JPH01227220A - 磁気記録媒体の製造方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は磁気記録媒体の製造方法、特に磁性層表面に金
属酸化膜または金属窒化膜の保護層を有する磁気記録媒
体の製造方法に関する。

［従来の技術〕 強磁性酸化物あるいは金属の粉末材料を有機バインダー
中に分散せしめ、塗布する従来の磁気記録媒体に比較し
てメツキ、真空蒸着、スパッタリング等の薄膜堆積法に
よって形成される強磁性金属薄膜は、高密度用磁気記録
媒体に要求される条件の一つである磁性層の薄膜化、高
抗磁力化が容易であり、実用性の高いものとして期待さ
れる。

その−例としてスパッタによって作製されるＣｏ　−Ｃ
ｒ磁気記録媒体が挙げられる。ＣｏＣｒ磁気記録媒体（
ま従来の塗布型磁気記録媒体に対して５分の１以下の膜
厚で且つ高抗磁力の膜が容易に作製できる垂直磁気記録
媒体である。

ところで、いかなる種の磁気記録媒体であっても、その
薄膜イヒに際して、注意すべきことは、磁気記録媒体の
耐摩耗性、耐衝撃性等の機械的強度が著しく低下するこ
とである。

そこで、従来から塗布方法により磁性層表面上に脂肪酸
エステル、脂肪アルコール、脂肪アミド、金属セッケン
等の種々の有機系潤滑剤が、または磁性層表面上をプラ
ズマ酸化処理もしくはプラズマ窒化処理することで金属
酸化膜もしくは金属窒化膜が、耐摩耗性用保護膜として
設けられてきた（特開昭６０−５７５３３、同６０−６
３７２３号公報）。

しかし、塗布方法により磁性層表面上に形成された保護
膜は、磁性層との付着力が弱いため、磁気記録媒体の商
品化に要求される耐摩耗性を有する保護膜としては十分
てない。また、プラズマ酸化またはプラズマ窒化処理に
より保護膜を形成する場合、その膜形成速度が遅く、生
産性が十分でない。このため、付着力か高く、堆積速度
が速い真空蒸着、スッパタリング等の真空薄膜堆積法に
より形成される金属酸化膜または金属窒化膜の保護層の
検討が成されている（特開昭６０−５０６２２号公報）
。

中でも、対向式ターゲット式スパッタ法はスパッタの際
、ターゲットから放出されるγ電子や高いエネルギー粒
子による基板衝撃が抑制されており、基板の温度上昇、
基板の損傷等の問題が起こらない状態で膜を形成するこ
とが可能な薄膜堆積法である。特に直流電源を用いた場
合、高周波電源を用いた場合に比へて、製造コストも安
価で、装置の大型化も比較的容易である。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、直流対向ターゲット式スパッタ式により、酸化
ガスまたは窒素ガスを導入しながら、反応性スパッタを
行なうに際して、高速度でスパッタを行うときには特に
ターゲツト面上での化合物形成が起り、このため異常グ
ロー放電からアーク放電への移行か頻繁に起り、安定な
スパッタを継続できないという問題がある。

上記の不安定な放電のため、製造された磁気記録媒体は
、保護層の膜厚再現性が乏しく、且つピンホールが発生
し、生産歩留り率が低いという問題を有してじる。

本発明は、上記従来例に鑑みなされたものであり、金属
酸化物または金属窒化膜から成る保護層が、安定したス
パッタにより形成可能となり、その結果膜厚再現性が高
く、ピンホールの少ない保護層を有す、生産歩留り率の
優れた磁気記録媒体を製造することのできる方法を提供
することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、非磁性基体上に薄膜堆積法により形成した磁
性層の上に、金属酸化膜または金属窒化膜を形成する磁
気記録媒体の製造方法において、前記金属酸化膜または
金属窒化膜を、前記磁性層に酸素ガスまたは窒素ガスを
吹きつけつつ、対向ターゲット式スパッタ法で金属ター
ゲットをスパッタすることにより形成することを特徴と
する磁気記録媒体の製造方法である。

