JPH07192259A

JPH07192259A - 磁気記録媒体の製造方法

Info

Publication number: JPH07192259A
Application number: JP33298193A
Authority: JP
Inventors: Takao Mori; 敬郎森; Kenichi Sato; 研一佐藤; Kazunobu Chiba; 一信千葉
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-12-27
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1995-07-28

Abstract

(57)【要約】【目的】安定な膜質を有する保護膜を得ることが可能
な磁気記録媒体の製造方法を提供する。【構成】非磁性支持体上に強磁性金属薄膜よりなる磁
性層を形成した後、平均粒子径１〜１０μｍなる粒子よ
り構成されるターゲット材を用いてマグネトロンスパッ
タ法により保護膜を成膜する。【効果】ターゲット材の平均粒子径が小さいと、局所
的な分子配向が防止され、プラズマの不均一化や異常放
電を抑制することができる。これにより、スチル特性お
よびシャトル特性に優れた安定した膜質の保護膜を成膜
でき、業務用として対応できる品質の磁気記録媒体を提
供することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、強磁性金属薄膜からな
る磁性層上にマグネトロンスパッタにより保護膜を形成
する磁気記録媒体の製造方法に関し、特に膜質の改良を
図るための方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】いわゆる強磁性金属薄膜型の磁気記録媒
体は、金属あるいはＣｏ−Ｎｉ等の合金からなる磁性材
料をメッキや真空薄膜形成技術（真空蒸着法、スパッタ
リング法、イオンプレーティング法等）によりポリエス
テルフィルムやポリイミドフィルム等のベースフィルム
上に直接被着させてなるものである。この強磁性金属薄
膜型の磁気記録媒体は、保磁力、角形比等に優れ、短波
長域における電磁変換特性に優れるばかりでなく、磁性
層の薄膜化が可能であるために記録減磁や再生時の厚み
損失が著しく小さいこと、或いは磁性層中に非磁性材料
である結合剤等を混入する必要がないために磁性材料の
充填密度を高くできること等、数々の利点を有してい
る。

【０００３】この強磁性金属薄膜型の磁気記録媒体にお
いて、一般に磁性層は真空蒸着法により形成されてお
り、例えばベースフィルムの表面に対して磁性材料を斜
めに蒸着させる、いわゆる斜方蒸着法が提案され実用化
されている。この場合、所定の方向に回転可能な冷却キ
ャンの外周面にベースフィルムを巻回させ、上記冷却キ
ャンの回転に応じて上記磁性支持体を所定の速度で移動
走行させながら、ルツボより蒸着せしめられた磁性材料
を上記ベースフィルムの表面に対してある角度をなす方
向から入射させ、この磁性材料を上記ベースフィルム上
に蒸着させて磁性層を形成している。

【０００４】ところで、このような強磁性金属薄膜型の
磁気記録媒体を特にデジタルビデオテープレコーダ等に
用いる場合には、アナログビデオテープレコーダ等に用
いる場合に比べて記録・再生時にドラムが高速回転され
るので、磁気ヘッドとの摺動による磁気記録媒体の損傷
が大きいことが問題となっている。そこで、従来より、
ベースフィルム上に強磁性金属薄膜を成膜した後に、こ
の強磁性金属薄膜上にカーボン膜やＳｉＯ₂膜等からな
る保護膜を形成し、これにより耐久性を確保しようとし
ている。

【０００５】この保護膜を成膜する方法としては、従来
より種々の方法が検討されているが、例えばＥＢガンに
よる蒸着法によりカーボン保護膜を形成した場合では、
被蒸着物であるカーボンが昇華性であるため電子ビーム
のあたっている所だけ蒸発するため成膜レートが不安定
となる。このため、実用的な保護膜を得ることは困難で
ある。

【０００６】これに対して、スパッタ法は、蒸気圧の異
なる様々な金属の合金成膜が可能であることから注目さ
れている。このスパッタ法は、例えば、金属磁性薄膜型
の磁気記録媒体の保護膜形成に適用すると、磁気記録媒
体の耐久性や耐蝕性を向上させることができる。

