DE19535142A1 - Magnetisches Aufzeichnungsmedium - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein magnetisches Aufzeichnungsmedium und insbesondere ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Verdampfungstyp.

Auf dem Gebiet beispielsweise der Videobandrecorder hat es in jüngster Zeit eine starke Nachfrage nach einer hochdichten Aufzeichnung zur Erzielung von Bildern hoher Qualität gegeben. Um dem gerecht zu werden, wird ein magnetisches Aufzeichnungsmedium vom Typ des magnetischen Metalldünnfilms vorgeschlagen, bei dem ein magnetisches Metallmaterial oder ein magnetisches Legierungsmaterial, wie CoNi, direkt auf einem nichtmagnetischen Substrat durch Elektrobeschichtung oder eine Vakuum-Dünnfilmbildungstechnik, wie Vakuumabscheidung, Sputtern oder Ionenplattierung abgeschieden wird.

Das magnetische Aufzeichnungsmedium vom magnetischen Metalldünn­ film-Typ besitzt eine Anzahl von Vorteilen, etwa dahingehend, daß es hinsichtlich Koerzitivkraft, Rechteckigkeitsverhältnis und elektro­ magnetischen Umwandlungseigenschaften in einem kurzen Wellen­ längenbereich überlegen ist und selbst zu einer Verringerung der Dicke der magnetischen Schicht sowie zu einer erhöhten Packungsdichte des magnetischen Materials führt, da keine Notwendigkeit besteht, ein nicht­ magnetisches Material, wie etwa ein Bindemittel, in eine magnetische Schicht einzumischen, wie es bei einem beschichteten magnetischen Aufzeichnungsmedium der Fall ist.

Insbesondere das Magnetband vom Verdampfungstyp oder das Ver­ dampfungsband, bei dem die magnetische Schicht durch ein Vakuum­ abscheidungsverfahren gebildet worden ist, wird im Handel als frequenz­ hohes (high-band) 8-mm-Band oder digitales Mikroband, wie etwa als nicht gleichlaufendes (non-tracking) (NT) Band vertrieben, da es eine hohe Produktionseffizienz sowie stabile Eigenschaften aufweist.

Bei dem oben beschriebenen Verdampfungsband wird die magnetische Schicht durch Vakuumabscheidung gebildet, die in der Weise durch­ geführt wird, daß ein magnetisches Material als Verdampfungsquelle unter Vakuum mit Elektronenstrahlen bestrahlt wird, um es in einen Metalldampf umzuwandeln, welcher dann auf dem nichtmagnetischen Substrat abgeschieden wird. Hierbei besteht die allgemeine Praxis darin, ein Sauerstoffgas in die Atmosphäre der Dampfabscheidung zur Oxidation eines Teils des Metalldampfes einzuführen, um die magnetischen Eigen­ schaften, wie etwa Koerzitivkraft und Sättigungs-Magnetflußdichte der magnetischen Schicht zu regulieren.

Fig. 1 zeigt den Aufbau einer Dampfabscheidungsvorrichtung, in welcher eine Dampfabscheidung durchgeführt wird, während Sauerstoff in die Dampfabscheidungsatmosphäre eingeführt wird.

Die Dampfabscheidungsvorrichtung umfaßt eine Vakuumkammer 30, welche unter hohem Vakuum gehalten wird und welche eine Zuführrolle 31 sowie eine Aufnahmerolle 32 darin aufnimmt. Ein bandförmiges, nicht­ magnetisches Substrat 33 ist so angepaßt, daß es von der Zuführrolle 31 zu der Aufnahmerolle 32 wandert.

In einem Mittelbereich des Laufweges des nichtmagnetischen Substrats 33 von der Zuführrolle zur Aufnahmerolle 32 ist eine Kühlwalze 34 mit einem größeren Durchmesser als die Rollen 31, 32, montiert. Die Kühlwalze 34 ist so positioniert, daß sie das nichtmagnetische Substrat 33 in Fig. 1 nach unten zieht.

Somit wird das nichtmagnetische Substrat 33 allmählich von der Zuführ­ rolle 31 abgewickelt, um so um die Außenoberfläche der Kühlwalze 34 geführt zu werden, bevor es auf der Aufnahmerolle 32 aufgenommen wird.

Innerhalb der Vakuumkammer 30 ist ein mit einem magnetischen Metall­ material 38 gefüllter Tiegel 35 als Verdampfungsquelle unterhalb der Kühlwalze 34 befestigt. Auf der Innenseitenwand der Vakuumkammer 30 ist eine Elektronenpistole 16 zum Erhitzen und Verdampfen des in dem Tiegel eingefüllten magnetischen Metallmaterials 38 befestigt. Die Elektronenpistole ist so ausgerichtet, daß sie Elektronenstrahlen auf das in dem Tiegel 35 enthaltene magnetische Metallmaterial 38 abstrahlt. Das durch die Elektronenpistole verdampfte magnetische Metallmaterial 38 wird als magnetische Schicht auf dem nichtmagnetischen Substrat 33, das in einer konstanten Geschwindigkeit um die Außenoberfläche der Kühlwalze 34 läuft, abgeschieden.

Zwischen der Kühlwalze 34 und dem Tiegel 35 ist in der Nähe der Kühl­ walze 34 ein Verschluß bzw. eine Verschlußblende 36 angeordnet. Der Verschluß 36 ist zur Abdeckung eines voreingestellten Bereichs des nicht­ magnetischen Substrats 33 ausgebildet, das zur Wanderung auf der Au­ ßenoberfläche der Kühlwalze 34 angepaßt ist. Das durch den Verschluß 36 verdampfte, magnetische Metallmaterial 38 wird schrägwinkelig inner­ halb eines vorgewählten Winkelbereichs auf dem nichtmagnetischen Sub­ strat 33 abgeschieden.

