JPH01105331A

JPH01105331A - 薄膜形成方法

Info

Publication number: JPH01105331A
Application number: JP817188A
Authority: JP
Inventors: Tsuyoshi Tsujioka; 強辻岡; Minoru Kume; 久米　実; Kotaro Matsuura; 松浦　宏太郎; Yuzo Abe; 祐三阿部; Seiichiro Takahashi; 誠一郎高橋; Masaaki Taira; 正明平; Takahiro Kyoizumi; 京泉　孝浩
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1987-04-15
Filing date: 1988-01-18
Publication date: 1989-04-21
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: JP2735836B2

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磁気テープ等の磁気記録媒体の製造方法に関す
る。（ロ）従来の技術一般に、強磁性金属薄膜層を磁気記録層とする磁気記録
媒体は、金属もしくはそれらの合金などを真空蒸着法等
によってポリエステルフィルム等の基板上に被着してつ
くられ、高密度記録に適した特性を有するが、反面空気
中で除々に酸化を受は易く、最大磁束密度などの磁気特
性が劣化するなどの難点がある。上述の欠点を解消したものとして、例えば特開昭６０−
８７４５７号公報（０１）Ｂ５／８５）に開示されてい
る。真空槽内に、円筒状キャンの局面に沿って移動する
基板と、この基板の移動方向に沿って順次にこの基板と
対向する強磁性材蒸発源とイオン源とを配設し、真空雰
囲気下で強磁性材蒸発源から強磁性材の蒸気流を基板に
差し向けて、該基板上に強磁性金属薄膜層を形成した後
、引き続いてイオン源からイオン化した酸素ガスまたは
窒素ガスを差し向けることによって、速い速度で効率よ
く強磁性金属薄膜の表面の酸化または窒化を行い保護層
を形成し、強磁性金属薄膜層の耐候性を向上させたもの
がある。第４図は従来の窒化鉄系磁気記録媒体の製造に用いられ
る真空蒸着装置の概略断面図である。図中、（１）は排気系１）υにより内部が、ｌＸ１（）
”Ｔｏｒｒ以下の高真空に保たれた真空槽で、該真空槽
（１）の内部にはるつぼ（２）、冷却ローラ（３１、送
出しローラ（５）、巻取リローラ（４）、イオン銃（６
）が配設されている。前記るつぼ（２）内には蒸発源で
ある鉄（７）が収納されている。前記冷却ローラｆ３１
には送出しローラ（４）から送出され巻取リローラ（５
）に巻取られるフィルム基板（８）が巻付けられている
。前記イオン銃（６）はガス導入管Ｉからの窒素ガスを
イオン化して、窒素イオンを前記フィルム基板（８）に
向けて照射する。（９）は遮へい板である。前記るつぼ（２）より蒸発した鉄の蒸気化は前記冷却ロ
ーラ（３）上のフィルム基板（８）上に斜め蒸着すると
同時に、前記イオン銃（６）から窒素イオンビーム化を
前記フィルム基板（８）に照射して該フィルム基板（８
）上に窒化鉄の薄膜を形成する。しかし乍ら、上記従来例の場合、イオン銃（６）から平
行性の良い窒素イオンビームσ２を引き出すためには、
イオンビーム中のイオンの運動エネルギーが数百７以上
