JP2000207735A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

磁気記録媒体の製造方法

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JP2000207735A
JP2000207735A JP11005726A JP572699A JP2000207735A JP 2000207735 A JP2000207735 A JP 2000207735A JP 11005726 A JP11005726 A JP 11005726A JP 572699 A JP572699 A JP 572699A JP 2000207735 A JP2000207735 A JP 2000207735A
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film
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Ryoichi Hiratsuka
亮一 平塚
Yasuyo Nishida
康代 西田
Yoko Yamashita
陽子 山下
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 非常に薄いカーボン保護膜を均一な密度で形
成可能とする。 【解決手段】 非磁性支持体上に少なくとも金属磁性薄
膜及びカーボン保護膜を積層形成するに際し、ラマン分
光法による観測を行い、1500cm-1近傍に出現する
ラマンスペクトルのピーク強度と1300cm-1近傍に
出現するラマンスペクトルのピーク強度に基づいてカー
ボン保護膜の密度を制御する。構造的に異なるカーボン
の全ての散乱ピークが認められる1000cm-1〜18
00cm-1において、特定のピークのピーク強度とカー
ボン膜の密度とには良好な相関性が見られ、特に150
0cm-1近傍に出現するラマンスペクトルのピーク強度
と1300cm-1近傍に出現するラマンスペクトルのピ
ーク強度に基づいてカーボン保護膜の成膜条件の制御を
行うことにより、均一な密度を有するカーボン保護膜が
形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、非磁性支持体上に
金属磁性薄膜とカーボン膜とが形成された、いわゆる金
属薄膜型の磁気記録媒体の製造方法に関するものであ
り、特に、カーボン保護膜の密度の制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、磁気記録媒体としては、非磁
性支持体上に酸化物磁性粉末あるいは合金磁性粉末等の
粉末磁性材料を塩化ビニル−酢酸ビニル系共重合体、ポ
リエステル樹脂、ウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂等の
有機結合剤中に分散せしめた磁性塗料を、塗布、乾燥す
ることにより作製される、いわゆる塗布型の磁気記録媒
体が広く使用されている。
【0003】これに対して、高密度記録への要求の高ま
りと共に、Co−Ni合金、Co−Cr合金、Co−O
等の金属磁性材料を、メッキや真空薄膜形成手段(真空
蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法
等)によって非磁性支持体上に直接被着した、いわゆる
金属磁性薄膜型の磁気記録媒体が提案されて注目を集め
ている。
【0004】この金属磁性薄膜型の磁気記録媒体は抗磁
力や角形比等に優れ、短波長での電磁変換特性に優れる
ばかりでなく、磁性層の厚みを極めて薄く出来るため、
記録減磁や再生時の厚み損失が著しく小さいこと、磁性
層中に非磁性材である結合剤を混入する必要が無いため
磁性材料の充填密度を高めることが出来る等、数々の利
点を有している。
【0005】さらに、この種の磁気記録媒体の電磁変換
特性を向上させ、より大きな出力を得ることが出来るよ
うにするため、該磁気記録媒体の磁性層を形成するに際
し、磁性層を斜めに蒸着する、いわゆる斜方蒸着が提案
され実用化されている。
【0006】ところで、上述したような金属磁性薄膜型
の磁気記録媒体においては、耐久性や耐錆性に問題があ
るといわれており、これらの課題を解決するために、磁
性層表面を酸化させたり、真空成膜法を用いて、金属磁
