JP2005032327A

JP2005032327A - 磁気記録媒体

Info

Publication number: JP2005032327A
Application number: JP2003194999A
Authority: JP
Inventors: Takuchu Yo; 澤中余; Kazunari Motohashi; 一成本橋
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2003-07-10
Filing date: 2003-07-10
Publication date: 2005-02-03

Abstract

【課題】ＭＲヘッドに対応した高記録密度の磁気記録媒体であって、磁性層の腐蝕が防止され、各種の磁気特性の制御が可能である磁気記録媒体を提供する。
【解決手段】非磁性支持体２と、非磁性支持体上に形成された非磁性材料からなる耐腐蝕下地層３と、耐腐蝕下地層上に形成された非磁性材料からなる島状構造層７２と、島状構造層７２上に形成された厚さ１００ｎｍ以下の磁性層と、磁性層上に形成された保護層５とを有する磁気記録媒体７１。
【選択図】図９

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁気記録媒体に関し、特に、非磁性支持体上に強磁性金属薄膜が形成された高記録密度の磁気記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
磁気記録媒体の記録密度の向上に伴い、磁気テープは塗布型から蒸着型に移行している。塗布型の磁気テープは、磁性粉末を結合剤樹脂に分散させた磁性塗料を、非磁性支持体上に塗布して形成された磁性層を有する。一方、蒸着型の磁気テープ（蒸着テープ、金属薄膜型磁気テープ）は真空薄膜形成技術によって形成された磁性層を有する。真空薄膜形成技術としては蒸着、スパッタリング等の物理的蒸着法（ＰＶＤ；ｐｈｙｓｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）の他、化学気相成長（ＣＶＤ；ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やエピタキシャル成長でも実施されている。
【０００３】
蒸着テープの磁性層は、塗布型の磁気テープに比較して極めて薄く形成されているため、短波長領域での電磁変換特性に優れる。さらに、蒸着テープは記録減磁が著しく小さいこと等、塗布型の磁気テープに比較して多くの利点を有するため、高密度記録に適している。近年、さらに高記録密度の磁気テープの開発が進められている。
【０００４】
蒸着テープの磁性層は、可撓性を有する非磁性支持体を走行させながら、非磁性支持体上に磁性材料を堆積させて形成される。非磁性支持体としては、通常、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやポリアミドフィルム等の高分子フィルムが用いられる。
【０００５】
蒸着テープの磁性層は、微視的には、磁性金属の微粒子がカラム状に連なり、このようなカラムが磁性層全面に整列した構造（斜方柱状構造）を有する。このカラムは非磁性支持体表面の法線から斜めに傾いた方向に成長する。カラムの成長方向は、磁性金属の微粒子が連なる方向である。非磁性支持体表面の法線とカラムの成長方向は例えば３０°程度の角度をなす。蒸着テープの斜方柱状構造は、例えば特許文献１に記載されている。
【０００６】
強磁性体（例えばコバルト（Ｃｏ））の微粒子を主成分とし、非磁性体（例えば酸化コバルト（ＣｏＯ））の微粒子を含む磁性層の場合、非磁性体の存在比を変化させることにより、磁性層の保磁力をある程度、調節できる。記録密度をさらに高くするには、磁気記録媒体と磁気ヘッドの両方の性能を向上させることが重要である。したがって、磁気記録媒体の磁性層の保磁力を高くするだけでなく、磁気ヘッドの設計に合わせて、保磁力以外の磁気特性、例えば飽和磁化と磁性層の厚さの積や、残留磁化と磁性層の厚さの積などを制御できることが望ましい。
【０００７】
磁気抵抗（ＭＲ；Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）ヘッドは、磁性層からの微小な漏洩磁束を高感度に検出できる。蒸着テープは、磁性層を極めて薄くできるため、記録波長が短い領域での電磁変換特性に優れ、高記録密度化が可能である。ＭＲヘッドは、このような極めて薄い磁性層からの信号の検出に用いることができ、磁気テープの記録密度をさらに高くするのに有効である。また、磁性層を薄くすることにより、記録密度を高くできるだけでなく、磁性材料のコストの低減や、磁性層の堆積に要する時間の短縮も可能となる。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００３−５９０４０号公報
【特許文献２】
特開平５−２０６６２号公報
【特許文献３】
特開平４−３３５２０６号公報（特許第３０９３８１８号）
【特許文献４】
特開昭５６−１６９３９号公報
【特許文献５】
特公平７−６０５０３号公報（特許第２０７１７１４号）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