Bei der vorliegenden Vakuum-Abscheidungsvorrichtung ist ein Sauerstoff­ gaseinlaß 37 durch den Seitenwandabschnitt der Vakuumkammer 30 vor­ gesehen. Der Sauerstoffgaseinlaß 37 ist ganz in der Nähe der Kühlwalze 34 zwischen dem Verschluß 36 und der Kühlwalze 34 vorgesehen, d. h. an ei­ ner von dem magnetischen Metallmaterial 38, das als Verdampfungsquelle dient, räumlich getrennten Position.

Ein Teil des Metalldampfes von der Verdampfungsquelle, welcher an dem Verschluß vorbeiwandert, wird durch das über den Sauerstoffgaseinlaß 37 zugeführte Sauerstoffgas oxidiert, um so auf der Oberfläche des nicht­ magnetischen Substrats 33 abgeschieden zu werden.

Der durch das oben beschriebene Oxidationsverfahren gebildete magne­ tische Metalldünnfilm neigt dazu, eine höhere Koerzitivkraft und eine geringere Sättigungsmagnetisierung aufzuweisen, als ein magnetischer Metalldünnfilm, welcher nicht durch das Oxidationsverfahren geführt worden ist. Somit können die magnetischen Eigenschaften durch Regulie­ ren der über den Sauerstoffgaseinlaß zugeführten Sauerstoffmenge ein­ gestellt werden.

Der Sauerstoffeinlaß ist zwischen dem Verschluß und der Kühlwalze vorgesehen, um zu vermeiden, daß der Sauerstoffgaseinlaß direkt dem Metalldampf aus der Verdampfungsquelle durch den Verschluß aus­ gesetzt ist. Wenn der Sauerstoffgaseinlaß direkt dem Metalldampf aus­ gesetzt ist, neigt der letztere dazu, am Sauerstoffgaseinlaß anzuhaften, so daß eine normale Zuführung des Sauerstoffgases blockiert wird.

Im Hinblick auf eine gleichmäßige Verteilung der Menge des zugeführten Sauerstoffgases in einer Richtung entlang der Breite des nicht­ magnetischen Substrats, wird eine Anzahl von Einlaßrohren mit kleinen Durchmessern parallel entlang der Breite des nichtmagnetischen Substrats angeordnet, oder es wird ein Einlaßrohr mit einer einheitlichen Querschnittsform entlang der Breite des nichtmagnetischen Substrats verwendet.

Wenn der mittels der oben beschriebenen Vakuum-Abscheidungsvor­ richtung hergestellte, magnetische Dünnfilm hinsichtlich seiner Sauer­ stoffkonzentration analysiert wird, beispielsweise nach dem Auger- Elektronenspektroskopieverfahren, zeigt sich, daß der Oxidationsgrad in dem Dünnfilm nicht gleichmäßig ist, sondern signifikant in Richtung seiner Oberflächenschicht zunimmt. Im Falle eines magnetischen Metall­ dünnfilms mit einer Dicke von 200 nm, stellt dessen Oberflächenschicht innerhalb einer Dicke von 16 bis 28 nm eine Oberflächenoxidschicht dar, die einen extrem hohen Oxidationsgrad zeigt. Bislang dachte man, daß das Vorliegen der Oberflächenoxidschicht die magnetischen Eigenschaften, wie etwa Koerzitivkraft der magnetischen Schicht steigert und dessen Witterungsbeständigkeit verbessert.

Die Ergebnisse unserer Untersuchungen haben jedoch ergeben, daß die Oberflächenoxidschicht nicht notwendigerweise zur Verbesserung der magnetischen Eigenschaften, wie der Koerzitivkraft beiträgt, sondern die elektromagnetischen Umwandlungseigenschaften beeinträchtigen kann, da die magnetischen Eigenschaften in einer solchen Oberflächenschicht zerstört worden sind.

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein magnetisches Aufzeichnungsmedium mit überlegenen magnetischen Eigenschaften, wie Koerzitivkraft, vorzusehen, das weiterhin in der Lage ist, gute elektro­ magnetische Umwandlungseigenschaften zu zeigen.

Dieses Ziel wird gemäß der Erfindung mit einem magnetischen Auf­ zeichnungsmaterial gemäß Anspruch 1 erreicht. Vorteilhafte Aus­ gestaltungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen angegeben.

Gemäß der Erfindung wird daher ein magnetisches Aufzeichnungs­ medium mit einem auf einem nichtmagnetischen Substrat durch Dampf­ abscheidung unter einer Atmosphäre von zugeführtem Sauerstoffgas abgeschiedenen magnetischen Metalldünnfilm vorgesehen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß der magnetische Metalldünnfilm eine Oberflächenoxidschicht mit einem Oxidationsgrad von 50% oder mehr be­ sitzt, wobei die Oberflächenoxidschicht eine Dicke aufweist, die nicht mehr als 5% der Gesamtdicke des magnetischen Metalldünnfilms aus­ macht.

Wenn die magnetische Schicht aus einer Vielzahl magnetischer Metall­ dünnfilme zusammengesetzt ist, besitzt jede Oberflächenoxidschicht auf jedem magnetischen Metalldünnfilm einen Oxidationsgrad von 50% oder mehr und weist eine Dicke auf, welche 5% oder weniger der Gesamtdicke des magnetischen Metalldünnfilms ausmacht.

Eine aus einer anorganischen Substanz zusammengesetzte Schutzschicht kann auf der magnetischen Schicht ausgebildet sein.

Die Koerzitivkraft kann 79577 A/m (1000 Oe) oder mehr betragen, während das Rechteckigkeitsverhältnis 60% oder höher sein kann.

Das erfindungsgemäße magnetische Aufzeichnungsmedium ist ein bedampftes oder durch Dampf abgeschiedenes Magnetband, d. h. ein Magnetband, bei dem ein magnetischer Metalldünnfilm als magnetische Schicht durch ein Dampfabscheidungsverfahren abgeschieden worden ist.

