明らかな様に、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
ィルムベース上Ｋ、Ｃｏ−Ｃｒをスパッタリングする際
に、初期入射角θｉとフィルムベース上に形成されるＣ
ｏ−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図のスパッタ装置の構造上、初期入射角θ１＝４
５はキャンマスク（９）を取外した状態と同等である。

ここではキャンプ２、り（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θ１＝１５　　（即ちＭＹ／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、高記鐘密度に適する）を得るためには、＠２図から
初期入射角θｉを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（２１から、高速ス／（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、スパッタ粒子の初期入射角θｉを小さくす
る必要があり、その結果スノく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った。

（３）上述の実験結果に基づいて、本発明者等はポリイ
ミドフィルムベース上に（ｏ−Ｃｒをスノ（ツタリング
被着させる際に、第１薄膜＠１）（！４図）を小さい初
期入射角でスパッタリング被着せしめ、垂直対水平残留
磁化比が１以上でエピタキシャルな結晶成長を可能とす
る第１薄暎を形成し、その（て 上θ２≫θ１　の角度で第２薄膜（２２【第４図］をΔ スパッ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１ｒ！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薄膜りυ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□□□を
全厚ｔが０．３声ｍになるように形成したときの第１４
膜の膜厚と全Ｍｉｃａ−Ｃｒ膜の残留磁化比Ｍ　Ｖ／Ｍ
　Ｈとの関係を求めた。第５図は、第１４膜圓の厚み′
ｌｔ横軸、垂直対水平残留磁化比Ｍ　Ｖ　／　Ｍ　Ｈ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Ｍ　Ｖ／Ｍ　Ｈが１以上のＣｏ−Ｃｒ膜を得
るには第１薄膜の膜厚を０．０７μｍ以上にすればよい
ことが分る。第１薄膜の膜厚が０．１μｍ以上でＭＶ／
ＭＩ（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２Ｎ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薄膜の上にエビタクシャルに、結晶成長する念め
、第２薄膜も垂直配向性のよい結晶粒子層上なり、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。従って、第２４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最産性が向上す
る。

（４）・第１０図の対向ターゲット式スパッタ装置を用
いて、ポリイミドフィルムベース上にＣｏ−Ｃｒｔスパ
ッタリングする際に、フィルム基板温度とフィルム基板
上【形成されたＣ　ｏ　−Ｃｒ膜の垂直方向保磁力Ｈｃ
よの関係を測定した。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っ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−Ｃ
ｒ模の垂直方向保磁力ＨＣＬが高くなる。

リングヘッドによる垂ｆ亘磁気記録では少なくとも垂直
方向保磁力Ｈｃ上が７０００　ｅ以上、好ましくけ１０
０００ｅ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°Ｃ以上好ましくは１１０〜１２０℃程
度（でする必要がある。

この様な実験結果から明らかな如く、高速スパック法に
より高性能な非直磁化妬を移動する非磁性基板上に形成
するには、基板温Ｊにを高くする必要があるが、高エネ
ルギーのスパッタ粒子の堆積により基板温度が更に上昇
するためＰＥＴフィ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フィルムに熱損傷、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。

（６）上述の実験結果に基づいて本発明者らは、ＰＥＴ
フィルムベース上１ｃｃｏ−（ｒをスパッタリング被着
させる際に第１薄膜２υ（第４図）を高い基板温度Ｔｌ
で膜厚を薄くしてスパッタリング被着せしめ、高垂直方
向保磁力でエピタキシャルな結晶成長可能とする第１薄
膜を形成し、その上ＫＴ１よりも低温の基板温度Ｔ２で
第２薄膜ｎ＜第４図）をスパッ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Ｔｓｆｌ）＝１２０℃でＣｏ−Ｃ
ｒ膜の第１薄膜ンりを種凌の膜厚で形成し更にその上に
第２薄膜翰を基板温度６０℃、全厚　が０．３μｍにな
るように形成したときの第１Ｎ膜の膜厚と全層Ｃｏ−Ｃ
ｒ膜の垂直方向保磁力ＨＣＩの関係を求めた、第７図は
第１薄膜圓の膜厚を横軸、垂直方向保磁力ＨＣＪＬを縦
軸にとって示し九ものである。

