JPH03225621A - 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〕 この発明は、高密度記録を可能とする薄膜型の磁気記録
媒体の製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

近年、磁気記録媒体において、高密度記録に対する要求
が高まっており、その研究が活発になってきている。

磁気記録媒体には、これまで主に用いられてきた塗布型
のものと、薄膜型のものとがあるが、塗布型磁気記録媒
体は、製法上この厚みを薄くすることに限界が来ており
、また残留磁束密度を大きくすることにも限界が来てい
る。したがって、高密度記録を可能とする磁気記録媒体
を得るには、今後塗布型よりも薄膜型が主流になると考
えられる。

磁気記録媒体には、窒化物系、コバルト系等があるが、
その中でも、特に遷移金属窒化物および鉄窒化物は、こ
れら窒化物に含まれる窒素の含有量に応じて、その結晶
構造が変化し、これに伴い磁気特性も変化することが知
られている０例えば、鉄窒化物には、ぐ−ＦｅＪ、　Ｆ
ｅｓ　Ｎ　、ｒ　　Ｆ　ｅ　ａ　ＮおよびＦｅ、Ｎ等の
化合物があり、これら化合物の結晶構造を制御すること
により、高飽和磁束密度、低保持力等の磁気特性を有す
る軟磁性薄膜や高保持力を有する面内または垂直磁化膜
の形成が可能である。すなわちこれら化合物の結晶構造
を制御し、形成する薄膜の磁気特性を制御することによ
り、この薄膜を応用した磁気記録媒体および磁気ヘッド
の特性を向上させることが可能であるさらに、窒化物系
の磁性体は、従来の薄膜型磁気材料が抱える耐食性とい
う問題に対しても解決できるという点でその応用が期待
されている。

ところで例えば、コバルト系の磁性膜を５％食塩水中に
浸漬させた場合、実用上十分な耐食性を考えると、同食
塩中で約１カ月以上耐えうる耐食性が必要であるが、現
実には、杓子時間でその飽和磁化の値は５０％程度まで
低下するという問題がある。

従来、このような磁性体の耐食性を改善するために行わ
れてきた方法として、磁性体の表面に、各種の保護膜を
形成する方法が提案されてきた。

主なものに、Ｃｒ等のメツキ膜、メタンガス等の分解に
より得られるカーボン膜、ポリイミド樹脂等による耐熱
性樹脂膜等が挙げられる。

しかしこれら保護膜は、いずれもその厚みのために、磁
性層と磁気ヘッドとの間の空隙長を大きくし、その結果
、磁気記録媒体の磁気特性（例えば感度比Ｓ／Ｎ比等）
に悪影響を及ぼすという問題がある。

また高周波電極により発生させた酸素ガスのプラズマ中
に磁性層をさらし、この磁性層の表面に酸化層を形成す
ることが提案されているが、所望の厚みを有する酸化層
を形成するのに時間がかかることによる工業上の非効率
、酸化層の厚みを制御することが困難および耐食性の改
善が不十分等の問題がある。

現在要求されている高密度記録の磁気記録媒体における
開発要因として以下の点が挙げられる。

（１）磁性記録媒体の厚みを薄くする。

（２）保持力を大きくする。

（３）残留磁束密度を大きくする。

（４）保持力の角型比を大きくする。

（５）耐食性の向上 したがって、これまで用いられてきた塗布型より薄膜型
の磁気記録媒体が強く要望されてきている。

しかし、このような薄膜型をメツキにより得ようとする
試みがあるが、このメツキによる型遣方法では、メツキ
浴の管理が困難、均一な膜を得ることが困難、析出速度
が遅いことによる量産性の劣化および排水による公害問
題等の問題を避けることができない。

そこで高密度記録の薄膜型磁気記録媒体を真空蒸着法ま
たはスパッタリング法によって形成することが提案され
ている。このような磁気記録媒体において高密度記録を
考慮した場合、この真空蒸着法またはスパッタリング法
は最適の製造方法である。特に真空蒸着法は、成膜レー
トが極めて大きく量産性に優れ、かつ高保持力で、角型
比も良好な磁気記録媒体を製造でき、例えばコバルトま
たはコバルト合金等の強磁性体材料を叙法蒸着法により
、基体上に蒸着して磁性層を形成したものは、その保持
力は１０００　（Ｏｅ）　、角型比は０．９のものが得
られている。

