JPH04219622A - 磁気記録媒体およびその製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高密度記録に適した金属
薄膜型磁気記録媒体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、磁気記録に対して高密度記録への
要求が高まっており、これに伴って記録波長が短くなる
傾向にある。

【０００３】磁気記録方式としては、高密度領域での減
磁の小さい垂直磁化方式が好ましいとされているが、リ
ングヘッドと組み合わせた場合、磁性層が完全に垂直磁
化膜であると再生出力をあまり大きくできないという問
題がある。そして、リングヘッドを使用する場合、面内
方向に若干傾いた磁化容易軸を有する磁性薄膜の方が高
密度記録という面からは好ましいといえる。

【０００４】記録密度を高めるためには強磁性薄膜系の
磁気記録媒体を使用することが有利である。しかしなが
ら、一般に強磁性薄膜には腐食されやすいという欠点が
あることが知られている。

【０００５】特に、特公昭４１−１９３８９号、米国特
許第４４７７４８９　号に記載されるＣｏ−Ｎｉ斜め蒸
着層を用いた金属薄膜型磁気記録媒体は酸化や腐食を受
けやすく、耐候性に劣り、材料コストが高いものであっ
た。

【０００６】それに対し、特開昭６１−５４０２３号、
特開昭６３−１５２０１７　号、特開昭６３−１５２０
１９　号、特開昭６３−２４１７１８　号に記載される
窒化鉄薄膜は耐候性が極めて良好であり、かつ安価であ
るという利点を有している。しかしながら、一般に、窒
化鉄薄膜には成膜速度が遅いという問題があった。

【０００７】特公昭６２−４９７２５号、特開昭６０−
２８０２８号等に開示されているイオンプレーティング
法による窒化鉄薄膜の製造方法では、鉄蒸気流の非磁性
支持体上への入射角を５０°以上とすることによって良
好な磁気特性が得られると報告されているが、成膜時の
真空度が低く、膜質が低下するため、Ｃｏ−Ｎｉ系の強
磁性薄膜ほどの高い磁気特性は得られなかった。

【０００８】特開昭６２−１１２１　号、特開昭６３−
２３７２１９　号、特開昭６３−２８１２２５　号に記
載されるイオンアシスト蒸着法による窒化鉄薄膜の製造
方法においては、成膜速度が遅く、大面積の膜を高速に
製造することは困難であった。

【０００９】特開昭５９−２２８７０５　号、特開昭６
１−１１０３２８号には窒化鉄を用いた垂直磁気記録媒
体のスパッタ法による成膜が記載されているが、これも
成膜速度が遅いものであった。

【００１０】第１３回日本応用磁気学会学術講演概要集
（１９８９）、ｐ．４０８　にはイオンアシスト蒸着法
による垂直磁化窒化鉄薄膜の製造が記載されているが、
成膜速度がＣｏ−Ｎｉ蒸着膜に比べて遅く、異方性磁界
がＣｏ−Ｃｒ蒸着膜に比べて劣り、また、垂直磁化膜で
あるため、リングヘッドを用いる水平磁化方式には不向
きであった。

【００１１】また、窒化鉄薄膜を構成する結晶粒子はそ
の形状が平板状となりやすく、そのため、磁化容易軸は
平板内で２次元的に変動し、磁化容易軸の非磁性支持体
に対する傾きは結晶粒子の非磁性支持体に対する実際の
傾きよりも小さくなる傾向にあった。したがって、磁化
の垂直成分がそれだけ少ないことになり、出力は充分に
大きくできなかった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
従来技術の問題点に鑑み、耐腐食性に優れ、かつＳ／Ｎ
比の大きい金属薄膜型磁気記録媒体およびその製造方法
を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の磁気記録媒体は
非磁性支持体および該非磁性支持体上に設けられた窒化
鉄系強磁性薄膜を有するものであって、この窒化鉄系強
磁性薄膜が、前記非磁性支持体に対する入射角が３０°
以上となるように鉄蒸気流を前記非磁性支持体に差し向
けると同時に２００　Ｖ以下の加速電圧で前記非磁性支
持体上における電流密度が０．３ｍＡ／ｃｍ２　以上で
ある窒素を主体とするイオン流を前記非磁性支持体に照
射することによって形成されていることを特徴とするも
のである。

