JP2595031B2 - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［利用分野］ 本発明は、磁性薄膜を用いる薄膜型の磁気記録媒体の
製造方法に関し、更に詳しくは対向ターゲット式スパッ
タ法による磁気記録媒体の製造方法に関する。

［従来技術］ 前述の薄膜型の磁気記録媒体は現在多用されている合
成樹脂基板上に磁性粒子を含有したバインダー樹脂を塗
布した塗布型の磁気記録媒体に比較して、大巾に高密度
記録ができるためこれに替わるものとして注目されてお
り、その研究開発が盛んに進められている。そして8mm
ビデオテープ等の一部で蒸着テープが市販されており既
に多くの提案がなされている。

中でも、Co-Cr垂直磁化膜に代表される垂直磁気記録
媒体はその高密度記録特性から注目され、その実用化が
待望されている。

これに対して本発明者の一人も特公昭62-56575号公報
においてその高速生産を可能とする製造方法、具体的に
は対向配置したターゲットを用いてその側方に配した基
板上に膜形成する対向ターゲット式スパッタ法を用いた
垂直磁気記録媒体の製造方法を提案した。この方法は期
待通りの高速生産性を示すが、その後の検討において、
実用化に際しては薄膜形成全体に共通の膜形成後に基板
を含め全体がカールするカールの問題、更には製造コス
トにおいて更に改良が必要なことがわかった。

［発明の目的］ 本発明はかかる問題に鑑みてなされたもので、カール
が小さく、製造コストも低下できる磁気記録媒体の製造
方法を目的としたものである。

［発明の構成及び作用］ 上記目的は以下の本発明により達成される。すなわち
本発明は基板上に垂直磁化膜、保護膜を又は軟磁性膜，
垂直磁化膜，保護膜を順次積層した磁気記録媒体を製造
するに際し、ターゲット面が空間を隔てて平行に対面す
る一対のターゲットからなる対向ターゲットを陰極と
し、夫々のターゲットの周辺部に電子を反撥する負電位
の反射電極を設けると共に前記ターゲット面に垂直な方
向の磁界を形成し、前記空間の側方で前記空間に対面す
るように配置した前記基板上に前記対向ターゲットのス
パッタリングにより前記各薄膜を形成することを特徴と
するものである。

ところで、上述の本発明は、以下のようにしてなされ
たものである。前述の特公昭62-56575号公報，更には特
開昭57-158380号公報，特開昭58-164781号公報，特開昭
59-116376号公報等に開示の従来の対向ターゲット式ス
パッタ法は、ターゲットホルダー回りを保護するため、
その周囲に陽極と同電位（通常アース電位）としたシー
ルドを設けている。ところが、この従来法による種々の
膜形成例を検討したところ、該シールドがターゲット間
の対向空間に捕捉されたプラズマ中の電子（γ電子，熱
電子）を吸収し、その密度を低下させる作用を奏してい
るのではないかと考えられた。そこでターゲット外周部
に沿って設けた磁界発生手段によって制御される電子の
軌道域に従来のシールドに替えてシールドと全く反対の
作用を奏する負電位の反射電極を設けて、電子を反撥さ
せるようにしたところ、放電特性が大巾に改良され、低
ガス圧，低電圧でカールの小さい良好な特性の膜形成が
できることが見出された。そして、更にターゲット外周
部に沿って、その前面近傍に電子を捕捉するターゲット
面に平行な成分を有する補助磁界を形成すると、前記放
電特性が更に改良されると共に侵食領域が大巾に拡大
し、場合により従来不可能と思われていたターゲット全
面の均一な侵食もでき、製造コスト上も非常に有利とな
ることが見出された。本発明はこれら知見に基いてなさ
れたものである。

従って本発明によれば、（１）ターゲットの侵食領域
とその分布が調節でき、基板巾方向の膜厚分布の均一性
が大巾に拡大でき、生産性が向上できること、（２）ス
パッタ電圧が低くでき、スパッタ膜質を向上させること
のできる高真空スパッタが容易に実現でき、カールが小
さくできること、更に（３）基板への熱衝撃の調節が基
板巾方向でさらに均一化され、高収率の生産ができるこ
と等従来の問題が解決された磁気記録媒体の製造方法が
実現される。

このように本発明はマグネトロン式スパッタ法では高
速膜形成が難しい磁性薄膜を用いる薄膜型の磁気記録媒
体の製造に有利に適用できるものである。

この薄膜型の磁気記録媒体とは、具体的には記録層に
高品質の磁性薄膜が要求される垂直磁気記録媒体であ
る。中でも、パーマロイ膜、CoCr合金垂直磁化膜を用い
た垂直磁気記録媒体にその膜質向上面から有利に適用で
きる。すなわち後述の実施例に示すように本発明におい
てポリエステルフイルム等のプラスチックフイルム上に
Ni-Fe合金（パーマロイ）等の金属薄膜を形成する場合
にカールのない膜を形成できることがわかった。又垂直
磁気記録媒体として注目されるCo-Cr合金垂直磁化膜の
形成において、本発明を用いると他の蒸着法やスパッタ
法と対比して低温で高い垂直抗磁力を有する記録特性に
優れた高品質の膜を形成できることも明らかとなった。

