【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
産業上の利用分野
高密度磁気記録に利用される金属薄膜型の磁気
記録媒体の製造方法に関する。
従来例の構成とその問題点
回転磁気ヘツドによるヘリカル走査方式による
音声、画像の記録再生を行う技術は磁気記録の中
でも最も高密度記録化が進んでいる。しかし現状
のCoをドープしたγ−Fe2O3微粒子を結合剤で固
定したいわゆる塗布型磁気記録媒体とフエライト
ヘツドの組み合わせでは、記録密度向上は限界に
きている。従つて更に記録密度を高めていくには
新しい磁気記録媒体と磁気ヘツドの組み合わせが
必要で、いずれも合金系の材料の開発が進められ
ている。特に磁気記録媒体は従来と製造方法が異
なり、多くの課題が残されている。即ち磁気記録
層として強磁性金属薄膜を用いる媒体として、長
手記録用と垂直記録用とがあるが、いずれも、磁
気特性の制御は勿論のこと、基板との付着強度や
薄膜の硬度等についても再現良く、大面積に渡つ
て得られる製法でなければならない。
その面から現時点で一歩リードしているのが、
電子ビーム蒸着法であるが、この方法では、垂直
磁気記録の特長を生かしてデイジタル記録をより
高密度で行う上で性能面でやや不足であり、高い
垂直保磁力を得るのに、基板温度を高くする必要
があり、汎用性の高い、且つ表面性の良い安価な
ポリエチレンテレフタレートフイルムを基板とし
て用いることが出来ない等の欠点がある。
一方、スパツタリング法は、ポリエチレンテレ
フタレートフイルムを基板として用いることがで
きることが知られるが、電子ビーム蒸着法にくら
べて、膜形成速度が低速であることは欠点として
良く知られるが、長尺の基板上に均一に垂直磁化
膜を得ることを目指して実験をくり返したとこ
ろ、デイジタル記録用にとつて重要な結晶配向性
が長手で変化することがわかつた。即ち垂直磁化
膜で最も性能の良いCo−Cr膜のＸ線回折像から
評価した（002）面に関するΔθ50（ロツキングカ
ーブの半値幅で結晶配向性の目安となる数値であ
る。）が、5°から10°ぐらいまで変化することがわ
かつた。
発明の目的
本発明は上記した事情に鑑みなされたものであ
つて、長尺の媒体をスパツタリング法で高速化し
且つ、低温で高分子基板を用いて製造する方法を
提供することを目的とする。
発明の構成
本発明の磁気記録媒体の製造方法は回動するキ
ヤリア上の蒸着膜をターゲツトにしてマグネトロ
ンスパツタリングにより、移動する高分子基板上
に磁性膜を形成することを特徴とし、磁気特性、
結晶配向性を長手に渡つて均一に制御できるもの
である。
実施例の説明
以下本発明の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。
第１図は、磁気記録媒体の製造方法を実施する
ための装置の一例である。基板１は、円筒状キヤ
ン２に沿つて送り出し軸３から巻取り軸４へ移動
する間に、ターゲツト５より放射されたスパツタ
原子により、薄膜の形成を受ける。
ターゲツト５は多くの場合合金であるが、強磁
性又は軟磁性などの磁性材料であるため、磁界発
生器６の発生する磁場が、ターゲツト５で閉路を
形成してしまうか、大半の磁束がターゲツト５を
通つてしまうため、いわゆるマグネトロンスパツ
タリングによる高速化は狙い通り行えなくなつて
しまう。７はマスクである。
上述の構成要素は、図示せぬ真空容器内に置か
れ、ターゲツトへは、高周波又は直流電圧が印加
され、導入ガスで所定の圧力下でグロー放電を安
定に発生させ、生じたイオンでスパツタリングを
行うものである。
一方ターゲツトは、磁力線８の集中する領域に
いわゆるエロージヨン領域９が生じる。
これは、磁界により放電の集中度が高くなるた
めに起ることで、時間と共にスパツタ集中域とそ
うでない領域の差が大きくなるため、移動する高
分子基板上に例えば垂直磁化膜を構成しようとす
ると、Δθ50が変化することが起る。この現象は、
ターゲツトの厚みがエロージヨン領域９では薄く
なつていくため、ターゲツトが磁性体でも、漏え
い磁束がだんだん増えてきて、ますますスパツタ
集中するという帰還現象であるため、制御性が悪
いものと考えられるもので、本発明はこの点の改
良に主眼を置いたもので、同時に雰囲気、装置構
成条件の影響に関しても改良を加え磁性膜の形成
速度を5μｍ／min以上にできるよう構成したター
ゲツトを用いるもので、具体的にはこの速度をス
パツタリングにより得られる速度にするために非
磁性の薄い板の上に蒸着法により得られる薄膜を
ターゲツトとするものである。
第３図に本発明を実施するのに用いた装置の要
部構成図を示した。基板８は円筒状キヤン９に沿
つて送り出し軸１０より巻取り軸１１へ移動する
よう構成される。ターゲツトキヤリア１２は、非
磁性のごくうすいエンドレスベルトで構成され
る。チタンやステンレス、モリブデン、タンタル
等の薄い板を例えば電子ビーム溶接して製造した
ものが用いられる。ターゲツトキヤリア１２は、
冷却ローラ１８に沿つて、一定速度で回転する。
１９は、ニツプローラである。１７は磁界発生器
で、永久磁石か電磁石かは任意に選択できる。タ
ーゲツトキヤリア１２にスパツタリングにより形
成したい薄膜を真空蒸着法で形成するのに、ここ
では、電子ビーム蒸着がモデル的に示されてい
る。
蒸発源容器１４にチヤージされた蒸着材料１３
は、電子ビーム発生源１６の発生する電子により
加熱され蒸気流１５となり、ターゲツトキヤリア
１２を基板とし、この基板上に薄膜ターゲツトを
構成する。２０はマスクである。
第４図は薄膜ターゲツトの一例で、マスキング
を調節して、材料Ａ２１と材料Ｂ２２を例えば交
互に配列し且つ面積比率は、スパツタリングによ
り得たい薄膜に必要な材料Ａと材料Ｂの比率が得
られるよう設計することで、蒸着の制御はスパツ
タリング速度が蒸着速度を上まわらないようにす
るだけで充分である。
かかるターゲツトの構成により、磁性体の厚み
が極めてうすくできるので、磁界発生器１７の発
生する磁界は、ほとんど減衰しないので、高速化
が可能になり5μｍ／min以上のスパツタ速度が達
成できる。又、連続して蒸着により供給された材
料の一部がスパツタされるので、エロージヨン領
域が固定ターゲツトの時と違い発生しない訳で、
Δθ50も均一にできるのである。
以下に更に具体的な例について詳述する。
直径50cmの円筒状キヤンを用い、キヤン表面か
ら8.5cm離した位置に300μｍのチタンの周長1.6ｍ
のエンドレスターゲツトキヤリアを配置し、二元
蒸着によりターゲツト薄膜を形成する方法を採つ
た。磁界発生器は電磁石を用いた。ターゲツトキ
ヤリアは電位が与えられるように絶縁保持した。
ターゲツトの製作は、マスクを用いて第４図に
示すように交互に２種類の材料を蒸着し、面積比
率を調整した。
基板と、材料を変えて、垂直記録用の磁気記録
媒体を製造し、磁気特性等の安定性を、Ｘ線回