磁性層を１００ｎｍより薄くした場合、可撓性の非磁性支持体を介して磁性層の腐蝕が進行する問題が起こることが明らかとなった。この問題は、特に磁気テープをしばらく使用した後で顕著となる。したがって、腐蝕に対する耐性を有する磁気テープを製造することが非常に重要となる。
【００１０】
蒸着テープで磁性層の腐蝕を防止する方法として、非磁性支持体と磁性層の間に金属下地膜を形成する方法が知られている（特許文献２および３参照）。特許文献２記載の磁気記録媒体によれば、磁性層が好適には厚さ１２０〜３００ｎｍ程度のＣｏ−Ｎｉ合金膜、あるいはＣｒが添加されたＣｏ合金膜であり、金属下地膜は５０〜１５０ｎｍ、さらに好適には８０〜１２０ｎｍの厚さで形成される。
【００１１】
特許文献３記載の磁気記録媒体によれば、表面に金属酸化物を有する金属膜が下地膜として用いられるが、磁性層の厚さは好適には１２０〜３００ｎｍ程度であり、金属下地膜は５０〜２００ｎｍの厚さで形成される。磁気記録媒体をＭＲヘッド、あるいはさらに高感度の巨大磁気抵抗（ＧＭＲ；ＧｉａｎｔＭａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ）ヘッドに対応させるには、磁性層を例えば厚さ１００ｎｍ以下に薄くする必要がある。磁性層を厚さ１００ｎｍ以下、特に５０ｎｍ以下に薄くした場合、このような厚膜の金属下地膜を形成すると、金属下地膜および磁性層の表面粗さが大きくなり、所望の電磁変換特性を得られなくなる。
【００１２】
また、特許文献４および５には、非磁性支持体の磁性層が形成される側と反対側の面に、金属または金属酸化物の薄膜が形成された磁気記録媒体が開示されている。しかしながら、これらの金属（または金属酸化物）薄膜は、非磁性支持体のカール防止や曲げ剛性の調整を目的としたものであり、磁性層の腐蝕を防止する効果は得られない。
【００１３】
磁性層が薄い磁気テープにおける別の問題は、磁性層を薄くすることによる磁気特性の低下である。磁性層を薄くすることにより、保磁力だけでなく、飽和磁化Ｍｓと磁性層の厚さｔの積Ｍｓ・ｔや、残留磁化Ｍｒと磁性層の厚さｔの積Ｍｒ・ｔも減少する。そこで、磁性層において、薄膜が積層されたヘテロ構造が不可欠となる。このようなヘテロ構造により、保磁力を高くすることができる。また、磁性層のヘテロ構造を制御することによって保磁力などの磁気特性を調整できれば、有用である。
【００１４】
磁気記録媒体製造のスループットの観点からは、磁性層が薄い磁気記録媒体は、材料コストと成膜所要時間の両方で有効である。
蒸着テープの磁性層の上には、例えば化学気相成長（ＣＶＤ；ｃｈｅｍｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により保護層としてダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ；ｄｉａｍｏｎｄ−ｌｉｋｅｃａｒｂｏｎ）膜などが形成される。
【００１５】
保護層が厚すぎる場合、磁気テープの電磁変換特性が悪化するため、保護層の厚さは、磁性層が保護される範囲内で薄くすることが望ましい。磁性層を保護する機能を損なわずに、保護層を薄くできるようにするため、磁気記録媒体のヘテロ構造を最適化することが望ましい。保護層を薄くできれば、保護層の成膜所要時間が短縮され、磁気テープ製造のスループットがさらに向上する。
【００１６】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであり、したがって本発明は、ＭＲヘッドやＧＭＲヘッド（以下ＭＲヘッドという）に対応した高記録密度の磁気記録媒体であって、磁性層の腐蝕が防止され、各種の磁気特性の制御が可能である磁気記録媒体を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明の磁気記録媒体は、非磁性支持体と、前記非磁性支持体上に形成された、非磁性酸化物を含む耐腐蝕下地層と、前記耐腐蝕下地層上に真空薄膜形成技術によって形成された厚さ１００ｎｍ以下の磁性層と、前記磁性層上に形成された保護層とを有することを特徴とする。
【００１８】
好適には、前記耐腐蝕下地層と前記磁性層の間に形成された、非磁性材料からなる島状構造層をさらに有する。好適には、前記耐腐蝕下地層と前記島状構造層の少なくとも一方は導電性材料を含む。さらに好適には、前記耐腐蝕下地層はアルミニウムおよび酸化アルミニウムを含み、前記島状構造層は銅を含む。
【００１９】
これにより、非磁性支持体を透過する酸素等に起因した磁性層の腐蝕が防止される。また、耐腐蝕下地層および島状構造層の成膜条件や、耐腐蝕下地層の酸化状態を制御することにより、磁性層とその下地層の界面の状態（粗さ等）を調整でき、磁性層の保磁力などの磁気特性を所望の値に制御することが可能となる。本発明の磁気記録媒体によれば、磁性層を薄くした場合にも磁性層の腐蝕が防止されるため、磁性層を薄くできる。したがって、磁気記録媒体の記録密度をさらに高くすることができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の磁気記録媒体の実施の形態について、図面を参照して説明する。
（実施形態１）
図１は、本実施形態の磁気記録媒体１の断面図である。図１に示すように、非磁性支持体２上に耐腐蝕下地層３が形成されている。非磁性支持体２は例えば高分子フィルムからなり、可撓性を有する。耐腐蝕下地層３は非磁性で酸化されにくい層である必要がある。耐腐蝕下地層３としては、例えば酸化アルミニウム（Ａｌ−Ｏ）層を用いることができるが、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等を耐腐蝕下地層３の材料とすることもできる。