Bei dem dampfbeschichteten magnetischen Aufzeichnungsmedium wird die Dampfabscheidung zur Bildung des magnetischen Metalldünnfilms in der Weise durchgeführt, daß ein Sauerstoffgaseinlaß zwischen einem magnetischen Material als einer Verdampfungsquelle und einem nicht­ magnetischen Substrat, auf welchem das magnetische Material abzu­ scheiden ist, angeordnet ist. Ein Teil des magnetischen Materials, welches in einen Metalldampf überführt worden ist, wird durch einen Sauerstoff­ gasstrom aus dem Sauerstoffgaseinlaß oxidiert.

Obwohl der so gebildete magnetische Metalldünnfilm das Sauerstoffgas enthält, ist dessen Sauerstoffgasverteilung nicht gleichmäßig, so daß der Oxidationsgrad im Oberflächenschichtbereich hoch ist und 50% oder mehr beträgt, gegenüber einem Oxidationsgrad von 30% oder weniger in einem inneren Bereich des Films. Bei dem magnetischen Metalldünnfilm ist ein Oxidationsgrad im Größenbereich von 30% günstig zur Verbesse­ rung der magnetischen Eigenschaften, wie der Koerzitivkraft. Ein Oxida­ tionsgrad von 50% oder mehr zerstört jedoch die magnetischen Eigen­ schaften und beeinträchtigt die elektromagnetischen Umwandlungs­ eigenschaften des Aufzeichnungsmediums.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Dicke der Oberflächenoxid­ schicht mit einem Oxidationsgrad von 50% oder mehr in der Weise regu­ liert, daß sie 5% oder weniger der Gesamtdicke des magnetischen Metall­ dünnfilms ausmacht. Wenn der Oberflächenoxidschichtbereich mit zer­ störter magnetischer Leistungsfähigkeit auf diesen Bereich begrenzt wird, ist es möglich, den sonst durch die Oberflächenoxidschicht verursachten Raumverlust zu unterdrücken und die elektromagnetischen Umwand­ lungseigenschaften signifikant zu verbessern.

Bei dem erfindungsgemäßen Aufzeichnungsmedium, bei dem ein magne­ tischer Metalldünnfilm durch Dampfabscheidung unter einer Atmosphäre von zugeführtem Sauerstoffgas abgeschieden wird, wird die Dicke der Oberflächenoxidschicht mit einem Oxidationsgrad von 50% oder mehr auf 5% oder weniger der Gesamtdicke des magnetischen Metalldünnfilms gehalten, wodurch das magnetische Aufzeichnungsmedium durch die Oberflächenoxidschicht in geringerem Ausmaß beeinträchtigt wird, so daß die magnetische Aufzeichnungsschicht hinsichtlich den magne­ tischen Eigenschaften, wie Koerzitivkraft und hinsichtlich den elektro­ magnetischen Umwandlungseigenschaften ausgezeichnet ist.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigen

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Dampfabscheidungs­ vorrichtung, wie sie bei der Herstellung eines konven­ tionellen Aufzeichnungsmediums verwendet wird;

Fig. 2 eine schematische Ansicht einer beispielhaften Dampf­ abscheidungsvorrichtung, wie sie bei der Herstellung eines magnetischen Aufzeichnungsmediums gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;

Fig. 3 ein Diagramm, das die Verteilung des Oxidationsgrades entlang der Tiefe des magnetischen Metalldünnfilms veranschaulicht;

Fig. 4 ein Diagramm, das die Beziehung zwischen dem Verhältnis der Oberflächenoxidschicht und dem Playback-Output veranschaulicht;

Fig. 5 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Playback-Output und dem Verhältnis der Ober­ flächenoxidschicht in den Magnetbändern mit unter­ schiedlicher Koerzitivkraft veranschaulicht;

Fig. 6 ein Diagramm, welches die Beziehung zwischen dem Rechteckigkeitsverhältnis und dem Playback-Output veranschaulicht; und

Fig. 7 eine schematische Ansicht einer Sputter-Vorrichtung zur Bildung eines Schutzfilms.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen werden bevorzugte Ausführungs­ formen der vorliegenden Erfindung näher erläutert.

In Fig. 2 ist eine Dampfabscheidungsvorrichtung mit kontinuierlicher Aufnahme zur Bildung eines magnetischen Metalldünnfilms gezeigt. Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Dicke der Oberflächenoxid­ schicht des magnetischen Metalldünnfilms durch die Position des Sauer­ stoffgaseinlasses zur Zeit der Dampfabscheidung reguliert werden.

Die Dampfabscheidungsvorrichtung umfaßt eine unter Hochvakuum gehaltene Vakuumkammer 1, welche darin eine im Gegenuhrzeigersinn mit konstanter Geschwindigkeit rotierende Zuführrolle 3 und eine in Uhrzeigersinn mit konstanter Geschwindigkeit rotierende Aufnahmerolle 4 aufweist. Ein bandförmiges nichtmagnetisches Substrat 5 ist so angepaßt, daß es von der Zuführrolle 3 zu der Aufnahmerolle 3 wandert.

An einem Mittelbereich des Weges des nichtmagnetischen Substrats 5 von der Zuführrolle zu der Aufnahmerolle 4 ist eine Kühlwalze 6 mit einem größeren Durchmesser als die Rollen 3, 4 montiert. Die Kühlwalze 6 ist zum Abziehen des nichtmagnetischen Substrats 5 nach unten angeordnet und zur Rotation im Uhrzeigersinn mit konstanter Geschwindigkeit angepaßt. Die Zuführrolle 3, Aufnahmerolle 4 und die Kühlwalze 6 besit­ zen jeweils die Form eines Zylinders mit im wesentlichen zu dem nicht­ magnetischen Substrat 5 gleicher Breite und Länge. Innerhalb der Kühl­ walze 6 ist eine Kühlvorrichtung (nicht gezeigt), angeordnet, um eine Deformation des nichtmagnetischen Substrats 5 zu unterdrücken, welche sonst durch eine Temperaturerhöhung verursacht würde.