以下、本発明を、図面に基づいて説明する。

第１図は、本発明の製造法の特徴を成す過程、即ち、金
属酸化膜または金属窒化膜の成膜過程に用いる装置の一
例を示す概略図である。

第１図において、真空槽１は、その内部を排気する真空
ポンプ等から成る真空排気装置２ａと、所定のＡｒガス
を真空槽１内に導入してガス圧を０１−１０Ｐａ程度に
設定するガス導入系３と、反応性ガスとして用いる酸素
または窒素を導入してガス流量０５〜１００　ｃｃ／ｍ
ｉｎ　　程度に設定する酸素ガスまたは窒素ガス導入系
４ａ、４ｂとを具備する。ターゲット電極は、ターゲッ
トホルダー７により支持される一対のターゲット５．６
を互いに隔てて縦に平行に対向配置したものである。

両ターゲット５．６は直流安定化電流１３が接続され、
真空槽１とシールド用絶縁体１４により絶縁されている
。これらのターゲット５．６間には、磁界発生手段であ
る永久磁石８によるプラズマ収束磁界（例えば相対する
ターゲット中央で約１８００ｅのプラズマ収束磁界）が
形成される。

一方、上記ターゲット間の上方では、表面に磁性層が形
成された非磁性基体９が、金属酸化膜または金属窒化膜
の被着部分を制限するマスク１６の上に設置されている
。

なお、１５は冷却水導入管および導出管であり、１７は
プレスパツタ時のスパッタされた粒子が基体へ堆積させ
ないためのシャッター機構てある。

上記のように構成された対向ターゲット式スパッタ装置
においては、Ａｒガスイオンのターゲット表面に対する
衝撃で放出されたγ電子は、平行に対抗し合った両ター
ゲット５．６の各表面と垂直方向のプラズマ収束磁界に
より、ターゲット間の空間に閉じこめられ、対向するタ
ーゲット方向に移動する。

他方のターゲット表面に移動した、γ電子はその近傍の
陰極降下部で反射されγ電子はターゲット５．６間にお
いて、磁界に束縛されながら、往復運動を繰り返すこと
になる。この束縛過程の間にγ電子は中性のＡｒガスと
衝突して、Ａｒイオンと電子とを生成させ、これらの生
成物がターゲットからのγ電子の放出と中性Ａｒガスの
イオン化を促進させる、従って、ターゲット５．６間に
は高密度のプラズマが生成され、これに伴なって、ター
ゲット金属が充分にスパッタされる。スパッタされた金
属は酸素ガスまたは窒素導入系４ａから導入された酸素
ガスまたは窒素ガスと反応し、上方の磁気シート９の磁
性層上に金属酸化物膜または金属窒化膜として堆積して
ゆくことになる、本発明の方法では、基体に酸素または
窒素ガスを吹き付けることにより、ターゲツト面上の酸
化物あるいは窒化物の形成により誘発される異常放電お
よびそれに伴うアーク放電を防ぐことかできる。

このことによ゛す、連続して安定なスパッタを行うこと
が可能となり、且つアーク放電により発生すると思われ
る、酸化膜または窒化膜中のピンホールの除去が可能と
なる。

基体と吹き付は口の距離は、スパッタ時のガス圧下での
分子平均自由行程を考慮した場合、少なくともその行程
以下にする必要がある。

なお、本発明は対向ターゲット式スパッタ装置を利用す
るものであるから、勿論、次の利点を備えている。即ち
、高速スパッタによる高堆積速度の成膜が可能であり、
また、他の高速スパッタ（マグネトロンスパッタ、３極
、４極スパツタ等）に比較して、基体がプラズマに直接
さらされることか少なく、低い基体温度での成膜が可能
である。しかも、飛翔粒子の基体への入射エネルギーが
通常のスパッタ装置のものより小さいので、基体上に形
成された磁性層への熱ダメージが少なく基体損傷の問題
がおこらない状態で膜形成が可能となる。このため、通
常のスパッタ方法に比較して極めて良好な結晶構造を有
する耐摩耗性の数れた酸化膜または窒化膜が形成される
。