【００２１】
磁気記録層である磁性層４はＣｏおよびＣｏＯからなり、耐腐蝕下地層３の表面に蒸着によって形成される。磁性層４は、例えばＤＬＣからなる保護層５によって保護される。保護層６を設けることにより、磁気記録媒体１の耐久性が向上する。磁気記録媒体１の最表層には潤滑剤層６が形成されている。非磁性支持体２の磁性層４と反対側の面には、バックコート層７が形成されている。バックコート層７を形成しても、非磁性支持体２側から磁性層４に酸素や水分が侵入するため、耐腐蝕下地層３が設けられる。
【００２２】
次に、上記の本実施形態の磁気記録媒体１を構成する各層について詳細に説明する。非磁性支持体２としては、従来の磁気テープに用いられている公知の非磁性支持体をいずれも使用できる。非磁性支持体２の材料として、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）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等のセルロース誘導体、ポリカーボネート、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等のプラスチック類等が挙げられる。
【００２３】
耐腐蝕下地層３は非磁性支持体２と磁性層４の間に形成される。耐腐蝕下地層３として例えばＡｌ−Ｏ層を設けた場合、非磁性支持体２側からの磁性層４の腐蝕が効果的に防止される。また、Ａｌ−Ｏ層の成膜条件等を適宜選択することにより、磁気記録媒体の保磁力、残留磁化、飽和磁化を所望の値に調整できる。
【００２４】
Ａｌ−Ｏ層は、例えばスパッタリングにより形成されたＡｌ層を自然酸化させることにより得られる。Ａｌ層の酸化は、磁性層の磁気特性を制御する上で重要なプロセスである。Ａｌ−Ｏ層はＡｌ層の自然酸化の他、プラズマ酸化、熱酸化などによっても形成できる。但し、自然酸化によれば、Ａｌ層を効果的に酸化することができ、酸化用の装置を特に必要としない。磁性層の酸化防止のためには、Ａｌ−Ｏ層は非磁性支持体を完全に覆う必要がある。
【００２５】
図２は、耐腐蝕下地層３となるＡｌ層の形成に適用できるスパッタリング装置の一例を示す概略図である。図２に示すマグネトロンスパッタリング装置１１の真空室１２内は、真空ポンプ１３により減圧される。真空室１２から真空ポンプ１３への排気速度は、バルブ１４によって調節される。ガス導入管１５から例えばアルゴン（Ａｒ）ガスが導入され、真空室１２内が所定の真空度に制御される。
【００２６】
真空室１２内には冷却キャン１６が設けられ、冷却キャン１６は矢印Ａで示す方向に定速で回転する。冷却キャン１６と対向するように、例えばＡｌからなるターゲット１７が配置される。ターゲット１７は電極１８に支持される。電極１８の裏側には、磁場を形成するマグネット１９が配置されている。ターゲット１７は自由に位置を変更することができる。
【００２７】
非磁性支持体２は供給ロール２０から図中矢印Ｂで示す方向に送り出され、冷却キャン１６の周面に沿って走行した後、巻き取りロール２１に巻き取られる。巻き取りロール２１の軸は図示しない駆動源によって回転駆動される。供給ロール２０と冷却キャン１６の間のガイドロール２２と、冷却キャン１６と巻き取りロール２１の間のガイドロール２３により、非磁性支持体２の張力が調整される。
【００２８】
冷却キャン１６と電極１８の間に電圧を印加すると、Ａｒガスがプラズマ化する。電離されたイオンをターゲット１７に衝突させ、ターゲット１７からはじき出された原子を非磁性支持体２上に堆積させ、Ａｌ層を形成する。Ａｌ層の厚さは、好適には３〜２０ｎｍである。
【００２９】
Ａｌ層は上記のスパッタリング以外の真空薄膜形成技術によって形成してもよい。真空薄膜形成技術としては真空蒸着やイオンプレーティング等の物理的蒸着（ＰＶＤ；ｐｈｙｓｉｃａｌｖａｐｏｒｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やＣＶＤ、さらに分子線エピタキシャル成長などが挙げられる。
【００３０】
図１の磁性層４は、例えば図３に示すような真空蒸着装置を用いて形成される。図３に示す真空蒸着装置３１の真空室３２内は、排気口３３ａ、３３ｂを介して排気される。真空室３２内には非磁性支持体２を供給する供給ロール３４とそれを巻き取る巻き取りロール３５がそれぞれ配置されている。非磁性支持体２は矢印Ａで示す方向に定速で送り出され、冷却キャン３６の周面に沿って走行した後、巻き取りロール３５に巻き取られる。
【００３１】
冷却キャン３６は、矢印Ｂで示す方向に定速で回転する。冷却キャン３６の内部に設けられた冷却装置により、冷却キャン３６は例えば−２０℃程度に冷却される。これにより、非磁性支持体２の熱変形等が防止される。非磁性支持体２の走行経路に設けられたガイドロール３７、３８によって非磁性支持体２の張力が調整される。
【００３２】
真空室３２内には冷却キャン３６と対向するように蒸着源３９が配置されている。蒸着源３９は磁性層を形成するための金属磁性材料であり、るつぼ４０内に充填されている。真空室３２の側壁には、蒸着源３９を加熱し、蒸発させるための電子銃４１が取り付けられている。電子銃４１から放出された電子線４２が蒸着源３９に照射される。電子線４２の照射により蒸着源３９から蒸発した金属磁性材料が、冷却キャン３６上の非磁性支持体２に堆積することにより、磁性層が形成される。