Somit wird das nichtmagnetische Substrat 5 allmählich von der Zuführ­ rolle 3 abgezogen, um so auf der Außenoberfläche der Kühlwalze 6 zu wan­ dern, und um von der Aufnahmerolle 4 aufgenommen zu werden. Inner­ halb der Vakuumkammer 1 ist unterhalb der Kühlwalze 6 ein Tiegel 7 angeordnet. Der Tiegel 7, in den ein magnetisches Metallmaterial 8 einge­ füllt ist, besitzt im wesentlichen die gleiche Längsausdehnung wie die Kühlwalze 6.

Auf der Seitenoberfläche der Vakuumkammer 1 ist eine Elektronenpistole (nicht gezeigt) zur Erhitzung und Verdampfung des magnetischen Metall­ materials, das in dem Tiegel 7 eingefüllt ist, montiert. Die Elektronen­ pistole dient zur Abstrahlung eines Elektronenstrahls auf das magne­ tische Metallmaterial 8 innerhalb des Tiegels 7. Das durch die Elektronen­ pistole verdampfte magnetische Metallmaterial 8 wird als magnetische Schicht auf dem nichtmagnetischen Substrat 5, das mit konstanter Geschwindigkeit auf der Außenoberfläche der Kühlwalze 6 wandert, abgeschieden.

Zwischen der Kühlwalze 6 und dem Tiegel 7 ist ein Verschluß bzw. eine Verschlußblende 9 in der Nähe des Tiegels 7 angeordnet. Der Verschluß 9 ist so ausgebildet, daß er einen vorbestimmten Bereich des nichtmagneti­ schen Substrats 5, das zur Wanderung auf der Außenoberfläche der Kühl­ walze 6 angepaßt ist, abdeckt. Das durch den Verschluß 9 verdampfte magnetische Metallmaterial 8 wird schrägwinkelig innerhalb eines vorbe­ stimmten Winkelausmaßes auf dem magnetischen Substrat abgeschie­ den.

Bei der vorliegenden Vakuumabscheidungsvorrichtung ist durch den Seitenwandabschnitt der Vakuumkammer 1 hindurch ein Sauerstoff­ gaseinlaß 10 vorgesehen. Der Sauerstoffgaseinlaß 10 ist in unmittelbarer Nähe zur Kühlwalze 6 zwischen dem Verschluß 9 und der Kühlwalze 6 vorgesehen, d. h. an einer Position nahe des magnetischen Metallmaterials 8, das als Verdampfungsquelle dient. Ein Teil des von der Verdampfungs­ quelle verdampften, magnetischen Metallmaterials wird durch das über den Sauerstoffgaseinlaß 10 zugeführte Sauerstoffgas oxidiert, um so auf der Oberfläche des nichtmagnetischen Substrats 5 abgeschieden zu wer­ den.

Wenn der Sauerstoffgaseinlaß 10 an einer von der Verdampfungsquelle räumlich getrennten Position montiert ist, wie bei der herkömmlichen Dampfabscheidungsvorrichtung und ausreichend Sauerstoff, um die Koerzitivkraft des magnetischen Metalldünnfilms auf über 795770 A/m (10 000 Oe) ansteigen zu lassen, eingeführt wird, wird eine Oberflä­ chenoxidschicht mit einem Oxidationsgrad, der um mindestens 50% höher ist als in der Innenseite des Dünnfilms, bis zu einer Dicke von mehr als 5% des magnetischen Metalldünnfilms erzeugt.

Mittels der Dampfabscheidungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Ausführungsform, bei welcher der Sauerstoffgaseinlaß 10 in der Nähe der Verdampfungsquelle befestigt ist, wird es möglich, Sauerstoff in der Innenseite des Dünnfilms in einer ausreichenden Menge vorliegen zu haben, um die Koerzitivkraft zu erhöhen, während die Dicke der Ober­ flächenoxidschicht auf einen geringeren Wert gedrückt wird, so daß es möglich wird, einen magnetischen Metalldünnfilm vorzusehen, der über­ legene elektromagnetische Umwandlungseigenschaften zeigt, und der in einem geringeren Ausmaß durch die Oberflächenoxidschicht beein­ trächtigt ist.

Die Dicke der Oberflächenoxidschicht, welche in der Oberfläche des magnetischen Metalldünnfilms erzeugt wird, kann auf einen geringeren Wert gedrückt werden, indem der Sauerstoffgaseinlaß 10 an einer Position vorgesehen wird, die näher an der Verdampfungsquelle liegt. Die Position des Sauerstoffgaseinlasses 10, bei der die Dicke der Oberflächenoxid­ schicht auf weniger als 5% gedrückt werden kann, differiert ebenso mit der Menge an über den Sauerstoffgaseinlaß 10 eingeführtem Sauerstoff, so daß die Position in geeigneter Weise durch Optimierungsversuche gewählt wird. Bei der Wahl der Position des Sauerstoffgaseinlasses 10 und der Menge an über den Sauerstoffgaseinlaß 10 eingeführtem Sauerstoff ist es jedoch notwendig, das inhärente Ziel des Einführens von Sauerstoff in die Atmosphäre der Dampfabscheidung, wodurch die magnetischen Eigenschaften des magnetischen Metalldünnfilms reguliert werden, zu berücksichtigen. Obwohl die Oberflächenoxidschicht selbst eine verrin­ gerte Dicke aufweist, kann eine ausreichende Koerzitivkraft nicht erreicht werden, wenn die Konzentration des in dem Dünnfilm enthaltenen Sauer­ stoffs zu gering ist. Bei einer Koerzitivkraft von 795.770 A/m (10 000 Oe) im Minimum und bei einem Rechteckigkeitsverhältnis von vorzugsweise mehr als 60% wird ein hoher Playback-Output erzeugt. Es ist daher bevor­ zugt, die Position des Sauerstoffgaseinlasses 10 und die Menge des über den Sauerstoffgaseinlaß 10 eingeführten Sauerstoffs so einzustellen, damit diese magnetischen Eigenschaften erzielt werden.