以上、本発明は高密度記録面から精密な膜質制御が要
求される垂直磁気記録媒体具体的には基板上に垂直磁化
膜，保護膜を、あるいは軟磁性膜，垂直磁化膜，保護膜
を順次積層した垂直磁気記録媒体に内部歪の小さい膜が
得られる点で有利に適用できる。なおこれら各膜の間に
中間膜を含むものにも適用できる。かかる場合も積層す
る全膜は本発明方法により形成することが好ましい。こ
れら垂直磁気記録媒体の軟磁性膜，垂直磁化膜，保護膜
には、公知のものが全て適用できるが、前述したところ
より、垂直磁化膜がCoCr合金膜（前述の特公昭62-56575
号公報の如く不純物を含んで良い）よりなるものに、更
にはこれに加えて軟磁性層がパーマロイ膜からなるもの
に好ましく適用できる。そしてこれら構成に保護層とし
てCO₂O₃から主としてなるコバルト酸化物、あるいはグ
ラファイトカーバイトを組み合わせたものを全体として
カールが少なく、耐久性に優れている点でより好まし
い。

このようの本発明は上述の形成する薄膜の膜質向上の
他，適用できる基板材料の範囲の拡大等磁気記録媒体の
製造において大きな寄与をなすものである。

以下本発明の詳細を参考例、実施例に基いて説明す
る。第１図は本発明の参考例、実施例を用いた対向ター
ゲット式スパッタ装置の全体構成を示す概略図，第２図
はその一方のターゲットの平面図，第３図は基板と直交
する第２図のAB線での側断面図である。

第１図から明らかな通り、本装置は前述の特開昭57-1
58380号公報等で公知の対向ターゲット式スパッタ装置
と基本的に同じ構成となっている。

すなわち、図にいおいて10は真空槽、20は真空槽10を
排気する真空ポンプ等からなる排気系,30は真空槽10内
に所定のガスを導入して真空槽10内の圧力を10^-1〜10^-4
Torr程度の所定のガス圧力に設定するガス導入系であ
る。

そして、真空槽10内には、図示のごとくターゲット部
100,100′により基板Ｓに面する辺が長い長方形の１対
のターゲットT,T′が、空間を隔てて平行に対面するよ
うに配設してある。

ターゲット部100,100′は全く同じ構成であり、以下
その一方のターゲット100に基いて説明する。

ターゲット部100′は従来と異なり、第２図，第３図
から明らかなように、プラスマ捕捉用垂直磁界と補助磁
界を形成するように磁界発生手段120がターゲットＴ背
後でなく、その周囲に配置され、且つその前面にγ電子
等の電子を反撥する負電位の反射電極110を設けた構成
となっている。すなわち、第２図，第３図において101
は、その上にターゲットＴが取着されるターゲットホル
ダーで、ターゲットＴと同じ外形の所定肉厚の筒状体か
らなり、その上には、テフロン（デュポン社商品名）等
の絶縁材からなる絶縁ブロック102を介して、図で上面
にターゲットＴを冷却するための第２図に点線で示すよ
うなジグザグの連続した冷却溝103aを全面に亘って穿設
したステンレス等の熱伝導性の良い材からなる冷却板10
3がボルトにより固定されている。そして、冷却板103上
には、ターゲットＴがその周囲に所定間隔で穿設したボ
ルト穴104を介してボルト104aで固定される。冷却板103
のこの冷却溝103aには、接続口103bに図示省略した冷却
配管が接続され、冷却媒体の循環により直接ターゲット
Ｔ全面を冷却するようになっている。なお、ターゲット
ホルダ101の上面，絶縁ブロック102,冷却板103,ターゲ
ットＴの各接触面は、当然の事ならがパッキン（図示省
略）によりシールされている。以上の構成によりターゲ
ットＴの交換が簡単になると共にターゲットＴは隅々迄
均一冷却が可能となり、従来の磁石内蔵型に比較すると
ターゲットの冷却効率は10倍以上となり、堆積速度が大
巾に向上し、生産性，安定運転面で効果大である。

電子を反射する反射電極110は、本例では断面Ｌ字型
の銅，鉄等により図示の通りターゲットＴの周囲に沿っ
た枠構成として、冷却板103の側面に直接ボルトで取着
し、冷却板103を介して冷却できるようにすると共にそ
の電位はターゲットＴと同電位となるようになってい
る。