性薄膜上に保護膜を設けたり、さらにこの上に潤滑剤を
塗布したりしている。
【0007】また、今後の更なる高密度化の流れから、
スペーシング損失を少なくするため、磁気記録媒体表面
は平滑化される傾向にある。この磁気記録媒体の平滑化
に伴い磁気ヘッド−媒体間の摩擦力は増大し、磁気記録
媒体に生ずるせん断力は大きくなる。このように摺動耐
久性の面で厳しくなる状況の中、耐久性を向上させる目
的で磁性層表面に保護膜を形成する技術の検討がなされ
ている。
【0008】このような保護膜としては、カーボン膜、
石英(SiO2 )膜、ジルコニア(ZrO2 )膜等が検
討されており一部実用化され生産されている。特に、カ
ーボン膜のなかでもより硬度な膜であるダイヤモンド構
造を有する硬質カーボン膜(DLC膜)は、摺動耐久性
に非常に優れ、今後、保護膜の主流になるものと考えら
れる。
【0009】このDLC膜は、スパッタリング法や化学
的気相成長(CVD)法によって成膜されるが、スパッ
タリング法は膜形成速度が比較的遅い事から、工業的に
はCVD法を用いるのが有利である。
【0010】スパッタリング法では、先ず、電場や磁場
を利用してArガス等の不活性ガスの電離(プラズマ
化)を行う。さらに、電離されたArイオンを加速し、
その運動エネルギーによりターゲットの原子をはじき出
す。そして、そのはじき出された原子を基板上に堆積
し、目的とする膜を形成する。この物理的プロセスによ
るDLC膜の形成速度は遅く、工業的見地からは生産性
に劣る膜形成手段である。これに対して、CVD法は、
電場や磁場を用いて発生させたプラズマのエネルギーを
利用して原料となる気体の分解、合成等の化学反応を起
こさせ、膜を形成する化学的プロセスである。
【0011】このDLC膜の膜質を評価する方法として
は、ラマン分光による方法が知られている。
【0012】ラマン分光法とは、レーザー発振器から発
振されたレーザー光を基体に照射し、その基体上で生じ
るラマン散乱光を分光器を用いてスペクトル解析を行う
ものである。DLC膜のラマン分光の場合、カーボンの
結合状態としてSP2結合(平面構造)とSP3結合
(正四面体構造)の微結晶粒子からなり、1300cm
-1〜1500cm-1付近にブロードなピークを示す。こ
のラマン分光は、製造工程外のオフラインで調べるのが
常であり、サンプルを一部分切り出す,いわゆる破壊試
験が行われている。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ところで、工業的見地
からは、より安価に製品を提供することが求められ、磁
気記録媒体(磁気テープ)の生産においては、より長尺
化、より広幅化されるようになってきている。
【0014】この長尺化、広幅化の流れの中で、不良率
を下げるためには、均一に生産することが非常に重要に
なる。特に、同一膜厚の中で、カーボン保護膜の密度を
一定に保つことは、実用特性を保つ上で重要である。
【0015】本発明は、このような従来の実情に鑑みて
提案されたものであり、非常に薄いカーボン保護膜を均
一な密度で形成することが可能な磁気記録媒体の製造方
法を提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明は、非磁性支持体上に少なくとも金属磁性
薄膜及びカーボン保護膜を積層形成する磁気記録媒体の
製造方法において、ラマン分光法による観測を行い、1
500cm-1近傍に出現するラマンスペクトルのピーク
強度と1300cm-1近傍に出現するラマンスペクトル
のピーク強度に基づいてカーボン保護膜の密度を制御す
ることを特徴とするものである。
【0017】構造的に異なるカーボンの全ての散乱ピー
クが認められる1000cm-1〜1800cm-1におい
て、特定のピークのピーク強度とカーボン膜の密度とに
は良好な相関性が見られる。
【0018】したがって、ラマン分光法による観測を行
い、1500cm-1近傍に出現するラマンスペクトルの
ピーク強度と1300cm-1近傍に出現するラマンスペ
クトルのピーク強度に基づいてカーボン保護膜の成膜条
件の制御を行うことにより、均一な密度を有するカーボ
ン保護膜が形成される。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明を適用した磁気記録