この図からＨｃ−Ｌ（垂直方向の保磁力）が１００００
ｅａ度のＧｏ−Ｃｒ膜を得るには第１薄暎のＩＩ／Ｊ１
！ｌを０．０２μｍ以上にすればよいことがわかる０ 次に基板８度Ｔ１＝１２０℃でＣｏ−Ｃｒ膜の第１ｆ４
嘆シｌ）を杉成し、くにその上に第２薄膜固を種々の基
板ｌＰＡ度Ｔ２で全厚が０．３μｍになる様に形成した
ときの第２／ｌ漢の基板温度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１１４！（支）の基板温度Ｔ　Ｓ　（
２＋を横軸、垂・電方向保磁力ＨｃＪ−を縦軸にとって
示したものである。

この図からＨｃＪ−が７０００ｅ以上のＣｏ−Ｃｒ膜を
得るには第２薄膜の基Ｖｉ温度Ｔ　ｓ　＋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１４漢形成時の基板温度を１２０
℃、膜厚を０．０２μｍ以上とし、＄２／１膜の基板ａ
ｊＦをｓｏ’ｃ、全厚を０．３μｍとすれば垂直方向保
磁力ＨｃＪ−が１００００ｅ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２４膜は第１薄
膜の上にエビタキシャ〃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ッタ粒子の
堆積による基板温度の上昇が低く、従ってＰＥＴ等耐熱
性の低いフィ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之めの装置の一
実施例を示すものである。この装置は基本的に対向ター
ゲット方式のスパッタリング装置を採用している。

この装置では、真空４（３）の中央にそれぞれ背面にプ
ラズマ集束用の永久磁石ｎｏ＋　ｔｔｏｆを備えるＣｏ
−Ｃｒの対向ターゲラ）　＋５１＋５１’ｆｔ２し、そ
の左右の開口に而して一対のキャンローラｒ６１ｉｅｆ
を配置している。前記各キャンローラの局面を纒周して
移送されるＰＥＴ（ｄａポリイミド）フイ〃ム１１）は
供給ローＡ／　１７１−キャンローラ（６）−案内ロー
ル（川（１１）（川（川−・キャンロール＋ｅｆ−巻取
ロール（８）の径路で略定速で移送される。

キャンローラ！６１　（６どの局面に沿って案内される
ＰＥＴフィルム（１１は、いずれも同じ面がスパッタリ
ング装置（Ｓ）の開口側に面する様に案内される３両キ
ャンロール（６１！６１’へのスパッタ粒子の入射角及
び膜堆積速度は水冷式のキャンマスク、９１　：９どに
より調整することが出来る。実施例では、供給ローＡ／
　（Ｔ）側のキャンマスク（９）の初期入射角θｉ　（
ａ）を５に設定し、巻取りローラ（８）側のキャンマス
ク；９）′の初期入射角θｉ　（ｂ）を４５に設定した
。

上記ＰＥＴフィルム（非磁性基板）の温度は前記両キャ
ンローＡ／　＋６１　＋６どをロールに内蔵するヒータ
等によっ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／
Ｌ／１７１１ｔｌｌＩのキャンローラ（６）に巻付けら
れその上に第１薄模が形成されるＰＥＴフィルム（１）
の温度を１２０℃に設定し、巻取ローラαａ側のキャン
ローラ（６）′に巻付られその上に第２薄模が形成され
るＰＥＴフィルムｍの温度を６０℃に設定した。

この様な構成で、まず、真空槽内１１ＸＩＯＴｏｒｒに
排気した停、Ａｒガスと導入して２Ｘ１０−８Ｔｏｒｒ
　とし、ＰＥＴフィルムを、１５ｃｍ／ｍｉｎの送り速
度で移動させながら、スパッタ電力密度１０ｗ／ａｍ２
でＣｏ−Ｃｒ膜を形成すると膜厚０．３μｍ垂直方向保
磁力Ｈｃ上が１００００ｅの良好な垂直磁化膜を、ＰＥ
Ｔフィルム上に熱損傷なくかつしわ発生もなく形成する
ことができな。