なお、本例では反射電極110は、その対向辺部110aが
ターゲットＴの前面より対向空間側（図で上方）に数mm
程度突き出すように配置してある。これは磁性体ターゲ
ットの場合に対向辺部110aを後述の磁界発生手段120の
磁極として用いるためである。

ターゲットホルダー101の外側にはステンレス等の非
磁性導電材からなるチャンネル型の磁石ホルダー105が
ボルト（図示省略）により固定されている。磁石ホルダ
ー105は、その内部に磁界発生手段120のコア121,永久磁
石122が収納できるようにその先端部外周にチャンネル
型ホルダー部105aが形成されており、又ターゲットＴ及
び冷却板103と所定の間隙106を有するように配置されて
いる。

磁界発生手段120のコア121と永久磁石122とは、図示
の通り、鉄，パマロイ等の軟磁性材の板状体からなる発
生磁界を全周に亘って均一化するためのコア121が図で
上部の前面側に配置し、その背後に永久磁石122がター
ゲットＴのスパッタ面に垂直方向の磁界を発生する磁極
配置で、非性体ターゲットの場合に有効な補助磁界が形
成できるようにコア121の前面がターゲットＴの前面に
略一致するように磁石ホルダー105にボルト等により固
定されてる。なお、永久磁石122は、所定長の角棒状磁
石をの合成磁界が前記プラズマ捕捉用磁界を形成するよ
うに並設したものである。従って磁界は反射電極110の
材質によりコア121又は反射電極110の対向辺部110aの前
面を磁極として発生するので、ターゲットＴの周辺に均
一な前述の垂直磁界及び補助磁界ならなるプラズマ捕捉
用磁界を生ずる。なお磁界発生手段120はターゲットホ
ルダー101を介して接地されている。

接地されたリング状のアノード電極130が、反射電極1
10前方（図で上部）の近傍空間にターゲット間空間を囲
むように設けられている。このアノード電極130の配置
によって、スパッタ時のγ電子の捕集を調節でき、その
位置によりターゲットＴの侵食及び基板巾方向の膜厚分
布の調整が出来る。

磁石ホルダ105のホルダ部150aの外面には、ステンレ
ス等からなる金網107が布設されている。金網107によ
り、これら部位に堆積するスパッタ付着物のスパッタ中
での剥離すなわち異常放電が防止され、又清掃が簡単に
なり、生産性，安全運転面で大きな効果が得られる。反
射電極110は冷却板103に直接取り付け、アノード電極13
0は冷却媒体を通す冷却路131を設けてあり、水冷するこ
とによりこれらの加熱が防止されるため、スパッタ速度
をあげても、基板への輻射熱が少ないので基板の熱変形
が少なく、高速生産性が実現される。

アノード電極130の材質は導電材であれば良く、前述
のコア121と同様の軟磁性材でも良く、その他銅，ステ
ンレス等でも良い。反射電極110は目的に応じ導電材，
絶縁材共に適用される。例えば電位を電源から積極的に
かける場合は導電材が、直流スパッタリングで自己バイ
アスを利用する場合は絶縁材が適用され、図の配置及び
後述するその作用から明らかな通り、反射電極110はス
パッタされるもので、反射電極110の材質はターゲット
材そのもの、又はこれらの構成材の一つあるいはその組
み合わせを用いることが、形成される薄膜に余分の成分
が混入する恐れがない点で好ましい。なお、本例では、
反射電極110の電位をターゲットＴと同一にしている
が、γ電子等を反射するに必要な負電極になるように、
ターゲット電位と異なる電源を用いて又はターゲット電
位とアース電位とを分割して形成することが出来る。そ
して反射電極110は実質的にスパッタされない電位にす
ることが好ましい。

第５図，第６図にこれらの点を考慮した生産設備に適
した反射電極110,磁界発生手段120,アノード電極130の
取付け構造を示す。第５図は、反射電極110の対向辺部1
10aを股間可能とした例で、図示の通り、対向辺部110a
に反射板111をビス等により取り付けたもので、反射板1
11のみターゲットと同一組成とする等必要に応じ交換す
れば良い。なお反射板111を図示の通りターゲット側突
き出すことにより、ターゲットＴ周辺部のエロージョン
が調整でき、ターゲットＴの取り付けボルト等のスパッ
タリングの防止が可能となる。アノード電極130は、磁
界発生手段120を囲むシールド板と兼用し、その先端部
に冷却管132を配設することによりその加熱を防止する
ようにしてある。この構造によりターゲット周辺の冷却
が強化されると共に基板等への輻射熱が減少し、スパッ
タ速度の向上が可能となる。第６図は、第５図に対し反
射電極110の冷却強化によりスパッタ速度の更なる向上
を計ったものである。すなわち、冷却板103の側部に直
接磁石ホルダ105を取着し、磁界発生手段120を収納し
て、磁界発生手段120を冷却するようにすると共に、そ
のコア121を冷却通路121aを形成した管状のコアとし
て、その上に直接ビス止め等により板状の反射電極110
を取着し、コア121の冷却通路121aに冷却水等を流すこ
とにより、反射電極110及び磁界発生手段120を冷却する
ようになっている。従って、反射電極110及び磁界発生
手段120の冷却が強化され、スパッタ速度の更なる向上
が可能となる。なお、反射電極110を独立した電位にす
る場合は、コア121と磁石122の間に絶縁材を介在させて
電気絶縁すれば冷却面及び磁界発生面で殆ど影響はな
い。