になるようにイオンを加速しなければならない。そして
、このような運動エネルギーをもったイオンがフィルム
基板（８）に到達すると、鉄の窒化反応と共に窒化鉄の
熱解離反応が起こり、窒化効率が低下する。また、前記
フィルム基板（８）として絶縁物を用いた場合、該基板
（８）は窒素イオンの蓄積によりチャージアップし、窒
素イオンの基板への入射効率が低下する。ｅ→　発明が解決しようとする課題本発明は上記従来例の欠点に鑑みなされたものであり、
基板に被着した被膜のチャージアップを防止して、被膜
を効率良く形成することが出来る磁気記録媒体の製造方
法を提供することを目的とするものである。に）課題を解決するための手段プラズム生成室より得た正イオン及び電子を蒸発源から
の蒸気と同時に基板に照射して該基板に薄膜を形成する
。（ホ）作　用上記方法に依れば、基板に到達した正イオンは電子によ
りて打ち消され、前記基板はチャージアップしない。（へ）実施例以下、図面を参照しつつ本発明の第１実施例を詳細に説
明する。第１図は第１実施例に用いられる真空蒸着装置の概略断
面図であり、第４図と同一部分には同一符号を付し、そ
の説明は第４図の説明を援用する。図中、酩はガス導入管Ｉより窒素ガスが導入され、内部
のガス圧が１ｘ１０　　Ｔｏｒｒ８度であるプラズマ生
成室で、該プラズマ生成室ｆｆ３１の局面にはソレノイ
ドコイルａ９が巻回されている。前記プラズマ生成室（
１３１は真空槽（１）の底面に平行に配されている。（
１ｅは前記プラズマ生成室ｔ１３１の内外に気圧差を形
成するためのグリッドである。前記グリッド’（ｌｅの
中心とフィルム基板（８）の蒸着面の中心との距離は１
０ｃ１）である。第２図は前記プラズマ生成室の詳細な構造を示す図であ
る。前記プラズマ生成室ａ３１の内部には交流電源（１
７）Ｋ接続されたフィラメンＨ８１と、直流電源σ９に
より正に印加されたアノード電極（２Ｇ（２Ｇとが配設
されている。（至）は遮へ＾板である。上述のようなプラズマ生成室では、ソレノイドコイルα
９により破線で示す磁力線（２１）が形成される。一方、ガス導入管側より導入された中性窒素分子（至）
は、フィラメントαａから放出されアノード電極■によ
って加速される熱電子のと衝突することによりイオン化
される。そして、この時発生した低エネルギーの分子状
の窒素イオン（Ｎ２）ｆ２４１と電子内とは前記磁力線
Ｑυにより磁場勾配及びグリッドαｅによる気圧差によ
ってプラズム生成室＋１３１から外部忙放射状に引き出
される。上述のような第１実施例の製造方法では前記プラズマ生
成室［１３より引き出された窒素イオン＋２４１及び電
子内は、るつぼ（２）からの鉄の蒸気１）と同時にフィ
ルム基板（８）に照射される。このため、前記フィルム
基板（８）に到達した窒素イオン（２４１は電子（２５
１によって打ち消され、前記基板（８）はチャージアッ
プしない。また、前記窒素イオンｃ４及び電子（ハ）の
運動エネルギーは小さいのでフィルム基板（８）上に形
成された窒化鉄膜は熱解離しない。尚、前記蒸気α０１
窒素イオン（至）及び電子のは遮へい板（至）によりフ
ィルム基板侶）の送出側に到達するのが防止される。第３図は第１実施例の製造方法により、窒化鉄膜を形成
した場合（イ）と、第４図に示すように熱電子衝突型の
イオン銃を用いて窒化鉄膜を形成した場合−）の膜形成
速度と保磁力との関係を示す図である。この実験結果は
（イ）幹）両方とも真空槽＋１）内の窒素のガス圧が８