Um zu verhindern, daß der Sauerstoffgaseinlaß 10 direkt dem Metall­ dampf aus der Verdampfungsquelle ausgesetzt ist, wird der Sauerstoff­ gaseinlaß 10 vorzugsweise zwischen der Kühlwalze 6 und dem Verschluß 9 angeordnet, so daß der Verschluß 9 sich zwischen dem Sauerstoff­ gaseinlaß 10 und der Verdampfungsquelle befindet.

Als der oben genannte, durch Dampfabscheidung gebildete magnetische Metalldünnfilm kann irgendeiner der routinemäßig bei einem magne­ tischen Aufzeichnungsmedium vom Dampfabscheidungstyp eingesetzten verwendet werden. Beispielsweise können magnetische Metalldünnfilme des Typs der magnetischen Aufzeichnung in der Ebene, wie Dünnfilme aus Metallen, wie Co, Fe oder Ni oder Dünnfilme aus Legierungen, wie Legierungen auf Co-Ni-Basis, Legierungen auf Co-Ni-Pt-Basis, Legierun­ gen auf Fe-Co-Ni-Basis, Legierungen auf Fe-Ni-B-Basis, Legierungen auf Fe-Co-B-Basis oder Legierungen auf Fe-Co-Ni-B-Basis verwendet werden. Weiterhin können ebenso magnetische Metalldünnfilme vom Typ der senkrechten magnetischen Aufzeichnung, wie etwa Dünnfilme auf Basis von Co-Cr-Legierungen oder Dünnfilme auf Co-O-Basis, eingesetzt werden.

Die magnetische Schicht kann eine Einzelschichtstruktur mit einem einzi­ gen magnetischen Metalldünnfilm oder eine Mehrschichtstruktur mit einer Vielzahl von Schichten magnetischer Metallfilme aufweisen.

Auf der magnetischen Schicht, die aus dem oder den magnetischen Metall­ filmen zusammengesetzt ist, kann eine Schutzschicht zur Verbesserung der Laufbeständigkeit ausgebildet werden. Die Schutzschicht kann aus Kohlenstoff oder einem Dünnfilm aus einem anorganischen Material, wie Al₂O₃, Ti-N, Mo-C, Cr-C, SiO oder SiO₂ bestehen und wird durch eine Vakuum-Dünnfilmbildungstechnik, wie Sputtern, gebildet. Die Schutz­ schicht besitzt eine Dicke von vorzugsweise 20 nm oder weniger und weiter vorzugsweise 10 nm oder weniger, um ausreichende Schutzwirkungen zu erzielen und um eine Verringerung des Playback-Outputs aufgrund des Abstandsverlustes, der sonst durch die Schutzschicht verursacht wird, zu verhindern.

Das nichtmagnetische Substrat, auf welchem der magnetische Metall­ dünnfilm ausgebildet wird, kann aus einem üblicherweise eingesetzten Material bestehen. Beispiele dieser Materialien umfassen Polyester, wie etwa Polyethylenterephthalat, Polyolefine, wie etwa Polyethylen oder Poly­ propylen, Cellulosederivate, wie etwa Cellulosetriacetat, Cellulose­ diacetat oder Cellulosebutyrat, Vinalharze, wie etwa Polyvinylchlorid oder Polyvinylidenchlorid und Kunststoffe, wie etwa Polycarbonat, Polyimid oder Polyamidimid.

Gemäß der vorliegenden Erfindung besitzt der Oberflächenbereich eines magnetischen Metalldünnfilms in dem magnetischen Aufzeichnungs­ medium, welcher magnetische Metalldünnfilm durch Dampfabscheidung in einer Atmosphäre von zugeführtem Sauerstoffgas als magnetische Schicht ausgebildet worden ist, eine Oberflächenoxidschicht mit einem Oxidationsgrad von nicht weniger als 50%, wobei die Dicke der Ober­ flächenoxidschicht 5% oder weniger der Gesamtdicke des magnetischen Metalldünnfilms beträgt. Die Oxidation in der Größenordnung von 30% in dem magnetischen Metalldünnfilm ist günstig bei der Regulierung der magnetischen Eigenschaften, wie Koerzitivkraft. Eine Oxidation von 50% oder mehr zerstört jedoch die magnetischen Eigenschaften. Wenn die Dicke der Oberflächenoxidschicht mit einem Oxidationsgrad von 50% oder mehr auf 5% oder weniger unterdrückt wird, kann ein magnetisches Aufzeichnungsmedium realisiert werden, das überlegene elektro­ magnetische Umwandlungseigenschaften aufweist und das durch eine solche Zerstörung der magnetischen Eigenschaften nicht beeinträchtigt ist.

Die Erfindung wird anhand der Ergebnisse der nachfolgenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Beim vorliegenden Beispiel wurden Analysen hinsichtlich der Dicke der Oberflächenoxidschicht des magnetischen Metalldünnfilms durchge­ führt.

Ein magnetischer Metalldünnfilm aus Kobalt mit einer Filmdicke von 200 nm wurde mittels einer Dampfabscheidungsvorrichtung vom kontinuier­ lichen Aufnahmetyp, wie in Fig. 2 gezeigt, auf einer Polyethy­ lenterephthalat (PET) -Basisfolie ausgebildet. Der Abstand d zwischen der Kühlwalze 6 und dem Sauerstoffgaseinlaß 10 sowie die Menge des über den Sauerstoffgaseinlaß 10 eingeführten Sauerstoffgases wurden, wie in Tabelle 1 gezeigt, geändert. Die Menge an eingeführtem Sauerstoffgas wurde durch ein vorausgehendes Experiment ermittelt und ist die Menge des zugeführten Sauerstoffgases entsprechend dem maximalen Playback- Output, wobei der Sauerstoffgaseinlaß 10 an der gleichen Position befestigt bleibt. Die Bedingungen zur Einführung des Sauerstoffgases für ein Probeband 1-1 entsprechen den zur Zeit angewandten Bedingungen. Die weiteren Bedingungen der Dampfabscheidung umfassen einen Durch­ messer der Kühlwalze von 600 mm, einen Vakuumgrad in der Vakuum­ kammer von 1,01×10^-4 Pa (10^-9 atm), einen Kobaltblock als Verdamp­ fungsquelle, einen Abstand D zwischen der Verdampfungsquelle und der Kühlwalze von 300 mm, einen Dampfabscheidungs-Einfallswinkel von 90 -45° bezüglich der gegenüber dem nichtmagnetischen Substrat gezoge­ nen Normallinie, eine Zuführrate der Basisfolie von 25 m/min sowie einen Elektronenstrahl als Mittel zur Dampfabscheidung.