なお耕法１ｆｒ法は、例えば蒸着源と、磁性層を形成す
べき基体との間に遮蔽板を置き、この遮蔽板により蒸着
物質の入射方向を制限し、所望の薄＃を蒸着する方法で
ある。これは真空蒸着法により、金属磁性体となる柱状
粒子を基体表面に成長させる際、この柱状粒子を基体表
面に垂直に成長させた場合と、垂直以外の角度（斜め方
向）に成長させた場合とでは、形成された磁性層の保持
力が異なり、例えば上記コバルト合金等では、後者の方
が保持力が大きくなるという性質を利用した方法である
。

また垂直磁気異方性をＣｏ−Ｃｒ系合金の薄膜により得
る際は、膜面の垂直方向に六方最密充填構造のＣ軸を配
向する必要がある。したがってこの場合も上記遮蔽板を
用いたり、またはチタン膜やニッケルー鉄合金膜を下地
層として形成した後、この表面にＣｏ−Ｃｒ系合金を蒸
着させる方法が提案されている。

〔発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような真空蒸着法により、形成した
磁性層においても、上述の耐食性という問題は、十分解
決されていないのが現状である。

また耕法蒸着をするために遮蔽板が必要であるため、磁
性層の形成速度が遅くなるという問題があり、そのため
工業的には、蒸着材料の基体への入射角か、または磁性
層の形成速度かのどちらかが制限されるという問題があ
る。

例えば、上記窒化物の磁気材料が真空蒸着法で容易に得
られれば、磁気特性制御および耐食性の問題を解決でき
る。しかし、このコバルト窒化物は、常温、常圧下での
形成が困難であり、したがってこのようなコバルトもし
くはコバルト合金系の強磁性体薄膜の窒化物を形成して
、その磁気特性の制御および耐食性の向上させる方法は
見出されていない。

さらにこのコバルトより、資源が豊富であり、価格も安
い鉄の窒化物によって、保持力が１０００〔００３以上
、角型比が０．９以上、かつ耐食性の良好のものが得ら
れれば、その工業上の利用価値は絶大なものとなるであ
ろうが、従来の真空蒸着法では、磁気特性の制御および
耐食性の向上を実現することはできないのが現状である
。

この磁気特性の制御は、膜中の磁気材料の結晶構造と関
連があり、それらを任意に制御できれば、磁気特性を制
御し、かつ耐食性の優れた窒化物を形成することができ
るが、真空蒸着法は、スパッタリング法とは異なり、高
速の粒子による成膜がほとんど存在しないため、膜の結
晶構造を制御することは困難である。さらに真空蒸着法
では、磁性膜と基体との密着性も不十分という問題があ
る。

この発明の目的は、優れた耐食性および磁気特性を有し
、これらを任意に制御することのできる磁気記録媒体の
製造方法を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

請求項（１）記載の磁気記録媒体の製造方法は、基体に
磁気材料を蒸着し、この蒸着と同時もしくは交互または
蒸着後に、不活性ガスイオンおよび窒素ガスイオンのビ
ームを照射することを特徴とする 請求項（２）記載の磁気記録媒体の製造方法は、基体に
磁気材料を蒸着し、この蒸着と同時もしくは交互または
蒸着後に、窒素ガス雰囲気中で不活性ガスイオンのビー
ムを照射することを特徴とする。

第１図（ａ）、　（ｂ）はこの発明の一例の磁気記録媒
体の製造方法を適用した磁気記録媒体の主要部を示す概
念図である。

第１図（ａ）に示す磁気記録媒体は、基体１上に窒化物
磁性層３を形成したものである。基体ｌは基材１ａ上に
磁性層２を形成したもので、これらの界面には、この両
者の原子より構成される混合層４が形成され、磁性層２
と窒化物磁性層３との界面には、この両者の原子より構
成される混合層５が形成される。