折、試料振動型磁束計を用い調べた結果を次表に
示した。比較例は、市販の高速スパツタ装置を用
いて合金ターゲツトを用いた場合を示した。
(i) 基板として厚み12μｍのポリエチレンテレフ
タレートを用いた。磁性層の厚みは0.2μｍ一定
とした。
真空度はアルゴンで１×10-2Torr、グロー
（13.56MHz）を用いた。
Industrial Application Field This invention relates to a method of manufacturing a metal thin film type magnetic recording medium used for high-density magnetic recording. Conventional configurations and their problems The technology for recording and reproducing audio and images using a helical scanning method using a rotating magnetic head is one of the most advanced types of magnetic recording in terms of high-density recording. However, the current combination of a so-called coated magnetic recording medium in which Co-doped γ-Fe 2 O 3 fine particles are fixed with a binder and a ferrite head has reached its limit in improving recording density. Therefore, in order to further increase the recording density, a new combination of magnetic recording medium and magnetic head is required, and alloy-based materials are being developed for both. In particular, the manufacturing method for magnetic recording media is different from conventional methods, and many issues remain. In other words, there are two types of media that use a ferromagnetic metal thin film as a magnetic recording layer: longitudinal recording and perpendicular recording, but in both cases, it is important to control not only the magnetic properties but also the adhesion strength with the substrate, the hardness of the thin film, etc. It must be a manufacturing method that can be obtained over a large area with good reproducibility. From this point of view, the ones that are one step ahead at the moment are
This method uses electron beam evaporation, but this method is somewhat lacking in performance when it comes to digital recording at higher density by taking advantage of the features of perpendicular magnetic recording. However, there are drawbacks such as the fact that inexpensive polyethylene terephthalate film, which is highly versatile and has good surface properties, cannot be used as a substrate. On the other hand, it is known that the sputtering method can use polyethylene terephthalate film as a substrate, but it is well known that the film formation speed is slower than that of the electron beam evaporation method. As a result of repeated experiments aimed at obtaining a uniformly perpendicularly magnetized film, it was discovered that the crystal orientation, which is important for digital recording, changes along the length. In other words, Δθ 50 (the half-width of the rocking curve, which is a value that is a measure of crystal orientation) regarding the (002) plane evaluated from the X-ray diffraction image of the Co-Cr film, which has the best performance among perpendicularly magnetized films, is: It was found that the angle varies from 5° to 10°. Purpose of the Invention The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a long medium by sputtering at high speed and at low temperature using a polymer substrate. Structure of the Invention The method for manufacturing a magnetic recording medium of the present invention is characterized in that a magnetic film is formed on a moving polymer substrate by magnetron sputtering using a vapor deposited film on a rotating carrier as a target. ,