【００３３】
冷却キャン３６と蒸着源３９との間の冷却キャン３６近傍には、シャッタ４３が設けられている。これにより、金属磁性材料の非磁性支持体２に対する入射角が所定の範囲に制限される。真空室３２には酸素ガス導入口４４から酸素が導入される。蒸着源３９がＣｏの場合、蒸着雰囲気に酸素を導入することによりＣｏとＣｏＯからなる磁性層が形成される。なお、シャッタ４３や酸素ガス導入口４４の位置および個数は図３の例に限定されない。蒸着源の加熱には、上記のような電子線による加熱手段の他、例えば抵抗加熱手段、高周波加熱手段、レーザ加熱手段等の公知の手段を使用できる。
【００３４】
本実施形態の磁気記録媒体によれば、磁性層の下地にＡｌ−Ｏ層を形成することにより、磁性層の保磁力を８４〜１２０ｋＡ／ｍ、飽和磁化Ｍｒと磁性層の厚さｔの積Ｍｒ・ｔを１１〜１７ｍＡ、飽和磁化Ｍｓと磁性層の厚さｔの積Ｍｓ・ｔを１５〜２１ｍＡ、残留磁化／飽和磁化で定義される角形比Ｒｓを約０．７２〜０．８、表面電気抵抗を３０〜２６００Ω／ｍ^２にできる。
【００３５】
ＡｌまたはＡｌ−Ｏ層の厚さを調整することにより、Ａｌ−Ｏ層の表面形態および構造が変化するため、上記の範囲で各磁気特性を所望の値に制御できる。上記の各磁気特性は、Ａｌ−Ｏ層の酸化条件を変更することによっても制御できる。磁性層の磁気特性は、Ａｌ−Ｏ層と磁性層の界面の状態に依存する。また、磁性層を上記のような真空蒸着以外の真空薄膜形成技術によって形成してもよい。
【００３６】
図１に示すように、磁性層４の上層には保護層５が形成されるが、保護層５の強度や被覆性を良好とするには、保護層５としてＤＬＣ膜をＣＶＤにより形成することが好ましい。ＣＶＤによるＤＬＣ膜の形成では、非磁性支持体２上に耐腐蝕下地層３および磁性層４が形成された積層体が電極の一部として用いられる。
【００３７】
Ｃｏ−ＣｏＯ磁性層を有するＭＲヘッド用の磁気記録媒体は、例えばＣｏ−Ｎｉ合金等の磁性層を有する従来のインダクティブ型ヘッド用の蒸着テープ（例えばデジタルビデオカセット（ＤＶＣ））等に比較すると、磁性層の厚さが著しく薄く、磁性層の酸化度が高い。したがって、従来の磁気記録媒体に比較して導電性が低いことが問題となる。ＤＬＣ膜が形成される上記の積層体の導電率が低い場合、ＣＶＤによりＤＬＣ膜を効率よく堆積させることができない。
【００３８】
図４に、ＤＬＣ膜を形成するためのＣＶＤ装置の一例を示す。図４に示すＣＶＤ装置５１の真空室５２の内部は、真空排気系５３によって高真空状態にされる。磁性層が形成された非磁性支持体２は、供給ロール５４から図中矢印Ａで示す方向に送り出され、図中矢印Ｂで示す方向に定速で回転する対向電極用キャン５６の周面に沿って走行し、巻き取りロール５５に巻き取られる。供給ロール５４、巻き取りロール５５および対向電極用キャン５６は、それぞれ非磁性支持体２の幅と同程度の長さの軸を有する円筒状である。
【００３９】
供給ロール５４と対向電極用キャン５６の間に設けられたガイドロール５７と、対向電極用キャン５６と巻き取りロール５５の間に設けられたガイドロール５８によって、非磁性支持体２の張力が調節される。対向電極用キャン５６の下方に、耐熱ガラスまたはプラスチック等からなる反応管５９が設けられている。真空室５２の外部に設けられた反応管端部６０から反応管５９に、保護層の成膜ガスとして炭化水素系ガスが導入される。炭化水素系ガスにケトンやアルコールが含まれていてもよい。炭化水素系ガスにアルゴンガスや水素ガスを混合することにより、プラズマ状態での炭化水素系ガスの分解を促進させることもできる。
【００４０】
反応管５９内の中間部分に金属メッシュ等からなる電極６１が取り付けられ、電極６１は真空室５２の外部に設けられた直流電源６２と接続される。電極６１に例えば５００〜２０００Ｖの電圧を印加すると、電極６１と対向電極用キャン５６の間にグロー放電が生じ、反応管５９に導入された成膜ガスが分解する。これにより、非磁性支持体２上に保護層としてＤＬＣ膜が堆積する。
【００４１】
このとき、対向電極用キャン５６に接する非磁性支持体２上の磁性層が電極の一部として作用し、ＤＬＣ膜が形成される積層体の導電率が低い場合、ＤＬＣ膜を効率よく堆積させることができない。本実施形態では磁性層が薄いために導電性が低下し、導電性の低下により保護層形成のスループットが低下する。スループットの低下に対する対策として、本実施形態の磁気記録媒体は、耐腐蝕下地層３を導電層性材料で形成している。このように耐腐蝕下地層を導電層とすることにより磁性層が薄い場合にも高スループットで保護層を形成できる。
【００４２】
図１の潤滑剤層６は、例えばフッ素系潤滑剤、好適にはパーフルオロポリエーテル構造を有するフッ素系潤滑剤を溶剤に溶解させ、保護層５上に塗布することにより形成できる。潤滑剤層６を設けることにより、磁気記録媒体１の耐久性や走行性が良好となる。
【００４３】
図１のバックコート層７は、粉末成分と結合剤を有機溶媒に混合分散させたバックコート用塗料を、非磁性支持体２の磁性層４と反対側の面に塗布して形成される。粉末成分としては、導電性を付与するためのカーボンブラックや、表面粗さの調整と耐久性向上のためのフィラー粒子（例えばα−酸化鉄、α−アルミナ、酸化クロム等）が挙げられる。バックコート用塗料に潤滑剤等の添加剤を添加してもよい。