第１図に戻って、以上の構成のターゲット部100,10
0′に取着された対向ターゲットT,T′の側方には、磁性
薄膜などが形成される長尺の基板Ｓを保持する基板保持
手段40が設けられている。基板保持手段40は、図示省略
した支持ブラケットにより夫々回転自在かつ互いに軸平
行に支持された、ロール状の基板Ｓを保持する繰り出し
ロール41と支持ロール42と、巻取ロール43との３個のロ
ールからなり、基板ＳをターゲットT,T′間の空間に対
面するようにスパッタ面に対して略直角方向に保持する
ように配してある。支持ロール42はその表面温度が調節
可能となっている。

なお、ターゲット部100,100′の他の（図で左側の）
側方に、もう１つの長尺の基板Ｓを保持する基板保持手
段（図示せず）を設けることが出来る。

一方、スパッタ電力を供給する直流電源からなる電力
供給手段50はプラス側をアースに、、マイナス側をター
ゲットT,T′に夫々接続する。従って、電力供給手段50
からのスパッタ電力は、アースをアノードとし、ターゲ
ットT,T′をカソードとして、アノード，カソード間に
供給される。なお、本例では導電材ターゲットに適した
直流電源を示したが、絶縁物ターゲットの場合には必要
に応じ公知の高周波電源に変更すれば良い。

以上の通り、上述の構成は前述の特開昭57-158380号
公報のものと基本的には同じ構成であり、公知の通り高
速低温スパッタが可能となる。すなわち、ターゲットT,
T′間の空間に、プラズマ捕捉用垂直磁界の作用により
スパッタガスイオン，スパッタにより放出されたγ電子
等が束縛された高密度のプラズマが形成される。従っ
て、ターゲットT,T′のスパッタが促進されて前記空間
より析出量が増大し、基板Ｓ上への堆積速度が増し、高
速スパッタが出来る上、基板ＳがターゲットT,T′の側
方にあるので低温スパッタが出来る。

ところで、ターゲットT,T′の表面からスパッタされ
る高いエネルギーを持つγ電子は前述のターゲットT,
T′の空間に放射されるが、ターゲットの中央及び外周
部近傍までは磁界の影響を受けないため、ほぼ一様なγ
電子密度になりスパッタに使われるAr⁺イオンの形成が
ターゲットT,T′の全面でほぼ一様になされる。一方、
ターゲット外周縁部に形成されている強い磁界領域に
は、第４図に示すようにターゲットT,T′に亘るターゲ
ット面に垂直方向の垂直磁力線Ｍのほか、ターゲットＴ
を介しての帰還磁気回路によりターゲット面に平行な成
分を有する補助磁力線Ｍ′が形成されている。図で点線
は非磁性ターゲットで非磁性の反射電極110を用いた場
合すなわち磁極がコア121の前面となる場合、一点鎖線
は磁性ターゲットで磁性の反射電極110を用いた場合す
なわち磁極が反射電極110の前面となる場合である。こ
のためターゲットT,T′の中央部の表面から放射された
陰極電位降下部（ターゲット表面数mmの間隔）で加速さ
れるγ電子は、垂直磁力線Ｍに沿ってつる巻き状に拘束
され、ターゲットT,T′の間を往復運動するが、ターゲ
ット外縁部で生ずるγ電子の一部は、補助磁力線Ｍ′に
拘束された磁界発生手段120のコア121面に向かって運動
する。ところが、特開昭59-116376号公報等の従来技術
で使用しているアノードとして作用する接地されたシー
ルドを磁界発生手段120上に設ける場合にはターゲット
外縁部に捕捉されたγ電子の一部はシールドに吸収され
ると考えられ、従って、ターゲット周辺部ではプラズマ
密度が中央部より小さくなり、ターゲットのエロージョ
ン，形成される膜の厚さが中心部に片寄る傾向があっ
た。これを解決するためにはターゲットT,T′で発生す
るγ電子をターゲット間で吸収されることなく往復させ
る必要があり、スパッタ電圧を高くする、あるいはスパ
ッタガス圧を高める等の対策が考えられるが、その効果
には限界があり、又それに伴う膜質等別の問題があっ
た。