The crystal orientation can be controlled uniformly over the length. DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows an example of an apparatus for carrying out a method for manufacturing a magnetic recording medium. While the substrate 1 is moving along the cylindrical can 2 from the delivery shaft 3 to the take-up shaft 4, a thin film is formed on the substrate 1 by spatter atoms emitted from the target 5. The target 5 is often an alloy, but since it is a magnetic material such as ferromagnetism or soft magnetism, the magnetic field generated by the magnetic field generator 6 will either form a closed circuit at the target 5 or most of the magnetic flux will be directed toward the target. 5, it becomes impossible to increase the speed by so-called magnetron sputtering as intended. 7 is a mask. The above-mentioned components are placed in a vacuum container (not shown), a high frequency or DC voltage is applied to the target, a glow discharge is stably generated under a predetermined pressure with the introduced gas, and the generated ions cause sputtering. It is something to do. On the other hand, in the target, a so-called erosion region 9 occurs in the region where the magnetic lines of force 8 are concentrated. This occurs because the degree of concentration of discharge increases due to the magnetic field, and the difference between areas where spatter is concentrated and areas where it is not becomes larger over time. Then, it happens that Δθ 50 changes. This phenomenon is
Since the thickness of the target becomes thinner in the erosion region 9, even if the target is a magnetic material, the leakage magnetic flux gradually increases and spatter becomes more concentrated, which is a feedback phenomenon, which is considered to be poor controllability. The present invention focuses on improving this point, and at the same time, it uses a target configured to improve the influence of the atmosphere and device configuration conditions so that the magnetic film formation rate can be increased to 5 μm/min or more. Specifically, in order to achieve the same speed as that obtained by sputtering, the target is a thin film obtained by vapor deposition on a non-magnetic thin plate. FIG. 3 shows a block diagram of the main parts of the apparatus used to carry out the present invention. The substrate 8 is configured to move along the cylindrical can 9 from the delivery shaft 10 to the take-up shaft 11 . The target carrier 12 is composed of a non-magnetic, extremely thin endless belt. A thin plate made of titanium, stainless steel, molybdenum, tantalum, or the like is used, for example, by electron beam welding. Target carrier 12 is
It rotates at a constant speed along the cooling roller 18.