第２図は第１図に示した装置に対し、磁気ディスク、磁
気テープ等の磁気記録媒体の生産性を考慮し、金属酸化
膜または金属窒化膜の保護層を連続的に形成する対向タ
ーゲット式スパッタ装置の概略図である。即ち、この図
は、第１図に示した対向ターゲット式スパッタ装置にフ
ィルム搬送機構（巻き出しロール１０、キャン１１、巻
き出しロール１２）、及び上室に新たに真空排気装置２
ｂを設備し、差動排気機構を設けた装置の図である。

保護層を連続的に形成する装置におけるアーク放電の発
生は、保護層のピンホールの増加はもとより、アーク放
電中の一時的な成膜停止により、その膜厚分布むらが生
じ、作製した磁気記録媒体の歩留が極めて低下すること
となる。第２図の装置では、このような欠点が除去でき
る。

本発明において、金属酸化膜または金属窒化膜として、
後述の実施例で挙げるＣｏ酸化膜またはＴｉ窒化膜ばか
りでなく、Ｔｉ酸化膜、Ａｌｌ！酸化膜、ＡＩ窒化膜、
Ｃｏ−Ｙ酸化膜、Ｃｏ−Ａｌ酸化膜、Ｃｏ−Ｉ酸化膜、
Ｍｏ窒化膜等の他の種々の金属酸化膜や金属窒化膜が利
用でき、各々本発明の有効性に関して本質的に変わる点
はない。

本発明の方法では、上述した金属酸化膜または金属窒化
膜の過程の前、非磁性基体上に、磁気記録層が形成され
るが、その非磁性基体には、ポリイミド、ボワアミド、
ＰＥＴ、ＰＣ等の高分子フィルム、またはＡＡ、ガラス
等のハード基板等を用いることができ、磁気記録層には
Ｃｏ　　Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ　、　Ｃｏ、　Ｆｅ−Ｃｒ　
、　Ｃｏ−〇、Ｆｅ、　Ｎｉ、　Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃ
ｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｒｈ　、　Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−
Ｙ等の強磁性金属から成る薄膜堆積型の磁性層が利用て
き［実施例］ 実施例１ １００×１００ｍｍ、厚さ５０μｍのポリイミドフィル
ム上に、Ｃｏ−Ｃｒ２Ｏ重量％の磁性層を０４μ爪ｒｆ
マグネトロンスパツタ法により形成し、その上に第１図
に示した装置によってコバルト酸化膜を形成した。

コバルト酸化膜の作製条件は以下の通りである。

ターゲツト材・Ｃ。

対向ターゲット間隔：１２０ｍｍ 対向ターゲット間中心の磁場：１８００ｅターゲツト形
状・１５０×１００ｍｍ（厚さ６ｍｍ） 基体とターゲット中心との距離：１２０ｍｍ基体と酸素
ガス導入系先端との距離：２０ｍｍ予備排気圧力・４Ｘ
１０−’Ｐａ 導入アルゴン圧：０．２５Ｐａ 導入酸素流量（４ａ）＋　２．０ｃｃ／分スパッタ投入
電カニ０．２５ｋｗ 成膜速度：　１００　Ｊ／ｍｉｎ 膜厚・５００八 マスク開口形状：直径６０ｍｍの円 ５分間のスパッタ時間に異常グロー放電およびアーク放
電は発生しなかった。同一条件にて、前記と同じように
作製した磁性層上に、１０回のスパッタを行ったが、ア
ーク放電は発生しなかった。このようにして作製した磁
気記録媒体から４７ｍｍφの磁気ディスク１０枚を得た
。

比較例１ 第１図に示す装置によって、酸素ガスの導入系を酸素ガ
ス導入系４ａからではなく、酸素ガス導入系４ｂを用い
てＡｒガス導入系３と同−口から導入し、実施例１と同
じように作製した磁性層上にコバルト酸化膜を形成した
。コバルト酸化膜の作製条件は実施例１と上記の点（酸
素ガス導入系の変更）を除いて同様にした。

５分間のスパッタ時間にアーク放電は３回発生した。

上記と同じように作製した磁性Ｍ上に条件を変えず、１
０回のスパッタを行なったところ、アーク放電は常時３
〜４回発生した。このようにして作製した磁気記録媒体
から４７ｍｍφの磁気ディス、り１０枚を得た。