Ｘ１０　　　Ｔｏｒｒ、窒ｍイオン０イオン電流が２５
０μＡ／−１鉄の蒸気の基板への最小入射角θが６５′
の条件下で蒸着速度を変化させて基板上に２０００Ｘの
窒化鉄膜を形成した時の保磁力を測定することにより得
た。尚、仲）の場合の窒素イオンの加速電圧は５ｏｏｖ
である。この図より、ｔＪＩＪ１実施例の製造方法に依れば、良
好な磁気特性が得られる時の蒸着速度は従来の製造方法
に比して約３倍向上したことが判る。尚、熱電子衝突型のプラズマ生成室の代りにマイク四波
屋のプラズマ生成室を用いても同様の効果を得る。次に、本発明の第２実施例について説明する。第５図は第２実施例に用いられる真空蒸着装置の要部概
略断面図であり、第１図及び第２図と同一部分には同一
符号を付し、その説明は第１図及び第２図の説明を援用
する。第２実施例の真空蒸着装置は冷却ローラ（３）の蒸着部
分近傍内部には永久磁石（磁場発生部）（至）が前記冷
却ローラ（３）の回転に伴って移動しないように固定さ
れて組み込まれている。プラズマ生成室ａ３のソレノイ
ドコイル（１５１によって形成された磁力線！２１）は
前記永久磁石■による磁力線−と合成してミラー型磁場
を形成し、フィルム基板（８）の蒸気（ＩＧが蒸着する
部分に収束する磁力線（至）となる。尚、前記永久磁石
（至）の磁極の向きは前記プラズマ生成室（１３からの
磁力線−の向きによつて決まる。この第２実施例の磁気記録媒体の製造方法では、プラズ
マ生成室ａ３で生成された窒素イオンｃ２４１及び電子
（ハ）は第１実施例と同様に前記プラズマ生成室（１３
から引き出され、磁力線■により蒸気（１Ｇの最小入射
角θ方向に誘導される。このため１、前記蒸気αＧの入
射角が大きく鉄の堆積速度が遅い所では、前記窒素イオ
ン勿及び電子の・よりなる窒素プラズマは低密度であり
、前記蒸気ａ１の入射角が小さく鉄の堆積速度が速い所
では、前記窒素イオン（２滲及び電子固よりなる窒素プ
ラズマは高密度である。即ち、この様にして形成された窒化鉄膜は表層から深層
まで窒化度は均一であり、良好な磁性層を形成出来る。また、窒素イオン（２４及び電子のが効率良くフィルム
基板（８）に入射するので、良好な窒化鉄膜を高速で形
成することが出来る。尚、磁場発生部を電磁石で形成し
てもよい。第６図は第１実施例の装置により窒化鉄膜を形成した場
合（−９と、第５図に示す第２実施例の装置により窒化
鉄膜を形成した場合に）の膜形成速度と保磁力との関係
を示す図である。この実験結果は蒸着中の真空槽（１］
内の窒素のガス圧がｌＸ１０−’Ｔｏｒｒ、鉄の蒸気の
基板への最小入射角θが６ｃ：の条件下で蒸着速度を変
化させて基板上に２０００＾の窒化鉄膜を形成した時の
保磁力を測定することにより得た。この時、冷却ロー２
１３）表面の最も強い磁場は（ハ）が５０Ｇ、に）が１
００Ｇである。また、プラズマ生成装置としてはカウフマン型イオン源
と同原理の熱電子衝突型の装置を用い、放電電力は１０
０Ｖ、２Ａと一定である。尚、鉄の蒸着速度は水晶振動
子膜厚計により制御し、保磁力は振動試料厘磁力計によ
り測定した。第６図から判るように、高保磁力が得られる時の膜形成
速度は（ハ）の場合４００Ｘ／ｍｉｎであるのニ対し、
に）ｏ場合１０００　Ｘ／ｍｉｎ　　ト約２．５　倍に
なり、この時の保磁力も１２１００ｅと（ハ）の場合の
９１０Ｑｅに比べて大きくなった。次に、本発明の第３実施例について説明する。第７図は第３実施例に用いられる真空蒸着装置のプラズ