19 is a nip roller. 17 is a magnetic field generator, and a permanent magnet or an electromagnet can be arbitrarily selected. Electron beam evaporation is shown here as a model for forming a thin film on the target carrier 12 by sputtering using a vacuum evaporation method. Evaporation material 13 charged into evaporation source container 14
is heated by the electrons generated by the electron beam source 16 to form a vapor flow 15, and uses the target carrier 12 as a substrate, on which a thin film target is formed. 20 is a mask. FIG. 4 shows an example of a thin film target. By adjusting the masking, materials A21 and B22 are arranged alternately, for example, and the area ratio of material A and material B is determined to be the ratio of material A to material B necessary for the thin film desired to be obtained by sputtering. With such a design, it is sufficient to control the deposition so that the sputtering rate does not exceed the deposition rate. With this configuration of the target, the thickness of the magnetic material can be made extremely thin, so that the magnetic field generated by the magnetic field generator 17 hardly attenuates, making it possible to increase the sputtering speed and achieve a sputtering speed of 5 μm/min or more. In addition, since part of the material supplied by continuous vapor deposition is sputtered, an erosion region does not occur unlike when a fixed target is used.
Δθ 50 can also be made uniform. More specific examples will be described in detail below. Using a cylindrical can with a diameter of 50 cm, a 300 μm titanium plate with a circumference of 1.6 m was placed 8.5 cm from the can surface.
A method was adopted in which an endless target carrier was arranged and a target thin film was formed by binary vapor deposition. An electromagnet was used as the magnetic field generator. The target carrier was kept insulated so that a potential was applied. To manufacture the target, two types of materials were alternately deposited using a mask as shown in FIG. 4, and the area ratio was adjusted. Magnetic recording media for perpendicular recording were manufactured using different substrates and materials, and the stability of magnetic properties was investigated using X-ray diffraction and a sample vibrating magnetometer. The results are shown in the following table. In the comparative example, an alloy target was used using a commercially available high-speed sputtering device. (i) Polyethylene terephthalate with a thickness of 12 μm was used as the substrate. The thickness of the magnetic layer was kept constant at 0.2 μm. The degree of vacuum was 1×10 −2 Torr with argon, and glow (13.56 MHz) was used.
【表】
基板として厚み12μｍのポリイミドを用いて、
更に高速での膜形成を試みた。
Co−Cr、Co−Ｖ、Co−Ti、Co−Mo、Co−
Ｗについて、夫々Cr20％、V21％、Ti22％、
Mo24％、W23％の条件で、22μｍ／minで0.2μｍ
の垂直磁化膜を形成したものは、1500ｍの全長に
渡りΔθ50は５％以内に制御でき、垂直抗磁力
（Hcl）も10％以内に制御できた。それに比べて、
従来の製法では、長手方向の幅10インチのターゲ
ツト（厚み5.6mm）では、長さが300ｍを越すと、
急激にΔθ50が大きくなり、700ｍになると殆んど
垂直配向したものが得られなかつた。
尚本発明は、合金成分を精密に制御する磁気記
録媒体以外の他の技術分野に於て利用することも
できるのは勿論であり、ターゲツト板を作りにく
いか、製作できない合金成分も容易に得ることも
できるのである。
又磁気記録媒体としては垂直磁化膜に限るもの
ではなく、酸化鉄、窒化鉄はもとより、軟磁性膜
を得る工程に用いることもできるものであること
は勿論である。
尚、膜形成速度を上記構成により、5μｍ／min
以上にできることから、それによつて特性が向上
するのは、通常用いるスパツタリングの圧力領域
である10-2Torrでのガスによる汚染が無視され、
Δθ50が良好なものが得られる結果になることか
らきているのであり、基板の脱ガスや真空装置の
脱ガスがより完全であれば5μｍ／minを3μｍ／
min程度までさげることができるが、実用上は、
管理が容易でないので、5μｍ／min以上にするの
が安全である。
本発明の効果について従来は、高分子基板を用
いずに例えばガラス基板を用いて、スパツタリン
グ用の電源容量を強引に増して、3μｍ／minから
5μｍ／min程度に高速化しても、長手の変化につ
いて知ることができないものであつたし、まして
高分子はポリイミドでも溶けて、もはや特性を議
論する以前の状態にあつたことから、本発明の意
義は単に5μｍ／min以上の条件規定だけでなく、
高分子基板を対象にできる条件が中に含まれた
5μｍ／min以上の条件であることに留意しないと
いけないものである。
発明の効果
以上のように本発明はマグネトロンスパツタリ
ングにより、移動する高分子基板上に磁性膜を形
成する際、形成速度が5μｍ／min以上であつて
も、特性の良い、長尺の媒体を均一に得ることが
できかつ大量に生産できるものでその実用的効果
は大きい。[Table] Using 12 μm thick polyimide as the substrate,
Attempts were made to form films at even higher speeds. Co-Cr, Co-V, Co-Ti, Co-Mo, Co-
Regarding W, Cr20%, V21%, Ti22%, respectively.