【００４４】
図５〜図８は、耐腐蝕下地層３（Ａｌ−Ｏ層）の厚さを変化させたときの耐腐蝕下地層３と磁性層４の界面の状態を模式的に示す断面図である。図５〜図８は図１の非磁性支持体２と磁性層４の間の部分の拡大図であり、図１に示すように、非磁性支持体２の表面は微視的には一定の粗さを有する。
【００４５】
図５に示すように、耐腐蝕下地層３を設けない場合、表面粗さが大きい非磁性支持体２の上に磁性層４が直接形成され、磁性層４の耐腐蝕性が著しく低い。したがって、非磁性支持体２との界面近傍の磁性層４は容易に腐蝕する（腐蝕部分４ａ）。この場合の磁気記録媒体は、磁性層４の腐蝕が進んでいることと、耐腐蝕下地層としてＡｌ層が形成されていないことから、電気抵抗が高い。
【００４６】
図６に示すように、耐腐蝕下地層３としてＡｌ層が極めて薄く形成された場合（例えば厚さ３ｎｍ）、Ａｌ層はほとんど自然酸化されてＡｌ−Ｏ層となる。また、非磁性支持体２の表面粗さは耐腐蝕下地層（Ａｌ−Ｏ層）３により緩和されるが、完全には解消されない状態で磁性層４が形成される。
【００４７】
耐腐蝕下地層３は非磁性支持体２から磁性層４への酸素や水分の拡散を防止するが、耐腐蝕下地層３による非磁性支持体２の被覆が完全ではないため、磁性層４の一部が酸素や水分から保護されない。この場合、磁性層の腐蝕部分４ａの厚さは、図５の場合に比較して薄くなる。磁性層の腐蝕部分４が減少することと、Ａｌ層が形成されることから、図５の場合に比較すれば、磁気記録媒体の電気抵抗は低くなる。
【００４８】
図７に示すように、耐腐蝕下地層３としてＡｌ層が適度な厚さで形成された場合（例えば厚さ６ｎｍ）、Ａｌ層の大部分は自然酸化されるが、酸化されていないＡｌも耐腐蝕下地層３に含まれる。非磁性支持体２に近い側の耐腐蝕下地層３は主にＡｌ−Ｏからなり、磁性層４に近い側の耐腐蝕下地層は、酸化されていないＡｌと磁性層のＣｏおよびＣｏＯの合金を含む非酸化部分３ａとなる。耐腐蝕下地層３が非磁性支持体２を完全に被覆するため、磁性層４の腐蝕が防止される。
【００４９】
非磁性支持体２の表面粗さが耐腐蝕下地層３によって平坦化されるため、耐腐蝕下地層３と磁性層４の界面は、図５〜図８のうち最も平滑となる。しかしながら、耐腐蝕下地層３と磁性層４の界面が平滑となることから、磁性層の保磁力Ｈｃは低くなる。図５および図６の場合に比較して、磁性層４の腐蝕が抑制されることと、耐腐蝕下地層３が厚く、酸化されないＡｌが増加することから、磁気記録媒体の電気抵抗はより低くなる。
【００５０】
図８に示すように、耐腐蝕下地層３として厚いＡｌ層が形成された場合（例えば厚さ２０ｎｍ）、耐腐蝕下地層３の非磁性支持体２に近い側は酸化され、Ａｌ−Ｏ層となるが、磁性層４側にはＡｌ、ＣｏおよびＣｏＯの合金を含む非酸化部分３ａが比較的厚く残る。Ａｌ層を厚く形成した場合、ＡｌまたはＡｌ−Ｏ層中に比較的大きい粒子（グレイン）が成長し、これにより非酸化部分３ａを含む耐腐蝕下地層３の表面が粗くなる。したがって、図７の場合に比較すると、磁性層の保磁力Ｈｃは増大する。また、非酸化部分３ａが厚いことから、この場合の磁気記録媒体の電気抵抗は明らかに低くなる。
【００５１】
以上のように、本実施形態の磁気記録媒体によれば、非磁性支持体と磁性層の間に耐腐蝕下地層を設けることにより、磁性層の腐蝕が防止される。また、耐腐蝕下地層の厚さや酸化条件を制御することにより、磁性層の保磁力等の磁気特性を調整できる。
【００５２】
（実施形態２）
図９は、本実施形態２の磁気記録媒体７１の断面図である。図９に示すように、非磁性支持体２上に耐腐蝕下地層３が形成されている。非磁性支持体２は例えば高分子フィルムからなり、可撓性を有する。非磁性支持体２は実施形態１と同様に選択できる。
【００５３】
耐腐蝕下地層３は非磁性で酸化されにくい層である必要がある。耐腐蝕下地層３としては、例えば厚さ３〜２０ｎｍのＡｌ−Ｏ層など、実施形態１と同様の層を用いることができる。また、耐腐蝕下地層３は実施形態１と同様に、スパッタリング等の方法で形成され、必要に応じて自然酸化などの方法で酸化し、以後酸化されにくい層とする。磁性層４の腐蝕を防止するため、耐腐蝕下地層３は非磁性支持体２の表面を完全に覆う必要がある。
【００５４】
耐腐蝕下地層３上に島状構造層７２が形成されている。島状構造層７２も非磁性層であり、導電性が高いことが望ましい。島状構造層７２としては、例えば厚さ３〜２０ｎｍの銅（Ｃｕ）層を用いることができる。島状構造層７２は、スパッタリング等の真空薄膜形成技術により、耐腐蝕下地層３を完全に被覆しない程度の厚さで形成される。島状構造層７２の表面に、例えばＣｏおよびＣｏＯからなる厚さ２５〜４０ｎｍの磁性層４が形成されている。磁性層４は実施形態１と同様に、蒸着等の方法によって形成される。
【００５５】
磁性層４は、例えばＤＬＣからなる保護層５によって保護される。保護層５を設けることにより、磁気記録媒体１の耐久性が向上する。磁気記録媒体１の最表層には潤滑剤層６が形成されている。非磁性支持体２の磁性層４と反対側の面には、バックコート層７が形成されている。
【００５６】
本実施形態２の磁気記録媒体において、耐腐蝕下地層３としてＡｌを堆積させた場合は、図９に示す磁気記録媒体７１の島状構造形成前、または磁性層形成前に、自然酸化、熱酸化、プラズマ酸化等によりＡ１層を酸化させ、Ａ１−Ｏ層にする。または、磁気記録媒体７１全体を形成した後に、自然酸化によりＡ１層を酸化させ、Ａ１−Ｏ層にする。耐腐蝕下地層３としてＡｌ−Ｏ層またはＳｉＯ_２層などの酸化物を堆積させた場合には、このような酸化プロセスは不要である。