Die Filmdicke des magnetischen Metalldünnfilms wurde durch Einstellen der Stromintensität des Elektronenstrahls reguliert.

Ein hauptsächlich aus Kohlenstoff zusammengesetzter Rückseiten­ beschichtungsanstrich wurde auf die Oberfläche der der Basisfolie gegen­ überliegenden Oberfläche mit dem magnetischen Metalldünnfilm auf­ beschichtet, zur Bildung einer Rückseitenüberzugsschicht. Die resultie­ rende Struktur wurde dann wärmebehandelt.

Auf den magnetischen Metalldünnfilm wurde 2,3-Naphthalindiol als Anti­ septikum und Dimethylstearylamin als Gleitmittel aufbeschichtet und die resultierende Struktur auf vorbestimmte Breiten geschnitten, um magne­ tische Bänder (Probebänder 1-1 bis 1-4) herzustellen, die dann in Kasset­ ten aufgenommen wurden.

Von den so hergestellten magnetischen Bändern wurden die Dicke der Oberflächenoxidschichten der magnetischen Metalldünnfilme, d. h. die Anteile der Oberflächenschichten der magnetischen Metalldünnfilme mit einem Oxidationsgrad von 50% oder mehr, der mittlere Oxidationsgrad in dem Dünnfilm und der Playback-Output, gemessen.

Der mittlere Oxidationsgrad des magnetischen Metalldünnfilms bedeutet hierin das Konzentrationsverhältnis des magnetischen Metalls, hier Kobalt zu Sauerstoff, wie durch ein Auger-Elektronenspektrometer ermit­ telt. Der Playback-Output wurde unter Verwendung eines neugestalteten frequenzhohen 8 mm Videodecks, hergestellt von SONY CORPORATION unter der Handelsbezeichnung EV-S900, gemessen. Die Meßbedingungen für den Playback-Output wurden so eingestellt, daß die relative Geschwin­ digkeit zwischen dem Magnetband und dem Magnetkopf 3,8 m/sec betrug, die Aufzeichnungsfrequenz 7 MHz betrug und der Aufzeichnungsstrom ein solcher Strom war, bei dem der maximale Playback-Output für die entsprechenden Magnetbänder erhalten werden konnte.

Die Verteilung des Oxidationsgrades in einer Richtung entlang der Tiefe der entsprechenden magnetischen Dünnfilme ist in Fig. 3 gezeigt, wohin­ gegen die Ergebnisse der Messung des mittleren Oxidationsgrades inner­ halb der Dünnfilme und der Playback-Output in Tabelle 2 gezeigt sind. Die Beziehung zwischen dem Prozentsatz der Dicke der Oberflächenoxid­ schicht zu der Gesamtdicke des magnetischen Dünnfilms und des Play­ back-Outputs sind in Fig. 4 gezeigt.

Die Menge des zugeführten Sauerstoffgases in Tabelle 1 ist die Menge des zugeführten Sauerstoffgases entsprechend dem maximalen Playback- Output des Magnetbandes. Diese Menge des zugeführten Sauerstoffgases wird umso geringer, je größer der Abstand d zwischen dem Sauerstoff­ gaseinlaß und der Kühlwalze ist, d. h. je näher die Position des Sauerstoff­ gaseinlasses zu der Verdampfungsquelle ist.

Unter Bezugnahme auf Fig. 3, welche die Verteilung des Oxidationsgrades entlang der Tiefe des magnetischen Metalldünnfilms, der unter Zuführung des Sauerstoffgases in der in Tabelle 1 gezeigten Menge gebildet worden ist, ist zu sehen, daß, obwohl der mittlere Oxidationsgrad im Inneren des Dünnfilms in der gleichen Größenordnung für die jeweiligen Bänder liegt, die Dicke der Oberflächenoxidschicht mit der Position des Sauerstoff­ gaseinlasses differiert. Die Dicke der Oberflächenoxidschicht mit einem Oxidationsgrad von 50% oder mehr, wird umso geringer, je näher die Position des Sauerstoffgaseinlasses zu der Verdampfungsquelle ist.

Aus Fig. 4 ist ebenfalls zu ersehen, daß die Dicke der Oberflächenoxid­ schicht mit dem Playback-Output des Magnetbandes korreliert, so daß der Playback-Output des Magnetbandes umso größer wird, je geringer die Dicke der Oberflächenoxidschicht ist. Insbesondere, wenn die Dicke der Oberflächenoxidschicht 5% oder weniger der Gesamtdicke des magne­ tischen Metalldünnfilms beträgt, wird ein größerer Playback-Output erhalten, der um 1,5 dB höher ist, als derjenige des Probebandes 1-1 mit einer Dicke der Oberflächenoxidschicht von 18 mm, was 9% der Gesamt­ dicke des magnetischen Metalldünnfilms ausmacht.

Daraus ist zu sehen, daß die Dicke der Oberflächenoxidschicht des magne­ tischen Metalldünnfilms von 5% oder weniger wirksam ist zur Verbesse­ rung des Playback-Outputs in einem magnetischen Aufzeichnungs­ medium vom Dampfabscheidungstyp.

Es ist ebenfalls zu sehen, daß die Dicke der Oberflächenoxidschicht des magnetischen Metalldünnfilms durch Regulieren der Position des Sauer­ stoffgaseinlasses, der zur Zuführung des Sauerstoffgases in die Dampf­ abscheidungsatmosphäre vorgesehen ist, eingestellt werden kann, so daß die Dicke des Oberflächenoxidfilms durch Anordnen des Sauerstoff­ gaseinlasses nahe der Verdampfungsquelle reduziert werden kann.