0.2 μm at 22 μm/min under the conditions of Mo24% and W23%
In the case where a perpendicularly magnetized film was formed, Δθ 50 could be controlled within 5% over the entire length of 1500 m, and the perpendicular coercive force (Hcl) could also be controlled within 10%. In comparison,
With the conventional manufacturing method, if a target with a longitudinal width of 10 inches (thickness 5.6 mm) exceeds 300 m,
Δθ 50 suddenly increased, and when the length reached 700 m, almost no vertical alignment could be obtained. Of course, the present invention can also be used in other technical fields other than magnetic recording media where alloy components are precisely controlled, and alloy components that are difficult or impossible to manufacture into target plates can also be easily obtained. It is also possible. Further, the magnetic recording medium is not limited to perpendicularly magnetized films, and it goes without saying that iron oxide, iron nitride, and other materials can be used in the process of obtaining soft magnetic films. In addition, the film formation rate is 5 μm/min with the above configuration.
From the above, the characteristics are improved because gas contamination at 10 -2 Torr, which is the pressure range of normally used sputtering, is ignored.
This is because a good Δθ 50 can be obtained, and if the degassing of the substrate and the vacuum device are more complete, 5 μm/min can be changed to 3 μm/min.
It can be reduced to about min, but in practical terms,
Since it is not easy to manage, it is safe to set the speed to 5 μm/min or more. Regarding the effects of the present invention, in the past, for example, a glass substrate was used instead of a polymer substrate, and the power supply capacity for sputtering was forcibly increased from 3 μm/min.
Even if the speed was increased to about 5 μm/min, it was not possible to know about changes in the longitudinal direction, and since the polymer melted even in polyimide, the characteristics of the polymer could no longer be discussed. The significance is not just to specify conditions of 5μm/min or more;
Contains conditions that can target polymer substrates
It must be noted that the condition is 5 μm/min or more. Effects of the Invention As described above, the present invention provides a method for forming a magnetic film on a moving polymer substrate by magnetron sputtering, even when the formation speed is 5 μm/min or more. can be obtained uniformly and produced in large quantities, and its practical effects are great.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]
第１図はスパツタリング法により連続して磁性
膜を形成するための装置の要部構成を示す図、第
２図はマグネトロンスパツタリング時のターゲツ
トを説明するための図、第３図は、本発明を実施
するために用いた磁性膜の形成装置の構成を示す
図、第４図は、本発明のターゲツトを説明するた
めの図である。
８……高分子基板、１２……ターゲツトキヤリ
ア、１５……蒸気流。
Fig. 1 is a diagram showing the main part configuration of an apparatus for continuously forming magnetic films by sputtering method, Fig. 2 is a diagram for explaining targets during magnetron sputtering, and Fig. 3 is a diagram showing the main part of the apparatus for forming magnetic films continuously by sputtering method. FIG. 4, which is a diagram showing the configuration of a magnetic film forming apparatus used to carry out the invention, is a diagram for explaining the target of the invention. 8... Polymer substrate, 12... Target carrier, 15... Vapor flow.