【００５７】
また、耐腐蝕下地層と島状構造層は連続的に形成することも可能である。図１０は、耐腐蝕下地層と島状構造層を連続的に形成する方法を示す模式図である。図１０に示すように、ドラム８１を矢印Ａで示す方向に回転させ、非磁性支持体２を矢印Ｂで示す方向に走行させる。
【００５８】
ドラム８１上の非磁性支持体２に、まず、耐腐蝕下地層３をスパッタリングにより堆積させる（スパッタリングＩ）。スパッタリングＩでは、例えばＡｌ、Ａｌ−Ｏまたは酸化シリコン（ＳｉＯ_２）を堆積させる。続いて、耐腐蝕下地層３の上に島状構造層７２をスパッタリングにより堆積させる（スパッタリングＩＩ）。スパッタリングＩＩでは、例えばＣｕ、Ａｌ、白金（Ｐｔ）等を島状に堆積させる。例えば図２に示すスパッタリング装置において、非磁性支持体２の走行経路に沿った２箇所にターゲットを配置することにより、上記のスパッタリングＩおよびＩＩを行うことができる。
【００５９】
島状構造層７２として例えばＣｕを堆積させる場合、スパッタリングでのＡｒガス圧を比較的高くして、電力を高くしないと、島状構造が得られない。図１１に、磁性層下地にＣｕの島状構造層が形成された磁気記録媒体の断面の高解像度電子顕微鏡像を示す。図１１において、丸で囲まれた部分に島状にＣｕが堆積し、磁性層の下層に島状構造層が形成されているのが確認できる。なお、図１１のＣｏ＋ＣｏＯ磁性層上の層は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）観察の試料作製に用いられる保護剤であり、実際の磁気記録媒体を構成する保護層とは異なる。
【００６０】
非磁性支持体２上に耐腐蝕下地層３と島状構造層７２を形成した後、実施形態１と同様に、真空蒸着装置において磁性層４が形成される。島状構造層７２を形成することにより、島状構造層７２と磁性層４の界面は非常に粗くなる。これにより、磁性層４の保磁力Ｈｃを高くすることができる。島状構造層７２と磁性層４の界面の粗さを変化させることにより、保磁力Ｈｃを調節できる。この界面の粗さは、島状構造層７２の成膜条件や厚さを変化させることにより調節できる。図９に示す本実施形態２の磁気記録媒体７１の保護層５、潤滑剤層６およびバックコート層７は、実施形態１と同様に形成できる。
【００６１】
【実施例】
以下、本発明の磁気記録媒体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。
（実施例１）
以下のように、実施形態１の磁気記録媒体を作製し、各種の試験を行った。非磁性支持体としてＰＥＴフィルムを用い、試料１ではＡｌ層を形成せず、試料２〜５では非磁性支持体上に３ｎｍ、６ｎｍ、１２ｎｍまたは２０ｎｍの厚さのＡｌ層をスパッタリングにより形成した。試料１は比較例である。
【００６２】
Ａｌ層の形成では、スパッタリング装置の真空室内の真空到達度を１０^−４Ｐａオーダーとし、Ａｒガス圧力を２．３×１０^−１Ｐａとした。直流（ＤＣ）マグネトロンスパッタリングの出力を１２７ｍｍ×２５０ｍｍ当たり１．５ｋＷとし、厚さ６ｎｍのＡ１を非磁性支持体の送り速度を約１０．３ｍ／分として成膜した。非磁性支持体２の送り速度を変化させることにより、Ａｌ層の厚さを所望の値に制御した。
【００６３】
磁性層を形成する前にＡｌ層を自然酸化させるため、Ａｌ層を堆積させた非磁性支持体を、室温の環境で約１日放置した。図３に示すような真空蒸着装置において、真空到達度を１０^−３Ｐａとし、厚さ３３ｎｍの磁性層を非磁性支持体の送り速度１１７．５ｍ／分で成膜した。磁性層の成膜は、酸素を導入量０．７Ｌ／分で導入しながら行った。
【００６４】
磁性層の耐久性と耐腐蝕性を高めるため、磁性層の上層に保護層として厚さ１０ｎｍのＤＬＣ膜を形成した。ＤＬＣ膜はプラズマＤＣ電極を用いるＣＶＤ法（図４参照）により形成した。さらに、非磁性支持体の磁性層と反対側の面に、厚さ０．５μｍのバックコート層を形成した。バックコート層は、カーボン粒子とポリウレタン樹脂を含む塗料を塗布して形成した。
【００６５】
図１に示すすべての層を形成した後、Ａｌ層をさらに自然酸化させるため、磁気記録媒体１を室温環境に放置した。まず、酸素がＰＥＴフィルムを透過し、Ａｌ層を化学的に安定なＡｌ−Ｏに酸化する。これにより、磁性層を酸化から保護するＡｌ−Ｏ層が形成される。
【００６６】
Ａｌ（またはＡｌ−Ｏ）層からなる耐腐蝕下地層の厚さが異なり、磁性層の厚さが一定（３３ｎｍ）の試料で腐蝕試験を行った。腐蝕試験では、試料を６５℃、相対湿度９０％の恒温室に６日間保存した。その後、腐蝕した試料の飽和磁化Ｍｓを測定した。これらの磁気記録媒体の磁気特性、物理的性質、耐腐蝕性、および磁気記録媒体としての性能について、表１にまとめた。
【００６７】
耐腐蝕下地層の厚さは堆積時のＡｌ層の厚さで表した。このため、Ａｌ層が完全に酸化されてＡｌ−Ｏ層に変化した場合、あるいはＡｌ層の酸化が完全ではない場合、その厚さが若干変化するが単純化のため、対応するＡｌ層の厚さで表した。磁気特性は、試料振動型磁力計（ＶＳＭ）を用いて室温で測定した。磁化劣化率は、腐蝕試験前の飽和磁化Ｍｓ_０と、腐蝕試験後の飽和磁化Ｍｓａから、｛（Ｍｓ_０−Ｍｓａ）／Ｍｓ_０｝×１００によって求めた。抵抗減少率は、試料１の表面抵抗との差が、試料１の表面抵抗の何％であるかを示す。