媒体の製造方法について、詳細に説明する。
【0020】本発明において、製造対象となる磁気記録
媒体は、例えば図1に示すように、非磁性支持体1上に
磁性層2が形成され、この上にカーボン保護膜3が形成
されて構成されてなるものである。非磁性支持体上に磁
気記録層が設けられ、かつ、さらにその上にカーボン保
護膜が設けられる磁気記録媒体(テープ、ディスク)全
てが対象となるが、特にケースに内蔵されるディスクと
異なり、外に露出する機会の多いテープ媒体は、耐環境
特性が厳しく要求されるので、効果が大きい。
【0021】本発明は、いわゆる金属磁性薄膜型の磁気
記録媒体について、カーボン保護膜の膜厚制御を適正に
行う為に適用されるものであるが、磁気記録媒体におけ
る非磁性支持体や金属磁性薄膜といった構成材料に限定
はない。
【0022】例示するならば、非磁性支持体1の材質と
しては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル
類、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン
類、セルローストリアセテート、セルロースダイアセテ
ート、セルロースブチレート等のセルロース誘導体、ポ
リ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等のビニル系樹脂、
ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド等の高分子
材料の他、アルミニウム合金、チタン合金等の軽金属、
アルミナガラス等のセラミック等が挙げられる。非磁性
支持体にAl合金板やガラス板等の剛性を有する基板を
使用した場合には、基板表面にアルマイト処理等の酸化
皮膜やNi−P皮膜等を形成してその表面を硬くするよ
うにしてもよい。
【0023】金属磁性材料としては、Fe,Co,Ni
等の金属やCo−Ni系合金、Co−Pt系合金、Co
−Pt−Ni系合金、Fe−Co系合金、Fe−Ni系
合金、Fe−Co−Ni系合金、Fe−Ni−B系合
金、Fe−Co−B系合金、Fe−Co−Ni−B系合
金等からなる面内磁化記録金属磁性膜やCo−Cr系合
金薄膜が例示される。
【0024】金属磁性薄膜は、これら金属磁性材料の単
層膜であってもよいし、層毎に組成あるいは成膜条件を
変えた多層膜であってもよい。さらには非磁性支持体と
金属磁性薄膜の間に下地層を設けたり、多層膜の場合に
は各層間に中間層を設ける事で、付着力の向上、抗磁性
の制御等を行うようにしても良い。
【0025】金属磁性薄膜を形成するための薄膜形成技
術としては、真空下で強磁性材料を加熱蒸発させ非磁性
支持体上に沈着させる真空蒸着法や、強磁性金属材料の
蒸発を放電中で行うイオンプレーティング法、アルゴン
を主成分とする雰囲気中でグロー放電を起こし生じたア
ルゴンイオンでターゲット表面の原子を叩き出すスパッ
タ法等、いわゆるPVD(物理的気相成長)技術が用い
られる。
【0026】このような磁性層2上には、摺動耐久性を
付与すると共に外部の湿気などから磁性層2を保護する
ために、カーボン保護膜3が設けられる。
【0027】ここで、カーボン保護膜3としては、スパ
ッタリング法によって成膜されたカーボン膜であって
も、炭化水素系ガスを用いたCVD法によって成膜され
たカーボン膜であっても良い。なお、スパッタリング法
としては、マグネトロンスパッタ法や対向ターゲット法
が挙げられ、CVD法としてはプラズマCVD法、EC
RプラズマCVD法、アークジェットプラズマCVD法
が挙げられる。
【0028】次に、ラマン分光法による膜厚測定法の原
理を簡単に説明する。
【0029】一般に、分子や結晶は、それぞれ固有の振
動をしている。固有振動数ν1を持つ分子に振動数ν0
の光を照射すると、入射光と同じ振動数ν0の光と、入
射光と異なる振動数ν0+ν1、ν0−ν1の光が散乱
される。前者をレーリ散乱光、後者をラマン散乱光と呼
ぶ。
【0030】図2にラマン効果を説明する原理図を示
す。図2中のν0、ν1は電子基底状態における2つの
振動エネルギー準位、νsは高エネルギーの励起準位で
ある。ラマン散乱光にはストークス光h(ν0−ν1)
とアンチストークス光h(ν0+ν1)とがあり、通常
測定するラマン散乱光はストークス光h(ν0−ν1)
で、入射光の振動数ν0を基準にシフトした値ν1(ラ