これに対して本発明では、磁界発生手段120のコア121
部の前面にγ電子を反射する負電位の反射電極110を設
けているので、第４図から自明のごとく、磁力線M,M′
に沿って運動する捕捉されたγ電子は、反射電極110表
面で反射し、吸収されることなくターゲットT,T′間に
戻される。従って、周縁部の強い磁界で捕捉されたγ電
子等は吸収されることなくターゲット間空間に蓄積され
るので、後述の実施例に示す通り放電特性が大巾に改良
され、従来実現が困難であった低電圧，低ガス圧のスパ
ッタが可能となり内部歪従ってカールやアルゴンガス等
の混入の少ない高品質薄膜の形成が可能となったと考え
られる。

又、大巾にターゲットのエロージョン領域が改良され
るが、これは次のように考えられる。すなわち、補助磁
力線Ｍ′によりターゲット周縁部にはターゲット面と平
行な磁界によりマグネトロンスパッタと同様な捕捉磁界
が形成され、反射電極110で反射されたγ電子等が効果
的に周縁部表面に捕捉され周縁部のプラズマ密度が高く
でき、よって周縁部まで略均一なスパッタすなわちエロ
ージョンが達成できると考えられる。また、アノード電
極130の配置によって、γ電子の吸収を調節することが
できる。

このため、本発明によれば、ターゲットT,T′の全面
を一様にスパッタできることはもちろん、γ電子の拘束
を厳密に行なうことができるので、基板の巾方向の膜厚
分布を広い範囲に亘って任意に調節することができるほ
か、前述の種々の作用が得られるのである。

以上から明らかな通り、本発明の反射電極は、磁力線
M,M′に拘束された電子を反射するものであれば良く、
従ってターゲットと同極性の電位具体的に負電位である
ことが必要であるが、電位の大きさは形成する膜等によ
り異なり実験的に決めるべきである。ターゲットと同電
位にすると電源が簡略できる点で有利である。なお直流
スパッタリングの場合には単に絶縁体を配するのみでも
良い。

又反射電極の設置個所は、前述の電子を最も効果的に
反射できる磁束発生手段のコア前面が好ましいが、この
近傍又は／及びターゲット周辺部の近傍であっても良い
ことはその作用から明らかである。

その形状も、ターゲット周囲を連続して囲むリング状
が好ましく、更には板状体でターゲットと磁界発生手段
との間の隙間をカバーするものが好ましいが、場合によ
っては必要個所に部分的に設けるのみでも良く、その形
状も棒状体，網状体等でも良いことはその作用から明ら
かである。

又、前述の作用から本発明において補助磁界は必須で
はないが、ターゲットエロージョン領域の拡大という点
で補助磁界を少なくともターゲット周辺部の前面近傍に
形成することが好ましい。この補助磁界は、前述の如く
垂直磁界発生用の磁界発生手段と共用すると構成が簡単
となり、好ましいが、別体としても良いことは云うまで
もない。また、磁界発生手段も構成簡単な永久磁石を用
いる例を示したが、公知の他の構成も適用できることは
云うまでもない。

又、アノード電極も、電子の吸収が適切にできる位置
に設ければ良く、各反射電極，ターゲットの近傍又は周
囲に設けて良く、又ターゲット間の中間位置に１個設け
ても良い。その形状も前述の棒状リングの他、網状体等
でも良く、ターゲット全周に亘ってシールドと兼ねて設
けても、必要な箇所のみに設けても良い。ターゲットの
エロージョンの均一化面からはその全周に亘ってそのタ
ーゲット間空間を囲むように設けることが好ましい。ア
ノード電極の配置は形成される膜の膜厚分布に大きな相
関を有するので、目的に応じて実験的に定めることが好
ましい。

又、本発明が適用されるターゲットの形状も矩形，円
形等特に限定されないことは本発明の趣旨から明らかで
あるが、膜厚分布の制御，エロージョンの不均一化等で
問題の多い巾広の長方形ターゲットにおいて本発明の効
果はより大きく発現する。なお、本発明は先に本発明者
らが特願昭61-142962号（特開昭63-468号）で提案した
分割されたターゲットにも適用できる。

以下、本発明を参考例、実施例に基づいて具体的に説
明する。

参考例１ 反射電極110の電子反撥作用及びターゲット周辺部の
ターゲット面に平行な磁界成分を有する補助磁界による
プラズマ捕捉作用の効果を確認するため第３図，第４図
のターゲット構造を基本とし、以下の通り反射電極110,
磁界発生手段120の位置を変更して膜形成を行なった。