また磁性層２および窒化物磁性層３は、−層または複数
層のものである。

第１図（ｂ）に示す磁気記録媒体は、基体１°上に窒化
物磁性層３を形成したものである。

なおこの基体１′と窒化物磁性層３との界面には、この
両者の原子より構成される混合層６が形成される。

また窒化物磁性層３は、−層または複数層のものである
。

第２図はこの発明の実施のために用いられる薄膜形成装
置の一例を示す概念図である。

第２図に示すように、成膜すべき基材１ａを基体ホルダ
７に保持し、この基材１ａに対向した位置に、イオン源
８および蒸着源９を配置する。なおＩＯは窒素ガス導入
口、１１は磁気材料である。

また基材１ａ、基体ホルダ７、イオン源８および蒸着源
９．窒素ガス導入口１０は、真空容器（図示せず）内に
収納される。

またイオン源８は、例えばパケット型イオン源。

カウフマン型イオン源等であり、供給したガスをイオン
化し、基材１ａへ照射するものであれば特に限定されな
い。

また蒸着源９は、例えば電子ビーム加熱式、レーザ加熱
式または高周波加熱式等であり、磁気材料１１を加熱し
、蒸気化して基材１ａ上に蒸着するものであれば特に限
定されない。

また基材１ａおよび基体１′は、非磁性の材料で、例え
ばポリエステル、ポリオレフィン、プラスチック等の高
分子材料や各種セラミック等であり、かつその形状も任
意のもので、例えばテープ状、フィルム状、シート状、
ディスク状、ドラム状またはカード状等である。

また基体ホルダ７は、基材１ａまたは基体ｌ゛の形状に
応じて冷却効率の良い形状にする０例えば基材１ａが、
テープ状である場合、円筒状のキャンを冷却しながら、
このキャンに沿って基材１ａを走行させれば、連続して
このテープ状の基材１ａ上に薄膜を形成することができ
る。

また磁性材料１１は、例えば鉄（Ｆｅ）またはコバルト
（Ｃｏ）等の金属やＣｏ−Ｎｉ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｃ
ｒまたはＣｏ−Ｃｒ−Ｎｉ等の合金である。

このような薄膜形成装置を用いた第１図（ａ）に示す磁
気記録媒体の製造方法の一例を以下説明する。

真空容器内をＩ　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ以下の高真空状
態に排気した後、第１図（ａ）に示す磁性層２は、基材
１ａ上に蒸着源９による磁気材料１１の蒸着と、同時ま
たは交互にイオン源８による不活性ガスイオンのビーム
を照射して形成するか、または基材１ａ上に磁気材料１
１を蒸着した後に、イオン源８により不活性ガスイオン
のビームを照射しテ形成する。

この際、不活性ガスイオンのビームの入射方向を制御す
ることにより、磁性層２の結晶配向を制御し、磁性特性
を任意に制御する。これは不活性ガスイオンのビームを
用いると、磁性層２を構成する結晶が、この不活性ガス
イオンのビームの入射方向に優先的に配向した構造をと
ることによる。

また不活性ガスイオンのビームは、磁性層２を構成する
原子と衝突２反跳することにより、基材１ａと磁性層２
との界面に、基材１ａを構成する原子と磁性層２を構成
する原子との混合層４を形成し、この混合層４により基
材１ａと磁性層２との密着性を著しく向上させる。

なおこの際、基材１ａの表面に対する法線と、蒸着源９
からの蒸気化された磁気材料１２とのなす角度（入射角
θ、）は、０°以上８５゛以下に設定することが好まし
い。また基材１ａの表面に対する法線と、不活性ガスイ
オンのビームとのなす角度（入射角θｔ）は０°以上９
０°以下にすることが好ましい。

また入射角θｉは、例えばコバルト系の薄膜を形成する
場合、この入射角θ、をＯ°以外に設定すると、膜の保
持力が増大するという、いわゆる叙法蒸着の効果が従来
より知られているが、この発明においては、特に入射角
θ五は限定されず、この叙法蒸着の効果を得たい場合に
、適宜その入射角θ１を設定すれば良い。