【００１４】本発明の磁気記録媒体の製造方法は、前記
非磁性支持体に対する入射角が３０°以上となるように
鉄蒸気流を前記非磁性支持体に差し向けると同時に２０
０　Ｖ以下の加速電圧で前記非磁性支持体上における電
流密度が０．３ｍＡ／ｃｍ２　以上である窒素を主体と
するイオン流を前記非磁性支持体に照射することによっ
て前記窒化鉄系強磁性薄膜を形成することを特徴とする
ものである。

【００１５】本発明によれば、耐腐食性に優れた窒化鉄
系強磁性薄膜を有する磁気記録媒体を安価かつ高速に製
造することができる。本発明においては、成膜速度の向
上により、連続成膜によるテープ作製が可能である。

【００１６】また、本発明によって得られる磁気記録媒
体の窒化鉄系強磁性薄膜は垂直磁化成分に富み、高密度
記録に適したものである。特に、磁化容易軸の傾きの方
向が従来の窒化鉄系薄膜に比較してより垂直な方向に傾
いており、高記録密度領域においてリングヘッドと組み
合わせた時の記録再生を有利に行うことができる。この
ような効果が得られる作用機構は充分に解明されていな
いが、窒素を主体とするイオン流を低エネルギ（低加速
電圧）かつ高電流密度で非磁性薄膜に照射しつつ成膜す
ることが関与しているものと考えられる。

【００１７】また、このような製造方法により製造され
る磁気記録媒体のうち、特に好ましいものは、前記強磁
性金属薄膜が窒化鉄系柱状粒子により構成され、該柱状
粒子の短径が２００　〜１０００オングストローム、長
径が１０００〜３５００オングストロームの範囲にあり
、前記非磁性支持体上に立てた法線と前記柱状粒子の軸
とのなす角度が４５〜８５°の範囲にあるものである。

【００１８】この磁気記録媒体は強磁性金属薄膜を窒化
鉄系柱状粒子により構成したため、耐腐食性に優れてい
る。また、柱状粒子の大きさを上記のように特定したこ
とにより、ノイズを下げるとともに出力を大きくするこ
とが可能である。

【００１９】本発明において、柱状粒子の大きさは、短
径および長径ともに、小さすぎると出力を余り大きくす
ることができず、大きすぎると粒子が板状に近づいて磁
化容易軸の傾きが実際の粒子の傾きよりも小さくなって
出力の低下とノイズの増大を招くため、上記の範囲とす
ることが好ましい。

【００２０】強磁性薄膜の厚さは、厚すぎると薄膜の表
面性が低下して電磁変換特性が充分に得られず、薄すぎ
ると充分な磁気特性が得られないため、好ましくは０．
０２〜５．０　μｍ、より好ましくは０．０５〜２．０
　μｍの範囲とする。

【００２１】本発明において「窒化鉄系強磁性薄膜」と
はα−Ｆｅ，α”−Ｆｅ８　Ｎ，γ′−Ｆｅ４　Ｎ，ε
−Ｆｅ２−３　Ｎ，およびζ−Ｆｅ２　Ｎ（以上は窒化
鉄の結晶型）のうちの少なくとも１種の結晶構造を有す
る鉄と窒素との化合物を主成分とする強磁性薄膜を意味
する。この薄膜には、鉄および窒素以外の成分として、
酸素、ＣｏおよびＮｉ等の強磁性金属元素、Ｃｒ，Ｔｉ
，Ａｌ等の耐腐食性元素等を適量混入させることもでき
る。