Beispiel 2

Bei dem vorliegenden Beispiel wurden Analysen hinsichtlich der Koerzitiv­ kraft und des Rechteckigkeitsverhältnisses des magnetischen Metall­ dünnfilms und des Playback-Outputs durchgeführt.

Eine Anzahl von Magnetbändern (Probebänder 2-1 bis 2-18) wurden in gleicher Weise wies in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß der Abstand d zwischen der Kühlwalze und dem Sauerstoffgaseinlaß und die Menge des zugeführten Sauerstoffgases zur Zeit der Abscheidung des magnetischen Metalldünnfilms, wie in Tabelle 3 gezeigt, geändert wurden.

Die Menge des zugeführten Sauerstoffgases ist die Menge entsprechend dem maximalen Playback-Output für die gleiche Anordnung des Sauer­ stoffgaseinlasses.

Von den so hergestellten Magnetbandproben wurden die Dicke der Ober­ flächenoxidschicht des magnetischen Metalldünnfilms, der mittlere Oxidationsgrad im Inneren des Dünnfilms, das Rechteckigkeitsverhältnis und der Playback-Output gemessen.

Die Koerzitivkraft und das Rechteckigkeitsverhältnis wurden unter Ver­ wendung eines Vibrations-Probenmagnetometers (VSM) gemessen. Die Meßbedingungen für den mittleren Oxidationsgrad des magnetischen Metalldünnfilms und des Playback-Outputs waren die gleichen wie in Bei­ spiel 1.

Die Meßergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. Die Beziehung zwischen der Dicke der Oberflächenoxidschicht und dem Playback-Output und die Beziehung zwischen dem Rechteckigkeitsverhältnis und dem Playback- Output sind in Fig. 5 und 6 gezeigt.

Aus Fig. 5 ist zu sehen, daß für beliebige Werte der Koerzitivkraft, die Dicke der Oberflächenoxidschicht mit dem Playback-Output des Magnet­ bandes korreliert ist, so daß mit Ausnahme des Falles, bei dem die Menge des zugeführten Sauerstoffs zur Zeit der Bildung des magnetischen Metalldünnfilms extrem gering ist und im Größenbereich von 100 cm³/min liegt, der Playback-Output größer wird, desto geringer die Dicke der Oberflächenoxidschicht ist. Wenn jedoch die Koerzitivkraft 1000 Oe oder weniger beträgt, wird nur ein geringer Playback-Output von nicht mehr als 0 dB produziert, selbst wenn die Dicke der Oberflächenoxid­ schicht geändert wird.

Aus Fig. 6 ist ebenfalls zu sehen, daß der Playback-Output ebenso mit dem Rechteckigkeitsverhältnis geändert wird, so daß, wenn das Rechteckig­ keitsverhältnis gering ist und weniger als 60% beträgt ein ausreichender Playback-Output nicht erzeugt wird, und daß ein größerer Wert des Playback-Outputs für ein Rechteckigkeitsverhältnis von 60% oder darüber erzielt wird. Der verringerte Playback-Output für ein Rechteckig­ keitsverhältnis von 65% oder höher in Fig. 6 ist der dicken Oberflä­ chenoxidschicht zuzuschreiben. Das heißt, wenn die Wirkung der Oberflä­ chenoxidschicht abgezogen wird, wird der Playback-Output desto größer, desto höher das Rechteckigkeitsverhältnis ist.

Daraus ist zu ersehen, daß es zur Verbesserung des Playback-Outputs erwünscht ist, die Dicke der Oberflächenoxidschicht auf nicht mehr als 5 % der Gesamtdicke des magnetischen Metallfilms zu reduzieren, sowie die Koerzitivkraft und das Rechteckigkeitsverhältnis auf nicht weniger als 1000 Oe bzw. nicht weniger als 60% beizubehalten.

Beispiel 3

Bei dem vorliegenden Beispiel werden Analysen hinsichtlich der Wirkung des Ausbildens einer Schutzschicht auf einer Magnetschicht durch­ geführt.

Eine Anzahl von Magnetbändern (Probebänder 3-1 bis 3-3) wurden in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt, mit der Ausnahme, daß ein Kohlenstoff-Schutzfilm auf einer Magnetschicht bis zu einer Filmdicke von 2 nm ausgebildet wurde.

Der Kohlenstoff-Schutzfilm wurde unter Verwendung einer Sputter­ vorrichtung, wie in Fig. 7 gezeigt ausgebildet.

Die Dampfabscheidungsvorrichtung umfaßt eine Vakuumkammer 21, die unter Hochvakuum gehalten wird und darin eine im Gegenuhrzeigersinn bei konstanter Geschwindigkeit rotierende Zuführrolle 22 und eine im Uhrzeigersinn bei konstanter Geschwindigkeit rotierende Aufnahmerolle 23 aufnimmt. Ein bandförmiges nichtmagnetisches Substrat 24 ist zur Wanderung von der Zuführrolle 22 zu der Aufnahmerolle 23 angepaßt.

An einem Mittelbereich des Weges des nichtmagnetischen Substrats 24 von der Zuführrolle 22 zur Aufnahmerolle 23 ist eine Sputteranodenwalze 25 mit einem größeren Durchmesser als die Rollen 22 und 23, befestigt. Die Sputteranodenwalze 25, welche als Anode zur Erzeugung einer Glim­ mentladung dient, ist so befestigt, daß sie das nichtmagnetische Substrat 24 nach unten abzieht und im Uhrzeigersinn beim Ziehen mit konstanter Geschwindigkeit rotiert.

Die Zuführrolle 22, Aufnahmerolle 23 und Sputteranodenwalze 25 be­ sitzen jeweils die Form eines Zylinders mit im wesentlichen gleicher Breite und Länge bezüglich des nichtmagnetischen Substrats 24. Innerhalb der Walze 6 ist eine Kühlvorrichtung (nicht gezeigt) angeordnet, um eine Deformation des nichtmagnetischen Substrats zu vermeiden, welche sonst durch eine Temperaturerhöhung verursacht würde.