【０００７】従来、上記スパッタ法は蒸着法に比べて成
膜速度が１／１０〜１／１００程度と劣ることから生産
性に欠けること、大量生産を行うためには装置が大型化
すること等の問題点があったが、現在では、マグネトロ
ンスパッタ法や対向ターゲット法等といったスパッタ法
の開発により、成膜速度は高速化しつつある。

【０００８】例えば、上記マグネトロンスパッタ法にお
いては、ターゲットの下方にマグネットを配し、その漏
れ磁界によって電子をトラップして放電を持続させる
（サイクロトロン運動を行わせている）方法をとってい
るため、ターゲットを効率的にスパッタすることが可能
となり成膜速度は比較的大きなものとなる。そして、上
記成膜速度は、真空装置内に配置するターゲットの数を
増やすこと、各ターゲットに供給する投入電力量を大き
くすること等によって向上させることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、マグネ
トロンスパッタ法においては、優れた膜質、比較的大き
な成膜速度が達成されているが、両者とも必ずしも十分
であるとは言い難い。例えば、ターゲット材を構成する
材料が不均一であると、局所的なスパッタ効率の違いが
生じ、プラズマの不均一化とともに異常放電をもたら
す。このような異常放電が起きると、安定な膜質を有す
る保護膜を形成することが不可能となってしまう。

【００１０】そこで本発明は、上述の従来の実情に鑑み
て提案されたものであり、安定な膜質を有する保護膜を
得ることが可能な磁気記録媒体の製造方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上述の目
的を達成せんものと、鋭意検討を重ねた結果、膜質が不
安定となるのはプラズマの不均一化と異常放電によるも
のであり、これを抑制するためには、ターゲット材を構
成する粒子の局所的な分子配向を防止することが有効で
あることを見い出した。

【００１２】本発明に係る磁気記録媒体の製造方法は、
係る知見に基づき提案されたものであって、非磁性支持
体上に強磁性金属薄膜と保護膜とを形成する磁気記録媒
体の製造方法において、前記保護膜を、平均粒子径１〜
１０μｍなる粒子より構成されるターゲット材を用いて
マグネトロンスパッタ法により成膜するものである。

【００１３】即ち、本発明は、ターゲット材を構成する
粒子の平均粒子径を規制することにより該粒子の配向分
布を均一化し、異常放電を抑え、これにより膜質を安定
化させんとするものである。ターゲット材を構成する粒
子の平均粒子径が１０μｍより大きいと、粒子が局所的
に配向しやすいため、１０μｍ以下、より好ましくは５
μｍ以下とする。また、１μｍ以下の平均粒子径は、現
在工業的に作製することが困難であると同時に、これ以
下では異常放電回数もほぼ０となりテープの膜質による
特性（スチル耐久性、シャトル耐久性）にも大きな変化
はない。

【００１４】本発明において、磁性層とされる強磁性金
属薄膜は、真空蒸着法により形成される。この真空蒸着
法としては、通常の真空蒸着法の他、電界、磁界、電子
ビーム照射等により蒸気流のイオン化、加速化等を行っ
て蒸発化学種の平均自由工程の大きい雰囲気にてベース
フィルム上に磁性薄膜を成膜させる方法等でも良い。

【００１５】本発明では、このような真空蒸着法により
強磁性金属薄膜を成膜した後、マグネトロンスパッタに
より保護膜を形成する。

【００１６】上記保護膜の成膜方法としては、送り側よ
り送り出されたベースフィルムを巻き取り側に向かって
順次走行させながらスパッタリングを行う、いわゆる連
続巻取り方式が採用される。この連続巻取り方式では、
上記強磁性金属薄膜が成膜されたベースフィルムを例え
ば上記送り側と巻き取り側の中途部に配設される大径の
キャン等により支持して移動走行させるとともに、この
キャンの周囲に配設されたターゲット材により上記ベー
スフィルムに対してスパッタリングがなされ、保護膜が
成膜される。

【００１７】上記保護膜としては例えばＳｉＯ₂，Ｓｉ
₃Ｎ₄，ＳｉＮ_x，ＢＮ，カーボン，ＺｎＯ₂，Ａｌ₂
Ｏ₃，ＭｏＳ₂，ＳｉＣ等が何れも使用可能であるが、
特にカーボン膜が好適である。また、上記強磁性金属薄
膜を構成する磁性材料としては、一般的に使用されてい
るものであれば何れでも良いが、好ましくは金属磁性材
料が使用されるのが良い。この場合、金属磁性材料とし
ては、通常この種の磁気記録媒体で使用されるものが何
れも使用可能である。具体的に例示すれば、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉ等の磁性金属や、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆ
ｅ−Ｃｏ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｃｒ、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃ
ｒ、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ−Ｃｒ等が挙げられる。