発明者等の実験に依れば高性能なＣｏ−Ｃｒ垂直磁気記
録謀媒体ＰＥＴフィルム等の１＃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ット式スパッタ法でデラスチ
ックフイ〃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
トロン式スパッタ法でも、Ｃ０−Ｃｒ３以外のＣｏ　−
Ｃｒ　−Ｒｈ等の垂直磁化、嘆でも同様の効果が得られ
ることが判った。

上記実施例では、対向ターゲット式スパッタ決でプラス
チックフィ゛ｙ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はなく、
マグネトロン式スパッタ法でも、Ｃｏ−Ｃｒ膜以外のＣ
ｏ−Ｃｒ−Ｒｈ等の垂直磁化膜でも同様の効果が得られ
る。

尚上述の実施例では垂直磁気記鐙媒体の製法を例にとっ
て説明したが、本発明はこれに限定されるものでなくそ
の場合スパッタリングの入射角θｌを絞り込む必要はな
い。

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
パッ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σ！分絞り、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＃熱性の低いフィルム基板
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Ｃ０−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膜の堆債効率比の間流を示′ｔ″図、！！４図Ｉ
ｉ磁気媒体の部分断面図、第５図はＣｏ−Ｃｒの第１薄
膜厚対Ｇ　ｏ　−Ｃｒ　ｄｃＪｌ、ｆ＃膜膜部第２薄膜
のＭ　ｖ　／　Ｍ　Ｈ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
（第１薄膜の膜厚）対Ｃ。 −Ｃｒ（第１薄膜十第２薄膜）の保磁力の関係を示ｆ図
、第８図は＠２薄膜の基板温度対Ｃｏ−Ｃｒ喚の保磁力
の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フィルム、［）　＋６＋・・・ギャ
シローラ、（６）（５）・・・対向ターゲラ）、（Ｔ１
・・・供給ローラ、Ｈ・・・巻取ロー　７　、ｉ９）・
・キャンマスク。 第１図 第５図 （λ） 冨１１１（Ｃｏ−Ｃｒ）ａｌ！！厚（μｍ）第６図 第７図 ↑ Ｃｏ−Ｃｒ５Ｊ１ｔ　Ｎｌ　ｄ　Ｔｇ−６（ｐｍ）第８
図 １２１＃ｃｏ（：４’ｆ濫７ｔ　Ｔｓ＋２＋（’Ｃ）第
和図 手　　続　　補　　正　　書（自発） 昭和６０年１０月３１日 １、事件の表示 昭和６０年特許願第２０９５７８　　号２、発明の名称 磁気記録媒体の製造方法 ３、補正をする者 事件との関係　特　許　出　願　人 名体　（１８８）三洋電機株式会社 ４、代　理　人 住所　守口市京阪本通２丁目１８番地 予、′Ｉ 〔倶、１　。 ５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄。 ６、補正の内容 Ｏ明細書第９頁第９行目中、「０．０７μｍ以、辷」を
［０゜０２μｍｌｌ上」と訂正する。 Ｏ同第９頁第１０行目中、ｒＯ，１ｐｍ以上」を「０．
０５メＬｍ以上」と訂正する。 Ｏ明細書第１２頁第２０行口中、「５０℃」を「６０℃
」と訂正する。 以上

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）スパッタ法により非磁性基板上に強磁性金属膜を
   形成する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ッタ法により被着して少く
   とも７０００ｅ以上の高保磁力を呈し後の工程でその上
   に被着するスパッタ粒子のエピタキシャルな結晶成長を
   可能とする第１薄膜を形成すると共に、前記第１薄膜上
   にスパッ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
   被着せしめ第２薄膜をエピタキシャルに成長形成するこ
   とを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
2. （２）上記第１薄膜を入射角θ１（但しθ１≧１５°）
   で、厚み０．０２μｍ以上に、上記第２薄膜を入射角θ
   ２（θ２≫θ１）の角度でそれぞれ被着させることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の垂直磁気記録媒体
   の製造方法。
3. （３）上記非磁性基板としてＰＥＴフィルムを用い前記
   温度Ｔ１℃を１００℃、Ｔ２℃を７０℃としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項若しくは第２項記載の垂
   直磁気記録媒体の製造方法。
4. （４）強磁性金属をスパッタするために対向ターゲット
   方式を採用したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   或は第２項若しくは第３項記載の垂直磁気記録媒体の製
   造方法。