マ生成室の断面図であり、第３実施例の真空蒸着装置、
は第１実施例の真空蒸着袋・置のプラズマ生成室１３の
位置に第７図に示すプラズマ生成室を装着した以外は第
１実施例の真空蒸着装置と同じである。第５実施例のプラズマ生成室のは、モリブデンからなる
厚さ０．２間、開口率３０％のメツシュ状の分離板ｃ３
αによって第１生成室３１）１と第２生成室（至）とに
分離されている。前記第１生成室０の内部には交流電源
田に接続されたフィラメント［有］と、直流電源（至）
により正に印加されたアノード電極（至）（至）とが配
設されている。また、前記第１生成室（至）の局面には
ソレノイドコイル（９）が巻回されている。（側は前記第１生成室（（１）内にヘリウムガスを導入
するガス導入管である。尚、前記アノード電極（至）の
電圧は２００Ｖ、電流は４Ａであり、前記ソレノイドコ
イルζｍによって前記第１生成室０の中心に発生する磁
場の強さは２０００ｅである。前記第２生成室■の内部には直流電源臼により正に印加
されたアノード電極＋ａ　１０が配設されており、局面
にはソレノイドコイルＧ１））が巻回されている。□□
□は前記第２生成室（至）内に窒素ガスを導入するガス
導入管である。尚、前記アノード電極間の電圧は１００
Ｖ、電流は４人であり、前記ソレノイドコイル（４Ｄに
よって前記第２生成室（至）の中心に発生する磁場の強
さは１０００ｅである。上述のようなプラズマ生成室では、ガス導入管（至）よ
り導入された中性ヘリウム分子（転）は、フィラメント
（至）から放出されアノード電極（至）によって加速さ
れる熱電子（財）と衝突することによりイオン化されヘ
リウムイオン（Ｈｅ”　）　４４９と電子ＷｊＫ分離す
る。そして、この分離されたヘリウムイオン（Ｈｅ＋）
（至）と電子−は第１生成室Ｃ１υと第２生成室（至）
との気圧差によって第２生成室■に輸送される。この第
２生成室（至）に輸送されたヘリウムイオン（Ｈｅ”）
（ハ）と電子■はガス導入管（６）より導入された中性
窒素分子０ηに衝突する。ここで、前記中性窒素分子＠
ηに電子−が衝突すると、第７図の（イ）に示す反応が
起こり、前記中性窒素分子節は分子状の窒素イオン（Ｎ
２）−と電子ＩＩに分離する。また、前記中性窒素分子
０７）にヘリウムイオン（Ｈｅ＋）Ｌａが衝突するとＮ　２　＋Ｈｅ”−＊Ｎ＋Ｉ　＋Ｈｅの反応と＋　　　　＋Ｎ２＋Ｈｅ−４Ｎ２　＋Ｈｅの反応とが約６：４の比率で起こる。即ち、前記中性窒
素分子αηにヘリウムイオン（Ｈｅ　）（ト）が衝突す
ると第７図の（ロ）に示す反応により中性窒素原子のと
原子状の窒素イオン（Ｎ”）　（５１とヘリウム原子６
のとが生成され、第７図のｅ−９に示す反応により分子
状の窒素イオン（Ｎ　２＋）　６１とヘリウム原子（ロ
）とが生成される。第７図の（イ）←）（ハ）に示す上
述の反応により生成されたヘリウム原子Ｇ１３＠（ロ）
、窒素分子Ｏη、電子（財）（ト）（至）、分子状の窒
素イオン（Ｎ２＋）（財）（至）、ヘリウムイオン（ト
）、窒素原子団原子状の窒素イオン（−゛）ＧＴＪより
なる混合プラズマガス（ト）はソレノイドコイルｌによ
り形成される磁場勾配と第２生成室（至）内外の気圧差
とによって外部に放射状に引き出される。そして、外部
に引き出された混合プラズマガス曽は第１実施例と同様
にるつぼからの鉄の蒸気と同時にフィルム基板に照射さ
れ、該フィルム基板上には窒化鉄の磁性薄膜が形成され
る。尚、薄膜形成時の真空度は第１生成室面内が５Ｘ１０　