【００１８】また、上記非磁性支持体（ベースフィル
ム）としては、通常この種の磁気記録媒体において使用
されるものが何れも使用可能である。具体的に例示する
ならば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレン−
２，６−ナフタレート等のポリエステル樹脂や芳香族ポ
リアミドフィルム、ポリイミド樹脂フィルム等が挙げら
れる。

【００１９】更に、本発明においては、必要に応じて、
上記ベースフィルム上に下塗り膜を形成する工程やバッ
クコート層、トップコート層等を形成する工程等を加え
ても良い。この場合、下塗り膜、バックコート層、トッ
プコート層等の成膜条件は、通常この種の磁気記録媒体
の製造方法に適用される方法であれば良く、特に限定さ
れない。

【００２０】

【作用】本発明を適用して、マグネトロンスパッタ法に
より保護膜の成膜を行うに際し、ターゲット材を構成す
る粒子を小さいものとすることにより、膜質の安定性が
確保されるのは、以下のような理由によると考えられ
る。ターゲット材の平均粒子径が小さいと、局所的な分
子配向が防止される。これにより、局所的なスパッタ効
率の違いが防止され、プラズマの不均一化や異常放電を
抑制することができる。そして、プラズマの不均一化や
異常放電の発生が抑えられることにより、安定した膜質
の保護膜を成膜できる。

【００２１】

【実施例】以下、本発明に係る磁気記録媒体の製造方法
について、実験結果に基づき、具体的に説明する。先
ず、本発明を適用して作製した磁気テープの保護膜成膜
工程において使用されるマグネトロンスパッタ装置の構
成について説明する。

【００２２】この製造装置においては、図１に示すよう
に、頭部と底部にそれぞれ設けられた排気口１１，１１
から排気されて内部が真空状態となされた真空室１内の
上方側に図中の反時計回り方向に定速回転する送りロー
ル３と、図中の時計回り方向に定速回転する巻取りロー
ル４とが設けられ、磁性層が形成されたベースフィルム
２が上記送りロール３から巻取りロール４に向かって順
次走行するようになされている。

【００２３】これら送りロール３から巻取りロール４に
亘って上記ベースフィルム２が移動走行される中途部に
は、上記送りロール３及び巻取りロール４の径よりも大
径となされた冷却キャン７が配設される。この冷却キャ
ン７は、上記ベースフィルム２を図中下方に引き出すよ
うに配設され、図中の時計回り方向に定速回転する構成
とされる。なお、上記送りロール３、巻取りロール４及
び冷却キャン７は、それぞれ上記ベースフィルム２の幅
と略同じ長さからなる円筒状をなすものであり、また、
上記冷却キャン７の内部には、図示しない冷却装置が設
けられ、スパッタ時の熱による上記ベースフィルム２の
変形等を防止するようになされている。

【００２４】従って、上記ベースフィルム２は、上記送
りロール３から順次送り出され、さらに上記冷却キャン
７の周面を通過し、上記巻取りロール４に巻き取られて
いくようになされている。なお、上記送りロール３と上
記冷却キャン７の間、この冷却キャン７と上記巻取りロ
ール４の間には、それぞれガイドロール５，６が配設さ
れ、上記送りロール３から冷却キャン７及びこの冷却キ
ャン７から巻取りロール４に亘って走行する上記ベース
フィルム２に所定のテンションをかけ、円滑な移動走行
が行えるようになされている。

【００２５】一方、上記真空室１内には、上記冷却キャ
ン７の下方にカーボンからなるターゲット材９が配設さ
れ、このターゲット材９は、Ｃｕからなるカソード電極
８上に取け付けられる。そして、このカソード電極８に
所定のカソード投入電力が与えられることにより、上記
ターゲット材９と上記冷却キャン７間で放電が起こり、
上記ターゲット材９から叩き出されたカーボンが上記冷
却キャン７の周面を移動走行するベースフィルム２に対
して被着し保護膜が形成されるようになされている。