【００２２】本発明の強磁性薄膜は、例えば、鉄蒸気流
と窒素イオン流とを用いるイオンアシスト蒸着法により
製造することができる。

【００２３】鉄蒸気流は、上記のようなＣｏ，Ｎｉ等の
元素を含むものとすることができるが、鉄を主成分とす
ることが好ましい。鉄蒸気流は、電子ビーム加熱、高周
波誘導加熱等によって、鉄を含有する金属材料を真空中
で加熱蒸発せしめることにより得ることができる。本発
明においては、非磁性支持体に対する入射角が３０°以
上となるように鉄蒸気流を蒸着させることが、良好な磁
気特性を得る上で必要である。特に、鉄蒸気流の非磁性
支持体に対する入射角は４０〜９０°の範囲となるよう
にすると非磁性支持体上に立てた法線と前記柱状粒子の
軸とのなす角度が４５〜８５°の範囲になることが認め
られた。なお、本発明において「入射角」とは非磁性支
持体上に立てた法線と鉄蒸気流の中心線とがなす角度で
ある。

【００２４】鉄蒸気流の蒸発速度は望ましい製造速度（
下限）と窒化鉄の充分な生成度（上限）とによって決ま
るが、好ましくは５〜２００　オングストローム／秒、
より好ましくは１０〜２００　オングストローム／秒の
範囲とする。

【００２５】本発明において「窒素を主体とするイオン
流」とはイオン種として窒素を５０％以上含有するイオ
ン流を意味する。窒素の他には酸素、アルゴン等の不活
性ガス等、任意の成分を含有することができる。本発明
においては窒素を６０％以上含有するイオン流を用いる
ことが好ましい。

【００２６】窒素イオン流は公知のイオン生成手段によ
り形成することができるが、２００　Ｖ以下の加速電圧
で非磁性支持体上における電流密度が０．３ｍＡ／ｃｍ
２　以上となるように前記非磁性支持体に照射する。エ
ンドホール型（ｅｎｄ−Ｈａｌｌ　ｔｙｐｅ）　イオン
ガンは、低加速電圧で高い電流密度を達成することがで
きるため、特に好ましいイオン生成手段である。

【００２７】エンドホール型イオンガンは、従来一般的
に使用されていたカウフマン型イオンガンと比較して、
グリッドを有していないという点に大きな特徴がある。 グリッドを有していないイオンガンは、グリッドを有す
るイオンガンに比べて、照射されるイオン、励起分子、
励起原子、電子等、膜の窒化を促進する活性種が多いた
め、高速成膜に適している。また、グリッドを有するカ
ウフマン型イオンガンにおいてはイオンガンから照射さ
れるイオンはグリッドに印加される電圧で決定される一
定のエネルギを帯びるのに対し、エンドホール型イオン
ガンにおいてはエネルギ分布を有するイオンが発生する
ものと推定され、これが、より好ましい効果を生じさせ
るためになんらかの寄与をするものと考えられる。

【００２８】本発明においては、鉄蒸気流に比較して窒
素イオン流を大きくし、かつ成膜速度をある程度抑える
ことにより、非磁性支持体上に形成される結晶粒子の形
状を上記のように特定することができる。

【００２９】非磁性支持体に照射される窒素イオン流の
入射角は任意のものとすることができるが、その方向は
非磁性支持体上に差し向ける時に鉄蒸気流と平行もしく
はほぼ平行であるとより好ましい結果が得られる。

【００３０】成膜時の雰囲気には窒素以外の成分として
酸素を混入させることが好ましい。その含有量は雰囲気
全体の４０体積％以下とすることが好ましい。酸素を混
入させると窒素１００　％の場合に比べて膜面の垂直方
向の保磁力や角型比が向上し、異方性磁界も向上する。 これは、窒化鉄と同時に酸化鉄も形成されるために単磁
区を構成する結晶粒子が微細化されるためと考えられる
。