次に第１図（ａ）に示す窒化物磁性層３は、基体１に磁
気材料１１を蒸着し、この蒸着と同時もしくは交互また
は蒸着後に、イオン源８より窒素ガスイオンおよび不活
性ガスイオンビームを照射して形成するか、または磁気
材料１１の蒸着と同時もしくは交互または蒸着後に、窒
素雰囲気中でイオン源８より不活性ガスイオンのビーム
を照射して形成する。

この際、窒素ガスイオンおよび不活性ガスイオンのビー
ムの入射方向を制御することにより、窒化物磁性層３の
結晶配向を制御し、磁性特性を任意に制御する。

また不活性ガスイオンのビームは、窒化物磁性層３を構
成する原子と衝突１反跳することにより、磁気層２と窒
化物磁性層３との界面に、磁気層２を構成する原子と窒
化物磁性層３を構成する原子との混合層５を形成し、こ
の混合層５により基体１と窒化物磁性層３との密着性を
著しく向上させる。

蒸着源９による磁気材料１１の蒸着と同時もしくは交互
または蒸着後に、イオン源８による窒素ガスイオンおよ
び不活性ガスイオンのビームを照射して、窒化物磁性層
３を形成する場合は、第２図に示すような１機のイオン
源８に不活性ガスおよび窒素ガスを同時に供給させても
良いが、不活性ガスおよび窒素ガスを各々別のイオン源
（図示せず）に供給し、この２機のイオン源により、不
活性ガスイオンおよび窒素ガスイオンのビームを照射し
ても良い、この際両者のビームの照射は、同時または交
互に行う。

なおこの場合、窒素ガスイオンのビームの照射のみでも
、窒化物磁性層３の結晶配向性を制御することが可能で
あるが、不活性ガスイオンのビームの照射を併用すれば
、より一層結晶配向性を制御でき、磁気特性を任意に制
御することができる。

このように窒素ガスイオンおよび不活性ガスイオンのビ
ームとの照射により、磁気特性を任意に制御し、かつ耐
食性の優れた窒化物磁性層３を形成することによって、
優れた耐食性および磁気特性を有する磁気記録媒体を製
造することができる。

蒸着＃９による磁気材料１１の蒸着と同時もしくは交互
または蒸着後に、窒素雰囲気中で不活性ガスイオンのビ
ームを照射して、窒化物磁性層３を形成する場合は、第
２図に示す窒素ガス導入口１０より窒素ガスを基材ｌ付
近に導入し、蒸着源９による磁気材料１１の蒸着と同時
もしくは交互または蒸着後に、イオン源８により不活性
ガスイオンのビームを照射して形成する。

この場合、基体ｌ付近の窒素と、不活性ガスイオンの照
射により励起された基体１上の磁気材料１１とを結合さ
せることによって、窒化物磁性層３を形成する。

なお上述全ての各イオンの照射エネルギーは、４０ｋｅ
Ｖ未満が好ましい、イオンの照射エネルギーが、４０ｋ
ｅＶを超えると、磁性層２および窒化磁性層３内部に結
晶欠陥が生成されるとともに、スパッタリング作用によ
り磁性層２および窒化物磁性層３の形成速度を低下させ
るので好ましくない、すなわちイオンの照射エネルギー
は、４０ｋｅＶ未満で適宜制御すれば良く、例えば基体
１と磁性層２との界面に混合層４を形成する際には、２
ｋｅＶ以上の照射エネルギーを用い、窒化物磁性層３を
形成する際には、結晶欠陥の生成や熱的損傷を抑制する
ため、２ｋｅＶ以下の照射エネルギーを用いれば良い等
、その目的に応じて任意に制御すれば良い。

また照射する不活性ガスイオンまたは窒素ガスイオンの
照射量は、特に限定されるものではないが、基体１上に
蒸着される磁気材料１１の原子数（Ｍ）と、基体ｌ上に
照射するイオン数（Ｉ）との比（Ｍ／　Ｉ　）が０．１
％以上になるように調整するのが好ましい。