マンシフト)で表現される。
【0031】通常、ラマン散乱測定装置は励起光源、試
料部、分散系、検出器の4つの部分からなる。励起光に
はイオンガス(Ar,He−Ne,Kr)レーザーが用
いられる。試料部は試料照射、散乱光の集光の光学系か
らなっている。ラマン散乱光は集光レンズまたは集光ミ
ラーで分光器スリット上に集められる。この散乱光は単
一分光器を直列に接続したダブルモノクロメーターで分
散され、検出器で検知される。検出器には光電子倍増管
が使用されるが、近年、光マルチチャンネル検出器が用
いられるようになっている。光マルチチャンネル検出器
はスペクトルを同時測定できるので、測定時間が数秒で
済むという利点を有する。
【0032】このようにして得られるラマンスペクトル
は物質に固有であるので、これにより物質の同定ができ
る。また、ある特定の波長におけるラマン散乱強度は、
物質量に比例する。
【0033】カーボン素材を構造的に分類すると、ダイ
ヤモンド、グラファイト及びその中間状態にあると考え
られるアモルファスカーボンに分ける事が出来る。ラマ
ン分光はこれらのカーボンに対して特異的に高感度であ
り、存在量の変化に敏感に変化する。
【0034】本発明者は、上述した構造的に異なるカー
ボンの散乱ピークのうち、1500cm-1近傍に出現す
るラマンスペクトルのピーク強度と1300cm-1近傍
に出現するラマンスペクトルのピーク強度と、カーボン
膜の密度の関係に着目した。
【0035】図3は、カーボン保護膜のラマンスペクト
ルの一例を示すものである。
【0036】検証の結果、ラマン分光法における上記ピ
ーク強度とカーボン保護膜の密度とには良好な相関性が
見られ、ラマン分光法を用いてカーボン膜の密度の評価
は充分可能であることが判明した。かかる評価法によれ
ば、カーボン保護膜の密度を非接触で測定できることは
勿論のこと、特別の前処理を必要としないこと、測定に
要する時間が数秒であること、エリプソメトリーのよう
に下地の状態に影響を受けない等から、CVD成膜過程
における測定も可能であるので、カーボン保護膜の成膜
制御に用いることが出来る。
【0037】本発明では、ラマン分光法による観測を行
い、1500cm-1近傍に出現するラマンスペクトルの
ピーク強度と1300cm-1近傍に出現するラマンスペ
クトルのピーク強度に基づいてカーボン保護膜の密度を
制御する。
【0038】具体的には、1500cm-1近傍に出現す
るラマンスペクトルのピーク強度Gを250〜270co
unts/秒に保ち、且つこのピーク強度Gと1300cm
-1近傍に出現するラマンスペクトルのピーク強度Dの比
(D/G)を0.4〜0.5に保つことにより、カーボ
ン保護膜の密度を1.6±0.2g/cm3 に保つ。
【0039】ここで、カーボン保護膜の密度を1.6±
0.2g/cm3 とするのは、この範囲よりも値が小さ
くなると摩擦が高くなり耐久性が低下すること、逆にこ
の範囲よりも値が大きくなると磁気ヘッド等にダメージ
を与えること、等の理由による。
【0040】上記ラマンスペクトルにおけるピーク強度
のフィードバックによりコントロールする成膜条件とし
ては、ラインスピードやプラズマ発生電圧、反応管内の
圧力等を挙げることができる。
【0041】上記ラマン分光法のよる観察は、カーボン
保護膜の成膜とインラインで行う。
【0042】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について実験
結果に基づいて説明する。
【0043】図4は、本実施例においてカーボン保護膜
形成に用いたプラズマCVD連続膜形成装置を示すもの
である。
【0044】この図4において、磁気記録媒体11は、
ポリエチレンテレフタレートフィルム上に酸素ガスを導
入しながらCoを蒸着して部分酸化強磁性金属薄膜を形
成したものである。
【0045】上記プラズマCVD連続膜形成装置は、ガ
イドロール12や巻き出しロール13、巻き取りロール
14、反応管15を備える。反応管15の内部には電極
16が組み込まれている。原料となる炭化水素系を主成
分としたガスは、放電ガス導入口18から導入される。
【0046】この反応管15と対向して円筒状の回転可
能な対向電極19が設置されている。磁気記録媒体11
は、この対向電極19に巻き付けられ、反応管15内部
にて磁気記録媒体11の表面にカーボン保護膜が所定の