【００３１】本発明によって得られる磁気記録媒体の強
磁性薄膜の膜面に垂直な方向に外部磁場を印加して測定
される磁気特性の望ましい値は、保磁力が６００　〜２
０００Ｏｅ、より好ましくは８００　〜２０００Ｏｅ、
飽和磁束密度が２０００〜８０００Ｇ、より好ましくは
３０００〜６０００Ｇ、角型比が０．１　以上、より好
ましくは０．４　以上である。特に、飽和磁束密度が大
きすぎると耐腐食性が低下する。また、強磁性薄膜の膜
面と平行で図１において紙面と垂直な方向で測定したＢ
−Ｈ曲線より求めた異方性磁界Ｈｋは好ましくは１ｋＯ
ｅ以上、より好ましくは２ｋＯｅ以上である。

【００３２】本発明における非磁性支持体としては、ポ
リエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリアミド、
ポリ塩化ビニル、三酢酸セルロース、ポリカーボネート
、ポリエチレンナフタレートのようなプラスチックを用
いることが好ましいが、特に、窒化鉄系薄膜の成膜時に
非磁性支持体が高温にさらされることがあるため、耐熱
性に優れた材料であるポリイミドやポリアミドやポリエ
チレンテレフタレート等で非磁性支持体を形成すること
が好ましい。非磁性支持体の厚さは一般に５〜２０μｍ
、好ましくは６〜１５μｍの範囲にある。

【００３３】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００３４】実施例１ 図１にその概略を示すイオンアシスト蒸着装置を用い、
厚さ５０μｍのポリイミド樹脂フィルムを非磁性支持体
１として磁気記録媒体を製造した。

【００３５】イオンガンとしてはコモンウェルス社（Ｃ
ｏｍｍｏｎｗｅａｌｔｈ）製のエンドホール型イオンガ
ンＭＡＲＫ−ＩＩを使用した。非磁性支持体１とエンド
ホール型イオンガン２との間の距離は３０ｃｍとし、ガ
ス導入口３からは窒素ガスを導入し、加速電圧は１００
　Ｖとした。

【００３６】蒸発源となる電子線加熱蒸発装置としては
日本電子社製ＪＥＢＧ−１０２ＵＢを用い、鉄４を電子
線５によって加熱溶融されるようにマグネシア製ルツボ
６に入れた。非磁性支持体１と蒸発源との間の距離は４
０ｃｍとし、非磁性支持体１に対する鉄蒸気流の入射角
が６５°となるように配置した。

【００３７】装置を収容した真空槽は５×１０−５Ｔｏ
ｒｒまで予備排気した。電子線５によってマグネシア製
ルツボ６中の鉄４を加熱溶融する一方、水晶発振式膜厚
モニタ（ＩＮＦＩＣＯＮ社製ＸＴＭ）を用いて鉄の蒸発
速度をモニタし、後述の所定の蒸発速度となるように電
子線の電流値を調節した。

【００３８】非磁性支持体１に含まれる水分の除去およ
び該支持体表面のクリーニングのためにイオンガン２に
より電流密度が０．５ｍＡ／ｃｍ２　である窒素イオン
流を約２分間照射した後、蒸発源の上にあるシャッタ７
を開けて成膜を開始し、窒素イオン流は継続して照射し
た。膜厚が２０００オングストロームに達したところで
シャッタ７を閉じて成膜を終了し、同時に窒素イオン流
照射も停止した。

【００３９】鉄蒸気流と窒素イオン流の支持体１への入
射角および窒素イオン流の電流密度を一定にし、鉄の蒸
発速度を１０オングストローム／秒、３０オングストロ
ーム／秒、７０オングストローム／秒、１００　オング
ストローム／秒と変化させて上記の工程を行い、成膜し
た。

【００４０】実施例２ 鉄蒸気流の入射角を７５°とした以外は実施例１と同様
にして成膜した。

【００４１】実施例３ 鉄蒸気流の入射角を３０°とした以外は実施例１と同様
にして成膜した。

【００４２】比較例１ 鉄蒸気流の入射角を１０°とした以外は実施例１と同様
にして成膜した。

【００４３】比較例２ 図２にその概略を示すように、イオンガンとしてコモン
ウェルス社製カウフマン型イオンガン８を用い、窒素イ
オン流の電流密度を０．１ｍＡ／ｃｍ２　とし、鉄の蒸
発速度を１０オングストローム／秒とした以外は実施例
１と同様にして成膜した。