なお、ターゲット構造の基本寸法は以下の通りであ
る。ターゲットT,T′は124mm×575mmの巾広の長方形で
厚さが20mmのターゲット、ターゲットT,T′の間隔ｌは1
20mmで、ターゲットT,T′の夫々の前面から2mm突き出し
て鉄製の反射電極110を配置し、その電位をターゲット
と同電位とした。磁界発生手段120にアルニコ７磁石を
用い、反射電極110表面の磁場強度を、ターゲット表面
と垂直方向に330ガウスとした。ターゲットT,T′の夫々
に対して棒状のアノードリング130を電極110面より10mm
はなした空間に配した。そのターゲットT,T′は垂直磁
気記録媒体の垂直磁気記録層として公知のCo-Cr（Cr含
有量:17wt％）合金ターゲットとし、Co-Cr合金膜を形成
した。

第７図に検討したその他のターゲット構造を示す。上
述の第４図のターゲット構造（タイプＥ₁という）に対
し、第７図（Ａ）に示すタイプＥ₂は補助磁界のない例
で磁極となるCo製の反射電極110の対向辺110aをターゲ
ットＴ表面に略同一面の位置とし、補助磁界が形成され
ないようにしたものである。第７図（Ｂ）に示すタイプ
Ｅ₃は、Cu製の反射電極110を磁界発生手段120の前面で
ターゲットＴの周囲でその表面より後方に位置せしめた
例で、第７図（Ｃ）に示すタイプＥ₄はタイプＥ₃におい
て反射電極を除去したものすなわち従来例に近いタイプ
で、補助磁界もない例である。

以上の各タイプによる膜形成において、Arガス圧Ｐを
0.1〜1.0Paの範囲で変えた時のスパッタ電流ＩがＩ＝10
Aに一定の条件下でのスパッタ電圧Ｖとの関係を第８図
に示す。図の横軸はArガス圧Ｐ（Pa），縦軸はスパッタ
電圧Ｖ（ボルト）である。又、この膜形成で形成された
Co-Cr垂直膜のターゲットＴの長辺方向（575mm巾）の膜
厚分布を第９図に示す。図の横軸は、基板上の巾方向位
置で、縦軸は膜厚で相対値である。図のＣはアームＴの
中心に対応する基板の中心位置である。

なお、この場合のターゲットのエロージョン分布はタ
イプＥ₁では驚くべきことにターゲット全面に亘り略均
一と理想的な分布となるが、タイプＥ₂〜Ｅ₄は共に中心
部が深く周辺部が浅い従来と同様若しくは若干改善され
た分布である。

従来例に近いタイプＥ₄と本例のＥ₁〜Ｅ₃との比較よ
り反射電極によりスパッタ特性が大巾に改善され、従来
困難であった低ガス圧，低電圧でのスパッタが可能とな
り、後述の通りアルゴンガス等の混入の少ない、内部
歪，カール等も小さい高品質薄膜の形成が可能となるこ
とがわかる。そして補助磁界を組み合わせることにより
ターゲットのエロージョン領域が大巾に改良され、略全
面均一という理想に近いエロージョンが可能となると共
に、横巾の長いターゲットにおいても形成される薄膜の
膜厚が均一化でき、原単位が良く且つ製品歩留りも良い
という実用化に際し待望の性能が得られることも確認さ
れた。

参考例２ 第５図に示すターゲット構造とし、その機械的寸法は
参考例１と同様とし、そのうちターゲットT,T′をNi₈₀F
e₁₅Mo₅（添数字:wt％）のパーマロイを用いて公知に二
層構造の垂直磁気記録媒体の軟磁性層を長尺のポリエチ
レンテレフタレート（PET）フイルム基板上に連続的に
形成した。又反射電極110の反射板111にはNi板を用い
た。

ターゲットT,T′の間隔ｌを130,160,200mmと変えた場
合について、Arガス圧Ｐを0.1〜1.0Paの範囲で10Aの一
定スパッタ電流Ｉに対するスパッタ電圧Ｖを求めた結果
を第10図に示す。

第11図には、ロール42の表面温度が60〜70℃の条件下
で50μｍ厚みのPETフイルムを走行させながらPETフイル
ムの片面に0.3μｍの厚みのパーマロイ層（Ni₈₅Fe₁₅M
o₅）を形成した場合のカールKpの値を示す。なおカール
Kpは第12図に示す如く、直径Ｄが30mmの円板のサンプル
においてカールによる両端の変位ｈ₁,h₂の合計が最大と
なる直径における変位ｈ₁,h₂を用い、Kp＝｛（ｈ₁＋
ｈ₂）/2D｝×100（％）と定義した。