厚みで形成される。
【0047】上記プラズマCVD連続膜形成装置は、真
空排気系20や真空槽21を有するが、さらに、対向電
極19の磁気記録媒体出口側位置にラマン測定用のラマ
ン測定子22が取り付けられている。
【0048】このラマン測定子22は、光ファイバによ
り大気中に設置されたレーザー発振器23とラマン分光
器24とに繋がっている。これらのラマン分光システム
は、コンピュータにより演算され、ラマンスペクトルが
一定になるように、ライン速度等の成膜条件の管理を行
う。
【0049】上記プラズマCVD連続膜形成装置を用
い、非磁性支持体上に金属磁性薄膜とカーボン膜とが形
成されてなる磁気テープを作製した。
【0050】具体的には、厚さ6μmのポリエチレンテ
レフタレート(PET)フイルム上に、Coを蒸着源に
用いた真空蒸着を行うことにより、膜厚200nmの金
属磁性薄膜を成膜した。金属磁性薄膜の成膜条件は下記
の通りである。
【0051】金属磁性薄膜の成膜条件 成膜装置:連続巻き取り式蒸着装置 蒸着源:Co100% 蒸着粒子の入射角:45°〜90° 導入ガス:酸素ガス 蒸着時真空度:2×10-2Pa そして、この蒸着膜表面に、上記プラズマCVD連続膜
形成装置を用いてカーボン保護膜(膜厚8nm)を成膜
することで磁気記録媒体を作製した。CVD条件を以下
に示す。
【0052】CVD条件 反応ガス:エチレン/Ar混合ガス(比率=4:1) 反応ガスの圧力:30Pa プラズマ電極の直流電圧:1.2kV±100V実施例 1500cm-1近傍に出現するラマンスペクトル(Gピ
ーク)のピーク強度Gを250〜270counts/秒に保
ち、且つこのピーク強度Gと1300cm-1近傍に出現
するラマンスペクトル(Dピーク)のピーク強度Dの比
(D/G)を0.4〜0.5に保つように、ラインスピ
ード、プラズマ発生電圧、反応管内圧力を管理しながら
サンプルを作成した。
【0053】測定条件 装置:Renishaw社 日本電子JRS−SYS1000
(D) 光源:Ar+レーザー(波長514.5nm) 光源出力:2.5mW 試料上での出力:0.33mW レーザービーム径:21μm 測定波長:1000cm-1〜1800cm-1 バックグランドの差し引き:直線近似 Dピーク、Gピークの近似:ガウシアン分布
【0054】比較例 基準条件を一定にしてサンプルを作成した。これらサン
プルについて、実用特性の評価として、シャトル走行試
験、スチル耐久試験、摩擦試験、密度測定を行った。評
価方法は下記の通りである。なお、シャトル走行試験、
スチル耐久試験には、ソニー社製、DVCカムコーダ
(商品名DCR VX700)を使用した。
【0055】シャトル走行試験:40℃、30%RH環
境下で10分間の信号を1回記録した後、99回これを
再生し、結果は初期出力に対する100パス目の出力を
dB表示した。このレベルダウン量は、−3dB以内で
あれば、内蔵される信号増幅回路により画質に影響を与
えない。
【0056】スチル試験:−5℃の環境下でスチル状態
のまま保持し、結果を初期出力に対して−3dBになる
までの時間で表した。
【0057】摩擦試験:40℃、80%RHの環境下で
摺動摩擦試験機を用いて行い、結果は摩擦係数で表し
た。
【0058】密度:あらかじめ質量と成膜面積のわかっ
ているシリコン基板を用いて、基板上にカーボン膜を作
製し、質量の増加分と膜厚から密度を算出した。
【0059】実施例の測定結果を表1に、比較例の測定
結果を表2にそれぞれ示す。ここで、密度は、長さ毎に
予めSi基板を導入しておき、サンプルを測定してい
る。
【0060】
【表1】
【0061】
【表2】
【0062】ラマン分光による管理を行った実施例で
は、密度、実用特性とも良い値を示し、且つそのバラツ
キも小さいものであった。一方、管理せずにカーボン保
護膜の成膜を行った比較例では、密度、実用特性のバラ
ツキが大きい。
【0063】これらから明らかなように、ラマン分光に
より管理しながら膜形成を行うことが、形成されたカー
ボン保護膜の特性のバラツキを抑える上で非常に有効で
あることがわかる。
【0064】
【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によれば、非常に薄いカーボン保護膜を均一な密度で
形成することが可能である。したがって、摺動耐久性に