【００４４】以下、上記の実施例および比較例で作製し
た窒化鉄系強磁性薄膜について評価した結果を説明する
。

【００４５】図３は実施例１において鉄の蒸発速度を３
０オングストローム／秒とした時の面内方向および垂直
方向のＢ−Ｈ曲線を示すグラフである。測定は振動試料
型磁力計（ＴＯＥＩ社製ＶＳＭＰ−１）で行った。ここ
で面内方向とは膜面内にあって図１において紙面と平行
な方向である。垂直方向における反磁界の補正は行わな
かった。磁束密度Ｂの算出に用いた膜厚は触針式表面粗
さ計（Ｓｌｏａｎ社製ＤＥＫＴＡＫ−２Ａ）で測定した
。 この強磁性薄膜は面内方向よりも垂直方向に近く配向し
ていることがこの結果から認められる。

【００４６】図４は実施例１〜３および比較例１におけ
る鉄の蒸発速度と垂直方向の保磁力との関係を示すグラ
フであり、横軸に鉄の蒸発速度、縦軸に垂直方向の保磁
力Ｈｃを表したものである。この結果から、垂直方向の
抗磁力が９００Ｏｅ程度の優れた磁気特性を有した磁性
膜が得られることが認められる。

【００４７】図５は実施例１において、鉄の蒸発速度を
３０オングストローム／秒とし、膜面と直交する面内で
方向を変えてＢ−Ｈを測定した際のＨｃを表すグラフで
ある。ここで、膜面方向は０°および１８０　°であり
、垂直方向は９０°である。完全な面内磁化膜であれば
９０°の方向で抗磁力は最小となる。実際には、反磁界
の影響を考慮すると、磁化容易軸は膜面よりも約４５°
立ち上がっていることが認められる。

【００４８】図６は比較例２における面内方向および垂
直方向のＢ−Ｈを示すグラフである。この結果から、垂
直方向よりも面内方向に配向したものであることが認め
られる。

【００４９】図７は比較例２において膜面と直交する面
内で方向を変えてＢ−Ｈを測定した際のＨｃを表すグラ
フである。ここで、膜面方向は０°および１８０　°で
あり、垂直方向は９０°である。この結果から、磁化容
易軸は膜面よりも約２０°立ち上がっていることが認め
られる。

【００５０】上記実施例においては鉄の蒸発速度が１０
０　オングストローム／秒であっても耐腐食性に優れた
膜を得ることができたが、比較例においては鉄の蒸発速
度がオングストローム／秒でも耐腐食性が劣っていた。

【００５１】実施例４ 非磁性支持体１に対する鉄蒸気流の入射角の範囲、窒素
イオン流の電流密度、および鉄の蒸発速度を表１のよう
に変化させた以外は実施例１と同一の条件で窒化鉄系強
磁性薄膜が非磁性支持体上に成膜された磁気記録媒体の
試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを製造した。

【００５２】

【表１】

【００５３】こうして得られた強磁性薄膜の構造および
その面内方向の磁気特性を評価した結果を表２に示す。

【００５４】ここで、強磁性薄膜の構造（窒化鉄柱状粒
子の短径および長径、ならびに非磁性支持体上に立てた
法線と柱状粒子の軸とのなす角度）は、得られた磁気記
録媒体の非磁性支持体の強磁性薄膜の形成されていない
面に剃刀で切込みを入れ、それに沿って強磁性薄膜が外
側になるように磁気記録媒体を折り曲げ、その時にでき
る強磁性薄膜の亀裂部分（強磁性薄膜の断面）を走査型
電子顕微鏡（日立製作所製Ｓ−８００）により倍率５０
００倍の写真として撮影し、その断面写真を画像解析装
置（カールツァイス社製Ｉｂａｓ−Ｉ）で測定すること
によって明らかにした。