本例によればガス圧Ｐを調節することによりPETフイ
ルムの片面にパーマロイ層を形成しても驚くべきことに
Kpを略零にすることすなわちカールのない薄膜形成が出
来ることがわかった。また磁気特性を調べたところ、ガ
ス圧Ｐが0.1〜0.5Paの範囲で抗磁力をHcは２エルステッ
ド（oe）以下でありすぐれた軟磁性特性を示した。すな
わち初透磁率μｉ（CGS単位）調べたところ、例えばタ
ーゲット間隔ｌ＝200mmで成膜した場合にKp〜Ｏ％の部
分では初透磁率μｉは300〜450で磁気異方性が少なかっ
た。Co-Cr垂直膜とパーマロイ膜を設けた二層膜媒体で
はこれまで、パーマロイのHc≦３エルステッド（oe）で
は磁気異方性が増大するためフレキシブルディスクには
周方向の信号レベル変動すなわちモジュレーションが生
じる問題があった。なお反射電極110を設けない従来装
置を用いた場合では、スパッタガス圧Ｐを0.5Paより低
くするとスパッタ電圧Ｖは800V以上となりカールKpを零
にすることが出来なかった。

これに対して、二層膜の垂直磁気記録媒体において、
主磁極励磁型ヘッドを用いるとμｉが200以上では信号
レベルはほぼ一様になることか知られており上述したと
ころから本発明により垂直磁気記録フレキシブルディス
クの場合の上記課題である信号レベル変動を解消できる
見通しが得られた。

又、上記膜形成においてターゲットT,T′の間隔ｌが1
20mmの場合に比較して200mmの場合には、同一投入電力
に対して基板へ堆積する生産速度は30％増加する結果を
得た。

参考例３ 参考例２のうちターゲットT,T′をCo₈₀Cr₂₀（添数字:
wt％）の合金ターゲット、反射板111にCo板を用い、ガ
ス圧0.1Pa,スパッタ電圧600Vの条件下で6.5μm,12μｍ
厚のポリエチレン−2.6−ナフタレートフイルムをロー
ル42の表面温度を130℃にして走行させながら、Co-Cr薄
膜を膜厚0.1μｍに形成し、磁気テープ用の垂直磁気記
録媒体を作成した。Co-Cr層の結晶構造は最密六方晶（h
cp）でＣ軸配向しており、ロッキング曲線から求めたＣ
軸分散Δθ₅₀は５°であった。垂直抗磁力Hc₁は800oe,
面内抗磁力Hc₂は150oeと、垂直磁気記録に適した磁気特
性であった。なお、反射電極110を設けない従来装置の
場合、ロール42の温度130℃ではHcは500oeと低い値とな
った。従って、本例によれば高密度記録により適したCo
-Cr系垂直磁化膜を形成できることがわかった。ハイビ
ジョンVTR等に必要な高密度記録用テープとカールのな
いかつ垂直磁気異方性にすぐれた垂直磁気記録薄膜媒体
の形成が出来る。

実施例１ 参考例２のうちターゲットT,T′をCoのターゲット，
反射板111にCo板を用い参考例３で作成したCo-Cr合金薄
膜上に重ねて、次の条件で主として、Co₂O₃からなるコ
バルト酸化物の保護層を形成し、保護層付垂直磁気記録
媒体を製作した。

（１） スパッタガス，圧:Ar70Vol％、Ｏ₂30Vol％,0.5
Pa （２） ロール表面温度:100℃ （３） 保護層膜厚:160Å 得られた垂直磁気記録媒体は巾方向のカールが無視でき
るほど小さく、これを1/2″巾にスリットし、ステンレ
スのガイドピンに180度沿わせて走行させて、磁気記録
面の摺動を調べた結果、市販のメタル塗布型テープと摩
擦係数は、ほぼ同じ大きさで0.3であり、塗布型テープ
に類似したすべり性であった。本発明により良好な特性
の酸化物薄膜が形成できることが確認された。

実施例２ 第１図の装置で第５図に示すターゲット構造で、ター
ゲットT,T′としてNi₈₀Fe₁₅Mo₅（添数字wt％），Co₈₀Cr
₂₀（添数字wt％）及びグラファイトカーボン（カーボン
を15mm厚のCuバッキングプレート上5mm厚のカーボンを
接着）ターゲットを順次用いて、50μｍ厚みのポリエス
テルフイルムを走行させながら両面にカーボン保護層付
き二層型垂直磁気記録媒体を作成した。

Ni₈₀Fe₁₅Mo₅（パーマロイ）ターゲット：真空槽を３
×10^-4Paまで排気後、アルゴンガス圧0.2Pa,ロール42の
表面温度70℃でポリエステルフイルムの両面に0.5μｍ
の厚み形成した。