【００６８】
【表１】

【００６９】
保磁力Ｈｃは、厚さ３ｎｍのＡｌ層を形成した試料２で、Ａｌ層のない試料１よりも低下した。Ａｌ層を厚さ６ｎｍにすると、保磁力Ｈｃはさらに低下したが、Ａｌ層を厚さ６ｎｍより厚くするにつれて、保磁力Ｈｃは増加した。模式的には、試料１の断面は図５のようになり、試料２の断面は図６のようになる。また、試料３の断面は図７のようになり、試料５の断面は図８のようになる。
【００７０】
非磁性支持体２であるＰＥＴフィルム表面の平均粗さは、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）を用いた観察によれば、５×５μｍ^２当たり約２．９ｎｍであった。厚さ６ｎｍ以下のＡｌ層をＰＥＴフィルム上に堆積させた場合（図６および図７参照）、Ａｌ層の表面粗さがＰＥＴフィルムの表面粗さより小さく、Ａｌ層が酸化されたＡｌ−Ｏ層と磁性層との界面が比較的滑らかになることにより、磁性層の保磁力が低下した。
【００７１】
しかしながら、厚さ６ｎｍを超える厚いＡｌ層をＰＥＴフィルム上に堆積させた場合（図８参照）、Ａｌ層の表面粗さ、すなわちＡｌ−Ｏ層の表面粗さは、大きいＡｌ粒子（グレイン）が形成されることにより、再び増加する。したがって、磁性層の保磁力Ｈｃも、Ａｌ層の厚さが約６ｎｍ以上では、Ａｌ層が厚くなるにつれて増加する。Ａｌ層の厚さを２０ｎｍより厚くした場合、保磁力Ｈｃはさらに増加することが予想される。
【００７２】
飽和磁化と磁性層の厚さの積Ｍｓ・ｔと、残留磁化と磁性層の厚さの積Ｍｒ・ｔのいずれも、Ａｌ層を設けることにより増加した。積Ｍｓ・ｔと積Ｍｒ・ｔはＡｌ層の厚さが６ｎｍの試料で最大となった。Ａｌ層の厚さが６ｎｍを超える試料では、積Ｍｓ・ｔと積Ｍｒ・ｔが減少する傾向が見られた。積Ｍｓ・ｔの増加は、Ａｌ−Ｏ層の腐蝕防止効果によるものと考えられる。これは、Ａｌ−Ｏ層がない場合（図５参照）は、磁性層の非磁性支持体との界面近傍の部分が容易に酸化され、飽和磁化Ｍｓが低くなるためである。Ａｌ−Ｏ層を設けた場合には、Ａｌ−Ｏ層の厚さによらず、磁性層の酸化が抑制され、飽和磁化Ｍｓが維持される。
【００７３】
Ａｌ層が厚い試料での積Ｍｓ・ｔと積Ｍｒ・ｔの減少は、磁性層の飽和磁化Ｍｓを低下させるＡｌ、ＣｏおよびＣｏの混相が界面に生成するためと考えられる。Ａｌ層を設けることによる他の効果として、残留磁化Ｍｒと飽和磁化Ｍｓの比Ｍｒ／Ｍｓで定義される角形比Ｒｓの増加が挙げられる。Ａｌ層の厚さが６ｎｍのとき、最大で１１％を超える角形比Ｒｓの増加が見られた。
【００７４】
Ａｌ層を設けなかった試料１では、磁化劣化率が最大となり、磁性層の腐蝕が最も進行したとみなされる。すなわち、Ａｌ（またはＡｌ−Ｏ）層はその厚さに応じて、腐蝕試験での磁性層の腐蝕を防止する効果を示した。厚さ３ｎｍと６ｎｍのＡｌ層を形成した試料２および３では、わずかに腐蝕が見られたが、Ａｌ層を設けなかった試料１に比較すると、腐蝕は少なかった。
【００７５】
Ａｌ層の厚さが１２ｎｍ以上の試料４および５では、腐蝕試験後の飽和磁化Ｍｓが増大し、磁化劣化率がマイナスとなった。これは、自然酸化が不完全である厚いＡｌ層に、磁性層から酸素が拡散したためと考えられる。磁性層が還元されることにより、磁性層の飽和磁化Ｍｓが増加したと考えられる。
【００７６】
Ａｌ層を厚くすると、磁気記録媒体の試料の表面電気抵抗は低下した。図１２に示すように、Ａｌ層の厚さに対して導電率をプロットすると、Ａｌ層の厚さが６ｎｍを超える試料で、導電率が著しく増大することがわかる。また、Ａｌ層の厚さが６ｎｍ以上のとき、導電率はＡｌ層の厚さにほぼ比例する。
【００７７】
Ａｌ層の厚さが６ｎｍを超えたとき、導電率がＡｌ層の厚さにほぼ比例して増大することから、腐蝕試験前の自然酸化によって形成されるＡｌ−Ｏの量はほぼ一定であり、厚いＡｌ層の酸化は完全でないことが示唆される。一方、厚さ６ｎｍ以下のＡｌ層は完全またはほぼ完全に酸化され、これにより、試料１〜３の導電性が試料４および５の導電性より低くなっている（表１参照）。
【００７８】
試料２の磁気記録媒体は、ノイズが低く、高感度ＭＲヘッドでの使用に適していると考えられる。試料３〜５の磁気記録媒体は、角形比Ｒｓと積Ｍｒ・ｔが高いことから、高出力が得られ、中程度の感度のＭＲヘッドでの使用に適している。さらに、試料４と５の磁気記録媒体は、表面抵抗が低いため、保護層のＤＬＣ膜をＣＶＤにより形成する際の電流を大きくでき、生産性が高い。
【００７９】
（実施例２）
以下のように、実施形態２の磁気記録媒体を作製し、各種の試験を行った。島状構造層７２として、スパッタリングでＣｕ層を形成した。このときの成膜条件は、スパッタリング装置の真空室内の真空到達度を１０^−４Ｐａオーダーとし、Ａｒガス圧力を２．０×１０^−１Ｐａとした。直流（ＤＣ）マグネトロンスパッタリングの出力を１２７ｍｍ×２５０ｍｍ当たり２．０ｋＷとし、厚さ約１０ｎｍのＣｕを非磁性支持体の送り速度を約１１．４ｍ／分として成膜した。非磁性支持体の送り速度を変化させることにより、Ｃｕ層の厚さを所望の値に制御した。
【００８０】
島状構造層７２と磁性層４の間の粗い界面の効果を明らかにするため、Ｃｕの島状構造層の厚さを変化させた一連の試料について、実験を行った。島状構造層７２の単独の効果を確認するため、これらの試料には耐腐蝕下地層を形成しなかった。これらの試料の磁性層４の厚さは３０ｎｍとした。これらの試料の保磁力を表２にまとめた。保磁力増加率は試料６を１００％として表した。表２に示すように、磁性層を厚さ３０ｎｍに薄くした場合であっても、島状構造層を設けることにより、保磁力は３７％以上、著しく増大した。