【００２６】なお、上記カソード電極８の下方にはマグ
ネット（図示せず）が設けられ、マグネットの漏れ磁界
によりこのカソード電極８の上面において磁界が存在す
るようになされている。かかる磁界の存在下でスパッタ
を行うと、その漏れ磁界によって電子をトラップして放
電を持続させるため、ターゲット材９を効率的にスパッ
タすることが可能となる。

【００２７】そして、上記冷却キャン７の近傍には、上
記送りロール３に近い位置と巻取りロール４に近い位置
に該冷却キャン７の周面に沿って防着板１０ａ，１０ｂ
がそれぞれ配設される。これにより、これら防着板１０
ａ，１０ｂから露出する上記ベースフィルム２の表面に
対してのみにスパッタリングがなされるようになり、こ
のベースフィルム２の表面に被着する分以外の保護膜材
料は、上記防着板１０ａ，１０ｂに付着し、これら防着
板１０ａ，１０ｂにより保持される。従って、上記ベー
スフィルム２の表面以外に付着した保護膜材料がターゲ
ット上に脱落して、異常放電の原因となる虞れがなくな
り、得られる保護膜の膜質を安定にすることができる。

【００２８】なお、これら防着板１０ａ，１０ｂは、該
防着板１０ａ，１０ｂに付着される上記保護膜材料との
接着性を高めるために、所定の温度に保温されることが
望ましい。また、上記真空室１内には、上記冷却キャン
７の下方側と上方側を分断するごとく、仕切り板１２が
設けられている。これにより、この仕切り板１２により
区切られた上記真空室１内の上方側には、スパッタガス
が拡散することがなくなるので、スパッタ効率が向上す
る。

【００２９】以下、上述のようなマグネトロンスパッタ
装置を用いて保護膜を成膜し、磁気テープを作製する方
法について説明する。先ず、表面に下塗り膜が形成され
たベースフィルムを作製した。即ち、イソプロピルアル
コールを溶剤として用い、アクリル酸エステルを主成分
とするバインダー樹脂中にＳｉＯ₂微粒子（平均粒径１
８ｎｍ）を分散混合して下塗り液を調製した。そして、
この下塗り液を１０μｍ厚のポリエステルフィルム表面
に上記ＳｉＯ₂微粒子の密度が１０００万個／ｍｍ²と
なるように塗布して上記ベースフィルムを得た。

【００３０】次に、ルツボ内に磁性材料（Ｃｏ₈₀Ｎｉ₂₀
合金：数値は重量％を表す。）を充填し、所定の真空度
に保たれた真空室内で上記磁性材料を所定の加熱手段に
より蒸発せしめるとともに、上記ベースフィルムを冷却
キャンの周面に沿って所定の速度で移動走行させて、こ
のベースフィルムの表面に上記磁性材料を斜め方向から
入射させて膜厚が２００ｎｍとなるように磁性層を成膜
した。この時、上記ベースフィルムの表面に３００ｃｃ
／分の割合で酸素ガスを導入しながら蒸着を行い、この
ベースフィルムの表面に対する上記磁性材料の入射角が
４０〜９０°の範囲となるように設定した。

【００３１】その後、この磁性層が形成された面と反対
側の面にウレタン樹脂とカーボンからなるバックコート
層を塗布した。

【００３２】続いて、図１に示されるマグネトロンスパ
ッタ装置を用いて、磁性層上にカーボン保護膜を形成し
た。この時、上記真空室内の真空度は２Ｐａとし、Ａｒ
ガス雰囲気中にて保護膜の全膜厚が２００ｎｍとなるよ
うに上記磁気テープの送り速度を制御しながらマグネト
ロンスパッタを行った。なお、上記ターゲット材として
は、５種類の平均粒子径の異なる粒子より構成されるも
のを用いた。また、これらターゲット材として、幅２０
０ｍｍ×長さ１５０ｍｍである角型のものを上記ベース
フィルムとの距離が５０ｍｍとなるように設置した。