なおこの例では、第１図（ａ）に示す磁気記録媒体の製
造方法を説明したが、第１図（ｂ）に示す磁気記録媒体
も同様に製造することによって、磁気特性を任意に制御
し、かつ優れた耐食性および磁気特性を有する磁気記録
媒体を得ることができる。

〔作用〕

請求項（１）記載の磁気記録媒体の製造方法によれば、
基体に磁気材料を蒸着し、この蒸着と同時もしくは交互
または蒸着後に、不活性ガスイオンおよび窒素ガスイオ
ンのビームを照射するため、この窒素ガスイオンおよび
不活性ガスイオンの照射方向により、基体上に蒸着され
る磁気材料の結晶配向を任意に制御することができ、か
つ耐食性に優れた窒化物磁性層を形成することができる
。また基体と窒化物磁性層との界面に形成する混合層に
より、基体と窒化物磁性層との密着性を著しく向上させ
ることができる。

請求項（２）記載の磁気記録媒体の製造方法によれば、
基体に磁気材料をＮｉｂ、この蒸着と同時もしくは交互
または蒸着後に、窒素ガス雰囲気中で不活性ガスイオン
のビームを照射するため、この不活性ガスイオンのビー
ムにより、磁性材料を構成する原子を励起させ、この励
起された原子と窒素を結合させて、耐食性に優れた窒化
物磁性層を形成することができ、かつ不活性ガスイオン
のビームの照射方向により、基体上に蒸着される磁気材
料の結晶配向を任意に制御することができる。

また基体および窒化物磁性層を構成する原子と、照射イ
オンとの衝突１反跳により、基体と窒化物磁性層との密
着性を著しく向上させることができる。

〔実施例〕

叉隻斑上 第２図に示す薄膜形成装置を用いて、基体ホルダ７に基
材１ａとして、ガラス基板（３０Ｘ３０閣）を保持し、
真空容器内を２Ｘ１０−’Ｔｏｒｒ以下の高真空に保っ
た。

その後、蒸着源９により純度９９％の鉄を蒸発させ、ガ
ラス基板上に堆積させると同時に、イオン源８に純度９
９．９９９％の窒素ガスを導入し、窒素イオンを照射し
、磁性層を形成した。

この際、窒素イオンの加速エネルギーは２　ｋｅＶであ
り、成膜中、鉄の蒸着速度および窒素イオンの照射量を
調整することによって、ガラス基板上に到達する鉄原子
と窒素イオンとの個数比を１（１００％）となるように
した。

なおガラス基板の表面の法線方向に対する窒素イオンの
入射角度は、８０°である。

また蒸着源９として、電子ビーム蒸着源を用いた。

またガラス基板に対する鉄薫発原子の入射角度を制御す
るための遮蔽板は使用しなかった。

また磁性層の厚みは１５００人とした。

１施撚Ｉ 第２図に示す薄膜形成装置を用いて、真空容器内を２Ｘ
１０−’Ｔｏｒｒに真空引きした後、１×１０−’Ｔｏ
ｒｒの窒素ガスを容器内に導入し、蒸着Ｒ９により、ガ
ラス基板上に鉄（純度９９％）を真空蒸着させると同時
に、イオン′ｔＡ８により、Ａｒ（純度９９．９９９％
のＡｒガスを供給し、イオン化したもの）イオンを２ｋ
ｅＶの加速エネルギーで照射し、磁性層を形成した。

なお成膜中、ガラス基板上に到達する鉄原子とＡｒイオ
ンとの個数比は、３０％となるように調整した。

また記入していない成膜工程ならびに成膜条件等は、実
施例１と同じである。

人旌斑主 第２図に示す薄膜形成装置を用いて、ガラス基板上に、
蒸着源９により、Ｃｏ−Ｃｒ合金（Ｃ。

：２０ｗｔ％、Ｃｒ：８Ｑｗｔ％）合金を蒸着させると
同時に、イオン源８により、Ａｒイオンを加速エネルギ
ー２ｋｅＶで照射して、１０００人成膜し、その後、さ
らにＣｏ−Ｃｒ合金を真空蒸着させると同時に、窒素イ
オンを加速エネルギー２ｋｅＶで照射することによって
、表面にＣ。