【００８１】
【表２】

【００８２】
耐腐蝕下地層と島状構造層の少なくとも一方が導電性の場合、磁気記録媒体の表面の電気抵抗を著しく低減できる。単純な例を考えると、磁性層のＣｏの導電率は１７．９×１０^６／Ωｍ、島状構造層のＣｕの導電率は６０．７×１０^６／Ωｍ、厚い耐腐蝕下地層のＡｌの導電率は３７．７×１０^６／Ωｍであり、これらの３層が平行に積層されている場合、多層構造の合計の電気抵抗は磁性層単層の場合に比較して小さくなる。Ａｌ−ＯとＡｌが混在する耐腐蝕下地層の厚さを増加させたときの磁気記録媒体表面の電気抵抗の低下は、表１に示したようになる。Ｃｕの島状構造層の厚さを増加させたときの磁気記録媒体表面の電気抵抗の低下を、表３にまとめた。抵抗減少率は、試料９の表面抵抗との差が、試料９の表面抵抗の何％であるかを示す。
【００８３】
【表３】

【００８４】
表３に示すように、非磁性支持体と磁性層の間に耐腐蝕下地層と島状構造層が設けられた磁気記録媒体では、島状構造層を設けない場合（試料９）に比較して、電気抵抗が最大９９％まで低減する。したがって、ＣＶＤによる保護層の形成のスループットを上げることができる。
【００８５】
上記の本発明の実施形態の磁気記録媒体は、ＡｌとＡｌ−Ｏを含む耐腐蝕下地層とＣｕの島状構造層を有し、高い耐腐蝕性を示すため、データの長期保存に適している。さらに、Ａｌ層（Ａｌ−Ｏ層）やＣｕ層の厚さや成膜条件等に応じて磁性層の界面の状態が変化するため、磁性層の界面の状態に依存する磁気特性等を調節することが可能となる。また、耐腐蝕下地層や島状構造層を形成することにより、磁気記録媒体の導電性も調節できる。
【００８６】
磁気記録媒体の磁気特性等の制御が可能となることにより、設計が異なる多様なＭＲヘッドに対して、磁気特性等が最適化された磁気記録媒体を提供することが可能となる。したがって、ＭＲヘッドを用いた、より高記録密度の記録再生システムを実現できる。本発明の磁気記録媒体の実施形態は、上記の説明に限定されない。本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。
【００８７】
【発明の効果】
本発明の磁気記録媒体によれば、ＭＲヘッドに対応した高密度記録が可能であり、磁性層の腐蝕を防止でき、各種の磁気特性の制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の実施形態１に係る磁気記録媒体の断面図である。
【図２】図２は本発明の磁気記録媒体の耐腐蝕下地層の形成に用いられるスパッタリング装置の概略図である。
【図３】図３は本発明の磁気記録媒体の磁性層の形成に用いられる真空蒸着装置の概略図である。
【図４】図４は本発明の磁気記録媒体の保護層の形成に用いられるＣＶＤ装置の概略図である。
【図５】図５は本発明の磁気記録媒体の比較例の断面図である。
【図６】図６は本発明の磁気記録媒体の断面図である。
【図７】図７は本発明の磁気記録媒体の断面図である。
【図８】図８は本発明の磁気記録媒体の断面図である。
【図９】図９は本発明の実施形態２に係る磁気記録媒体の断面図である。
【図１０】図１０は本発明の実施形態２に係る磁気記録媒体の製造方法を示す図である。
【図１１】図１１は本発明の実施形態２に係る磁気記録媒体の高解像度ＴＥＭ像である。
【図１２】図１２は本発明の実施例に係り、Ａｌ層の厚さと磁気記録媒体表面の導電率との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…磁気記録媒体、２…非磁性支持体、３…耐腐蝕下地層、３ａ…非酸化部分、４…磁性層、４ａ…腐蝕部分、５…保護層、６…潤滑剤層、７…バックコート層、１１…マグネトロンスパッタリング装置、１２…真空室、１３…真空ポンプ、１４…バルブ、１５…ガス導入管、１６…冷却キャン、１７…ターゲット、１８…電極、１９…マグネット、２０…供給ロール、２１…巻き取りロール、２２、２３…ガイドロール、３１…真空蒸着装置、３２…真空室、３３ａ、３３ｂ…排気口、３４…供給ロール、３５…巻き取りロール、３６…冷却キャン、３７、３８…ガイドロール、３９…蒸着源、４０…るつぼ、４１…電子銃、４２…電子線、４３…シャッタ、４４…酸素ガス導入口、５１…ＣＶＤ装置、５２…真空室、５３…真空排気系、５４…供給ロール、５５…巻き取りロール、５６…対向電極用キャン、５７、５８…ガイドロール、５９…反応管、６０…反応管端部、６１…電極、６２…直流電源、７１…磁気記録媒体、７２…島状構造層、８１…ドラム。

Claims

非磁性支持体と、
前記非磁性支持体上に形成された、非磁性材料からなる耐腐蝕下地層と、
前記耐腐蝕下地層上に真空薄膜形成技術によって形成された厚さ１００ｎｍ以下の磁性層と、
前記磁性層上に形成された保護層とを有する
磁気記録媒体。
前記耐腐蝕下地層と前記磁性層の間に形成された、非磁性材料からなる島状構造層をさらに有する
請求項１記載の磁気記録媒体。
前記耐腐蝕下地層は導電性材料を含む
請求項１記載の磁気記録媒体。
前記耐腐蝕下地層はアルミニウムおよび酸化アルミニウムを含む
請求項３記載の磁気記録媒体。
前記島状構造層は導電性材料を含む
請求項２記載の磁気記録媒体。
前記島状構造層は銅を含む
請求項５記載の磁気記録媒体。