【００３３】更に、この保護膜上にパーフルオロポリエ
ーテルをトップコートした後、８ｍｍ幅に裁断して実施
例１〜３、比較例１，２のサンプルテープを得た。

【００３４】そして、以上のようにして得られた各サン
プルテープについて、ソニー社製，商品名ＢＳ３０００
改造機によりスチル特性、シャトル特性をそれぞれ調べ
た。なお、スチル特性は、１０００回を上限として、出
力が初期値から３ｄＢ劣化するまでのパス回数により評
価し、シャトル特性は、３０分テープを１００回走行さ
せた後の初期からの出力減衰量により評価した。また、
各サンプルテープについて、保護膜の成膜時に発生した
異常放電の回数も調べた。

【００３５】これらの結果を、ターゲット材を構成する
粒子の平均粒子径と併せて表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１より、実施例１〜３のサンプルテープ
のように、平均粒子径が１０μｍ以下と小さな粒子より
構成されたターゲット材を用いると、保護膜を成膜する
際の異常放電が極めて少なくなることがわかる。

【００３８】図２に、タ−ゲット材を構成する粒子の平
均粒子径と異常放電の関係を示す。これより、平均粒子
径が小さい程異常放電が減少することがわかる。また、
図３に、タ−ゲット材を構成する粒子の平均粒子径とス
チル特性の関係を示す。これより、平均粒子径を１０μ
ｍ以下と小さくすることによって、スチル特性が向上し
ていることがわかる。

【００３９】さらに、図４に、タ−ゲット材を構成する
粒子の平均粒子径とシャトル特性の関係を示す。これよ
り、平均粒子径を小さくする程、減衰量が抑えられるこ
とがわかる。

【００４０】このような結果は、ターゲット材を構成す
る粒子の平均粒子径が小さくなることにより粒子の配向
分布が均一化され、異常放電の発生が減るために、得ら
れる膜の膜質が安定するためと考えられる。

【００４１】平均粒子径の測定法としては、Ｘ線回折法
による結晶構造解析や電子顕微鏡による粒子の写真から
求める方法等があるが、今回はＸ線回折法による結晶構
造解析を用いた。この方法によると、回折ピークの半値
幅が平均粒子径に起因した粒子の配向分布の情報をもた
らし、回折ピークの半値幅が大きいほど平均粒子径は小
さく配向分布がより均一化されているといえる。平均粒
子径が大きい時はその逆であり、ピークは鋭く出てく
る。ちなみに、１０μｍの平均粒子径においては、（０
０２）のピーク値が０．４２°以上であった。

【００４２】以上、本発明に係る磁気記録媒体の製造方
法について説明したが、本発明は上述したものに限られ
るものではない。例えば、磁気記録媒体を構成するベー
スフィルム，強磁性金属薄膜，保護膜，下塗り膜，バッ
クコートの各材料や形成方法は、本発明の主旨を逸脱し
ない範囲で適宜変形変更が可能である。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明きらかなように、本発
明を適用して、平均粒子径が小さい粒子より構成される
ターゲット材を用いてスパッタを行い、保護膜を成膜す
ると、スパッタ時に発生する異常放電の回数が減少し、
得られる膜の膜質が安定する。従って、例えば放送局等
の業務用としても使用可能な優れた耐久性、シャトル特
性を発揮する磁気記録媒体を提供するこを可能とする。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁気記録媒体の製造方法において
使用されるマグネトロンスパッタ装置の一例を示す模式
図である。

【図２】タ−ゲット材を構成する粒子の平均粒子径と異
常放電との関係を示す特性図である。

【図３】タ−ゲット材を構成する粒子の平均粒子径とス
チル耐久性との関係を示す特性図である。

【図４】タ−ゲット材を構成する粒子の平均粒子径とシ
ャトル耐久性との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１・・・真空室２・・・ベースフィルム３・・・送りロール４・・・巻取りロール７・・・冷却キャン８・・・カソード電極９・・・ターゲット１０・・・防着板１１・・・排気口１２・・・仕切り板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性支持体上に強磁性金属薄膜と保護
膜とを形成する磁気記録媒体の製造方法において、前記保護膜を、平均粒子径１〜１０μｍなる粒子より構
成されるターゲット材を用いてマグネトロンスパッタ法
により成膜することを特徴とする磁気記録媒体の製造方
法。