優れ、且つ一定である磁気記録媒体が得られ、ひいて
は、信頼性が特に必要とされるデータストリーマやビデ
オライブラリ等の特別な用途にも耐えうる磁気記録テー
プの大量提供が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】製造対象となる磁気記録媒体の一例を模式的に
示す概略断面図である。
【図2】ラマン効果の原理を説明する模式図である。
【図3】ラマンスペクトルの一例を示す特性図である。
【図4】ラマン分光測定器を組み込んだプラズマCVD
膜連続形成装置の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
1 非磁性支持体、2 金属磁性薄膜、3 カーボン保
護膜、22 ラマン測定子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 陽子 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 4K029 AA11 AA25 BA06 BA09 BA12 BA24 BA25 BA26 BA34 BB02 BC06 EA00 EA03 EA06 EA09 4K030 BA05 BA07 BA14 BA27 CA07 CA12 FA01 JA09 JA12 JA17 JA20 KA39 LA05 5D006 AA02 AA05 EA03 5D112 AA07 AA22 BC05 FA10 JJ06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 非磁性支持体上に少なくとも金属磁性薄
    膜及びカーボン保護膜を積層形成する磁気記録媒体の製
    造方法において、 ラマン分光法による観測を行い、1500cm-1近傍に
    出現するラマンスペクトルのピーク強度と1300cm
    -1近傍に出現するラマンスペクトルのピーク強度に基づ
    いてカーボン保護膜の密度を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】 上記1500cm-1近傍に出現するラマ
    ンスペクトルのピーク強度Gを250〜270counts/
    秒に保ち、且つこのピーク強度Gと1300cm-1近傍
    に出現するラマンスペクトルのピーク強度Dの比(D/
    G)を0.4〜0.5に保つことにより、カーボン保護
    膜の密度を1.6±0.2g/cm3 に保つことを特徴
    とする請求項1記載の磁気記録媒体の製造方法。
  3. 【請求項3】 上記カーボン保護膜を成膜する際のライ
    ンスピードを制御することによりカーボン保護膜の密度
    を制御することを特徴とする請求項1記載の磁気記録媒
    体の製造方法。
  4. 【請求項4】 上記カーボン保護膜を成膜する際のプラ
    ズマ発生電圧を制御することによりカーボン保護膜の密
    度を制御することを特徴とする請求項1記載の磁気記録
    媒体の製造方法。
  5. 【請求項5】 上記カーボン保護膜を成膜する際の反応
    管内の圧力を制御することによりカーボン保護膜の密度
    を制御することを特徴とする請求項1記載の磁気記録媒
    体の製造方法。
  6. 【請求項6】 上記カーボン保護膜の成膜とラマン分光
    による観察をインラインで連続的に行うことを特徴とす
    る請求項1記載の磁気記録媒体の製造方法。
JP11005726A 1999-01-12 1999-01-12 磁気記録媒体の製造方法 Withdrawn JP2000207735A (ja)

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US7326436B2 (en) 2003-08-25 2008-02-05 Sony Corporation Magnetic recording medium and method of fabricating the same
JP2012184488A (ja) * 2011-03-08 2012-09-27 Nissan Motor Co Ltd ロールコーター装置
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