（評価） 実施例で得られた試料１０枚および比較例で得られた１
０枚の試料について、垂直記録方式専用の記録再生装置
で１１０００ｒｐ　、サンプリング周波数（輝度信号）
７．１６ＭＨｚで録画した画像のドロップアウト数を測
定した。実施例１および比較例１の各々１０枚の平均ド
ロップアウト数の結果を表１に示す。

表土 実施例１は、比較例１に比較し、ドロップアウトが減少
している。比較例１で得られた試料にっいて、電子顕微
鏡観察を行った結果、コバルト酸化膜のピンホール数が
５〜６倍増加していた。なお、実施例で測定されたドロ
ップアウト数はコバルト酸化膜自体のピンホールではな
く、フィルム上の付着物およびＣｏＣｒ２０重量％の磁
性層のピンホールに誘因されたものであることが光学顕
微鏡、ＳＥＭ等の観察により明らかになった。コバルト
酸化膜のピンホールはスパッタ時のアーク放電によるも
のと考えられる。

実施例２、比較例２ ターゲットをＴｉ、　ＡＩに変更し、導入する反応性ガ
スとして酸素ガス、窒素ガスを用いた以外は、実施例１
と同様にして４種類の磁気記録媒体（保護膜：Ｔｉ酸化
膜、Ｔｉ窒化膜、Ａ１酸化膜、Ａ１窒化膜）を作製した
（実施例２）。同様な変更を行なった以外は比較例１と
同様にして４種類の磁気記録媒体を作製した（比較例２
）。

（評価） 実施例２においては、異常グロー放電およびそれから誘
発されるアーク放電の発生は認められず、安定なスパッ
タを継続することが可能となり、ピンホールのない保護
層を有する磁気記録媒体か得られた。しかし、比較例２
てはアーク放電の発生が認められた。

実施例３ 第２図に示した装置を用い、ターゲツト材をＴｉ、導入
ガスを窒素ガスとして、その流量を３　、　５　ｃｃ／
ｍｉｎ、　、スパッタ投入電力０．８ｋｗ、フィルム搬
送速度を０　、６　ａｍ／　ｍｉｎ、とじた以外は実施
例１と同様な条件で、磁性層表面にＴｉ窒化膜か形成さ
れた磁気ディスク用磁気記録媒体を得た。

実施例１同様にアーク放電の発生を押さえることが可能
であった。

［発明の効果］ 以上説明したように、非磁性基体上に薄膜堆積法で磁性
層を形成後、その上に、金属酸化膜または金属窒化膜の
保護膜を形成する方法において、保護層を、磁性層に酸
素ガスまたは窒素ガスを吹きつけつつ、対向ターゲット
式スパッタ法で金属ターゲットをスパッタすることによ
り成膜することにより、保護層形成に際して、安定した
スバ・ンタを継続して行うことができ、結果的に生産歩
留りの高い、優れた磁気記録媒体を提供できるようにな
った・

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は、それぞれ本発明の特徴を成す過程を
実施する対向スパッタ装置の模式図である。 １・真空槽 ２ａ、２ｂ：排気系 ３：Ａｒガス導入系 ４ａ、４ｂ−酸素ガス、窒素ガス導入系５．６・ターゲ
ット ７：ターゲツトホルダー ８：永久磁石 ９・非磁性基体上に磁性層を形成したフィルム １０・巻き出しロール １１、キャン １２・巻き取りロール １３：直流安定化電源 １４、シールド用絶縁体 １５　冷却水導入管および導出管 １６　マスク

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）非磁性基体上に薄膜堆積法により形成した磁性層の
   上に、金属酸化膜または金属窒化膜を形成する磁気記録
   媒体の製造方法において、前記金属酸化膜または金属窒
   化膜を、前記磁性層に酸素ガスまたは窒素ガスを吹きつ
   けつつ、対向ターゲット式スパッタ法で金属ターゲット
   をスパッタすることにより形成することを特徴とする磁
   気記録媒体の製造方法。 ２）前記対向ターゲット式スパッタ法の電源に、直流電
   源を用いる請求項１記載の磁気記録媒体の製造方法。