〜ｌＸ１０　　’ｌ’ｏｒｒ、第２生成室（至）内が１
ｘ１０　　Ｔｏｒｒ、真空槽（１）内が２Ｘ１０　　Ｔ
ｏｒｒ　　である。また、薄膜形成前の真空槽（１）内
の真空度は８ｘ１０　　Ｔｏｒｒ　　である。一般に原子状の窒素イオン（ｆ）は分子状の窒素イオン
（Ｎ２）よりも活性であり、しかも前記窒素イオン（Ｎ
）は単原子イオンであるため侵入型窒化物である窒化鉄
を形成する場合、窒素イオン（Ｎ２）よりも鉄原子間に
侵入し易い。即ち上述の第３実施例の製造方法では、第
７図の（ロ）に示す反応により窒素イオン（Ｎ）が多量
に生成され、窒化鉄の薄膜が高速で形成される。第８図は第１実施例の装置により窒化鉄膜を形成した場
合（ホ）と、第７図に示す第３実施例の装置により窒化
鉄膜を形成した場合（へ）の膜形成速度と保磁力との関
係を示す図である。この実験結果は蒸着中の真空槽

【１
】内のガス圧が２Ｘ１０　　Ｔｏｒｒ。鉄の蒸気の基板への最小入射角θが６５°の条件下で蒸
着速度を変化させて基板上に２０００Ｘの窒化鉄膜を形
成した時の保磁力を測定することにより得た。尚、プラ
ズマ生成室へのガス導入量は、（ホ）の場合、窒素ガス
が５ｓｅｃｍ　　であり、（へ）の場合、窒素ガスが６
ｓｃｃｍ、ヘリウムガスが２ｓｅｃｍである。また、基
板近くでのイオン電流密度は、（ホ）（へ）共に２　ｍ
　Ａ　／　５１Ｊである。第８図から判るように、最大保磁力が得られる時の膜形
成速度は、（ホ）の場合的４００Ａ／ｍｉｎであるのに
対し、（へ）の場合２００　ｏＸ／ｍｔｎと約５倍にな
り、この時の保磁力も１０３００ｅと（ホ）の場合の８
３００ｅに比べて大きくなった。尚、第３実施例の方が
第１実施例よりも高保磁力の窒化鉄の薄膜を形成出来る
のは、原子状の窒素イオン（Ｎ）が分子状の窒素イオン
（Ｎ２）よりも活性であるためと考えられる。（ト）発明の効果本発明に依れば、被膜のチャージアップを防止すること
により効率良く被膜を形成することが出来る磁気記録媒
体の製造方法を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は第１実施例の真空蒸着装置の概略断面図、第２
図は第１実施例のプラズマ生成室の概略断面図、第３図
は膜形成速度と保磁力との関係を示す図である。第４図
は従来の真空蒸着装置の概略断面図である。第５図は第
２実施例の真空蒸着装置の要部概略断面図、第６図は膜
形成速度と保磁力との関係を示す図である。第７図は第
３実施例のプラズマ生成室の概略断面図、第８図は膜形
成速度と保磁力との関係を示す図である。（７）・・・鉄、　（訃・・フィルム基板、（１）・・
・蒸気、（１３・・・プラズマ生成室、（２４１・・・
窒素イオン、（２ｊ・・・電子、　（至）・・・永久磁
石（磁場発生部）、　（財）・・・原子状の窒素イオン

Claims

【特許請求の範囲】

（１）プラズマ生成室より得た窒素イオン及び電子を、
鉄の蒸気と同時に基板に照射して該基板に窒化鉄膜を被
着することを特徴とする磁気記録媒体の製造方法。
（２）前記窒素イオン及び電子を磁場発生部によって前
記鉄の蒸着部に収束させたことを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の磁気記録媒体の製造方法。
（３）前記窒素イオンが原子状の窒素イオン（Ｎ＾＋）
であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の磁
気記録媒体の製造方法。