【００５５】また、面内方向の磁気特性は実施例１と同
様にして評価した。

【００５６】

【表２】

【００５７】次に、これら試料の支持体側にバック層を
塗布し、強磁性薄膜表面にはステアリン酸を１０ｍｇ／
ｍ２　となるようにＭＥＫの溶液にして塗布した。その
後、これらサンプルを８ｍｍ幅に裁断して、８ミリビデ
オ用カセットに組み込み、電磁変換特性を測定した。

【００５８】測定には、富士フイルム製Ｈｉ−８ムービ
ーＭ８７０ＨＲを改造したものを用い、さらにヒューレ
ットパッカード社製スペクトラムアナライザー３５８５
Ａを用いてＣ／Ｎ比を求めた。なお、キャリヤー周波数
は７ＭＨｚ、ノイズ周波数は４ＭＨｚであった。測定結
果を表３に示す。

【００５９】

【表３】

【００６０】表３から明らかなように、サンプルＢ，Ｃ
，ＤはサンプルＡ，Ｅに比較して、出力が大きく、ノイ
ズが低く、Ｃ／Ｎ比が大きくなっており、良好な特性が
得られた。

【００６１】

【発明の効果】実施例より明らかなように、本発明の磁
気記録媒体は高密度記録に適した良好な磁気特性を有し
ており、また、窒化鉄系薄膜自体の特性である優れた耐
腐食性を有しており、その産業上の利用価値は極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例で用いられたイオンアシスト蒸
着装置を示す概略図

【図２】比較例２で用いられたイオンアシスト蒸着装置
を示す概略図

【図３】実施例１において鉄の蒸発速度を３０オングス
トローム／秒とした時の面内方向および垂直方向のＢ−
Ｈ曲線を示すグラフ

【図４】実施例１〜３および比較例１における鉄の蒸発
速度と垂直方向の保磁力との関係を示すグラフ

【図５】
実施例１において、鉄の蒸発速度を３０オングストロー
ム／秒とし、膜面と直交する面内で方向を変えてＢ−Ｈ
を測定した際のＨｃを表すグラフ

【図６】比較例２にお
ける面内方向および垂直方向のＢ−Ｈを示すグラフ

【図７】比較例２において膜面と直交する面内で方向を
変えてＢ−Ｈを測定した際のＨｃを表すグラフ

【符号の説明】

１　　非磁性支持体 ２　　エンドホール型イオンガン ３　　ガス導入口 ４　　鉄 ５　　電子線 ６　　ルツボ ７　　シャッタ ８　　カウフマン型イオンガン

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　非磁性支持体および該非磁性支持体上
   に設けられた窒化鉄系強磁性薄膜を有する磁気記録媒体
   の製造方法において、前記非磁性支持体に対する入射角
   が３０°以上となるように鉄蒸気流を前記非磁性支持体
   に差し向けると同時に２００　Ｖ以下の加速電圧で前記
   非磁性支持体上における電流密度が０．３ｍＡ／ｃｍ２
   　以上である窒素を主体とするイオン流を前記非磁性支
   持体に照射することによって前記窒化鉄系強磁性薄膜を
   形成することを特徴とする製造方法。
2. 【請求項２】　　前記非磁性支持体に対する鉄蒸気流の
   入射角が４０°〜９０°の範囲にあることを特徴とする
   請求項１記載の製造方法。
3. 【請求項３】　　請求項１もしくは２記載の製造方法に
   より製造された磁気記録媒体。
4. 【請求項４】　　非磁性支持体と該非磁性支持体上に設
   けられた強磁性金属薄膜とからなる磁気記録媒体におい
   て、前記強磁性金属薄膜が窒化鉄系柱状粒子により構成
   され、該柱状粒子の短径が２００　〜１０００オングス
   トローム、長径が１０００〜３５００オングストローム
   の範囲にあり、前記非磁性支持体上に立てた法線と前記
   柱状粒子の軸とのなす角度が４５〜８５°の範囲にある
   ことを特徴とする磁気記録媒体。