Ｃｒ合金の窒化物である磁性層を形成した。

なお磁性層の厚みは、１５００人であり、記入していな
い成膜工程および成膜条件は、実施例１と同じである。

上記実施例１〜３のものについて、磁性層のＭ−Ｈ特性
を測定し、保持力と角型比とを測定したところ、以下に
示す結果が得られた。

二のように実施例１〜３の磁性層は、保持力１０００　
（００３以上および角型比０．９以上の優れた磁気特性
を得ていることがわかる。

さらに上記磁性層の耐食性を調べるために、実施例１〜
３のものを５％濃度の塩水に１力月浸漬した後、それら
の磁気特性を測定したところ、全く変化を示さず、また
外観を調べたところ、何ら変化を示さなかった。したが
って、実施例１〜３の磁性膜は耐食性に優れたものであ
ることが判明した。

〔発明の効果〕

請求項（１）記載の磁気記録媒体の製造方法によれば、
基体に磁気材料を蒸着し、この蒸着と同時もしくは交互
または蒸着後に、不活性ガスイオンおよび窒素ガスイオ
ンのビームを照射するため、この窒素ガスイオンおよび
不活性ガスイオンのビームの照射方向により、基体上に
蒸着される磁気材料の結晶配向を制御でき、磁気特性を
任意に制御することができる。そのため従来のように基
体上に蒸着される磁気材料の蒸着方向を制御するために
設けられる遮蔽板が不必要となり、窒化物磁性層の形成
速度に影響なく、耕法蒸着と同様の効果を得ることがで
き、かつ耐食性に優れた窒化物磁性層を形成することが
できる。その結果、優れた耐食性および磁気特性を有し
た磁気記録媒体を量産効率良く製造することができる。

また基体および窒化磁性層の界面に形成する混合層によ
り、基体と窒化物磁性層との密着性が著しく向上した磁
気記録媒体を得ることができる。

請求項（２）記載の磁気記録媒体の製造方法によれば、
基体に磁気材料を蒸着し、この蒸着と同時もしくは交互
または蕩着後に、窒素ガス雰囲気中で不活性ガスイオン
のビームを照射するため、この不活性ガスイオンのビー
ムにより、磁性材料を構成する原子を励起させ、この励
起された原子と窒素を結合させて、耐食性に優れた窒化
物磁性層を形成することができ、かつ不活性ガスイオン
の照射方向により、基体上に蒸着される磁気材料の結晶
配向を制御し、磁気特性を任意に制御することができる
。そのため従来のように基体上に蒸着される磁気材料の
蒸着方向を制御するために設けられる遮蔽板が不必要と
なり、窒化物磁性層の形成速度に影響なく、叙法蒸着と
同様の効果を得ることができ、かつ耐食性に優れた窒化
物磁性層を形成することができる。その結果、優れた耐
食性および磁気特性を有した磁気記録媒体を量産効率良
く製造することができる。また基体および窒化物磁性層
の界面に形成する混合層により、基体と窒化物磁性層と
の密着性が著しく向上した磁気記録媒体を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａｌ、　（ｂ）はこの発明の一例の磁気記録媒
体の製造方法を適用した磁気記録媒体の主要部を示す概
念図、第２図はこの発明の実施のために用いられる薄膜
形成装置の一例を示す概念図である。 １、ｌ゛・・・基体、１１・・・磁性材料筒 図 （ａ） （ｂ） 第 図 １１磁気材料

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）基体に磁気材料を蒸着し、この蒸着と同時もしく
   は交互または蒸着後に、不活性ガスイオンおよび窒素ガ
   スイオンのビームを照射することを特徴とする磁気記録
   媒体の製造方法。
2. （２）基体に磁気材料を蒸着し、この蒸着と同時もしく
   は交互または蒸着後に、窒素ガス雰囲気中で不活性ガス
   イオンのビームを照射することを特徴とする磁気記録媒
   体の製造方法。