Innerhalb der Vakuumkammer 21 ist ein plattenförmiger Sputterkatho­ denabschnitt 26 befestigt, der mit einer Gleichstromquelle verbunden ist. Der Sputterkathodenabschnitt 26 ist unterhalb der Sputteranodenwalze 25 montiert und liegt dieser gegenüber. Auf der äußeren Oberfläche des Sputterkathodenabschnitts 26 ist ein Target 27 befestigt. Ein Sputter­ gaseinlaß 28 ist durch die Seitenwand in der Weise vorgesehen, daß er in die Vakuumkammer 21 hineinragt.

In die Vakuumkammer 21 der Sputtervorrichtung wird ein Sputtergas über den Sputtergaseinlaß in die Vakuumkammer 21 zur gleichen Zeit eingeführt, wie eine elektrische Spannung über den Sputterkathoden­ abschnitt 26 und die Sputterkathodenwalze 25 angelegt wird, um eine Glimmentladung zu erzeugen. Diese ionisiert das in die Vakuumkammer 21 eingeführte Sputtergas, um so auf die Oberfläche des an dem Sputter­ kathodenabschnitt 26 befestigten Targets 27 aufzutreffen, um Sputter­ teilchen herauszuschlagen. Die so herausgeschlagenen Sputterteilchen werden auf der magnetischen Metalldünnfilmoberfläche abgeschieden, um einen Sputterfilm zu erzeugen. Die beim vorliegenden Beispiel an­ gewandten Sputterbedingungen waren: das Sputtersystem, Gleichstrom- Magnetronsputtern, Vor-Sputtern-Vakuumgrad 10^-4 Pa; Vakuumgrad während des Sputterns 0,8 Pa; Sputtergas: Ar-Gas; Kühlwalzentem­ peratur: -20°C; Sputterspannung: 600 V; Sputterstrom 10 A; Band­ zuführgeschwindigkeit 6m/min.

Eine Anzahl von so hergestellten Magnetbändern mit Schutzfilmen (Probebänder 3-1 bis 3-3) und Magnetbänder ohne Schutzfilme, die in gleicher Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurden (Probebänder 1-1 bis 1-4) wurden hinsichtlich der Dauerhaftigkeit bei der Standbild- Reproduktion (Standbild-Dauerhaftigkeit) überprüft.

Die Standbild-Dauerhaftigkeit wurde bewertet durch Standbild-Repro­ duktion der Probebänder unter Verwendung eines neu gestalteten hoch­ frequenten 8-mm Videodecks, hergestellt von SONY CORPORATION unter der Handelsbezeichnung EV-S900, und Messen der Zeit, bei welcher der Playback-Output um 3 dB des Anfangswerts (Standbild-Dauerhaftigkeits­ zeit) verringert wurde. Die Meßbedingungen wurden so eingestellt, daß die relative Geschwindigkeit 3,8 m/s und die Aufzeichnungsfrequenz 7 MHz betrugen. Die Messung wurde in 120 Minuten beendet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt.

Wenn die Magnetbänder ohne Kohlenstoff-Schutzfilm (Probebänder 1-1 bis 1-4) in Tabelle 5 miteinander verglichen werden, ist zu sehen, daß die Standbild-Dauerhaftigkeit umso kürzer wird, je dünner die Dicke der Oberflächenoxidschicht ist. Es ist somit zu sehen, daß die Oberflä­ chenoxidschicht die Funktion eines Schutzfilms ausübt. Andererseits zeigt ein Vergleich unterhalb den Magnetbändern mit Kohlenstoff-Schutz­ filmen, daß die Standbild-Dauerhaftigkeitszeit lang ist und 120 Minuten oder länger ist, unabhängig von der Dicke der Oberflächenoxidschicht.

Es ist somit zu sehen, daß der Kohlenstoff-Schutzfilm in ausreichender Weise den Verlust der Standbild-Dauerhaftigkeit, welcher bei der Reduzie­ rung der Dicke der Oberflächenoxidschicht verursacht wird, kompensiert.

Obwohl die Beschreibung der vorliegenden Erfindung hinsichtlich eines Beispiels eines einschichtigen magnetischen Aufzeichnungsmedium mit einer Monoschicht eines magnetischen Metalldünnfilms erfolgte, können ähnliche Effekte erzielt werden, wenn die vorliegende Erfindung bei einem magnetischen Aufzeichnungsmedium mit einer Magnetschicht mit Mehr­ schichtstruktur angewandt wird.

Claims (5)

1. Magnetisches Aufzeichnungsmedium mit einem auf einem nicht­ magnetischen Substrat durch Dampfabscheidung unter einer Atmosphä­ re von zugeführtem Sauerstoffgas abgeschiedenen, magnetischen Metall­ dünnfilm, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Metalldünn­ film eine Oberflächenoxidschicht mit einem Oxidationsgrad von 50% oder mehr aufweist, wobei die Oberflächenoxidschicht eine Dicke besitzt, die nicht mehr als 5% der Gesamt dicke des magnetischen Metalldünnfilms ausmacht.

2. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Schicht aus einer Vielzahl magne­ tischer Metalldünnfilme aufgebaut ist, wobei jeder der magnetischen Me­ talldünnfilme eine Oberflächenoxidschicht mit einem Oxidationsgrad von 50% oder mehr aufweist, wobei jede der Oberflächenoxidschichten eine Dicke besitzt, die nicht mehr als 5% der Gesamtdicke jedes magnetischen Metalldünnfilms ausmacht.

3. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der magnetischen Schicht eine Schutzschicht aus einer anorganischen Substanz vorgesehen ist.

4. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Koerzitivkraft 79577A/m (1000 Oe) oder mehr beträgt.

5. Magnetisches Aufzeichnungsmedium nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechteckigkeitsverhältnis 60% oder mehr beträgt.