Co₈₀Cr₂₀ターゲット：Ni₈₀Fe₁₅Mo₅ターゲットをCo₈₀C
r₂₀ターゲットに交換し、真空槽を３×10^-4Paまで排気
し、アルゴンガス圧0.1Pa,ロール42の表面温度120℃
で、パーマロイ層の上にCo-Cr層を0.13μｍ形成した。

カーボンターゲット：Co₈₀Cr₂₀ターゲットをカーボン
ターゲットに交換し、真空槽を３×10^-4Paまで排気し、
アルゴンガス圧2Pa,ロール42の表面温度100℃で、Co-Cr
層の上にカーボン層を0.02μｍ形成した。

3.5インチ径に媒体を引抜いてカールを調べたところ
１％以下であった。パーマロイの抗磁力は３〜4oe,Co-C
rの垂直抗磁力700oeであった。

このサンプルを離散的に配置したヘッド方式（第11回
に日本応用磁気学界学術講演概要集1PA−４（1987））
により記録再生特性を調べた。ヘッドに単磁極型垂直ヘ
ッド（電子通信学会大会講演論集１−209（1986））を
用いた。

主磁極トラック幅100μm,主磁極膜厚0.3μｍの場合2K
fciにおける規格化出力25nVo−p/T・μｍ・m/s出力レベ
ルが50％になる記録密度Ｄ₅₀は80Kfciと非常に高密度記
録できることが確認できた。又その耐久性を評価したと
ころ300万パス以上と従来のJIS規格を満たすことが確認
できた。

［発明の効果］ 以上の通り本発明によればターゲットT,T′のエロー
ジョンはターゲット全面でほぼ均一におこなわれるので
膜作成の原単位が向上し、巾方向膜厚分布が均一化する
と共にターゲットの冷却効率が向上するので生産性が向
上し、低いスパッタ電圧下で低いスパッタガス圧で膜形
成が出来るので内部歪カールの少ない膜が得られる。従
って例えば、磁気記録媒体を構成するCo-Cr,Ni-Fe-Mo等
の結晶組織の制御を必要とする薄膜形成にはすぐれた特
性を発現する。

なお実施例では、磁気記録層がCo-Crからなるものに
ついて説明したが、磁気記録層がCo-Ni,Co-Pt等の磁性
薄膜からなるものについても本発明が適用できることは
いうまでもない。特に、磁気記録層の如く、結晶構造を
厳密に制御するとともに粒子寸法、粒子間歪を調節する
必要がある場合に、スパッタ空間のプラズマ条件を広範
囲に調節できる本発明は効果的に適用できる。このよう
に本発明は薄膜磁気記録媒体の工業生産，品質向上に寄
与するところ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の参考例、実施例に用いた対向ターゲ
ット式スパッタ装置の全構成の説明図、第２図はそのタ
ーゲット部の平面図、第３図は第２図のＡ−Ｂ線での断
面図、第４図は本発明の作用を説明するための磁力線の
分布の説明図、第５図、第６図はターゲット構造の他の
構成の部分側断面，第７図は参考例１における反射電
極、磁界発生手段の位置を示す説明図、第８図は参考例
１での各タイプによる放電特性のグラフ、第９図は同じ
く各タイプによる基板方向の膜圧分布のグラフ、第10図
は参考例２での放電特性のグラフ、第11図は同例でのガ
ス圧とカールの関係を示すグラフ、第12図はカールの定
義の説明図である。 T,T′：ターゲット,10:真空槽,110反射電極,120:磁界発
生手段,130:アノード電極,M:垂直磁力線,M′：補助磁力
線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠原 章男 東京都日野市旭が丘４丁目３番２号 帝 人株式会社薄膜材料研究所内 (56)参考文献 特公 平５−75827（ＪＰ，Ｂ２)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基板上に垂直磁化膜、保護膜を又は軟磁性
   膜、垂直磁化膜、保護膜を順次積層した磁気記録媒体の
   製造方法において、ターゲット面が空間を隔てて平行に
   対面する一対のターゲットからなる対向ターゲットを陰
   極とし、夫々のターゲットの周辺部に電子を反撥する負
   電位の反射電極を設けると共に前記ターゲット面に垂直
   な方向の磁界を形成し、前記空間の側方で前記空間に対
   面するように配置した前記基板上に前記対向ターゲット
   のスパッタリングにより前記垂直磁化膜、保護膜を又は
   前記軟磁性膜、垂直磁化膜、保護膜を順次形成すること
   を特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
2. 【請求項２】前記軟磁性膜がパーマロイ膜であり、前記
   垂直磁化膜がCoCr合金膜である請求項第１項記載の磁気
   記録媒体の製造方法。
3. 【請求項３】前記保護膜がコバルト酸化物膜又はグラフ
   ァイトカーボン膜である請求項第１項又は第２項記載の
   磁気記録媒体の製造方法。